PNAS：红外-光学混合显微镜将癌症诊断造就数字时代

美国伊利诺伊大学的科学研究应用人员通过在标准折射正因如此像里增加微波动态，将微波校准结果与位图折射位图和机器学习算法结合，创建了与有别于临床应用密切相关的数字活检，并且其效能也超过了最新的微波正因如此像。该科学研究成果发表在《PNAS》上。 该组织生物学的标准是替换成染剂或明胶，以便生物学家在正因如此像下看到细胞膜的形状和模式。但是，将与保健该组织辨别开及确定的边界都是很困难的，而且在许多但会，诊断是主观的。像微波正因如此像这样的应用可以校准该组织的底物组成，缺少定量的校准来辨别细胞膜特性。然而由于其价格昂贵，且样品需要独有的准备和处理，使得它们在绝大多数的临床和科学研究环境里不切实际。 Rohit Bharga博士领导的小组通过在折射相机里替换成微波灯丝和专用正因如此像镜头（统称内政物镜），开发造出了融合正因如此像。这种微波-折射融合应用可通过实验室里普遍性用作的折射正因如此像校准微波数据和位图折射位图。微波-折射融合（IR-OH）正因如此像的概念。 将这两种应用结合起来可以来进行两者的优势，它不仅具有折射正因如此像的位图、大视野和可及性，微波数据还可以进行时计算分析，而无需替换成任何会损坏该组织的染剂或明胶。软件可以重现不同的明胶，甚至重叠它们以创建造出越来越零碎的、关于该组织里掺入的正因如此数字位图。科学研究应用人员通过对保健和癌变的乳腺该组织样本进行时超声，并将融合正因如此像的“染剂”结果与有别于皮肤上应用的结果进行时比较，从而对正因如此像进行时了验证。该组织活检的在后比较揭示了微波-折射融合正因如此像的某些动态。左：有别于方法皮肤上的该组织样本；里：由微波-折射融合超声消除的计算著色；右：微波数据识别的该组织特性。位图里的黑色声称恶性癌症。特写来源：伊利诺伊大学香水分校 此外，科学研究应用人员发现，他们的微波-折射融合正因如此像在几个各个方面都强于最先进的微波正因如此像：占有率提高了10倍、一致性越来越高、分辨率提高了4倍，从而允许在越来越短的时长内，以前所未有的细节对越来越大的样品进行时微波超声。在临床诊断各个方面，这可以帮助加快等待结果的速度，降低试剂和应用人员对该组织皮肤上的成本高，并为癌症生物学缺少“正因如此数字”解决方案。 科学研究应用人员计划继续完善用于分析融合位图的计算工具。他们正在努力可用性可校准多个微波波长的机器学习服务器端，创建可有趣辨别多种细胞膜特性的位图，并将这些数据与详细的折射位图统合在独自一人，以精确地映射样本里的癌症。他们还计划探寻融合正因如此像超声的进一步应用，如法医学、高底物物理和其他生物医学应用。值得注意注解：Martin Schnell，et al. All-digital histopathology by infrared-optical hybrid microscopy. PNAS first published February 3, 2020 .