L'istologia è lo studio dei tessuti biologici a livello microscopico. Chiamato anche anatomia microscopica, l'istologia è ampiamente utilizzata per fornire diagnosi di cancro e altre malattie. Per esempio, campioni di tessuto ottenuti durante l'intervento chirurgico potrebbero aiutare a determinare se è necessaria un'ulteriore azione chirurgica, e un ulteriore intervento chirurgico può essere evitato se è possibile ottenere rapidamente una diagnosi durante un'operazione.

I metodi tradizionali in istopatologia sono generalmente limitati a campioni sottili e richiedono l'elaborazione chimica del tessuto per fornire un contrasto sufficientemente elevato per l'imaging, che rallenta il processo. Un recente progresso nell'istopatologia elimina la necessità di colorazione chimica e consente l'imaging ad alta risoluzione di sezioni di tessuto spesso. Come riportato in Fotonica avanzata , un team di ricerca internazionale ha recentemente dimostrato una tecnica di imaging di fase quantitativa 3D label-free che utilizza la tomografia a diffrazione ottica per ottenere informazioni di imaging volumetrico. L'unione automatica semplifica l'acquisizione e l'analisi delle immagini.

Tomografia a diffrazione ottica

La tomografia a diffrazione ottica è una tecnica di microscopia per ricostruire l'indice di rifrazione di un campione di tessuto dalle sue immagini a campo diffuso ottenute con vari angoli di illuminazione. Consente la visualizzazione ad alto contrasto senza etichette di campioni trasparenti. Il complesso campo diffuso trasmesso attraverso il campione viene prima recuperato utilizzando l'olografia fuori asse, quindi i campi diffusi ottenuti con vari angoli di illuminamento vengono mappati nello spazio di Fourier consentendo la ricostruzione dell'indice di rifrazione del campione.

Una limitazione riconosciuta della tomografia a diffrazione ottica è dovuta alla complessa distribuzione degli indici di rifrazione, che si traduce in una significativa aberrazione ottica nell'imaging del tessuto spesso. Per superare questo limite, il team ha utilizzato la rifocalizzazione digitale e la cucitura automatizzata, consentendo l'imaging volumetrico di tessuti spessi 100 um su un campo visivo laterale di 2 mm x 1,75 mm mantenendo un'alta risoluzione di 170 nm x 170 nm x 1400 nm. Hanno dimostrato che la visualizzazione simultanea di strutture subcellulari e mesoscopiche in diversi tessuti è resa possibile dall'alta risoluzione combinata con un ampio campo visivo.

Veloce, istopatologia accurata

I ricercatori hanno dimostrato la capacità del loro nuovo metodo attraverso l'imaging di una varietà di diverse patologie tumorali:tumore neuroendocrino pancreatico, neoplasia intraepiteliale, e neoplasia papillare intraduttale del dotto biliare. Hanno ripreso una scala millimetrica, non macchiato, Tessuti spessi 100 μm con una risoluzione 3D subcellulare, che ha consentito la visualizzazione di singole cellule e architetture di tessuti multicellulari, paragonabili alle immagini ottenute con i tradizionali tessuti trattati chimicamente. Secondo YongKuen Park, ricercatore presso il Korea Advanced Institute of Science and Technology e autore senior dello studio, "Le immagini ottenute con il metodo proposto hanno consentito una chiara visualizzazione delle diverse caratteristiche morfologiche nei vari tessuti, consentendo il riconoscimento e la diagnosi di lesioni e patologie precursori".

Park osserva che sono necessarie ulteriori ricerche, ma i risultati suggeriscono un grande potenziale per un veloce, istopatologia accurata durante l'intervento chirurgico:"Sono necessarie ulteriori ricerche sulla preparazione del campione, velocità di ricostruzione, e mitigazione della dispersione multipla. Ci aspettiamo che la tomografia a diffrazione ottica fornisca una diagnostica più rapida e precisa nelle consultazioni istopatologiche e intraoperatorie".