开放式贝塞尔束二光子光片显微镜用于三维病理学
Won Yeong Park1, Jieun Yun1, Jinho Shin2
1Department of Mechanical Engineering, Pohang University of Science and Technology, Pohang, Republic of Korea.
eLife
|March 15, 2024
概括
开放式双光子光板显微镜 (OT-TP-LSM) 能够进行手术内3D病理学,补充传统方法. 这项技术可视化细胞和细胞外矩阵3D,增强癌症检测和生成虚拟的H&E图像.
科学领域:
- 生物医学光学 生物医学光学
- 病理学 病理学 病理学
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 传统的病理学依赖于破坏性血素和素 (H&E) 染色,提供有限的3D细胞信息.
- 现有的光学显微镜技术仅提供表面数据,因为成像深度浅,阻碍了全面分析.
研究的目的:
- 开发和评估用于手术内3D病理学的开放式两光子光板显微镜 (OT-TP-LSM) 系统.
- 为了实现更深层次的成像和可视化细胞和细胞外矩阵 (ECM) 组件,以改善癌症检测.
- 探索深度学习的潜力,从3D显微镜数据生成虚拟的H&E图像.
主要方法:
- 开发了一种OT-TP-LSM系统,使用非衍射贝塞尔束来扩展深度场的两光子激发光板.
- 在横向组织翻译过程中,采用高达400/秒的选择性平面成像.
- 收集了用于ECM可视化的内在第二波生成 (SHG) 信号.
- 在人体皮肤,胰腺和前列腺癌样本上测试了该系统.
- 使用无监督的深度学习网络将OT-TP-LSM图像的风格转移到虚拟的H&E图像.
主要成果:
- 通过使用长激发波长和光剂,在各种人类癌症组织中实现了高成像深度.
- 成功可视化了3D细胞结构和ECM,显著提高了癌症检测能力.
- 生成虚拟的H&E图像,在组织学特征上与真实的H&E染色幻灯片非常相似.
- 证明了该系统在快速,非破坏性3D体内病理学检查方面的潜力.
结论:
- OT-TP-LSM为手术内3D病理学提供了一个有前途的非破坏性方法,克服了传统方法的局限性.
- 细胞和ECM 3D可视化的整合提高了癌症检测的诊断准确性.
- 基于深度学习的虚拟H&E图像生成为直接的3D成像提供了有价值的补充,可能简化病理工作流程.


