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組織和形態(tài)檢測

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發(fā)布時間：2025-07-16 18:18:40 更新時間：2025-07-15 18:18:40

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作者：中科光析科學技術(shù)研究所檢測中心

組織和形態(tài)檢測概述

組織和形態(tài)檢測是一項基礎(chǔ)且至關(guān)重要的分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學研究、病理診斷、材料科學、工業(yè)質(zhì)檢、法醫(yī)學以及新藥研發(fā)等多個領(lǐng)域。其核心目標在于通過對樣本（如生物組織、細胞、材料、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等）的微觀或宏觀結(jié)構(gòu)進行細致的觀察、描述、測量和評估，以揭示其內(nèi)在組成、排列方式、形態(tài)特征以及存在的異?；蛉毕?。這種檢測對于理解樣本的生理或物理狀態(tài)、診斷疾病、評估材料性能、控制產(chǎn)品質(zhì)量、追溯生產(chǎn)流程乃至進行失效分析都具有不可替代的作用。通過獲取關(guān)于組織構(gòu)造、細胞形態(tài)、晶粒大小、相分布、孔隙率、表面形貌、界面特性等關(guān)鍵信息，組織和形態(tài)檢測為科學研究提供直接證據(jù)，為產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)設(shè)定客觀標準，為臨床診斷提供可靠依據(jù)，是保障科學認知準確性和生產(chǎn)實踐可靠性的基石。

核心檢測項目

組織和形態(tài)檢測涵蓋的具體項目極其多樣，取決于被檢樣本的性質(zhì)和研究/應(yīng)用目的。常見的關(guān)鍵項目包括：
- 細胞形態(tài)學觀察： 包括細胞大小、形狀、核質(zhì)比、染色質(zhì)狀態(tài)、核仁特征、有無異常分裂相等（生物醫(yī)學）。
- 組織結(jié)構(gòu)分析： 觀察組織層次、細胞排列（如極性、密度）、細胞間連接、基質(zhì)成分、血管分布、有無炎癥、壞死、增生、腫瘤浸潤等（病理學）。
- 微觀形態(tài)與表面形貌： 觀察材料的晶粒結(jié)構(gòu)、相組成、晶界特征、位錯、夾雜物、孔隙、裂紋、涂層/鍍層厚度與均勻性、表面粗糙度、磨損形貌等（材料科學、工業(yè)）。
- 尺寸測量： 精確測量細胞、細胞器、顆粒、晶粒、纖維、孔隙、缺陷等的尺寸（如直徑、長度、面積、體積）。
- 計數(shù)與統(tǒng)計分析： 對特定細胞類型、顆粒、結(jié)構(gòu)單元等進行計數(shù)，計算比例，進行統(tǒng)計學分析。
- 特殊染色與標記檢測： 利用組織化學（如H&E）、免疫組織化學（IHC）、免疫熒光（IF）、原位雜交（ISH）等技術(shù)檢測特定蛋白、核酸、糖類或其他生物分子的定位與表達水平。
- 三維結(jié)構(gòu)與立體學分析： 通過連續(xù)切片、共聚焦顯微鏡、顯微CT等技術(shù)重建三維結(jié)構(gòu)，進行體積、表面積、空間分布等參數(shù)分析。

主要檢測儀器

組織和形態(tài)檢測高度依賴先進的成像和觀測設(shè)備。核心儀器包括：
- 光學顯微鏡（Light Microscope, LM）： 最基本也是最廣泛使用的工具，包括正置、倒置顯微鏡，用于常規(guī)形態(tài)觀察、染色樣本分析、細胞計數(shù)等。配備明場、暗場、相差、微分干涉相襯（DIC）、熒光等多種觀察模式。
- 體視顯微鏡（Stereomicroscope）： 用于觀察較大樣本的宏觀三維形態(tài)和表面特征，常用于工業(yè)質(zhì)檢和解剖。
- 電子顯微鏡：
— 掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope, SEM）： 主要提供樣本表面的高分辨率三維形貌信息，景深大，對導(dǎo)電或經(jīng)過噴金/鍍膜處理的樣本效果最佳。
— 透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope, TEM）： 提供樣本內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)的極高分辨率（可達原子級）二維投影圖像，需要極薄的切片（通常50-100nm）。
- 共聚焦激光掃描顯微鏡（Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM）： 利用點光源和針孔消除離焦光，獲得樣本特定光學層面的高清晰度圖像，特別適合厚樣本、熒光標記樣本的三維重建和光學切片。
- 顯微CT（Micro-Computed Tomography, Micro-CT）： 利用X射線斷層掃描技術(shù)，在不破壞樣本的情況下獲取其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的三維信息，適用于骨骼、牙齒、材料內(nèi)部孔隙等研究。
- 原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope, AFM）： 利用探針掃描表面，能獲得納米級甚至原子級分辨率的表面形貌，并能測量表面力學性質(zhì)（如硬度、粘附力）。

常用檢測方法

檢測方法的選擇取決于樣本類型、目標信息和可用設(shè)備。主要方法有：
- 樣品制備： 這是關(guān)鍵的第一步。生物樣本通常涉及固定（如福爾馬林）、脫水、透明、浸蠟（石蠟包埋）、切片（使用切片機）、染色（如H&E, 特殊染色）或冷凍切片。材料樣本涉及切割、鑲嵌（如樹脂或熱固塑料）、研磨、拋光、腐蝕（金相制樣）或噴金/鍍膜（SEM）。
- 顯微鏡觀察： 將制備好的樣本置于相應(yīng)顯微鏡下，利用不同光源（可見光、激光、電子束）和成像模式進行觀察和圖像采集。
- 圖像采集與分析： 使用數(shù)碼相機或?qū)Ｓ锰綔y器捕獲圖像，并借助專業(yè)的圖像分析軟件（如ImageJ, AxioVision, NIS-Elements, Amira, VGStudio等）進行：
— 定性分析：描述形態(tài)特征，識別結(jié)構(gòu)，判斷是否存在異常。
— 定量分析：測量尺寸、面積、體積、數(shù)量、灰度值（如IHC表達強度）、形狀因子、孔隙率、分布統(tǒng)計等。
— 三維重建：基于系列光學切片或CT掃描數(shù)據(jù)進行三維可視化與定量。
- 特殊技術(shù)： 如免疫組織化學/免疫熒光（定位特定抗原）、原位雜交（定位特定核酸序列）、組織微陣列（高通量分析）、流式細胞術(shù)（懸浮細胞形態(tài)與標記分析，具有一定形態(tài)信息）等。

相關(guān)檢測標準

組織和形態(tài)檢測的實施通常需要遵循嚴格的標準化程序和方法，以確保結(jié)果的可重復(fù)性、可比性和可靠性。這些標準由國際或國家標準化組織、行業(yè)協(xié)會等制定。常見的標準體系包括：
- ISO (國際標準化組織)： 如ISO 10993系列（醫(yī)療器械生物學評價，包含組織病理學評價部分），ISO 25178（表面形貌：區(qū)域法，規(guī)范表面粗糙度測量），ISO 13067（顯微壓痕硬度測試），以及針對材料微觀結(jié)構(gòu)的各種金相標準（如晶粒度評定ISO 643）。
- ASTM International (美國材料與試驗協(xié)會): 擁有大量關(guān)于材料微觀結(jié)構(gòu)表征的標準，例如：
— ASTM E3 (金相試樣制備指南)
— ASTM E112 (測定平均晶粒度的試驗方法)
— ASTM E883 (反射光顯微術(shù)照片導(dǎo)則)
— ASTM E1245 (用自動圖象分析法測定金屬中夾雜物或第二相粒子含量的試驗方法)
— ASTM F1877 (骨科植入物多孔涂層形態(tài)表征的標準規(guī)程)
- 國際病理學會及各國病理學會： 發(fā)布腫瘤等疾病診斷的組織病理學分類、分級標準（如WHO腫瘤分類系列）。
- 臨床實驗室標準協(xié)會（CLSI）： 發(fā)布臨床實驗室操作指南，包含體液細胞學、組織病理學相關(guān)制樣和報告流程。
- 國家或地區(qū)特定標準： 如中國國家標準（GB/T）、歐洲標準（EN）、日本工業(yè)標準（JIS）中均有關(guān)于金相檢驗、生物樣品病理檢查等相關(guān)標準。
- 行業(yè)內(nèi)部標準： 大型醫(yī)藥、材料、制造企業(yè)通常有更嚴格的內(nèi)部SOP（標準操作規(guī)程），詳細規(guī)定從樣品接收到報告簽發(fā)的所有步驟和質(zhì)量控制要求。