相襯成像助力心臟移植排異診斷
PSI 和薩格勒布大學醫(yī)院中心的研究人員開發(fā)了一種三維成像方法，使用同步輻射對活檢樣本進行成像可以揭示身體對移植器官的排異程度。這項新技術(shù)巧妙地補充了傳統(tǒng)的診斷方法，這對心臟移植患者可能大有裨益。這項研究已在醫(yī)學雜志 Transplant International 上發(fā)表。
Anne Bonnin，瑞士光源 SLS 的 X 射線斷層掃描專家
心臟移植后最大的隱患之一是患者的免疫系統(tǒng)可能會新器官產(chǎn)生排異反應(yīng)。盡管免疫抑制劑(抑制免疫系統(tǒng)反應(yīng)的藥物)可以防止器官的排斥反應(yīng)，但它們也會削弱人體對病原體的自然保護，因此需要在這兩種風險之間取得平衡。為了確定免疫抑制劑的水平是否足夠，通常在隨訪檢查中從移植的心臟中提取組織樣本。在目前的系統(tǒng)中，這些活體組織首先要進行固定、切片和染色，然后才能在光學顯微鏡下進行檢查。如果發(fā)現(xiàn)免疫細胞遷移到組織中并造成損傷，這表明出現(xiàn)了排斥反應(yīng)，臨床醫(yī)生需要根據(jù)排斥反應(yīng)的嚴重程度決定是否需要給予患者使用額外的免疫抑制劑。
現(xiàn)在一項研究表明，使用同步輻射光的 X 射線相襯成像至少與標準光學顯微鏡篩查活檢材料一樣有效。此外，通過改善診斷，該方法可以使免疫抑制劑的使用頻率更低、更有針對性，從而減少這些藥物的用量。這項研究是由大分子和生物成像實驗室的研究員 Anne Bonnin 帶領(lǐng)的臨床醫(yī)生和生物醫(yī)學科學家團隊進行的。Anne 說:“我們希望在未來，這項技術(shù)將改善心臟移植后的后續(xù)診斷工作?！?/span>
心肌內(nèi)膜組織的 3D 圖像
作為一項小規(guī)模初步研究的一部分，研究人員使用瑞士光源 SLS 的 TOMCAT 光束線分析了 23 名在薩格勒布大學醫(yī)院中心接受心臟移植的患者的心臟組織樣本。無需對組織樣本進行耗時的準備或染色：只需簡單地將樣本固定在福爾馬林中，并在其自然狀態(tài)下掃描約 12 分鐘。可以根據(jù)需要在電腦屏幕上進行操作生成高分辨率的 3D 圖像。臨床醫(yī)生和病理學家可以放大心臟組織，檢查不到 1μm 的細節(jié)。
在這項研究中，一位經(jīng)驗豐富的臨床病理學家篩選了這些 3D 圖像，以及從這些圖像中截取的 2D切片，并以常用的方式分別評估排異反應(yīng)的程度。同時，使用經(jīng)典的組織病理學方法進行評估。結(jié)論：正如統(tǒng)計數(shù)據(jù)所證實的那樣，評估之間的一致性很高。得益于 23 個樣本中的一個樣本的 3D 可視化，發(fā)現(xiàn)了一個由經(jīng)典組織病理學誤診的病例。
研究人員認為，由于其三維特性，新方法可能優(yōu)于現(xiàn)有方法。“例如，在整個樣本的 3D 圖像上，可以確定免疫細胞只穿透了樣本的一小部分，因此損害不像選定的 2D 切片上那樣嚴重，” Anne Bonnin 解釋道，“在這種情況下，可能沒有必要增加免疫抑制劑的劑量，這樣患者就不會產(chǎn)生不良的副作用，醫(yī)療系統(tǒng)也可以節(jié)省昂貴藥物的不必要費用?！?/strong>
心臟移植的后續(xù)研究
由克羅地亞科學基金會資助的后續(xù)研究已經(jīng)開始，進一步探索這種方法的潛力。除了薩格勒布大學醫(yī)院中心，薩格勒布(克羅地亞)杜布拉瓦大學醫(yī)院和巴塞羅那醫(yī)院診所(西班牙)也參與了這項研究，并正在招募心臟移植患者。
同步輻射光是特別強烈的 X 光，能夠看到傳統(tǒng) X 射線無法捕捉到的細節(jié)。使用同步輻射光的相襯增強成像特別適合于生物醫(yī)學應(yīng)用。由 Marco Stampanoni 領(lǐng)導的 PSI 研究小組(Anne Bonnin 也在其中工作)，他們已經(jīng)使用這種方法來觀察老鼠大腦的血管系統(tǒng)以及大鼠呼吸過程中的肺組織。他們還拍攝了人類胎兒的心臟，以確定哪些異?？赡軐е挛闯錾暮⒆舆^早死亡。
這項技術(shù)對醫(yī)院的診斷工作非常有用。從長遠來看，醫(yī)院應(yīng)該不再需要將活檢組織送到像 SLS 這樣的大型機構(gòu)進行分析。Anne Bonnin 說：“在不久的將來，我們希望能夠開發(fā)出一種相襯系統(tǒng)，提供這種類型的 3D 虛擬組織學圖像，并且足夠緊湊，可以安裝在醫(yī)院里。” PSI 的研究人員已經(jīng)在努力實現(xiàn)將 SLS 開發(fā)的技術(shù)也應(yīng)用到實驗室 X 射線源上。
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