Histologie is de studie van biologische weefsels op microscopisch niveau. Ook wel microscopische anatomie genoemd, histologie wordt veel gebruikt om de diagnose van kanker en andere ziekten te stellen. Bijvoorbeeld, weefselmonsters die tijdens de operatie zijn verkregen, kunnen helpen bepalen of verdere chirurgische actie nodig is, en verdere chirurgie kan worden vermeden als tijdens een operatie snel een diagnose kan worden gesteld.

Traditionele methoden in de histopathologie zijn over het algemeen beperkt tot dunne specimens en vereisen chemische verwerking van het weefsel om voldoende hoog contrast te bieden voor beeldvorming, wat het proces vertraagt. Een recente vooruitgang in histopathologie elimineert de noodzaak voor chemische kleuring en maakt beeldvorming met hoge resolutie van dikke weefselsecties mogelijk. Zoals gemeld in Geavanceerde fotonica , een internationaal onderzoeksteam heeft onlangs een 3D-labelvrije kwantitatieve fasebeeldvormingstechniek gedemonstreerd die optische diffractietomografie gebruikt om volumetrische beeldinformatie te verkrijgen. Geautomatiseerd naaien vereenvoudigt de beeldacquisitie en -analyse.

Optische diffractietomografie

Optische diffractietomografie is een microscopietechniek voor het reconstrueren van de brekingsindex van een weefselmonster uit de verstrooide veldbeelden die zijn verkregen met verschillende belichtingshoeken. Het maakt labelvrije visualisatie met hoog contrast van transparante monsters mogelijk. Het complexe verstrooide veld dat door het monster wordt uitgezonden, wordt eerst opgehaald met behulp van off-axis holografie, vervolgens worden de verstrooide velden verkregen met verschillende belichtingshoeken in kaart gebracht in de Fourier-ruimte, waardoor de reconstructie van de brekingsindex van het monster mogelijk is.

Een erkende beperking van optische diffractietomografie is te wijten aan de complexe verdeling van brekingsindexen, wat resulteert in significante optische aberratie in de beeldvorming van dik weefsel. Om deze beperking te overwinnen, het team gebruikte digitale herfocussering en geautomatiseerd naaien, waardoor volumetrische beeldvorming van 100 um-dikke weefsels over een lateraal gezichtsveld van 2 mm x 1,75 mm mogelijk is met behoud van een hoge resolutie van 170 nm x 170 nm x 1400 nm. Ze toonden aan dat gelijktijdige visualisatie van subcellulaire en mesoscopische structuren in verschillende weefsels mogelijk wordt gemaakt door een hoge resolutie in combinatie met een breed gezichtsveld.

Snel, nauwkeurige histopathologie

De onderzoekers toonden de capaciteit van hun nieuwe methode aan door verschillende kankerpathologieën in beeld te brengen:pancreas neuro-endocriene tumor, intra-epitheliale neoplasie, en intraductaal papillair neoplasma van de galwegen. Ze beeldden op millimeterschaal af, onbevlekt, 100 m dikke weefsels met een subcellulaire 3D-resolutie, die de visualisatie van individuele cellen en multicellulaire weefselarchitecturen mogelijk maakte, vergelijkbaar met beelden die zijn verkregen met traditionele chemisch bewerkte weefsels. Volgens YongKuen-park, onderzoeker aan het Korea Advanced Institute of Science and Technology en senior auteur van de studie, "De beelden verkregen met de voorgestelde methode maakten een duidelijke visualisatie van verschillende morfologische kenmerken in de verschillende weefsels mogelijk, waardoor herkenning en diagnose van voorloperlaesies en pathologieën mogelijk was."

Park merkt op dat verder onderzoek nodig is, maar de resultaten suggereren een groot potentieel voor snelle, nauwkeurige histopathologie tijdens operatie:"Er is meer onderzoek nodig naar monstervoorbereiding, reconstructie snelheid, en beperking van meervoudige verstrooiing. We verwachten dat optische diffractietomografie snellere en nauwkeurigere diagnostiek zal bieden bij histopathologie en intraoperatieve pathologieconsultaties."