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Miniatur-Mikroskop wird ID Krebszellen in Echtzeit
Die Identifizierung von Krebszellen ist kein schneller oder einfacher Prozess. Es kann Tage dauern, bis eine Probe von einem Pathologie-Labor behandelt, untersucht und zurückgegeben wird. Bis jetzt ist das so.
Ein neues Stiftgroßmikroskop könnte die Diagnostik revolutionieren.
Bildnachweis: Dennis Wise / Universität von Washington
Ein Chirurg, der an einem Gehirntumor operiert, möchte kein Gewebe mehr entfernen, als es notwendig ist. Die Folgen der Entfernung von zu viel Hirnsubstanz können schwerwiegend sein.
Aus dem gleichen Grund ist der Chirurg bestrebt, die Gesamtheit des Krebswachstums zu entfernen; Die Folgen eines Krebsrückstandes sind ebenso schwerwiegend.
Der Balanceakt kann aus heutiger Sicht nur mit den Sinnen des Chirurgen bewältigt werden. Er muss den Bereich abtasten und visuell auf verbleibende Zellen untersuchen.
Um vollständig und definitiv festzustellen, ob eine Zelle krebsartig ist, muss eine Probe an ein Pathologielabor gesendet werden. Dort wird die Probe eingefroren, geschnitten, gebeizt und montiert. Erst dann wird es von einem Pathologen untersucht, bevor die Ergebnisse zurückgesendet werden.
Der ganze Prozess kann Tage dauern. Ein Chirurg kann jedoch den Schädel eines Patienten für diese Zeitdauer nicht offen für die Luft offen lassen.
Die Geburt des Mini-Mikroskopes
Eine bahnbrechende Erfindung, die das Potenzial hat, dieses Wartespiel los zu werden, wird derzeit von der University of Washington perfektioniert. Das Gerät, nicht viel größer als ein Stift, wird Chirurgen erlauben, ihren Patienten auf zellulärer Ebene zu beobachten.
Dieses unglaubliche Mini-Mikroskop wird in Zusammenarbeit mit der Stanford University, dem Memorial Sloan Kettering Cancer Center und dem Barrow Neurological Institute entwickelt. Die laufenden Arbeiten wurden kürzlich in. Veröffentlicht Biomedizinische Optik Express.
Hauptautor Jonathan Liu erklärt dem Chirurgen die offensichtlichen Vorteile:
"In der Lage zu sein, während der Operation auf der Zellebene zu zoomen und zu sehen, würde ihnen wirklich helfen, zwischen Tumor und normalem Gewebe genau zu unterscheiden und die Patientenergebnisse zu verbessern."
Es ist nicht nur im Bereich des Neurochirurgen, dass dieser technologische Fortschritt nützlich sein könnte. Zahnärzte stoßen routinemäßig auf eine verdächtige oder unerwartete Läsion im Mund eines Patienten. In diesen Situationen ist es wichtig, auf der sicheren Seite zu bleiben, das Gewebe auszuschneiden und es zur Analyse zu schicken.
Diese Patienten werden Verfahren unterzogen, die sich häufig als unnötig herausstellen; Dies setzt die Pathologielabore zusätzlich unter Druck.
Ein Miniaturmikroskop könnte die Notwendigkeit für viele überflüssige Prozeduren beseitigen; In dermatologischen Kliniken könnte es zum Beispiel verwendet werden, um schnell zu definieren, welche Maulwürfe weitere Untersuchungen erfordern.
Die Technologie hinter dem neuen Mikroskop
Die kleinsten derzeit erhältlichen Mikroskope haben ungefähr die Größe eines Haartrockners. Frühere Bemühungen zur Miniaturisierung waren auf Kosten einiger Aspekte der Bildqualität, egal ob Sichtfeld, Kontrast oder Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Wenn es darum geht, diese Kompromisse auszugleichen, fühlt sich Liu "wie dieses Gerät einen der besten Jobs aller Zeiten". Im Folgenden finden Sie einige Beispiele für das neue Mikroskop in Aktion:
Die Folien auf der linken Seite zeigen Beispiele der Echtzeitbilder des Miniaturmikroskops, verglichen mit den Ergebnissen eines mehrtägigen klinischen Pathologie-Labors auf der rechten Seite.
Bildnachweis: Universität von Washington
Das Mikroskop führt seine Magie mit der konfokalen Zwei-Achsen-Mikroskopie aus. Diese Technologie ermöglicht es dem Bediener, undurchsichtiges Gewebe bis zu einer Tiefe von 0,5 mm zu durchschauen. Liu erklärt die Herausforderungen des Sehens in dieser Tiefe:
"Der Versuch, unter der Oberfläche von Gewebe zu sehen, ist wie der Versuch, mit dem Fernlicht in dichtem Nebel zu fahren - man kann wirklich nicht viel vor sich sehen. Aber es gibt Tricks, um tiefer in den Nebel zu sehen wie ein Nebellicht, das aus einem anderen Winkel aufleuchtet und die Blendung reduziert. "
In der Standardmikroskopie muss eine physische Gewebeschicht genommen werden. Die erstmals im Jahr 1955 entwickelte konfokale Mikroskopie ermöglicht es Wissenschaftlern, eine virtuelle Scheibe mit vielen Mikrometern Tiefe zu erstellen, die zusätzliche Details liefert. Es hat den zusätzlichen Vorteil, dem resultierenden Bild eine größere Tiefe zu geben.
Eine Technologie namens "Zeilenabtastung" wird ebenfalls verwendet, um die Bildverarbeitung zu beschleunigen. Unter Verwendung von mikroelektromechanischen (MEMS) Spiegeln scannt der Strahl das Gewebe Zeile für Zeile und erstellt ein Bild. Bei einem Handheld-Gerät mit einem weniger als stationären Operator ist Geschwindigkeit essentiell.
Zunächst wird das Mikroskop als Krebs-Screening-Tool getestet werden; Das Team hofft, dass es innerhalb von 2-4 Jahren in andere klinische Umgebungen entlassen wird. Wenn es in großem Maßstab eingeführt wird, wird dieses miniaturisierte Mikroskop eine Verringerung unnötiger medizinischer Verfahren und eine höhere Erfolgsrate bei der Tumorentfernungsoperation sehen.
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