新型肿瘤成像技术

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    长时间、焦虑地等待活检结果对于接受检查的患者来说应该是一个漫长而难熬的过程，而这一切有可能很快就会结束。近日伊利诺大学的一个科研小组开发了一项新的组织成像技术。   

    研究人员利用这种称为非线性干涉成像技术（NIVI）的新型显微检测技术对大鼠乳腺癌细胞和组织进行扫描在不到五分钟的时间内生成了易读的彩色编码组织图像，图像中肿瘤边界清晰，准确率高达99%。 该研究工作是由伊利诺大学电子和计算机工程、生物工程和制药系教授及医生Stephen  A.  Boppart领导完成。研究论文即将发表在12月1日《癌症研究》（Cancer  Research.）杂志的封面上。

        目前的主要诊断方法大多都基于对细胞形状和结构进行视觉图像分析，因而带有很大的主观性，且获取诊断结果的周期时间较长。首先必须从患者体内获取小量的可疑组织样本，然后对细胞进行染色。病理学家再通过在显微镜下观察样本而确定细胞是否存在异常，此外通常还需要咨询其他的病理学家再次确定诊断结论。非线性干涉成像技术并非将焦点放在细胞和组织的结构上，而是基于分子组成构建和分析图像。正常细胞包含高浓度的脂质，但癌细胞通常会生成更多的蛋白质。通过鉴别包含异常高浓度蛋白的细胞，研究人员能够准确地区分肿瘤及健康组织，而无需再对细胞进行染色。

        每种分子都有其独特的能量振动态，当振动产生的共振加强时，可生成一种信号，通过这种信号可以识别包含高浓度分子的细胞。非线性干涉成像技术利用两束光线对组织样品中的分子进行激发。 "打个比喻就像推着某人荡秋千。如果你在正确的时间点推动一下，秋千上的人就会荡得更高，反之他则会停下来，”Boppart说：“如果我们使用正确的光频激发这些振动态，我们就能增强共振和信号。”

        非线性干涉成像技术所运用的其中一道光束主要是起参照作用，通过将激发样品生成的信号与光束结合就可以排除掉背景信噪，分离出分子信号。对生成光谱的统计学分析反馈在组织的每个点上生成了彩色编码图像：蓝色的是正常细胞，红色的就是癌细胞。 此外非线性干涉成像技术包含的另一个优点在于能够更准确地确定肿瘤边界。由于在视觉诊断中病理学家无法确定肿瘤与正常组织的边界，因而通常会将大面积的组织划分到不确定区域。而在非线性干涉成像中红-蓝彩色编码图像显示的不确定区域只有100微米——仅相当于一个或两个细胞。

        “有时候很难通过视觉区分一个细胞是正常或是异常，然而在分子上则会有非常明显特征，”Boppart说。

        现在研究人员正在致力改进并扩大这项技术的应用。通过调节激光束的频率，他们能够对更多类型的分子进行检测。另外他们还在努力提高其速率，以适用于实时成像。研究人员还探索使用新的激光源使非线性干涉成像仪器变得更为袖珍而便于携带。同时他们还正在开发新型的光传输系统，例如导管、探针或针头等。通过新型的光传输系统无需采集样本就可以对组织进行检测。   

      “随着我们不断获得更好的光谱分辨率和更广阔的光谱，我们可以更灵活地鉴别各种不同的分子。一旦进入到这个点，我们相信这项技术将可运用到许多不同的癌症诊断中，包括光学活检和其他的诊断,”  Boppart说。

        研究获得了美国国家卫生研究所下属的国立癌症研究所的资金支助。  

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