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组织和形态检测

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发布时间：2025-07-16 18:18:40 更新时间：2025-07-15 18:18:40

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

组织和形态检测概述

组织和形态检测是一项基础且至关重要的分析技术，广泛应用于生物医学研究、病理诊断、材料科学、工业质检、法医学以及新药研发等多个领域。其核心目标在于通过对样本（如生物组织、细胞、材料、产品结构等）的微观或宏观结构进行细致的观察、描述、测量和评估，以揭示其内在组成、排列方式、形态特征以及存在的异常或缺陷。这种检测对于理解样本的生理或物理状态、诊断疾病、评估材料性能、控制产品质量、追溯生产流程乃至进行失效分析都具有不可替代的作用。通过获取关于组织构造、细胞形态、晶粒大小、相分布、孔隙率、表面形貌、界面特性等关键信息，组织和形态检测为科学研究提供直接证据，为产品质量把关设定客观标准，为临床诊断提供可靠依据，是保障科学认知准确性和生产实践可靠性的基石。

核心检测项目

组织和形态检测涵盖的具体项目极其多样，取决于被检样本的性质和研究/应用目的。常见的关键项目包括：
- 细胞形态学观察： 包括细胞大小、形状、核质比、染色质状态、核仁特征、有无异常分裂相等（生物医学）。
- 组织结构分析： 观察组织层次、细胞排列（如极性、密度）、细胞间连接、基质成分、血管分布、有无炎症、坏死、增生、肿瘤浸润等（病理学）。
- 微观形态与表面形貌： 观察材料的晶粒结构、相组成、晶界特征、位错、夹杂物、孔隙、裂纹、涂层/镀层厚度与均匀性、表面粗糙度、磨损形貌等（材料科学、工业）。
- 尺寸测量： 精确测量细胞、细胞器、颗粒、晶粒、纤维、孔隙、缺陷等的尺寸（如直径、长度、面积、体积）。
- 计数与统计分析： 对特定细胞类型、颗粒、结构单元等进行计数，计算比例，进行统计学分析。
- 特殊染色与标记检测： 利用组织化学（如H&E）、免疫组织化学（IHC）、免疫荧光（IF）、原位杂交（ISH）等技术检测特定蛋白、核酸、糖类或其他生物分子的定位与表达水平。
- 三维结构与立体学分析： 通过连续切片、共聚焦显微镜、显微CT等技术重建三维结构，进行体积、表面积、空间分布等参数分析。

主要检测仪器

组织和形态检测高度依赖先进的成像和观测设备。核心仪器包括：
- 光学显微镜（Light Microscope, LM）： 最基本也是最广泛使用的工具，包括正置、倒置显微镜，用于常规形态观察、染色样本分析、细胞计数等。配备明场、暗场、相差、微分干涉相衬（DIC）、荧光等多种观察模式。
- 体视显微镜（Stereomicroscope）： 用于观察较大样本的宏观三维形态和表面特征，常用于工业质检和解剖。
- 电子显微镜：
— 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）： 主要提供样本表面的高分辨率三维形貌信息，景深大，对导电或经过喷金/镀膜处理的样本效果最佳。
— 透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope, TEM）： 提供样本内部超微结构的极高分辨率（可达原子级）二维投影图像，需要极薄的切片（通常50-100nm）。
- 共聚焦激光扫描显微镜（Confocal Laser Scanning Microscope, CLSM）： 利用点光源和针孔消除离焦光，获得样本特定光学层面的高清晰度图像，特别适合厚样本、荧光标记样本的三维重建和光学切片。
- 显微CT（Micro-Computed Tomography, Micro-CT）： 利用X射线断层扫描技术，在不破坏样本的情况下获取其内部结构的三维信息，适用于骨骼、牙齿、材料内部孔隙等研究。
- 原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）： 利用探针扫描表面，能获得纳米级甚至原子级分辨率的表面形貌，并能测量表面力学性质（如硬度、粘附力）。

常用检测方法

检测方法的选择取决于样本类型、目标信息和可用设备。主要方法有：
- 样品制备： 这是关键的第一步。生物样本通常涉及固定（如福尔马林）、脱水、透明、浸蜡（石蜡包埋）、切片（使用切片机）、染色（如H&E, 特殊染色）或冷冻切片。材料样本涉及切割、镶嵌（如树脂或热固塑料）、研磨、抛光、腐蚀（金相制样）或喷金/镀膜（SEM）。
- 显微镜观察： 将制备好的样本置于相应显微镜下，利用不同光源（可见光、激光、电子束）和成像模式进行观察和图像采集。
- 图像采集与分析： 使用数码相机或专用探测器捕获图像，并借助专业的图像分析软件（如ImageJ, AxioVision, NIS-Elements, Amira, VGStudio等）进行：
— 定性分析：描述形态特征，识别结构，判断是否存在异常。
— 定量分析：测量尺寸、面积、体积、数量、灰度值（如IHC表达强度）、形状因子、孔隙率、分布统计等。
— 三维重建：基于系列光学切片或CT扫描数据进行三维可视化与定量。
- 特殊技术： 如免疫组织化学/免疫荧光（定位特定抗原）、原位杂交（定位特定核酸序列）、组织微阵列（高通量分析）、流式细胞术（悬浮细胞形态与标记分析，具有一定形态信息）等。

相关检测标准

组织和形态检测的实施通常需要遵循严格的标准化程序和方法，以确保结果的可重复性、可比性和可靠性。这些标准由国际或国家标准化组织、行业协会等制定。常见的标准体系包括：
- ISO (国际标准化组织)： 如ISO 10993系列（医疗器械生物学评价，包含组织病理学评价部分），ISO 25178（表面形貌：区域法，规范表面粗糙度测量），ISO 13067（显微压痕硬度测试），以及针对材料微观结构的各种金相标准（如晶粒度评定ISO 643）。
- ASTM International (美国材料与试验协会): 拥有大量关于材料微观结构表征的标准，例如：
— ASTM E3 (金相试样制备指南)
— ASTM E112 (测定平均晶粒度的试验方法)
— ASTM E883 (反射光显微术照片导则)
— ASTM E1245 (用自动图象分析法测定金属中夹杂物或第二相粒子含量的试验方法)
— ASTM F1877 (骨科植入物多孔涂层形态表征的标准规程)
- 国际病理学会及各国病理学会： 发布肿瘤等疾病诊断的组织病理学分类、分级标准（如WHO肿瘤分类系列）。
- 临床实验室标准协会（CLSI）： 发布临床实验室操作指南，包含体液细胞学、组织病理学相关制样和报告流程。
- 国家或地区特定标准： 如中国国家标准（GB/T）、欧洲标准（EN）、日本工业标准（JIS）中均有关于金相检验、生物样品病理检查等相关标准。
- 行业内部标准： 大型医药、材料、制造企业通常有更严格的内部SOP（标准操作规程），详细规定从样品接收到报告签发的所有步骤和质量控制要求。