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Le microscope balaye des tumeurs pendant la chirurgie, examine des biopsies de Cancer dans à trois dimensions

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Quand les femmes subissent des ablations d'une tumeur au sein pour enlever le cancer du sein, les médecins essayent d'enlever tout le tissu cancéreux tout en conservant en tant qu'une grande partie du tissu sain de sein comme possible.

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Mais actuellement il n'y a aucune manière fiable de déterminer pendant la chirurgie si le tissu excisé est complètement sans cancer à ses marges — la preuve dont les médecins ont besoin pour être sûre qu'ils aient enlevé toute les tumeur. Elle peut prendre plusieurs jours pour des pathologistes employant des méthodes conventionnelles pour traiter et analyser le tissu.

C'est pourquoi entre 20 et 40 pour cent de femmes doivent subir les deuxièmes, troisième ou même quatrièmes cabinets de consultation de sein-conservation pour enlever les cellules cancéreuses qui ont été manquées pendant la première méthode, selon des études.

Un nouveau microscope inventé par une équipe d'université des ingénieurs mécaniciens et des pathologistes de Washington a pu aider à résoudre ceci, et autre, problèmes. Il peut rapidement et non-destructively image les marges de grands spécimens frais de tissu avec le même niveau de précision que la pathologie traditionnelle — en pas plus de 30 minutes.

Les « chirurgiens sont sorte de vol sans visibilité pendant ces cabinets de consultation de sein-conservation, » a dit professeur Jonathan Liu d'industrie mécanique. « Souvent ils ont laissé une certaine tumeur derrière laquelle ils ne savent pas jusque quelques jours à plus tard quand le pathologiste la trouve. »

« Si nous pouvons rapidement image la surface ou la marge entière du tissu excisé pendant la procédure, nous pouvons leur dire s'ils ont toujours la gauche de tumeur dans le corps ou pas. Et ce serait un avantage énorme aux cancéreux, » Liu a dit.

Le nouveau microscope de nappe de lumière — ce qui est décrit dans le 26 juin édité nouveau par papier en génie biomédical de nature — offre d'autres avantages par rapport aux processus et aux technologies existants de microscope. Il conserve le tissu précieux pour le dépistage génétique et le diagnostic, rapidement et exactement des images les surfaces irrégulières de grands spécimens cliniques, et permet à des pathologistes de bourdonner dedans et « voir » les échantillons de biopsie dans trois dimensions.

« Les outils que nous utilisons en pathologie ont changé peu au cours du siècle passé, » a dit le co-auteur Nicholas Reder, le résident en chef et le chargé de recherches clinique dans le département de la médecine d'UW de la pathologie. « Ce microscope de nappe de lumière représente une avancée majeure pour la pathologie et les cancéreux, nous permettant d'examiner le tissu en quelques minutes plutôt que des jours et de le regarder dans trois dimensions au lieu de deux — ce qui mènera finalement au soin clinique amélioré. »

Les techniques actuelles de pathologie impliquent de traiter et souiller des prélèvements de tissu, de les enfoncer dans des blocs de cire, de les découper légèrement, de les monter en tranches sur des glissières, de les souiller, et puis de regarder ces sections bidimensionnelles de tissu avec les microscopes traditionnels — un processus qui peut prendre des jours pour donner des résultats.

Une autre technique pour fournir des informations en temps réel pendant les cabinets de consultation implique de geler et découper le tissu en tranches pour le visionnement rapide. Mais la qualité de ces images est contradictoire, et certains tissus gras, de ce type du sein, ne gèlent pas assez bien pour employer sûrement la technique.

En revanche, le microscope à couvercle serti de nappe de lumière d'UW n'emploie une feuille de lumière optiquement à la « tranche » et à l'image un prélèvement de tissu sans détruire aucun de lui. Tout les tissu est conservé pour l'essai moléculaire en aval potentiel, qui peut rapporter des données de valeur supplémentaires au sujet de la nature du cancer et mener à des décisions plus efficaces de traitement.

« la pathologie basée sur glissière est toujours une technique analogue, tout comme la radiologie était il y a plusieurs décennies quand des rayons X ont été obtenus sur le film. Par des tissus de représentation dans à trois dimensions sans devoir monter les sections minces de tissu sur des plaques en verre, nous essayons de transformer la pathologie tout comme le rayon X à trois dimensions que le CT a transformé la radiologie, » Liu a dit. « Tandis qu'il est possible de balayer des glissières de microscope pour la pathologie numérique, nous digitalement image les tissus intacts et dévier la nécessité de préparer des glissières, qui est plus simple, plus rapide et potentiellement moins chère. »

« Si nous pouvons faire ceci sans consommer n'importe quel tissu, tellement plus le meilleur, » a dit le co-auteur Larry True, professeur de pathologie à la médecine d'UW. « Nous voulons employer ce tissu précieux pour les buts qui deviennent encore plus importants pour soigner des patients — comme ordonnancer les cellules de tumeur et la conclusion des anomalies génétiques que nous pouvons viser avec les drogues spécifiques et d'autres techniques de médecine de précision. »

Le microscope de nappe de lumière offre également des avantages par rapport à d'autres microscopes de sectionnement optiques non destructifs sur le marché aujourd'hui, que les images de processus lentement et ont la difficulté maintenant le foyer optimal en traitant les spécimens cliniques, qui ont toujours des irrégularités extérieures microscopiques.

Le microscope d'UW peut de grandes surfaces de tissu d'image à la haute résolution et piquer ensemble des milliers d'images bidimensionnelles par seconde pour créer rapidement une image à trois dimensions d'un spécimen chirurgical ou de biopsie. Ces données supplémentaires ont pu un jour permettre des pathologistes à plus exactement et uniformément diagnostiquer et évaluer des tumeurs.

Les « pathologistes sont actuellement très limités dans combien ils peuvent regarder sur une plaque en verre, » ont dit le co-auteur Adam Glaser, un boursier post-doctoral dans le laboratoire moléculaire d'UW Biophotonics. « Si nous pouvons leur donner des données tridimensionnelles, nous pouvons leur fournir plus d'information pour aider à améliorer l'exactitude du diagnostic d'un patient. »

L'équipe d'UW réalisée ces améliorations en configurant de diverses technologies optiques de nouvelles manières et en les optimisant pour l'usage clinique. Leur disposition à couvercle serti, qui place toutes les optique sous une glace, les permet à de plus grands tissus d'image que d'autres microscopes.

L'équipe travaille actuellement à accélérer le processus d'optique-clairière qui permet à la lumière de pénétrer des échantillons de biopsie plus facilement. Les futurs domaines de recherche incluent optimiser leurs processus immunostaining à trois dimensions, aussi bien qu'en tant que continuation d'une collaboration formée pendant le programme d'incubateur de l'hiver de l'institut d'eScience d'UW avec Ariel Rokem pour développer les algorithmes qui peuvent traiter les immenses quantités de données à trois dimensions de pathologie que leur système se produit, avec l'objectif ultime d'aider des pathologistes zéro dedans sur des secteurs méfiants de tissu