多尺度“監(jiān)控”疾病動(dòng)態(tài)！中國(guó)學(xué)者首次提出“透明病理”新概念
加入技術(shù)交流群
掃碼加入
和技術(shù)大咖面對(duì)面交流
海量資料庫(kù)查詢(xún)
病理學(xué)發(fā)展的挑戰(zhàn) 分子影像的機(jī)遇 新的整合模式
近日，浙江大學(xué)教授田梅和張宏受邀在《歐洲核醫(yī)學(xué)與分子影像雜志》在線發(fā)表了題為《透明病理：基于分子影像的病理學(xué)》的綜述文章，首次提出“透明病理”新概念。
該文章認(rèn)為，基于分子影像特有的分子識(shí)別和分子示蹤優(yōu)勢(shì)，通過(guò)微觀—介觀—宏觀多尺度的多模態(tài)分子影像與病理學(xué)的緊密融合，將機(jī)體各種生物特征通過(guò)無(wú)創(chuàng)影像方式進(jìn)行系統(tǒng)性的全尺度“透明化”，不僅呈現(xiàn)疾病局部詳細(xì)信息，而且能夠評(píng)價(jià)在體疾病的病理生理改變，從而實(shí)現(xiàn)基于分子影像的病理學(xué)實(shí)踐新模式，進(jìn)一步推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。
對(duì)此，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA）分子與醫(yī)學(xué)****理學(xué)系主任、美國(guó)科學(xué)院院士Michael Phelps認(rèn)為，“‘透明病理’是一種基于分子影像的新理論，針對(duì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)瓶頸問(wèn)題，創(chuàng)新提出了新理論和新策略，開(kāi)啟了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和未來(lái)醫(yī)學(xué)新篇章?！?/span>
德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)、德國(guó)科學(xué)院院士Markus Schwaiger評(píng)價(jià)稱(chēng)，“透明病理”的理念是多年科研和臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，不僅高度概括了分子影像和病理的內(nèi)在聯(lián)系，更是邁向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要一步。
病理學(xué)是研究人體疾病發(fā)生原因、發(fā)生機(jī)制、發(fā)展規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)之間發(fā)揮了橋梁作用。
該論文共同通訊作者張宏在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說(shuō)，從最早的大體病理（組織器官的形態(tài)學(xué)改變）到近年來(lái)的分子病理（如原位雜交、空間轉(zhuǎn)錄測(cè)序），從肉眼鏡下觀察到基于切片成像技術(shù)的數(shù)字病理切片，病理學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷微觀化、數(shù)字化的過(guò)程。
“隨著影像學(xué)，尤其是分子影像學(xué)的發(fā)展，許多組織、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平的分子與生物學(xué)行為得以在活體中進(jìn)行定性和定量。”論文共同通訊作者田梅進(jìn)一步解釋說(shuō)。
在一些研究中，圖像分析算法得出的切片評(píng)估結(jié)果，已經(jīng)能夠與病理學(xué)家相媲美，并能實(shí)現(xiàn)組織成分的自動(dòng)量化。
越來(lái)越多疾病的病理生理改變，能夠通過(guò)分子影像進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)。
他們認(rèn)為，臨床正在形成一套基于分子影像的病理生理可視化方法，并具備變革當(dāng)前病理學(xué)實(shí)踐的巨大潛能。
張宏介紹，原來(lái)的病理學(xué)實(shí)踐是通過(guò)活檢或手術(shù)取出標(biāo)本，再進(jìn)行處理觀察分析，反映的只是所取組織的一些改變，對(duì)于全身情況的反映是不全面的或丟失的。
田梅告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，重大疾病往往是累及全身的系統(tǒng)性疾病，僅觀察局部腫瘤病灶對(duì)疾病的整體性評(píng)估有一定局限性，影響疾病的精準(zhǔn)診治。
另外，由于病灶組織需要離體檢測(cè)，無(wú)法進(jìn)行一些時(shí)空動(dòng)態(tài)的觀察判斷。
“這些限制阻礙病理學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。而通過(guò)與各種分子影像技術(shù)的結(jié)合，活體、時(shí)空動(dòng)態(tài)、多尺度地評(píng)價(jià)病灶，無(wú)論對(duì)于精準(zhǔn)評(píng)估疾病狀況還是臨床治療管理，都有重要推動(dòng)作用。”
田梅認(rèn)為，基于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，病理學(xué)進(jìn)一步的發(fā)展契機(jī)在病理與影像的結(jié)合上。
“我們希望通過(guò)‘透明病理’概念系統(tǒng)性地整合這種新的病理學(xué)實(shí)踐，讓更多病理學(xué)和分子影像領(lǐng)域的研究者相互合作完善這一體系，從而加速推動(dòng)病理學(xué)與分子影像的學(xué)科融合發(fā)展，更好地服務(wù)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和科學(xué)研究?！睆埡暾f(shuō)。
分子影像的目標(biāo)是更加精確地從分子、細(xì)胞水平，在體無(wú)創(chuàng)反映人體病理生理的變化。
然而，“在實(shí)踐中，如何用分子影像技術(shù)刻畫(huà)解釋病理，是一個(gè)非常有挑戰(zhàn)性的工作。這包括如何克服影像信號(hào)的各種干擾因素，如何正確估計(jì)病理等。”瑞士伯爾尼大學(xué)核醫(yī)學(xué)系人工智能和轉(zhuǎn)化診療實(shí)驗(yàn)室主任施匡宇說(shuō)。
“對(duì)于不同尺度的分子影像方法，其實(shí)各有各的挑戰(zhàn)。而各自領(lǐng)域的技術(shù)革新，又為其帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇?！睆埡暾f(shuō)。
田梅解釋道，比如，對(duì)于PET分子影像來(lái)說(shuō)，它本身建立在分子識(shí)別和分子示蹤技術(shù)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物的分子、代謝和功能狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
一些新的病理生理機(jī)制的發(fā)現(xiàn)、新型小分子化合物的鑒定，結(jié)合特異性的分子影像探針技術(shù)，能夠不斷實(shí)現(xiàn)對(duì)新型靶標(biāo)的活體可視化。
但其不足之處在于空間分辨率較低，近年來(lái)也不斷有新的理論方法、成像設(shè)備、重建技術(shù)提升其分辨率。
對(duì)于微觀的光學(xué)方法來(lái)說(shuō)，它有很高的空間分辨率，但是成像深度受到限制，所以有很多新的成像技術(shù)、成像窗口、重建方法的改進(jìn)加深了其成像深度。
另外，通過(guò)多尺度分子影像的融合成像，也能從多角度對(duì)病灶進(jìn)行解析，更精確地反映其病理生理改變。
論文作者、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院王菁告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的現(xiàn)狀有望改變并擴(kuò)展病理學(xué)領(lǐng)域的實(shí)踐和應(yīng)用模式，主要體現(xiàn)在：基于分子影像的病理學(xué)將能夠非侵入性地檢測(cè)生理和病理過(guò)程的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化；在全身水平提供高精度的診斷評(píng)價(jià)，根據(jù)疾病分期和生物學(xué)特征得出最合適的治療策略；克服取樣偏差和疾病異質(zhì)性，從而對(duì)病灶進(jìn)行更加細(xì)致的評(píng)估。
“但面向未來(lái)，如何整合并發(fā)展出一種超越于傳統(tǒng)病理活檢的無(wú)創(chuàng)、安全、特異、系統(tǒng)的病理生理檢查方法，病理學(xué)需要進(jìn)一步發(fā)展新的理念，‘透明病理’概念由此提出。”張宏說(shuō)。
該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，基于多尺度分子影像的“透明病理”評(píng)價(jià)體系將利用各個(gè)層級(jí)的病理學(xué)結(jié)果開(kāi)展驗(yàn)證，能夠?qū)τ跋窠Y(jié)果進(jìn)行更好的解釋?zhuān)瑥亩窝芯繌幕A(chǔ)到臨床的轉(zhuǎn)化。
“要獲取并提供全面的病理生理信息，就必須建立一個(gè)多層次、多角度的評(píng)價(jià)體系。”田梅說(shuō)。
在“透明病理”評(píng)價(jià)系統(tǒng)中，多尺度成像可分為三個(gè)層次：以PET/CT為代表的兼顧宏觀空間尺度和微觀生化成像方法、以MRI為代表的介觀尺度成像方法和以光學(xué)成像為代表的微觀尺度成像方法。
“上述成像技術(shù)可以被用在不同維度可視化病理生理過(guò)程。然而，必須綜合各種方法、多尺度全面地呈現(xiàn)復(fù)雜的免疫組織化學(xué)信息?！睆埡暾f(shuō)，越來(lái)越多的多尺度成像系統(tǒng)正在出現(xiàn)。
由于每種模態(tài)的樣本在相同的條件下成像，大大簡(jiǎn)化了模態(tài)間結(jié)構(gòu)比較的任務(wù)。
集成的多尺度成像系統(tǒng)有助于將不同尺度的圖像關(guān)聯(lián)，便于在體病理評(píng)價(jià)。
“以‘透明病理’為基礎(chǔ)、結(jié)合臨床信息的綜合多尺度診斷系統(tǒng)，能夠?yàn)榛颊咦龀黾皶r(shí)、準(zhǔn)確的診斷，指導(dǎo)臨床醫(yī)生制定最佳的、個(gè)性化的治療方案。而建立與‘透明病理’相結(jié)合的診斷模型，將有助于臨床醫(yī)生進(jìn)行超越目前病理學(xué)范圍的病理實(shí)踐。全面可視化的多尺度病理實(shí)踐模式將進(jìn)一步推動(dòng)我們走向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)。”田梅說(shuō)。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1007/s00259-021-05234-1
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2021-03-26 第3版 醫(yī)****健康)
編輯 | 宗華排版 | 郭剛
*博客內(nèi)容為網(wǎng)友個(gè)人發(fā)布，僅代表博主個(gè)人觀點(diǎn)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系工作人員刪除。
