活检是包括癌症在内的多种疾病最广泛使用的诊断程序之一。今天，黄金标准是机械提取组织切片，将其切成薄片，然后用苏木精和伊红 (H&E) 染色，使细胞核和细胞质更容易在显微镜下看到。虽然这种方法在临床实践中得到了很好的确立，但它有几个缺点，需要开发替代程序。
在最近发表在《生物医学光学杂志》上的一项研究中，由德克萨斯大学奥斯汀分校的 James W. Tunnell 和加州大学欧文分校的 Thomas E. Milner 领导的研究小组开发了一种革命性的基于激光的方法来进行微活检。他们的方法包括使用集中的激光束从受照射的组织中喷射出少量细胞，将它们收集到载玻片上，并使用称为虚拟 H&E 的染色程序。
“传统的病理学工作流程存在局限性，包括活检侵入性和复杂且耗时的组织处理;我们基于激光显微活检和虚拟 H&E 成像的方案有望成为一种快速、微创的活检和诊断工具，”Jason B.德克萨斯大学奥斯汀分校的 King，该研究的第一作者。
这种新型显微活检技术的主要作用机制是激光消融。这是一种现象，在这种现象中，激光脉冲的聚焦能量被目标吸收到整个小的表面体积，导致物质迅速升温并被喷射出去。尽管激光烧蚀在机械加工和材料制造中的应用更为广泛，但研究人员试图以与组织提取和分析兼容的方式使用这一原理。
为实现这一目标，该团队必须克服几个障碍。首先，他们必须设计光学装置并优化激光束的能量和轮廓。仅使用市售设备和 FDA 批准的 Ho:YAG 激光器，研究人员构建了一个台式激光显微活检系统，可以方便地在临床环境中使用。
在从理论上和通过实验仔细分析光束轮廓的特征后，他们对整个激光显微活检过程进行了全面的计算模拟。这为了解激光束如何与组织相互作用提供了宝贵的见解，并允许他们在进行实际实验之前选择最佳参数。
一旦准备好并配置好原型，研究人员就使用该系统从猪的皮肤和肾脏中提取极少量的组织(低于微升范围)。他们对这些组织样本进行虚拟 H&E染色，并用共聚焦显微镜对其进行分析。
拟议方案的一个重要方面是，研究人员用低温喷雾喷洒目标组织区域和载玻片，以限制消融过程造成的热损伤程度。事实证明，这对于获得优质样品至关重要。
实验的总体结果非常有希望，因为大部分样本组织没有受到热损伤。提取的体积足够低以实现微创，但足以进行虚拟 H&E 分析，以及其他分析技术，如传统 H&E 和蛋白质或基因测试方法。这意味着患者可以接受数十次激光显微活检，而不会造成与标准活检几乎一样多的伤害。
另一个显着优势是整个组织提取和虚拟 H&E 分析协议可以在几分钟内完成，而传统组织处理的标准活检需要半小时甚至几天。最重要的是，不需要训练有素的技术人员，也不需要共聚焦显微镜以外的昂贵显微镜设备。
这些特性使拟议的激光显微活检系统成为一种有吸引力的首次通过筛选工具，以确定是否需要进行全面活检。研究小组还认为，这种方法可以在手术过程中用于从脆弱的结构和器官中提取组织样本，同时尽可能多地保留健康组织。这可以通过进一步改进系统的光学器件和尺寸来实现。
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