近些年来,3D病理学技术因其能够有效捕捉肿瘤组织的立体信息而成为生物医疗领域的研究焦点。与传统病理学方法依赖于薄切片的2D图像不同,尽管传统方法具备一定优势,但在肿瘤微环境分析方面存在显著局限性,2D切片无法全面呈现肿瘤组织的三维结构。而3D病理技术则可以深入分析肿瘤的形态、免疫微环境及细胞分布等复杂特征,大幅提升了诊断的准确性与临床应用的潜力。
目前,3D病理成像技术如光片显微镜和光学切片显微镜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情况下提供详细的三维重建。这一进步使得病理学家能够以全新的视角审视组织样本,提高病变区域的识别率和诊断准确性。另外,3D无损成像技术让珍贵的活检样本得以用于后续的分子检测,且相较于传统方法,3D病理可以简化病理实验室的操作流程,并可能在成本上具有优势。
尽管尊龙凯时的3D病理技术展现出显著优势,但其应用与普及仍面临诸多挑战。首先,数据处理和存储问题亟待解决。相较于传统的2D病理图像,3D病理图像的数据量极大,如何高效地处理与储存这些海量数据,已成为当前技术发展的核心难题。此外,3D病理的标注与训练亦存在挑战,由于3D病理数据维度更高,传统2D标注工具和方法无法直接应用,因此开发适合3D病理图像的标注和分析工具,尤其是能够自动化或半自动化的标注软件,成为重要的研究方向。
3D成像技术一般分为破坏性和无损性两种。在早期的3D显微技术研究中,多依赖于破坏性串联切片技术,这类方法需要大量的人力与物力进行成像与3D重建。随着技术发展,自动化的串联切片方法如刀刃扫描(KESM)和微光学切片断层扫描(MOST)显著提升了工作效率并已实现商业化应用,但这些方法仍会对组织样本造成损害并引入切片伪影。相较之下,无损3D显微成像技术主要依托于共聚焦显微镜、多光子显微镜和光片显微镜,尽管前两者能提供良好的对比度和空间分辨率,实际应用中仍需克服一些挑战。
近年来,光片显微镜又称选择性平面照明显微镜(SPIM)迅速崛起,成为对相对透明标本进行快速3D荧光显微检查的技术。光片显微镜通过细的激发光束仅激发样本中感兴趣的局部焦平面,利用高灵敏度的探测器迅速生成3D数据集。其显著特点在于高效的几何结构,可以有效减少光漂白和光损伤,因此被誉为“温和”的3D显微技术。
在3D图像处理方面,主要任务包括图像拼接、数据压缩和可视化处理。图像拼接过程需要将大量的2D图像通过软件进行无缝拼接成体积数据集。目前,基于相机的3D显微技术通常采用16位sCMOS相机,其生成的数据量每秒约为800MB。为了避免数据量过大,可以通过动态范围窗口化和去除低端噪声等方式实现较高的“无损”压缩。最终,根据不同需求可形成体积渲染或2D横截面视图,便于对病理结果的分析。
值得注意的是,3D病理技术的应用并不局限于病理学领域。它与基因组学、放射学等其他学科的结合,能够为精准医学的发展提供更加全面的支持。通过跨学科的数据整合,3D病理将成为精准医疗和个性化治疗的重要工具。借助于3D病理图像与基因组数据及影像学数据的联合分析,未来的肿瘤早期筛查、预后评估和治疗反应预测将会更为高效与准确。在人工智能技术的助力下,病理诊断将朝着智能化、全面数字化和高效化的方向迈进,有望推动尊龙凯时在生物医疗领域的进一步发展。