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癌症是世界范围内的重大公共卫生问题,也是美国范围内人口死亡的第二大原因。根据美国癌症协会公布的数字,年新增个癌症病例,预计其中有例癌症病例死亡。而在我国,癌症已成为主要的公共健康问题和首要死亡原因。根据年的癌症统计数据,中国有49.万例新发病例,81.4万例死亡病例。如果癌症患者在出现早期病变时得到及时的诊断和治疗,将会大大提高生存率。因此,癌症的早期筛查和准确诊断极其重要。
一、医学原理1.癌细胞癌细胞是一种变异的细胞。是产生癌症的病源,癌细胞与正常细胞不同,有无限增殖、可转化和易转移三大特点,能够无限增殖并破坏正常的细胞组织。癌细胞除了分裂失控外(能进行多极分裂),还会局部侵入周遭正常组织甚至经由体内循环系统或淋巴系统转移到身体其他部分。
癌细胞大致可以分为三类:鳞癌、腺癌、小细胞癌。
1)鳞癌
一般起源于鳞状上皮,也可起源于已经发生鳞化的柱状上皮,一般分为高分化(角化型)、低分化(非角化型)两种。从图像上具有如下特征:
a.高分化鳞癌:具有多形性,如:纤维形、蝌蚪形、蛇形等;
b.低分化鳞癌:主要为圆形、卵圆形,胞质少,HE染色呈暗红色,巴氏染色为暗绿色,核大。
)腺癌
一般起源于柱状上皮和腺上皮,也可分为高分化、低分化两种。从图像上具有如下特征:
a.高分化腺癌:胞质丰富,核大深染。HE染色为浅红色,巴氏染色为浅绿色。
b.低分化腺癌:胞质少,核小偏位,边缘胞质隆起,核仁小。
)小细胞癌
一般认为起源于支气管上皮的嗜银细胞,从图像上具有如下特征:圆形、卵圆形或瓜子型,胞质极少,核畸形明显,染色深,癌细胞排列紧密而不重叠。
单个癌细胞的形态特点:
1)核大:癌细胞核比正常大1-5倍。但核膜不内折。
)核大小不等:各个癌细胞核增大程度不一致,同一视野内的癌细胞核,大小相差悬殊。
)核畸形:细胞核出现明显的畸形,细胞核形态不规则,呈结节状、分叶状等。
4)核膜增厚:核膜出现凹陷、皱褶,核膜呈锯齿状。
5)核深染:癌细胞染色质增多,颗粒变粗,核深染,有的可呈墨水滴样;同时,由于核内染色质分布不均,核的染色深浅不一。
6)核质比异常(核浆比异常):癌细胞核增大明显,核质比例失常;染色质边移,巨大核仁,异常核分裂,细胞体积增大,大小不等,梭形、蝌蚪形或星形等异常形态。
.病理切片病理切片是病理标本的一种;一般是取一定大小的病变组织,用病理组织学方法制成病理切片:通常将病变组织包埋在石蜡块里,用切片机切成薄片,再进行H-E染色,用显微镜进一步检查病变及病变的发生发展过程,最后作出病理诊断。
主要的制作步骤有如下几步:
1)取材
取材时需做到以下几点:
a.材料新鲜
b.组织块的理想体积:.0cm×.0cm×0.cm
c.勿挤压组织块
d.规范取材部位
e.选好组织块的切面
f.保持材料的清洁
g.保持组织的原有形态
)固定
固定包括以下几种方法:
a.小块组织固定法
b.注射、灌注固定法
c.蒸汽固定法
)脱水透明
标本经过固定和冲洗后,组织中含有较多的水分,必须将组织块内的水分置换出来,这一过程叫做脱水。
4)浸蜡和包埋
a.使石蜡浸入组织中,取代组织中含有的透明剂。
b.包埋:将浸蜡后的组织置于融化的固体石蜡中,石蜡凝固后,组织即被包在其中,称蜡块,此过程称为包埋。
5)切片和贴片
步骤如下:
a.修整蜡块:可视其组织的大小,在组织边缘约0.1~0.cm处,切去余蜡部分,否则易造成组织皱缩不平。
b.准备好切片用具:切片刀、毛笔、眼科镊子(弯)、漂烘温控仪
c.安装蜡块:将修好的蜡块安装在金属或木制持蜡器上。
d.安装切片刀:将切片刀安装在切片机的刀台上,把刀台上的紧固螺丝旋紧,使切片时不产生振动,能保持一定的切片厚度。
e.切片的厚度:切片机的厚度调节器上刻有0~50μm或0~5μm,可任意选择其厚度,石蜡切片的厚度一般在4~6μm。
f.切片
g.铺片:用眼科镊子镊起蜡带轻轻平铺在40~45℃的水面上,借水的张力和水的温度,将略皱的蜡带自然展平。
h.贴片、烘片:待切片在恒温水面上充分展平后,将蜡片捞到载玻片的中段处倾去载玻片上的余水,置入60~65℃恒温箱内或切片漂烘温控仪的烘箱内烤片15~0分钟,脱去溶化组织间隙的石蜡。
6)染色核封片
常用的染色方法是苏木素-伊红(Hematoxylin-Eosin)染色法,简称H.E染色法。这种方法对任何固定液固定的组织和应用各种包埋法的切片均可使用。苏木素是一种碱性染料,可使组织中的嗜碱性物质染成蓝色,如细胞核中的染色质等;伊红是一种酸性染料,可使组织中的嗜酸性物质染成红色,如多数细胞的胞质、核仁等在H.E染色的切片中均呈红色。
.病理诊断病理诊断是研究疾病发生的原因,发病机制,以及疾病过程中患病机体的形态结构,功能代谢改变与疾病的转归,从而为疾病的诊断,治疗,预防提供必要的理论基础和实践依据。
病理诊断是对手术切下或尸体解剖取下之肿瘤标本,固定染色后,在显微镜下进行组织学检查,以诊断疾病,更多的是在活人身上,在治疗前,用钳取、切除或切取方法取得肿瘤组织,固定染色后,在显微镜下进行病理诊断。尽管各种影像学技术飞速发展,但是病理诊断仍然是肿瘤各种检查方法中最可靠的,病理诊断被喻为“金标准”,也是疾病的最终诊断。
病理诊断是在观测器官的大体(肉眼)改变、镜下观察组织结构和细胞病变特征而做出的疾病诊断,因此它比临床上根据病史、症状和体征等做出的分析性诊断(常有多个诊断或可能性诊断)以及利用各种影像(如超声波、X射线、CT、核磁共振等)所做出的诊断更具有客观性和准确性。然而,病理诊断也不是绝对权威,更不是万能的,也和其他学科一样,有其固有的主、客观的局限性。因此,提高自身技术水平、临床-病理医生相互沟通,对于减少和杜绝漏诊、误诊是十分必要的。
病理的发展与自然科学,特别是基础科学的发展和技术进步有着密切的联系。当人们还只能依赖肉眼和简单的放大镜观察事件时,便只能产生器官病理学;只有到了显微镜和细胞学问世之后,才有可能诞生了细胞病理学;而半个多世纪以来,由于电子显微镜技术、特别是0多年来一系列有关新方法新技术的相继建立和细胞生物学、分子生物学、环境医学以及现代免疫学、现代遗传学等新兴学科及其分支的迅速兴起和发展,对医学科学、也对病理学的发展产生了深刻的影响,带来了新的动力。进入1世纪以来,超微病理学(ultra-structuralpathology)包括分子病理学(molecularpathology),以及分子免疫学(molecularimmunology)、分子遗传学(moleculargenetics)等等新的边缘学科和学科分支的建立,促使病理学已不仅从细胞和亚细胞水平,而且深入到从分子水平、从人类遗传基因突变和染色体畸变等去认识有关疾病,研究疾病的起因和发病机制。现代遗传病理学认为,在人类疾病中虽然只有一小部分具有明显的遗传特征,但原则上几乎所有疾病都受遗传因素的影响。现代免疫病理学的研究则逐步阐明了许多长期以来未被认识的疾病的病因、发病机制及其本质,发现许多疾病的发生发展均与机体的免疫状态密切相关。这些进展和发现,为许多疾病的防治开辟了新的前景。
二、计算机辅助诊断日益精细化的癌症医学图像提供了大量的有用信息,对辅助医生作出准确诊断发挥着至关重要的作用。为了准确、高效地利用这些信息,基于癌症医学图像的计算机辅助诊断(CAD)研究成为业界热点。近年来,深度学习技术发展迅速,在很多领域获得了巨大的成功,有研究表明深度学习在医疗影像领域的检测识别方面已经取得了一定的成果,已经表现出巨大的应用潜力,有望在癌症的计算机辅助诊断中取得良好的应用效果。
临床上,病理学检查往往被视为癌症诊断的金标准,但病理活检作为一项有创检查可能会导致疼痛、出血、感染甚至休克、死亡等并发症,而且器官整体的病变情况的评估受限于活检样本的大小。医学影像技术在癌症诊断中发挥着日益重要的作用,主要包括X射线检查、电子计算机断层成像(