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临床

细胞遗传学

细胞遗传学是研究染色体的科学,尤其与染色体异常引起的疾病有关。研究通常在白细胞、羊水或组织样品中进行。只有在分裂的细胞中才能观察到染色体,在染色体浓缩的早期和中期更是如此。当被被姬姆萨 (Giemsa) 或奎纳克林 (quinacrine) 染色时,染色体会出现暗带和明带。暗带常称为 G 正带或 Q 正带,明带常称为 G 负带或 Q 负带。G 带也可以称为 R 带,这是因为带纹会在某些染色区发生发转。在染色体的局部区域可以识别其他带纹,如在靠近着丝点的区域。

带纹能够识别不同的染色体并使其配对,并提供了一种识别染色体复制、破裂、缺失和易位的方法,所有这些染色体行为均会使表现和疾病发生变化。某些色像差与遗传性疾病和癌症有关。染色体纤维切割可用来从特定的色带中分离出 DNA,供进一步分析分子使用。术语核型用来描述按照尺寸递减的顺序排列细胞染色体图像,短臂(p 为法语"短"的缩写)染色体的图像在顶部,长臂(q 表示排列的顺序或排在后面)染色体图像在底部。

其他重要的细胞遗传学技术包括 FISH、mFISH 和 CGH。FISH 技术具有的优势是适用于间期细胞、固定组织和包埋组织。FISH 技术也可以用于检测超出染色体带纹分辨率的染色体异常。CGH 技术可以用来确定肿瘤细胞中 DNA 的增减,其中包括染色体和亚染色体水平的突变。细胞遗传学使用的关键显微镜技术包括明视场显微镜检查、荧光显微镜检查和激光显微切割。

细胞学

细胞学/细胞生理学基于诊断的疾目的研究细胞的结构。细胞学筛查疾病倾向于在临床样品中寻找异常细胞,如血液、尿液、腹水、细胞涂片(主要来自脱落细胞)和细针抽吸活检。

样品通常通过在显微镜玻璃载玻片上铺展/沉积一薄层细胞制成。细胞学家首先使用光学显微镜识别主要的细胞特征,如细胞核,线粒体和溶菌体,或存在的病毒、细菌和霉菌等微生物感染,然后对这些样品染色(细胞学染色、荧光染色和免疫荧光染色)并对其检查。细胞学主要用于筛查癌症,尤其是筛查子宫颈癌,检测发育异常的细胞。为识别和表征染色体异常、基因突变和基因表达,激光显微切割可用来分离感兴趣的特定细胞,供进一步研究分子使用。

细胞学使用的关键显微镜技术包括明视场显微镜检查、相差、DIC、荧光显微镜检查、免疫荧光、FISH 和激光显微切割。另外,人体工程学设计也是对临床显微镜,尤其是筛查用显微镜的关键要求。数字载玻片和远程病理学技术大大有助于细胞学家存档标本、创建观察跟踪记录以及获取第二意见或将结果返回远端位置。

泌尿生殖学

生殖泌尿的研究范围很广,涵盖了对健康与患病生殖和泌尿系统器官的研究。泌尿生殖医学 (GUM) 主要研究性传染病。

大多数性传染病是由微生物引起的,如细菌(衣原体、淋病)、病毒(疱疹、HIV、乙型肝炎)和寄生虫("阴虱")。显微镜是一种重要的诊断工具,它能够快速检测体液中的感染微生物、生殖器分泌液、宫颈涂片,可立即采取措施防止传染病传播。一些传染源与癌症有关(如人乳头瘤病毒 (HPV) 和子宫颈癌)。使用基于显微镜的细胞学检查技术可以检测癌细胞。

组织活检的组织学染色可以帮助确定疾病病理以及识别和表征感染性有机体。例如,使用 FISH 技术或使用传统的明视场或荧光成像技术的免疫组织化学法,可以检测宫颈肿瘤内的 HPV。也可以将癌细胞从组织中分离出来,使用激光显微切割技术进一步研究分子。

生殖泌尿医学使用的关键临床显微镜技术包括明视场、暗场、DIC、荧光、组织化学、免疫细胞化学、免疫组织化学、激光显微解剖、数字成像、数字载玻片和远程病理学。

血液学

血液学是研究血液、造血器官和血液病的科学。血液主要由三种细胞组成。红细胞或红血球(含血红蛋白,负责携带氧到组织)、白细胞或白血球(几种不同类型的细胞,如有免疫功能的粒细胞、淋巴细胞和单核细胞)和血小板或凝血细胞(有凝血功能)。这些细胞悬浮在血浆中,含有水、营养成分、蛋白质(重要的凝血因子)、激素和代谢废物。红细胞、白细胞和血小板主要由骨髓生成。

不同血液成分的结构和数量变化可能预示患了血液病和其他疾病。使用光学显微镜可以在血液和骨髓中观察到许多这样的变化(抽吸和活检)。在显微镜玻璃载玻片上铺展一层薄薄的细胞,可以识别各个细胞类型并计算每种细胞的数目。大量染色有助于识别特定的细胞和细胞器。例如,在血液和骨髓制剂中使用姬姆萨,可将红细胞、血小板、淋巴细胞胞质和白血球染色质分别染为粉色、浅粉色、蓝色和洋红色。姬姆萨也可以用来检测血液寄生虫,如疟原虫和其他螺旋原虫和原生微生物。关键的临床显微镜技术包括明视场显微镜检查、暗场、DIC、荧光显微镜检查、免疫细胞化学、免疫组织化学、数字载玻片和远程病理学。

组织学

组织学是用光学或电子显微镜研究组织形态学的科学。组织样品通常通过手术、活检或尸检获得。

为光学显微镜准备组织可采用下列两种方法中的一个:为防止组织腐烂(使用甲醛)将其固定起来,然后把组织包埋在石蜡中,用切片机将其切割成 2 - 8 µm 厚的切片,或用低温恒温器冷冻和切割组织。然后将薄层组织切片放在显微镜玻璃载玻片上染色。多种组织染色素能够有选择性地识别特定的细胞成分。同样,荧光染料和免疫组织化学标记也可以用来定位特定的蛋白质、碳水化合物和脂类。FISH 可以用来识别特定的核酸分子。冷冻切片特别适用于需要快速获得结果的情况,如手术正在进行期间或使用脂类和部分抗原等固定技术导致丢失靶结构。使用激光显微切割技术,可从固定和冷冻切片中取出选定的细胞进行分子分析。

组织学使用的关键显微镜技术包括明视场显微检查、荧光显微检查和免疫荧光http://www.nikoninstruments.com/Information-Center/Laser-Microdissection。人体工学设计也是对临床显微镜的关键要求。数字成像、数字载玻片和远程病理学技术非常有助于细胞学家存档载玻片标本、保存图像、创建标本检查跟踪记录以及获取第二意见或将结果返回远端位置。

免疫学

免疫学是研究免疫系统细胞、组织和器官检查以及免疫功能衰竭的科学。重要的研究领域包括自身免疫性疾病、过敏性反应、免疫缺陷、免疫疗法和免疫系统在移植医学中的作用。免疫学也为医疗组织和生命科学家提供了应用在其他医学和研究领域的、强大的免疫化学生物识别工具。

免疫系统的重要器官包括胸腺、脾脏、骨髓、淋巴管和淋巴结。不过,许多免疫系统的功能通过细胞在体内血液和淋巴中循环或驻留在特定组织中实现。

免疫反应取决于细胞识别外来(非自身)物质的能力。这种识别的基础是细胞表面的特定分子表达(尤其是蛋白质和多糖)。当这些表面分子被认为是外来物质(抗原)时,它们就会引发免疫反应。这种反应可以表现为两种方式:先天或细胞免疫反应或自适应或体液反应。

先天免疫系统是一种由白细胞(尤其是吞噬细胞)产生的非特异性反应,吞噬和消灭细菌、寄生虫和异物等入侵颗粒。由称之为 B 淋巴细胞的其他白细胞产生的自适应免疫反应,也依赖于对抗原的识别,不过在这种情况下,暴露于特定抗原会产生对该抗原的记忆。当淋巴细胞体再次遇到该抗原时,识别出该抗原的淋巴细胞会快速繁殖和产生抗体,这些抗体与抗原结合后会互相凝聚并产生沉淀(吞噬)。使用标准明视场、暗场、相差和 DIC 技术在光学显微镜下可以观察白细胞,使用血涂片的组织化学和免疫组织化学染色可以分辨白细胞。

抗体与其抗原之间的高度特异性是许多免疫技术识别细胞、细胞结构和/或分子的基础,也是特定疾病和微生物诊断测试的基础。感兴趣的抗原的特异性抗体可以与放射性同位素示踪原子、荧光标记或成色酶结合,帮助检测和成像。抗原特异性也可用来帮助治疗疾病,尤其是癌症治疗,能够将细胞毒素药和/或放射疗法定位至特定的细胞和组织。

关键临床显微镜技术包括明视场、暗场、相差、DIC、荧光、组织化学、免疫细胞化学、免疫组织化学、数字成像、数字载玻片和远程病理学。

微生物学

微生物学是研究微生物的科学。研究对象为细菌、酵母、简单的真菌、藻类、原生动物和病毒等。微生物能够感染活组织和引发疾病。能够确认病原体是有效治疗的基础。检测细胞和组织中的微生物存在性(采用直接的或最常见的方法跟踪培养过程)的重要技术包括分子技术、免疫测定和光学显微镜检查。

对病毒直接观察超出了光学显微镜的分辨率。使用对特定病毒抗原具有高特异性的荧光标记抗体或 FISH,根据产生的形态变化可以检测出细胞中是否存在于病毒。

细菌是用光学显微镜可以观察到的最小有机体之一,通常需要使用油浸或水浸物镜提高细菌形状和细胞结构的分辨率。使用非特异性染色技术也可以提高对比度(对样本中的所有微生物染色)和特异性染色(只对某些细胞或细胞结构染色)。细菌染色剂也许是已知的最好染色剂,根据细胞壁特征,细菌染色剂分为革兰氏阳细菌和革兰氏阴细菌(革兰氏阳细菌含有吸附染料孔更小、交联度更高的肽聚糖)。

微生物学使用的关键临床显微镜技术包括明视场、暗场、相差、DIC、油浸物镜、水浸物镜使用、荧光显微镜检查、组织学、免疫组织化学和免疫细胞化学、数字成像和远程病理学。

病理学

病理学是研究疾病,尤其是患病期间细胞和组织的结构与功能发生变化的科学。对这些变化的认识可以用来诊断疾病,确定死亡原因和更好地了解病因、病理及其后果。

病理学家可肉眼检查手术时或死亡后取出的组织、在显微镜下检查(冷冻或固定的)组织切片、检查脱落的细胞(细胞学)、分析化学物质水平异常的体液和/或晶体是否存在(使用偏光显微镜),以及为诊断疾病开展分子研究。组织学染色技术是用光学显微镜识别异常细胞和组织形态的关键。

病理学家经常需要在手术过程中做出快速诊断判定,如确定从切除的癌变组织中取出多少组织。数字成像和远程病理学彻底改变了病理学实践,使人们能够从远端位置进行病理检查。病理学家不再需要亲自管理和等待来自手术室的样品。这样做的优点是使没有病理学家常驻的医院也能够访问专家意见,并使遇到棘手病例的病理学家也能够访问第二意见。此外,远程病理学还改变了对疾病研究小组的日常管理。病理学家不再需要长途跋涉地参与病例讨论。

关键临床显微镜技术包括明视场显微镜检查、暗场、DIC、荧光显微镜检查、组织化学、免疫细胞化学、免疫组织化学、偏振、数字成像、数字载玻片和远程病理学。

兽医学

兽医学和人类医学使用相似的诊断技术。不过,种属患病难易的差异、种属响应药物的差异和"病人"无法直接描述症状,对兽医诊断提出了更大挑战。

办公室/兽医临床显微镜特别适合检查体液、分泌液和皮肤/毛发碎屑。检查这些物质会很快表明是否存在寄生虫感染、微生物感染、过敏性和肿瘤性疾病。更详细的实验室检查包括进一步的病理学、微生物学、分子生物学、血液学和免疫学测试。关键显微镜技术包括使用明视场、暗场、相差和 DIC 技术观察未染色的样本,借助组织学、荧光和免疫分化染色技术使用明视场检查固定样本。

数字成像、数字载玻片和远程病理学技术有助于存储和归档载玻片样本、创建跟踪记录及获得第二意见或将结果返回远端位置。

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