一种用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法技术

本发明专利技术公开了一种用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法，包括：S1、制备包埋样品；S2、将包埋样品顶部研磨平整，然后固定在底座上，注入含染料的工作液；S3、顶部逐条切平；S4、打开工作液循环系统；S5、将包埋样品顶部切面在水镜下逐条成像；S6、将三维移动平台带动样品按层厚h向上移动，使包埋样品逐条切削，直至整层切削完毕；S7、重复步骤S5

【技术实现步骤摘要】
一种用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法


[0001]本专利技术涉及生物组织样本染色、三维成像领域，具体地指一种用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法。

技术介绍

[0002]现今，大多数生物组织器官的石蜡包埋染色方案为先整体染色再进行切片(难以实现均匀染色)或先切片再进行染色，这类方法操作复杂，耗时较长，难以快速获取数据，并且切片层与层之间难以配准，不可避免地造成数据缺失。
[0003]申请号为200910300483.6的中国专利技术专利公开了一种显微光学扫描层析成像装置，其工作过程为：样品设置在三维移动平台上，刀具固定在垂直工作台上，刀背与水平面间具有夹角α＝30～45
°
，刀具在X方向上发生相对位移，实现刀具对样品顶层部分的切片。切片时，待切片的样品部分逐渐被刀具切割脱离，成为薄片，因为所述水流场作用，样品会贴在刀具背面滑动。这时，刀具可以看成是一个"载玻片"，承载了一块样品薄片，而物镜靠近这个载玻片到合适位置成像，成像时物镜光轴垂直于刀背平面。如此切片和成像的缺点为由于刀具的运动，成像时难以控制切面对焦，成像信号可能不完全最终导致重构时数据缺失；除此以外，这类成像方式类似于先切片后成像的方式，在层与层之间的配准上依旧存在缺陷。
[0004]因此，需要开发出一种步骤简单、操作方便、在实现超薄连续切片的同时可精准成像的用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的为解决上述
技术介绍
的不足，提供一种步骤简单、操作方便、在实现超薄连续切片的同时可精准成像并天然匹配的用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1、采用石蜡或树脂将组织样品包埋，得到包埋样品；
[0008]S2、将包埋样品顶部研磨平整后固定于工作槽底部，向工作槽内注入含有染料的工作液，将包埋样品完全浸没，样品上方设置有刀具；
[0009]S3、竖向调整工作槽位置与刀具对应，再驱动工作槽水平移动，将包埋样品顶部在刀具下逐条切平、露出组织部位；
[0010]S4、打开工作液循环系统使工作槽内工作液循环并同时吸附去除切削废屑；
[0011]S5、通过竖直朝下的水镜观察包埋样品切面状态，驱动工作槽水平移动，将包埋样品顶部切面在水镜下逐条成像；
[0012]S6、驱动工作槽按设定的层厚h向下移动，20μm≥h≥1μm，再驱动工作槽水平移动使包埋样品逐条切削，直至整层切削完毕；
[0013]S7、重复步骤S5
‑
S6进行逐层成像切削；
[0014]S8、将同层所有条带片段的成像数据进行预处理实现切片拼接，得到整层切面图像数据，将所有层的切面数据进行处理实现三维重构，从而获取组织整体三维图像数据。
[0015]优选的，步骤S3中，将包埋样品顶部在刀具下逐条切平，具体包括：
[0016]重复驱动工作槽沿X向作往复运动使刀具对包埋样品进行条形切削，每次X向往复运动后驱动工作槽按预设的条带宽度ΔY进行Y向移动，将包埋样品顶部逐条切平。本专利技术中，条带宽度ΔY取值范围为1cm≥ΔY≥0.001cm。
[0017]优选的，步骤S2中，染料包括细胞核染料、细胞膜染料、细胞器染料和内皮细胞染料中的一种或多种，所述细胞核染料包括PI碘化丙啶、DAPI4
’
,6
‑
二脒基
‑2‑
苯基吲哚、Hoechst染料、AO中的一种或多种，所述细胞膜染料包括DiD、DiR、DiO和DiI染料中的一种或多种，所述细胞器染料包括CFDA
‑
SE、TMRE、MitoSOX Red中的一种或多种，所述内皮细胞染料包括Dylight594和FITC中的一种或多种。
[0018]优选的，步骤S5中，将包埋样品顶部切面在水镜下逐条成像，具体包括：
[0019]重复驱动工作槽沿X向作往复运动使水镜对包埋样品顶部切面进行条形扫描成像，每次X向往复运动后驱动工作槽按预设的条带宽度ΔY进行Y向移动，将包埋样品顶部切面逐条扫描成像。
[0020]优选的，步骤S6中，驱动工作槽使包埋样品逐条切削成像，具体包括：
[0021]重复驱动工作槽沿X向作往复运动使刀具对包埋样品进行条形切削，每次X向往复运动后驱动工作槽按预设的条带宽度ΔY进行Y向移动，将包埋样品顶部逐条切削。
[0022]优选的，所述工作槽由下方连接的三维移动平台驱动实现X向、Y向、Z向的运动。
[0023]优选的，所述刀具的材质为金刚石。
[0024]本专利技术还提供一种上述病理诊断的超薄连续切片与成像方法所用的装置，其特征在于，包括隔振平台、三维移动平台、工作槽、刀具、带水镜的成像模块、数据模块、控制模块，
[0025]所述三维移动移动平台设置于隔振平台上，所述移动平台上连接工作槽用于驱动工作槽水平X向、Y向、Z向运动，所述工作槽设有可将内部工作液进行循环的工作液循环系统，所述水镜和刀具与隔振平台连接，所述刀具和水镜位于工作槽中浸入工作液内且所述水镜竖直朝下设置，
[0026]所述控制模块与移动平台信号连接用于控制其X向、Y向、Z向的运动，所述控制模块与刀具信号连接用于控制其竖向运动，所述数据模块与成像模块信号连接用于将成像数据进行采集、存储、处理，所述控制模块与数据模块信号连接用于向数据模块传递采集信号。
[0027]优选的，所述工作槽底部设有样品固定底座用于固定包埋样品。
[0028]优选的，所述刀具和水镜沿X向间隔布置。
[0029]本专利技术方法涉及的机理如下：
[0030]染色机理为：基于染料本身的特性，其具备细胞膜可渗透的特点，可快速结合胞体或其他细胞结构，对组织进行快速染色。其主要特点为染料本身细胞膜可渗透特性确定其可用于实时染色。
[0031]水镜机理为：成像系统的物镜采用水镜，其特点为可在工作液中快速找准物体并对其进行成像，成像介质(工作液)本身并不会影响物体层面上的成像，由于工作槽中还设
有工作液循环系统，可使切削形成的条带片段定向流动，并对其进行过滤收集，保证工作液的清洁。
[0032]切削厚度(h≥1μm)机理为：使用具备极高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系数，以及与非铁金属亲和力小的特性的金刚石刀，通过控制三维移动平台将工作槽升降1μm的等高高度，可实现1μm级别的厚度切片，且片面平整。
[0033]切片成像和数据处理机理：使用超薄切片成像设备进行成像时水镜、刀具均不移动，只有液体工作槽(连带固定样品)平面(X向、Y向)以及竖向(Z向)移动，届时，样品在刀具处进行片段切削，每层切完后并移动至物镜处进行成像，成像数据也为条状片段数据，经数据模块内的处理软件也可实时查看拼接处理后的整个切片面的结果，然后基于数据模块内的三维重构软件imaris或Amira实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用石蜡或树脂将组织样品包埋，得到包埋样品(1)；S2、将包埋样品(1)顶部研磨平整后固定于工作槽(6)底部，向工作槽(6)内注入含有染料的工作液(5)，将包埋样品(1)完全浸没，包埋样品(1)上方设有刀具(3)；S3、竖向调整工作槽(6)位置与刀具(3)对应，再驱动工作槽(6)水平移动，将包埋样品(1)顶部在刀具(3)下逐条切平、露出组织部位；S4、打开工作液循环系统使工作槽(6)内工作液(5)循环并同时吸附去除切削废屑；S5、通过竖直朝下的水镜(2)观察包埋样品(1)切面状态，驱动工作槽(6)水平移动，将包埋样品(1)顶部切面在水镜(2)下逐条成像；S6、驱动工作槽(6)按设定的层厚h向上移动，20μm≥h≥1μm，再驱动工作槽(6)水平移动使包埋样品(1)逐条切削，直至整层切削完毕；S7、重复步骤S5
‑
S6进行逐层成像切削；S8、将同层所有条带片段的成像数据进行预处理实现切片拼接，得到整层切面图像数据，将所有层的切面数据进行处理实现三维重构，从而获取组织整体三维图像数据。2.如权利要求1所述的用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法，其特征在于，步骤S3中，将包埋样品(1)顶部在刀具(3)下逐条切平，具体包括：重复驱动工作槽(6)沿X向作往复运动使刀具(3)对包埋样品(1)进行条形切削，每次X向往复运动后驱动工作槽(6)按预设的条带宽度ΔY进行Y向移动，将包埋样品(1)顶部逐条切平。3.如权利要求1所述的用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法，其特征在于，步骤S2中，染料包括细胞核染料、细胞膜染料、细胞器染料和内皮细胞染料中的一种或多种，所述细胞核染料包括PI、DAPI、Hoechst染料、AO中的一种或多种，所述细胞膜染料包括DiD、DiR、DiO和DiI染料中的一种或多种，所述细胞器染料包括CFDA
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SE、TMRE、MitoSOX Red中的一种或多种，所述内皮细胞染料包括Dylight594和FITC中的一种或多种。4.如权利要求1所述的用于病理诊断的超薄连续切片与成像方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑廷，李游，陈谦，
申请(专利权)人：沃亿科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：