揭秘三维病理 | 不切片，如何看穿组织？

传统的二维病理诊断是病理医生先把组织切成3–5微米的薄片，再用染料给细胞核、细胞质分别上色，最后放到显微镜下观察。通过细胞核颜色的深浅、细胞质的形态等，医生判断组织是否病变。

病理组织之所以切成这么薄，是因为只有“薄”，光线才穿得透，组织才看得清。

传统二维病理诊断流程图

然而，要实现病理组织的三维成像，样本必然有一定的厚度。

那么，厚实的整块组织如何才能让光线穿透呢？

自然界提供了一个很好的范例。

斑马鱼的幼鱼全身透明，光线可以畅通无阻。无需解剖，研究者就能在显微镜下直接观察到整个斑马鱼胚胎发育与生长的过程，且内部脏器清晰可见。

斑马鱼的生长发育过程（图片来源：文献）

透明的组织，光能透过，内部细节一览无余。

但斑马鱼幼鱼只是少数特例。为什么绝大多数生物的组织都不透明？

→答案是光被“吸收”和“散射”了。

组织里有吸收光线的色素，以及折射率各不相同的散射粒子（如蛋白质、脂质）。光线的一部分被色素吸收，另一部分则每遇到一种不同的散射粒子就拐弯，拐来拐去就散了，最终无法到达我们的眼睛。

光被“吸收”和“散射”的示意图

好比一杯清水，倒进牛奶和咖啡，立刻就浑浊了。

让组织变透明，关键在于去除色素和散射粒子并统一折射率——也就是把“牛奶”与“咖啡”的影响消除。

一块厚实的组织经过：脱色、脱水、脱脂，再填充折射率匹配的液体，就这样变得透明。

在此过程中，将组织浸泡在染料中，使颜色渗入细胞核与细胞质，即可同步完成染色。

肠癌组织染色透明化前后对比图

然后用光片显微镜去拍——光片显微镜发出来的光，薄得像一片刀刃，只照亮组织的切面的一层。层层叠起来，完整的三维病理图就完成了。

光片显微镜扫描示意

Q：不切片，怎么看清三维的病理结构？

A：先让组织透明，再让光线通行。把浑水变清，再看清水里的每一条鱼。

过去，人们只能从几微米的薄片里去猜测组织的空间分布与相互关系。

如今，明准医疗推出的三维非切片组织病理成像技术，能将一块让人看不透的厚组织，变成一本可以逐页翻开的立体书。在完整的人体组织里，可以直接看见癌细胞如何入侵、脉管如何蔓延。

可多角度逐层展示三维病理的空间信息

（注：此图像经过压缩，非原始分辨率）

如今，病理诊断正在迈入三维全景新时代——医生不再需要从碎片中拼凑想象，三维病理让疾病的全貌尽收眼底。

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【参考文献】KIMMEL C B, BALLARD W W, KIMMEL S R, et al. Stages of embryonic development of the zebrafish[J]. American Journal of Anatomy, 1995, 203(3): 253–310.