多光譜成像系統(tǒng)在病理診斷中的應(yīng)用

【摘 要】目的：探討多光譜成像（MSI）系統(tǒng)在病理診斷中的應(yīng)用及其價(jià)值。方法：利用量子點(diǎn)免疫熒光雙重標(biāo)記技術(shù)同時(shí)檢測(cè)肺癌組織中CD147和p53蛋白的表達(dá)，以及乳腺癌組織中HER-2和CK蛋白的共表達(dá)，利用顯色原位雜交（CISH）技術(shù)檢測(cè)乳腺癌組織中Her-2基因的擴(kuò)增；以及子宮頸癌組織中HPV16/18的感染對(duì)獲得的圖像均進(jìn)行MSI系統(tǒng)分析處理。結(jié)果：MSI系統(tǒng)可以獲得不同染料（如量子點(diǎn)、DAB蘇木精）標(biāo)記的蛋白和DNA以及自發(fā)熒光的光譜曲線，然后通過復(fù)雜的光譜學(xué)算法，清除自發(fā)熒光，最后獲得各指標(biāo)的形態(tài)學(xué)、定量、空間分布和共定位信息。結(jié)論：MSI系統(tǒng)明顯提高了組織切片的信噪比，還可將每種信號(hào)進(jìn)行單獨(dú)分離、定量，為多指標(biāo)檢測(cè)提供可行性，使之在病理診斷中有著很好的應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】多光譜成像；量子點(diǎn)；病理診斷

【中圖分類號(hào)】R446.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1004-7484（2014）04-2021-01

在甲醛固定的組織切片中，做好自發(fā)熒光檢測(cè)技術(shù)控制至關(guān)重要，由于強(qiáng)烈的光感影響，傳統(tǒng)的成像技術(shù)根本無法明確的分辨出這一區(qū)域的靶點(diǎn)標(biāo)記，即便是獲得標(biāo)記，也存在著信號(hào)污染嚴(yán)重、信噪比低的問題?；谶@種治療背景下，工作人員迫切希望一種全新的成像技術(shù)來改變這一現(xiàn)狀，以保障治療質(zhì)量。而多光譜成像技術(shù)的出現(xiàn)有效的解決了這一問題，它以液晶可調(diào)諧濾光技術(shù)為基礎(chǔ)，通過不同波長來檢測(cè)熒光探針以及細(xì)胞組織的分布情況，并對(duì)每種色原加以處理，提高其分辨率和成像信噪比。這種成像技術(shù)自誕生至今，被廣泛的應(yīng)用在生物學(xué)臨床治療中，并且成為主要的成像顯示方法。

1 多光譜成像系統(tǒng)概念

多光譜成像技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)法陣生成的一種生物學(xué)可視化技術(shù)，它在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用與日俱增，是可視化領(lǐng)域的一個(gè)新技術(shù)、新概念。這種技術(shù)在生物學(xué)應(yīng)用中，通過已經(jīng)建立的成光學(xué)和光譜學(xué)為基礎(chǔ)，以液晶凋謝濾光片為媒介觀察紅外線區(qū)域的多光譜圖像，為治療人員提供最真實(shí)、可靠的依據(jù)。

1.1 概念

光譜是由物體表面的顏色以及光滑程度反映出的，它的信噪比高低、清晰程度與物體本身的可見光譜以及反射率有著密切關(guān)系。在過去的成像設(shè)備中，主要以照相機(jī)、掃描儀以及RGB傳感器為主，這些設(shè)備都主要是進(jìn)行色彩圖像采集，而以這種方式生產(chǎn)的圖像必然會(huì)受到光譜反射率的影響，從而造成成像信噪比低、顯示不清晰等缺陷。而多光譜成像西通則不存在這樣扥問題，它的主要特點(diǎn)是由一個(gè)或者多個(gè)帶有光學(xué)濾光片組成的光學(xué)通道，通過采集每一個(gè)通道內(nèi)形成的光譜圖像來恢復(fù)物體的原來形態(tài)，進(jìn)而得到物體顏色圖像。這種成像技術(shù)與傳統(tǒng)的成像技術(shù)相比較有著反射率更加準(zhǔn)確、光譜信息更多的特點(diǎn)。

1.2 多光譜成像系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，照相機(jī)、彩色圖片、電視、打印機(jī)等物品不斷推出且更新，人們通過這些設(shè)備對(duì)周圍世界的認(rèn)識(shí)更加深刻，它給人們生活水平帶來了質(zhì)的飛躍，同樣也給醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展提供了設(shè)備支持。多光譜成像系統(tǒng)是基于傳統(tǒng)的光譜器械的基礎(chǔ)上生成的，它是利用光譜反射曲線圖為基礎(chǔ)，以多個(gè)帶通濾光片構(gòu)成的儀器，這種設(shè)備有著效果好、外界影響抵抗能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能夠滿足各種復(fù)雜條件下的治療工作。

2 多光譜成像系統(tǒng)在病例診斷中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 材料與方法

2.1.1 組織標(biāo)本來源

在本次試驗(yàn)當(dāng)中，我們隨機(jī)選擇了某醫(yī)院存檔的肺癌、子宮癌、乳腺癌患者各5例，并通過資深醫(yī)師來對(duì)這些患者的病理重新進(jìn)行爭(zhēng)端，然后采用3～4m的后切片連續(xù)進(jìn)行診斷，利用量子點(diǎn)免疫熒光來雙重標(biāo)記患者內(nèi)部手術(shù)位置。

2.1.2方法

以量子點(diǎn)免疫熒光雙重標(biāo)記為基礎(chǔ)對(duì)肺癌患者的CD147和p53蛋白給予表達(dá)，同時(shí)對(duì)于乳腺癌患者的HER-2和CK蛋白也通過這種方法達(dá)成共識(shí)，利用原來的顯色雜交技術(shù)檢測(cè)乳腺癌患者組織中基因的變化以及增擴(kuò)。而在子宮癌患者的診療中，通過多光譜成像系統(tǒng)來反應(yīng)組織HPV16/18的感染情況，通過圖像處理之后采用相應(yīng)技術(shù)手段來分析處理。

3 結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析我們發(fā)現(xiàn)，紫外光激發(fā)所顯示的CD147和p53蛋白共表達(dá)主要分布在癌細(xì)胞中，其中也有一些正常的細(xì)胞也受到感染，而顯示CD147蛋白的圖像主要呈現(xiàn)出紅色的熒光信號(hào)。這些信號(hào)主要位于細(xì)胞膜上，少量的位于細(xì)胞纖維上。

乳腺癌患者的非癌變組織含有大量的HER-2和CK蛋白，這些蛋白顯示中有著強(qiáng)烈的自發(fā)熒光。在這個(gè)時(shí)候，如果采用傳統(tǒng)的光譜成像儀，那么很難準(zhǔn)確、明顯的提取其位置，但是經(jīng)過多光譜成像系統(tǒng)處理之后，我們可以清洗的發(fā)現(xiàn)HER-2的蛋白呈現(xiàn)出紅色熒光信號(hào)，多位于乳腺上皮組織的細(xì)胞中。而CK蛋白則呈現(xiàn)出綠色的熒光信號(hào)，主要位于乳腺上皮組織的細(xì)胞質(zhì)中。

4 討論

MSI系統(tǒng)由Nuance FX硬件定量分析軟件。正置或倒置熒光顯微鏡長效光源和電腦共同構(gòu)成MSI與彩色數(shù)碼相機(jī)或單色相機(jī)相比，能獲得每張圖像每個(gè)像素點(diǎn)的高分辨率的光譜，而不是肉眼所見的紅、藍(lán)、綠三色圖像。目前，我們?cè)卺t(yī)療的過程中經(jīng)常使用到的光譜一些主要是以LCTF技術(shù)為原理生成的，這種技術(shù)可以經(jīng)過狹窄的通道來提取出我們需要的光譜圖像，并且有效的保證了圖像的清晰與準(zhǔn)確，能夠通過不同長度的數(shù)據(jù)波來建立三維圖像，從而生成細(xì)胞分布結(jié)構(gòu)圖。然后在不同波長處檢測(cè)熒光探針或染料在細(xì)胞或組織中的分布，快速和精確地進(jìn)行光譜分類和分離，去除樣本的自發(fā)熒光，從而明顯地改善成像過程，并且同時(shí)適合于明視野和熒光的多靶點(diǎn)成像，具備完美的共定位分析功能而且通過計(jì)算純光譜方法學(xué)（CPS）定量更加準(zhǔn)確。

生物組織能夠產(chǎn)生獨(dú)特的自發(fā)或誘導(dǎo)熒光光譜和透射反射特性。MSI系統(tǒng)可對(duì)生物組織的病理光譜進(jìn)行空間分辨率區(qū)分，該技術(shù)已成為醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中的最新進(jìn)展。MSI技術(shù)在病理學(xué)中能被采納至少有3種需要：第一，在連續(xù)的切片上需要完成一組抗體的多重染色分析時(shí)，該方法能減少標(biāo)本處理的需要簡(jiǎn)化工作流程并減少標(biāo)本的需要量；第二，可應(yīng)用于當(dāng)前組織切片上多分子表型特別是細(xì)胞表面標(biāo)記物的流式細(xì)胞計(jì)數(shù)；最后，正在進(jìn)行的腫瘤分子生物學(xué)研究中，需要在每個(gè)細(xì)胞上研究一些獨(dú)特的多個(gè)分子或多重信號(hào)。盡管這種MSI分析還不是很流行，但當(dāng)它們與患者的生存和個(gè)體化治療緊密相關(guān)時(shí)，最終可能會(huì)成為臨床解剖病理診斷的一部分。

MSI分析還利用空間和光譜圖像信息（如胞核的大小形狀核質(zhì)比和成簇）可分類圖像中的良、惡性細(xì)胞?？蓮陌┳兊哪蚵飞掀ぶ袇^(qū)分反應(yīng)性的尿路上皮這些數(shù)據(jù)表明MSI技術(shù)在臨床病理診斷中價(jià)值較高，有助于區(qū)分和分類類似的病變。MSI技術(shù)還可以用于活體動(dòng)物成像，能從高水平的自發(fā)熒光背景中檢測(cè)到微弱的熒光信號(hào)，并且適用于多指標(biāo)的同時(shí)檢測(cè)、總之，MSI特別是多光譜熒光成像有利于提高疾病檢測(cè)或鑒別和術(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)移診斷的精確性，指導(dǎo)神經(jīng)外科治療并監(jiān)控治療反應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

代云紅，現(xiàn)在七臺(tái)河市人民醫(yī)院任職。