تجهیزات عمومی و تخصصی در آزمایشگاه بافت شناسی

مقدمه

دقت و کیفیت دستگاه‌های مورد استفاده در آزمایشگاه پاتولوژی، از فاکتورهای اصلی و موثر در ارائه خدمات آزمایشگاهی با کیفیت بالا و قابل استناد به جامعه محققین و متقاضیان حوزه بافت شناسی است. بنابراین می بایست در تهیه و نگهداری دستگاههای آزمایشگاه پاتولوژی طبق دستورالعمل‌های استاندارد آزمایشگاه ها و دستگاه‌ها عمل نمود. تجهیزات مورد نیاز در آزمایشگاه می بایست کاملا متناسب با انواع آزمایش ها و تکنیک های ستاپ شده و همچنین حجم کاری آزمایشگاه باشد. تجهیزات و دستگاه ها مورد استفاه در آزمایشگاه به دو گروه عمده تقسیم می شوند. تعدادی تجهیزات عمومی هستند که معمولا در تمامی آزمایشگاه‌های بیولوژی استفاده می شوند و تعدادی دیگر مختص آزمایشگاه بافت شناسی است و فقط جهت انجام تکنیک های پاتولوژی استفاده می شود.

در اینجا قصد داریم تعریف کلی از تجهیزات عمومی و اختصاصی بافت شناسی
و همچنین کاربرد آنها را بیان کنیم.

لیست تجهیزات عمومی و تخصصی در آزمایشگاه پاتولوژی

تجهیزات عمومی

• میکروسکوپ نوری
• فور آزمایشگاهی
• شیکر آزمایشگاهی

تجهیزات تخصصی

• تیشو پروسسور
• حمام پارافین
• میکروتوم
• فروزن سکشن
• تیشو فلوت بث
• گرمکن اسلاید بافتی
• جار  رنگ‌­آمیزی لام

در اینجا قصد داریم نگاهی کلی به دستگاه ها و تجهیزات عمومی مورد استفاده
در آزمایشگاه پاتولوژی داشته باشیم.

تجهیزات عمومی در آزمایشگاه بافت شناسی

میکروسکوپ نوری (Optical microscope)

بدون شک امروزه کلیه آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و تشخیصی پزشکی پاتولوژی مجهز به میکروسکوپ نوری هستند. میکروسکوپ ها جهت بررسی و آنالیز نمونه‌های رنگ‌آمیزی شده در تکنیک های رنگ آمیزی و ایمونوهیستوشیمی مورد استفاده قرار می گیرند. اما آنچه در تهیه تصاویر و آنالیز آنها در پاتولوژی موثر است نوع و مدل، رزولوشن و به روز بودن میکروسکوپ می باشد. بهتر است میکروسکوپ آزمایشگاه پاتولوژی مجهز به دوربین باشد تا در کمترین زمان ممکن تصاویر واضح و با کیفیت از نمونه مورد مطالعه تهیه گردد و همچنین زمانی که دوربین به سیستم کامپیوتری مجهز باشد مطالعه و آنالیز دقیق‌تر صورت می‌گیرد.

میکروسکوپ های ساده معمولاً اولین میکروسکوپی هستند که برای مشاهدات استفاده می شود. در قرن هفدهم توسط Anton van Leeuwenhoek با ترکیب یک عدسی محدب با نگهدارنده برای نمونه های مورد استفاده طراحی گردید. قدرت بزرگ‌نمایی این میکروسکوپ ساده بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ برابر است که برای بزرگ‌نمایی نمونه‌های بیولوژیکی مناسب و قابل قبول است. گلبول های قرمز اولین سلول های میکروسکوپی بودند که با یک میکروسکوپ ساده مورد مطالعه قرار گرفتند.
امروزه میکروسکوپ های نوری ساده و مرسوم به دلیل قدرت بزرگنمایی کم، استفاده گسترده ندارند. با وجود همه اینها، میکروسکوپ نوری ساده پایه تمام تکنیک های میکروسکوپی پیشرفته در کلیه آزمایشگاه های زیست شناسی از جمله پاتولوژی است. این امر منجر به اختراع بسیاری از میکروسکوپ های ترکیبی قدرتمند در دنیای علمی شده است. برخی از اسلایدهای تهیه شده از بافت ها یا سلول‌های شفاف به خوبی در میکروسکوپ نوری بزرگنمایی می شوند و قابل بررسی و مطالعه هستند.

لام آماده شده نمونه موردنظر روی صفحه مخصوص میکروسکوپ قرار داده می‌شود و با عدسی با بزرگنمایی 10X کل لام را از نظر بافت شناسی بررسی کرده و از عدسی با بزرگنمایی بالاتر برای بررسی اجزای بافتی استفاده می شود.

فور آزمایشگاهی یا آون (Lab Oven)

فور آزمایشگاهی یکی از تجهیزات اصلی در آزمایشگاه می باشد. طیف گسترده ای از کاربردها را در آزمایشگاه ها از جمله استریل کردن وسایل مانند پنس ها، شیشه آلات، خشک کردن وسایل آزمایشگاهی، گرم کردن مواد مانند محیط های کشت بدون از دست دادن آب و غیره دارد.
در آزمایشگاه پاتولوژی از فور برای ذوب کردن پارافین حین قالبگیری نمونه‌های بافتی، حذف باقیمانده های پارافین از نمونه برش زده روی لام ها استفاده می شود. طیف دمایی بین۵۰ الی ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد فور توسط ترموستات تعبیه شده در آن قابل تنظیم است. با افزایش تدریجی دمای داخل فور و عدم برخورد مستقیم پرتوی حرارتی به نمونه ها، بدون اینکه آسیبی به نمونه بافتی وارد شود به تدریج پارافین ذوب می‌گردد. از فور در مراحل آبگیری، آبدهی و قالبگیری نمونه بافتی استفاده می‌گردد.
دیواره فور دارای دو جداره است که بدنه داخلی رسانای ضعیف حرارتی و جداره بیرونی فلزی است، در نتیجه دمای داخلی فور حفظ می شود. در برخی از دستگاه‌ها فضای بین دو بدنه با عایق پر می شود و با فن های تعبیه شده در داخل دستگاه هوا جریان دارد و در نتیجه در داخل محفظه فور حرارت یکنواخت فراهم می شود.

شیکر آزمایشگاهی (Shaker)

یکی از تجهیزات آزمایشگاهی که استفاده روتین دارد، شیکر آزمایشگاهی می باشد. از این ابزار جهت میکس نمودن محلول های تهیه شده استفاده می شود. در واقع به عنوان یک کاتالیزور فیزیکی و حرارتی برای واکنش های شیمیایی محلول ها عمل می کند. هم زدن و میکس طی فرایند آماده سازی محلول‌ها در تکنیک های آزمایشگاهی بسیار حائز اهمیت است بنابراین می بایست از شیکری متناسب با پروتکل استفاده نمود.

شیکرها بر اساس کاربردشان در انواع مختلف طراحی شده است:

• شیکر آزمایشگاهی صفحه ای:
  در این نوع از شیکر، صفحه قراری گیری ظروف مسطح و صاف با اندازه های متنوع است. حرکت این صفحه به صورت رفت و برگشت افقی می باشد و عموما قابلیت تنظیم دما از صفر تا ۹۹ درجه سانتی گراد و زمان را دارا می باشد. شیکر صفحه‌ای یکی از تجهیزات روتین در آزمایشگاه پاتولوژی جهت انجام برخی از مراحل تکنیک های بافت شناسی مثل خشک کردن لام ها در دمای کمتر از ۳۰ درجه است.
• شیکر آزمایشگاهی انکوباتور:
  این مدل از دستگاه متشکل از شیکر و انکوباتور است که علاوه بر میکس کردن، شرایط دمایی مناسب را برای محلول فراهم می کند. شیکر انکوباتور دستگاهی بسیار کارامد برای تهیه محلولها در رنگ آمیزی پاتولوژی که همزمان نیاز به تکان فیزیکی و دما دارند، مورد استفاده قرار می گیرد.
• شیکر آزمایشگاهی اوربیتالی:
  این مدل از شیکر جهت میکس نمونه و محلول با حرکت چرخشی در سطح افقی با سرعت پایین و ایجاد گرمای کمتر عمل می کند. جهت استفاده کارآمد از این دستگاه می بایست سرعت، درجه چرخش، اندازه صفحه را در نظر گرفت.
• شیکر آزمایشگاهی موجی:
  همانطور که از نام این نوع از شیکر مشخص است، شیکر موجی دارای حرکات موجی با سرعت ثابت یا معمولا بین ۵ الی 80rpm است.

تجهیزات تخصصی در آزمایشگاه بافت شناسی

آزمایشگاه پاتولوژی مجهز به تجهیزات و دستگاه های تخصصی از فاکتورهای مهم و تاثیرگذار در تمامی مراحل انجام تکنیک های آزمایشی از آماده سازی نمونه تا آنالیز داده‌ها می باشد. بنابراین ضروری است مسئول فنی و مسئولین مربوطه طبق پروتکل ها و دستورالعمل‌های استاندارد آزمایشگاهی، کلیه دستگاه‌های آزمایشگاه پاتولوژی را تهیه کنند. صحت عملکرد و کیفیت بالای تجهیزات تخصصی بافت شناسی بر سرعت عمل انجام آزمایشات و دقت بالای کاربر موثر است.

در این بخش به انواع دستگاه ها و تجهیزات تخصصی در آزمایشگاه پاتولوژی می پردازیم.

دستگاه تیشو پروسسور (Tissue processor)

پردازش بافت یعنی آبگیری و آغشته کردن نمونه بافتی به پارافین بسیار حائز اهمیت می‌باشد چرا که درستی انجام این مرحله، در مراحل بعدی مثلا برش از بافت و بررسی با میکروسکوپ بسیار موثر است. چنانچه این مرحله صحیح انجام نشود، منجر به تولید بافتهایی شده که برش گیری از آنها امکانپذیر نمی شود. تیشو پروسسور یا دستگاه آماده سازی خودکار بافت شامل ۱۲ ظرف حاوی محلول‌های مختلف، برای تعداد نمونه های زیاد جهت افزایش کیفیت در پردازش بافتی در کوتاه ترین زمان ممکن استفاده می شود. دستگاه تیشو پروسسور مدرن با استفاده از دمای بالا، گردش مایع موثر و فشار به پردازش نمونه های بافتی می پردازد. همچنین تیشوپروسسورها دارای مانیتوری جهت تنظیم زمان تصویض محلول‌ها می باشند.
تیشو پروسسور دارای قسمت های مختلف می باشد: ظرف های شیشه ای که برای محلولهای مختلف فرایند آبگیری در نظر گرفته شده اند، ظرف فلزی گرم شونده از پارافین مذاب پر می شود، سبد فلزی مخصوص قرارگیری تیشو بسکت های نمونه بافتی و اهرمی که سبد فلزی حاوی نمونه ها را در ظرف های محلول حرکت می¬دهد.

دستگاه حمام پارافین (Paraffin Dispenser)

دستگاه پارافین دیسپنسر یکی دیگر از تجهیزات تخصصی بافت شناسی است که برای قالبگیری (embedding) نمونه بافتی با استفاده از پارافین مذاب و تیشو کاست کاربرد دارد. میزان پارافین ریزش شده روی نمونه و کنترل آن در زمان قالب‌گیری جهت آماده کردن بلوک باکیفیت مهم می باشد. به همین علت بهتر است از دستگاه پارافین دیسپنسر در این مرحله استفاده نمود.
این دستگاه یک مخزن ذوب پارافین تعبیه شده روی المنت گرمکن یا هیتر دارد که دمای مخزن ذوب پارافین با کنترل روی پنل دیجیتال بین دمای ۲۵ تا ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد تنظیم می‌شود. در زیر دستگاه یک صفحه گرم کننده آلومینیومی قرار دارد که پارافین های اضافی را به محفظه زیرین هدایت می‌کند.

دستگاه میکروتوم (Microtome )

میکروتوم دستگاهی است جهت برش بسیار نازک و با کیفیت از نمونه های بافتی، که برش بافتی مقطع نامیده می شود. میکروتوم از دو قسمت تشکیل شده است. یک قسمت محل قرارگیری بلوک است که بلوک روی آن ثابت می ماند و و به این قسمت یک دسته متحرک متصل است که با چرخاندن سته توسط کاربر صفحه حاوی بلوک به جلو و عقب حرکت می کند و در نتیجه سبب قرارگیری تیغ روی بلوک شده و برش انجام می شود. قسمت دیگر آن تیغه میکروتوم است. میکروتوم‌ها دارای تیغه های قابل تعویض و نگهداری نمونه می باشد.
فرایند برش نمونه با حرکت نمونه بافتی فیکس شده در پارافین شروع شده و تا جایی که اسلایدهای برش زده مطابق با ضخامت انتخاب شده باشد ادامه می یابد. نتیجه استفاده از این دستگاه، افزایش کیفیت برش های بافت و سرعت عمل کارشناس آزمایشگاه می شود. مدل های متنوعی از میکروتوم ها موجود می باشد ولی مناسب ترین مدل آن بصورتی است که بلوک پارافینی روی چرخ میکروتوم ثابت است که نتیجه آن ایجاد برشهای بسیار نازک از نمونه فیکس می باشد.

چگونگی کار با میکروتوم

شناخت دقیق دستگاه و تسلط بر طرز کار با دستگاه میکروتوم می تواند بر کیفیت برشهای حاصل تاثیرگذار باشد. خلاصه ای از انجام مراحل کار با میکروتوم بدین صورت می‌باشد.

• پس از تهیه بلوک های پارافینی از نمونه مورد مطالعه، باید نمونه فیکس شده در پارافین، را از تیشو بسکت به آرامی    

جدا نمود به طوری که آسیب به قالب پارافینی وارد نشود.    

• ناهمواری های پارافینی سطوح قالب ها را با تیغ یک بار مصرف حذف نموده تا قالب­هایی صاف و مرتب تهیه شود. در هنگام برش از تیغ میکروتوم تیز می بایست استفاده شود تا مانع از شکستن و ترک خوردگی بلوک های پارافینی گردد.
• تیغ را در جایگاهش با پیچ و مهره ها ثابت و محکم کرده و زاویه قرارگیری آن دقیق مشخص می­گردد.
• بلوکها روی پایه دستگاه به صورتی ثابت می­شود که طول بلوکها به موازات تیغ میکروتوم قرار گیرد. به اندازه­ای از سطح بلوک برش زده می شود تا تمامی سطوح بافت برابر تیغ برش قرار گرفته و نهایتا برشهای مناسب برای مراحل بعدی تست تهیه می شود.

       معمولا ضخامت برش بافت­ها بین سه تا پنج میکرون می باشد. برشهای نواری تهیه شده باید صاف و بدون چروکیدگی باشد. در این مرحله تهیه برش­های با کیفیت به فاکتورهای مختلف بستگی دارد که عبارتند از نحوه صحیح تنظیم میکروتوم، کیفیت تیغه و تجربه کارشناس آزمایشگاه.

• کلیه اجزای بیرونی میکروتوم مانند بدنه، پایه و تیغه بعد از هر دوره کاری تمیز گردد و در هنگام عدم استفاده، دستگاه باید بدون تیغ و قفل شده باشد.

دستگاه فروزن سکشن (Cryostat Microtome)

اساس کار فروزن سکشن یا کرایواستات شبیه میکروتوم است با این تفاوت که کلیه مراحل برش به سرعت در دمای منفی بیست انجام می شود. در واقع دستگاه دارای صفحه ای با قابلیت تغییر دما است که نمونه را در دمای منفی بیست فریز می کند و بدون آنکه تغییری در دمای بافت ها ایجاد شود، از نمونه ها برش های ناز تهیه می کند. چانچه از این دستگاه برای تهیه برشهای بافتی فروزن استفاده نشود، چربی موجود در نمونه ها به مرور از بین می رود. هنگام برش از نمونه با استفاده از این دستگاه، می بایست حین کار دستورالعمل های ایمنی را رعایت نمود چرا که نمونه ها در این مرحله فیکس نیستند و احتمالخطر انتقال آلودگی را به دنبال دارد.

دستگاه تیشو فلوت بث (Tissue Flotation Bath)  

این دستگاه دارای ظرفی است که با آب مقطر پر می‌شود. در این ظرف المنت گرمکن تعبیه شده تا آب موجود در آن را بر اساس دمایی (بین ۳۰ الی ۹۰ درجه سانتی‌گراد) که کاربر تنظیم کرده است گرم کند. قسمت های کناری و زیرین ظرف به رنگ تیره و جنس تفلون طراحی شده است. پس از تهیه برش‌هایی از نمونه، لام‌ها را در این دستگاه قرار می دهد تا دمای آب چین و چروک های برش ها را را از بین ببرد و برشها صاف گردند.

دستگاه گرمکن اسلاید (Slide warmer)

نام دیگر این دستگاه خشک کن اسلاید (Tissue Slide Dryer) می باشد. این دستگاه دارای صفحه ای داغ است که جهت خشک کردن لام های حاوی نمونه استفاده می شود. قبل از رنگ آمیزی می بایست آب اضافی روی لام خشک شود. لام ها روی شیارهای مخصوص نصب شده روی دستگاه قرار می‌گیرند و با تنظیم دمای دستگاه توسط پنل کنترلی، بدون آسیب به برش های نمونه، عمل خشک شدن انجام می شود.

جار رنگ‌آمیزی لام

از جارهای رنگ آمیزی شیشه ای و پلاستیکی، برای نگهداری رنگ های پاتولوژی جهت رنگ آمیزی لام های میکروسکوپی استفاده می شود. جار رنگ آمیزی از جنس شیشه قلیایی ضخیم بدون حباب و در ابعاد مختلف با درب شیشه ای جهت جلوگیری از تبخیر محلولها طراحی شده است .جارهای پلاستیکی می بایست نسبت به انواع حلالهای مورد استفاده در آزمایشگاه پاتولوژی مقاوم باشند.