医学在上个世纪取得了长足的进步。但在获得活检结果方面，几乎没有什么变化。例如，考虑一下，当患者来为非黑色素瘤皮肤癌进行皮肤病变活检时会发生什么。
“外科医生会取出一小块皮肤，”罗彻斯特大学生物医学工程和光学助理教授迈克尔·贾科梅利说。接下来，“病理学家将在显微镜下观察。然后，根据他们的发现，通知患者一切都很好，不要担心，否则我们需要你回来进行第二次预约，所以我们可以治疗你。”
Giacomelli 也是该大学威尔莫特癌症研究所的研究人员，他正在开发一种新型成像系统，该系统包含在便携式推车上，可将这一过程缩短至两分钟。这将使外科医生能够立即确定病变是否癌变，如果是，则“在同一次就诊期间对患者进行治疗，而不是在下个月和多次就诊中将其延长”。
该系统使用双光子荧光显微镜 (TPFM)，在最近发表于JAMA Dermatology的一项试点研究中表现出卓越的准确性。当对 15 例已知的非黑色素瘤皮肤癌活检进行测试时，该技术能够以完美的准确度(100% 的敏感性和特异性)检测基底细胞癌和高度准确的鳞状细胞癌(89% 的敏感性和 100% 的特异性)。
非黑色素瘤皮肤癌是最常见的人类癌症类型，每年的病例数超过所有其他类型癌症的总和。80% 的非黑色素瘤皮肤癌是基底细胞癌。
“各种场景”中的应用
在由皮肤病理学家评估之前，通常将活检组织切除、固定、石蜡化(保存)、染色并安装在载玻片上。“这就是自 19 世纪后期以来的做法，”贾科梅利说。“已经以这种方式进行了数十亿次活检。每个人都在同一个页面上;效果很好。问题是它非常慢。”
即使组织被快速冷冻以进行更快的分析，外科医生也可以等待一个小时或更长时间才能获得活检结果，以确保他们已经完全切除了仍在手术台上的患者的恶性肿瘤。这占用了外科医生的时间和手术室，同时中断了繁忙的病理学部门的工作流程。
Giacomelli 看到了他的系统在为各种疾病快速提供活检结果方面的潜在应用。“有各种各样的情况，”他说。
例如，“在前列腺病例中，外科医生通常仅基于事先 X 射线或 MRI 图像就很难知道他们正在进入什么，”Giacomelli 说。“你会看到他们取出前列腺的随机病例，有时会出现明显的肿瘤已经扩散到前列腺之外，或者有时它非常局限。这项技术提供了即时调整患者治疗的可能性。”
使用 TPFM 的优势在于，它不仅可以生成高分辨率图像，还可以使用近红外光穿透组织更深，使其“有利于以最少的准备对新鲜、不规则形状的活检组织进行快速成像”，该论文指出.
Giacomelli 现在正与大学医学中心皮肤病学副教授 Sherrif Ibrahim 密切合作，使用在纽约维克多附近的 Ibrahim 的罗切斯特皮肤病外科随机抽取的活检样本，对 200 名患者进行更大的随访研究。
Giacomelli 说：“我们的目标是分析该技术在现实世界场景中的效果，在这种场景中有很多人进来，各种各样的事情都会出现。” “我们真的想确保没有一些通常与癌症无关的奇怪事情我们以某种方式与癌症混淆 - 或者确实与癌症有关但我们无法想象的事情。你永远不知道一旦你开始对人进行随机活检，你会发现什么。”
使用TPFM成像指导手术?
Giacomelli 还开展了一项平行研究，以了解他开发的结合 TPFM 和视频的新型系统是否可用于指导手术。
该系统将组织被移除部位的 TPFM 图像叠加在网络摄像头图像上，从而将肉眼看起来的样子与幻灯片上处理的样子共同记录下来。“你可以显示切除组织的样子，以及切除后有多少肿瘤，”贾科梅利说。“然后他们可以将其映射回他们正在创造的伤口，以便决定切割哪一侧。”
除了 Ibrahim，JAMA 皮肤病学研究的其他合著者包括 Giacomelli 实验室的研究生 Vincent Ching-Roa 和 Chi Huang，以及病理学和实验室医学教授 Bruce Smoller。
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