近年来,3D病理学技术因其能够捕捉肿瘤组织立体信息的优势,已成为生物医学研究中的重要议题。传统病理学方法依赖薄切片的2D图像,虽然具有一定优势,但在肿瘤微环境的分析中,2D切片无法全面展现肿瘤组织的三维结构。因此,3D病理技术能够对肿瘤的形态、免疫微环境和细胞分布等复杂特征进行深入分析,大幅提升诊断精度与临床应用潜力。
目前,诸如光片显微镜和光学切片显微镜的3D病理成像技术,已能够对大体积组织样本进行扫描,并在不破坏组织结构的前提下提供细致的三维重建。这项技术使病理学家能够以崭新的视角审视组织样本,显著提高对病变区域的识别率与诊断准确性。更重要的是,3D无损成像技术确保珍贵的活检样本可用于后续的分子检测,不会破坏样本,并且相较于传统方法,具有简化病理实验室操作流程和潜在成本优势的特点。
尽管3D病理技术具有明显的优势,其应用和普及仍面临诸多挑战。首先是数据处理与存储的问题。与传统的2D病理图像相比,3D病理图像所需处理的数据量巨大,如何高效处理和存储这些数据成为亟待解决的技术难题。此外,3D病理的数据标注和训练也面临困难,传统的2D标注工具与方法无法直接适用。因此,开发适应3D病理图像的标注与分析工具,尤其是能够实现自动或半自动标注的软件,成为当前研究的重点之一。
在3D成像技术中,主要分为破坏性和无损性技术。早期的破坏性3D显微技术依赖于破坏性串联切片技术,这类技术不仅需要高昂的费用与人力,还需要对大量切片进行成像与3D重建。随着技术的发展,一些自动化的串联切片方法得以应用,例如刀刃扫描和微光学切片断层扫描,这些方法大幅提高了工作效率,但仍然会破坏组织样本并引入切片伪影。而在无损3D显微成像技术中,诸如共聚焦显微镜和多光子显微镜等设备,尽管提供了理想的对比度,但在应用中仍需克服各类挑战。
光片显微镜,或称选择性平面照明显微镜,近年来已成为对透明标本进行快速3D荧光显微镜检查的重要技术。其通过细的激发光束垂直照射样本,仅激发感兴趣的局部焦平面,从而迅速生成3D数据集,且其高效的几何结构显著减少了光漂白与光损伤,因此被誉为“温和”的3D显微技术。
3D图像处理的关键部分包括图像拼接、数据压缩与可视化。图像拼接是将大量2D图像无缝结合成体积数据集的重要步骤,通过Imaris等软件能够实现这一目标。同时,基于相机的3D显微技术(如光片显微镜)使用16位sCMOS相机,每秒产生约800MB的数据。为了降低数据量,可通过动态范围窗化技术去除低端噪声和未使用的像素,从而实现高效的“无损”压缩。最终,根据需求的变化,可生成不同的可视化效果,例如体积渲染或2D横截面视图,以便于对病理结果的审查。
3D病理技术的应用并不局限于病理学领域,它能够与基因组学、放射学等其他学科进行结合,进一步推动精准医学的发展。通过跨学科的数据整合与协作,3D病理将成为精准医疗和个性化治疗的重要工具。例如,将3D病理图像与基因组数据和影像学数据结合分析,将有助于肿瘤的早期筛查、预后评估和治疗反应预测。随着数据处理能力的提升与人工智能技术的应用,未来的病理诊断将更加智能化,推动病理学向全面数字化和高效化的方向发展,这样的变革将为生命科学领域带来新的机遇。
在这一背景下,Z6·尊龙凯时的参与将进一步推动3D病理技术的研究与应用,为生物医学行业的进步提供更为全面的支持。随着技术的不断进步,Z6·尊龙凯时将成为连接实验室与临床的重要桥梁,助力实现更加精确的诊断与治疗方案。