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《Laser & Photonics Reviews》
在肿瘤切除手术中，术中对手术组织样本进行病理学检查是确定肿瘤边缘的重要方法。传统的冷冻切片分析需要复杂的组织处理，且可能产生样本变形和染色不均的问题，从而影响病理判断。本文提供了一种无标记术中组织病理学分析的新方法，利用细胞核中的核酸在紫外波长下表现出强烈的光吸收这一特性，使用紫外光声显微镜对组织样本进行成像。该方法在无需额外标记的情况下即可突出细胞核，提供与常规组织学中广泛使用的苏木精和伊红（H&E）染色相媲美的对比结果，在极大简化组织病理学的同时保存了更多关键的组织病理细节。
本研究由韩国浦项科技大学的 Chulhong Kim 教授及其团队发表于《Laser & Photonics Reviews》（IF = 9.8）。
研究重点
在癌症切除手术中，确定肿瘤边界对于完全清除癌变组织至关重要。传统的术中病理检测主要依赖冷冻切片分析（Frozen Section, FS），即将样本冷冻、切片、染色后进行显微镜观察。然而，FS 方法操作复杂，耗时较长，并且会导致样本不可逆的变形和染色不均，影响后续的病理诊断。此外，FS 分析的不可逆过程也限制了其在术后其他病理检查（如石蜡切片分析）中的进一步应用。为克服这些局限，近年来研究人员尝试了多种无标记成像技术，如反射共聚焦显微镜、三次谐波生成显微镜和多光子显微镜等，但这些方法在细胞核的对比度、成像深度和分辨率方面仍存在不足。
针对这些问题，Kim 教授及其团队开发了一种基于微机电系统（MEMS）的高速度反射模式紫外光声显微镜（UV-OAM），通过紫外光波段激发细胞核中 DNA/RNA 的特定吸收，实现了无标记、非破坏性的组织成像。文中阐述了该系统在小鼠及人类组织标本中的验证实验，并进一步验证了 UV-OAM 在肿瘤边界判定方面的应用潜力。实验结果表明，通过数值分析和病理学对比，该方法能够清晰显示正常与癌变区域的核结构差异。UV-OAM 系统在无需复杂准备的情况下，能够为手术提供实时的组织病理信息，为精准的手术边界评估提供支持。
图1. 小鼠脑组织切片的无标记紫外光声显微成像图像与 H&E 染色图像的对比。
紫外光声显微成像图像与 H&E 染色图像相比，两者在细胞核分布和主要结构上高度一致。并且由于无需复杂的组织处理，紫外光声显微成像图像在一定程度上避免了样本破坏，所以第三脑室的脉络膜丛和后连合也清晰可见，而这些结构在 H&E 染色图像中因组织处理损坏而难以呈现。
图2. 癌症患者结肠和肝脏组织的石蜡切片的紫外光声显微成像与 H&E 染色图像的对比。
为了与标准的组织病理学检查相对照，将来自癌症患者的结肠和肝脏组织标本处理为10 μm厚的石蜡切片。图2展示了癌症患者结肠和肝脏组织石蜡切片的紫外光声显微成像与 H&E 染色图像的对比，并详细观察了正常区域、边界区域和癌变区域的差异。对比结果表明，紫外光声显微成像能够在不染色的情况下高对比度地呈现组织细胞核和腺体结构，准确分辨出正常与癌变组织的病理特征。
图3. 癌症患者结肠和肝脏组织的未经处理样品的紫外光声显微图像与石蜡切片 H&E 染色图像的对比。
将从癌症患者切除的结肠和肝脏标本（厚度为3至7 mm）在无任何组织制备程序的情况下进行紫外光声显微成像，然后将标本制成石蜡切片并进行 H&E 染色。通过对比两者的图像可以发现，紫外光声显微成像几乎无需任何组织制备程序即可有效显示临床标本的主要病理特征，在不染色的情况下分辨出癌变区域与正常区域，且成像质量与 H&E 染色图像高度一致。
以上结果表明，紫外光声显微成像能够有效识别正常和癌变区域的细胞核结构差异，并对各个细胞区域进行精确定位。此外，与常规 H&E 染色法相比，紫外光声显微成像大大简化了组织处理步骤，减少了样本破坏。该系统展示出其作为术中组织边界识别工具的潜力，有望成为一种快速、便捷的癌症手术辅助诊断方法，为实现实时病理分析提供了新的可能性。
论文信息：
Intraoperative Label-Free Photoacoustic Histopathology of Clinical Specimens
原文链接：
https://doi.org/10.1002/lpor.202100124
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