研究人员将扫描照明技术应用于开放式顶部光片显微镜

研究人员在开顶光片显微镜中加入了扫描照明源，以实现更大视野范围内的改进光学切片。这一进展使得这项技术对于非破坏性3D病理学更加实用。

3D病理学被视为传统基于载玻片组织学的替代方法，因为它可以提供关于病理结构和细胞相互作用的详细3D信息，同时不改变组织本身。这种方法使得分析复杂的3D组织结构和成像厚组织成为可能，而这是基于载玻片的方法无法做到的。

研究人员利用他们改进后的开顶光片显微镜拍摄了密集标记的临床标本的图像，展示了其在非破坏性3D病理学中的潜力。华盛顿大学的Kevin W. Bishop将在2024年4月7日至10日在佛罗里达州劳德代尔堡举行的Optica生物光子学大会上详细介绍这项工作。

对于某些疾病，比如前列腺癌，确定哪些患者需要积极治疗，哪些患者不需要，可能是具有挑战性的。3D信息最终可能有助于临床医生更好地确定每位患者的最佳治疗方案。

开顶光片显微镜用于快速获取经荧光标记并处理成透明或半透明状态的组织的3D图像。典型的设置使用固定的薄光片从下方照明和成像样本，类似于平板文档扫描仪。这使得能够以比其他3D成像方法（如共焦显微镜）更快的速度对大面积进行高分辨率成像。

虽然这种显微镜技术可以使用许多类型的标记，但3D病理学样本通常使用模仿传统组织学载玻片中的血红蛋白和嗜酸性染料（H&E）的染料。由于这种染色比高度定位的染料更密集，显微镜的光学切片能力——即其在3D样本中可视化薄切片的能力——成为获得良好图像质量的关键。

尽管可以通过使用更高的照明数值孔径来实现更好的切片效果，但这会导致焦深减小，从而降低系统的可用视野范围。为了克服这一挑战，研究人员开发了一个新的开顶光片显微镜，其中包括一个轴向扫描照明装置。

与他们之前的固定光片显微镜设计相比，新系统将视野扩大了四倍，并且在不影响体积成像速度的情况下使光学切片能力加倍。研究人员通过对密集标记的透明小鼠肾脏进行成像展示了其实用性。他们还获取了临床组织的其他数据集，进一步表明优化的系统可以提供3D病理学研究所需的图像质量和视野范围。

“我们计划利用这个平台进行大规模的临床研究，以帮助我们了解3D病理学在临床上可能产生最大影响的领域，” Bishop表示。