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反射共聚显微镜——皮肤成像革命性技术

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导语:作者简要介绍反射共聚显微镜的作用原理及操作方式。由于其细胞级分辨率、实时、原位成像能力,作者对其在皮肤病症断和研究中寄予厚望。此外,作者回顾总结了RCM目前在临床和研究中的使用情况,并且进一步畅想RCM的未来。


关键词:反射共聚焦(RCM)、皮肤病


 

嘉宾博主Joshua Davyd Fox,迈阿密大学,2016级医学博士

 

在2015年美国皮肤病年会上,我无意间发现了反射共焦显微镜(Reflectance Confocal Microscopy, RCM)。我坐在位置上,如痴如醉地跟随演讲者一起浏览一张张微观黑白马赛克活体皮肤图片,它们或许更应该被称为放射科与皮肤科之子。房间里坐满的专家各个都精通这项潜力远未被发掘的技术,而我虽只是一个无名小辈,但我仍能感觉到我正在见证一场突破性的革命——自皮肤镜问世以来的一场新的皮肤病诊断革命。

在此之前,我向一个我们大学的教员讨教更多RCM的知识,并看了一些相关案例。病人是一位皮肤白皙的中年妇女,她的臀部有深褐色斑疹。皮肤镜不能有效地诊断而需要进行活组织检查。

RCM用激光作为单色光源。随着光波在近红外区(700-1400 nm)的增加,光穿透皮肤的深度也逐步增大。但是,如果使用波长较大的光源,横向分辨率会降低。因此,RCM在使用时根据所需穿透深度而确定相应的光源波长。

通常,在自动成像模式下,我们用830nm 二极管激光,并且通过调节激光功率得到最佳对比度(范围为1-12mW且不会伤害人体组织)。实际操作如下,在病变处涂上少量超声波凝胶,将一个环固定在其上,在皮肤接触装置外壳上的物镜滴一小滴水溶胶。

激光束经过一个分光器(编者注:分离出所需波长的光),聚焦于几微米的皮肤上。光被皮肤上的不同折射率的成分(如细胞膜、黑色素、透明角质颗粒等)折射。这些折射和反射的光经过一个小孔过滤后,只留下源于焦点的光进入与电脑相连的探测器。 共聚焦显微镜也因此而得名。类似X射线成像通过辐射量产生对比度区分不同组织,RCM成像通过不同折射系数区分皮肤不同成分。使用水溶胶是因为其折射系数是1.33,与表皮折射系数1.34接近,可以消除人体皮肤造成的干扰折射。

我们可以灵活地选择图像显示模式。比如,我们可以扫描12行×12列,像素为500微米×500微米的图像,然后整合为一张细胞级分辨率、6毫米×6毫米的黑白图像。我们对病变部位不同深度、用不同放大倍数扫描成像,以此在一片黑白点的汪洋中辨别细胞。

虽然共聚焦显微镜早在上世纪50年代就已经发展起来了,但直到90年代借助于于Rajadhyaksha的工作,它才应用于皮肤成像。目前RCM已经用于临床了,主要在皮肤癌和角膜病变症断、皮肤癌、皮肤老化、激光治疗、色素病变、黄褐斑、皮肤对紫外线响应、伤口愈合研究、评估结膜和角膜等领域得到应用。最近在《美国皮肤病学杂志》(JAAD)上刊载的一项研究中,手持式RCM评估47位临床可疑恶性肿瘤的眼睑肿瘤患者。RCM灵敏度为100%,眼睑恶性肿瘤症断特异性为69.2%6。最近在《美国眼科》(American Journal of Ophthalmology)上报道的研究结果更令人印象深刻。根据至少12个月的后续跟踪得出结论,RCM正确免除了30个结膜肿瘤患者切除组织活体检查。在参与实验的患者(23个),作者发现RCM与组织症断有100%的关联性。

在体检和皮肤镜检测下,患者的病变部分必须做活组织检查,而RCM检测中则是良性的。尽管如此,患者还是希望在适当的时候切除病变部分。

这就引出了一个问题:对于那些无论如何都下定决心切除病变部分的患者(一般情况下不会做RCM),我们是否应该让他们先做RCM?即便是这些患者, RCM诊断 也许对他们也是有所裨益。而且,随着研究的案列越多,也许可以利用这些信息优化微调这项技术?RCM还有能在我们从未想过的地方大展身手吗?我想肯定是有的。

大学之外,成本和报销问题是RCM使用的一个大问题。仪器平均成本为7万-10万美元,每位患者需要约10-20分钟时间做RCM。 

我认为,RCM有原位、实时、显微镜级分辨率皮肤成像的能力,是一项优美地革命性技术。至于RCM到底在哪里大显身手,只有时间能回答。


(翻译:张玲;审校:李想)


原文链接[科学博客Scilogs]:

http://www.scilogs.com/jid/reflectance-confocal-microscopy-an-elegant-revolutionary-technique-with-boundless-possibilities/

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