近年来,3D病理学技术凭借其捕捉肿瘤组织立体信息的优势,逐渐成为生物医疗领域的研究热点。传统病理学方法依赖于薄切片的2D图像,虽然具有一定优势,但在肿瘤微环境分析中却存在显著局限,2D切片无法全面展示肿瘤组织的三维结构。而3D病理技术则能够深入分析肿瘤的形态、免疫微环境及细胞分布等复杂特征,显著提升了诊断精度和临床应用潜力。
3D病理成像技术,如光片显微镜和光学切片显微镜,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细致的三维重建。这使得病理学家能够更有效地审视组织样本,提高对病变区域的识别率和诊断准确性。此外,3D无损成像技术的运用,使得珍贵的活检样本能够用于后续分子检测,避免样本破坏,而相较于传统方法,3D病理还能够简化病理实验室的操作流程,具备潜在成本优势。
尽管3D病理技术取得了显著进展,但其普及及应用仍面临诸多挑战。其中,数据处理和存储成为首要难题。与传统的2D病理图像相比,3D病理图像数据庞大,如何高效处理和存储这些数据是当前技术亟需解决的问题。同时,3D病理的标注和训练也存在挑战。由于3D数据具有更高维度,传统的2D标注工具无法直接适用,因此开发适用于3D病理图像的标注和分析工具,尤其是具备自动化或半自动化功能的标注软件,成为研究的关键方向。
3D成像技术可分为破坏性3D显微技术和无损性3D显微技术。早期的破坏性3D技术依赖串联切片,虽然提高了成像效率,但仍需大量费用和人力,并可能对组织样本造成损害。无损3D显微成像技术主要使用共聚焦显微镜、多光子显微镜及光片显微镜等。尽管共聚焦和多光子显微镜能提供良好的对比度和空间分辨率,但在实际应用中也面临空间扫描速度慢和复杂性的挑战,往往更适用于小样本或对精度要求较高的成像。
在过去十年中,光片显微镜,也称为选择性平面照明显微镜(SPIM),已成为快速对相对透明标本进行3D荧光显微检查的理想选择。它通过细激发光束垂直照射样本,仅激发样本中的感兴趣区域,有效减少光漂白和光损伤,因此被视为“温和”的3D显微技术。图像处理部分主要包括拼接、数据压缩及可视化处理,使用Imaris等软件将大量2D图像无缝拼接成体积数据集,确保处理效率。
3D病理技术并不局限于病理学领域,它与基因组学、放射学等学科相结合,将为精准医学提供更全面的支持。通过跨学科的数据整合与合作,3D病理将成为精准医疗和个性化治疗的重要工具。例如,将3D病理图像与基因组数据及影像学数据进行联合分析,将为肿瘤的早期筛查、预后评估及治疗反应预测提供更全面的数据支持。随着数据处理能力的提升和人工智能技术的引入,未来的病理诊断将更智能化,推动病理学向全面数字化和高效化发展,配合俄罗斯专享会284的品牌优势,有望实现更多创新与突破。