机械工程师已经开发了一种手持显微镜,帮助医生和牙医区分健康细胞和癌细胞。
机械工程

切除恶性脑肿瘤的外科医生不想留下癌性物质。但他们也试图保护健康的大脑物质,尽量减少神经损害。

一旦他们打开病人的头骨,没有时间把组织样本送到病理实验室,他们通常是冻结,切,玷污的,安装在幻灯片上,在大型显微镜下观察,明确区分癌细胞和正常的脑细胞。

但手持,华盛顿大学的机械工程师正在研制微型显微镜,使外科医生能够见“在手术室的细胞水平上,确定在哪里停止切割。

新技术,与斯隆凯特琳癌症纪念中心合作开发,斯坦福大学和巴罗神经研究所,刊登在杂志上的一篇论文概述了生物医学光学表达.

“外科医生没有很好的方法知道什么时候切除肿瘤,“资深作家刘乔纳森说,威斯康辛大学的机械工程助理教授。“他们用他们的视觉,他们的触觉,术前的大脑图像——而且经常是非常主观的。”“

“在手术过程中能够在细胞水平上进行放大和观察将真正帮助他们准确地区分肿瘤和正常组织,并改善患者的预后,“刘说。

手持显微镜,大小的笔,以一种新颖的方式结合技术,以比现有设备更快的速度提供高质量的图像。研究人员预计,明年将开始将其作为一种癌症筛查工具在临床环境中进行检测。

例如,在患者口腔中发现可疑病灶的牙医通常会将其切除并送往实验室进行口腔癌活检。大多数人回来时都是良性的。

这一过程对象患者入侵过程和表土病理学实验室。微型显微镜具有足够高的分辨率在细胞水平上检测变化可用于口腔或皮肤诊所,以更好地评估病变或摩尔是正常的,哪些需要检查。

创建一个手持双轴共焦显微镜,UW的工程师将桌上看到的较大显微镜原型缩小为笔大小的装置。

创建一个手持双轴共焦显微镜,UW的工程师将桌上看到的较大显微镜原型缩小为笔大小的装置。

“过去几十年发展起来的显微镜技术价格昂贵,而且仍然相当庞大,大约是吹风机或小型牙科x光机的大小,“作者Milind Rajadhyaksha说:助理教员在皮肤病学服务在纽约的纪念斯隆凯特林癌症中心城市。“所以有需要创造更多的小型显微镜。”“

使显微镜更小,然而,通常需要牺牲图像质量或性能的某些方面,如分辨率,的视野,深度,成像对比度和处理速度。

“我们觉得这个设备做最好的工作之一,相比现有的商用设备和先前的研究设备,平衡所有这些权衡,“刘说。

双轴共焦显微镜


微型显微镜使用创新的方法称为“双轴共焦显微镜通过不透明的组织照亮并更清楚地看到。它可以捕捉到组织表面下半毫米的细节,某些类型的癌细胞产生的地方。

“试图看到表面下的组织就像试图将与你的高光束在浓雾中,你真的看不到在你面前,“刘说。“但是我们可以玩一些把戏来更深入地看到雾中,像雾光照亮从另一个角度,减少了眩光”。“

显微镜还采用了一种叫做线扫描的技术来加速图像采集过程。它采用微机电一体化,也被称为MEMS,反射镜引导扫描组织的光束,逐行,并迅速建立一个图像。

成像速度对于手持设备尤其重要,从人类应对运动抖动的使用它。如果成像速率太慢,图像会变得模糊。

在报纸上,研究人员表明,微型显微镜看到亚细胞的细节有足够的分辨率。小鼠组织的图像与临床病理实验室多天过程产生的图像相比较良好,在组织识别癌细胞的黄金标准。

研究人员希望,显微镜的性能测试后作为癌症筛查工具,它可以引入手术或其他临床过程在未来两到四年。

“脑部肿瘤手术,经常有细胞留下的无形的神经外科医生。这个设备将真正成为第一个让你确定这些细胞在操作和准确地确定进一步可以减少这种剩余多少,“项目合作者纳德Sanai说,巴罗神经学研究所的神经外科教授在凤凰城。“今天,是不可能的。”“

期刊引用:C.殷A.K.格拉泽S.Y。利,Y。陈l魏、P。C。S.皮拉伊,M。C。罗森伯格S.阿维图热,G.彼得森,C。Glazowski,N。Sanai,M。J。Mandella,M。RajadhyakshaJ。TC。线路接口单元。微型体内MEMS-based行扫描双轴共焦显微镜的医疗点病理学.生物医学光学表达,2016;7 (2):251 . DOI:10.1364 / BOE.7.000251

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