新方法使外科医生能够实时识别脑瘤

当对癌症进行手术时，外科医生想要切除肿瘤和不健康的组织。这在处理脑肿瘤时尤其重要和具有挑战性，因为脑肿瘤经常扩散并与健康组织混合。现在，研究人员已经表明，一种成熟的光学技术可以精确地显示脑肿瘤的位置，在不到一分钟的时间内产生图像，而传统的方法需要一整天。

荷兰阿姆斯特丹自由大学的马洛斯•格鲁特说:“我们的照片之所以特别，是因为它包含了如此多的信息。”“当我把这些图像拿给与我们合作的病理学家看时，他们都很惊讶。”格鲁特和她的同事在杂志上描述了他们的工作生物医学光学表达，来自光学学会。

病理学家通常使用染色方法，其中化学物质如苏木素和伊红将不同的组织成分变成蓝色和红色，显示其结构和是否有肿瘤细胞。但要做出明确的诊断，这一过程可能需要长达24小时，这意味着外科医生可能无法意识到一些问题癌组织一直逃过他们的注意，直到手术后——需要第二次手术和更大的风险。

但有了这项新技术，研究人员根本不用任何标记或染色。相反，它们向组织发射短的、200飞秒长的激光脉冲，当三个光子在同一时间和地点汇合时，光子与组织的非线性光学特性相互作用。通过光学中众所周知的称为二次谐波和第三次谐波的现象，这些相互作用产生一个光子。

关键在于，入射和射出的光子具有不同的波长。入射光子的波长为1200纳米，足够穿透组织深处。然而，产生的单个光子是600纳米还是400纳米，这取决于它是第二次谐波还是第三次谐波。波长较短意味着光子可以在组织中散射。因此，散射光子包含有关组织的信息，当它到达探测器时，在这种情况下是一个高灵敏度的GaAsP光电倍增管，它揭示了组织内部的样子。

虽然其他研究人员已经将这项技术应用于其他领域，例如制作昆虫和鱼类胚胎的图像，但这是第一次有人用它来分析神经胶质脑肿瘤。这些肿瘤特别致命，因为它们很难被清除肿瘤细胞通过手术，放射治疗和化疗，而不会对周围造成实质性的附带损害大脑组织。

研究人员在胶质细胞样本上测试了他们的方法脑部肿瘤从人类身上，发现这些图像中的组织细节与传统染色技术制作的一样好，如果不是更好的话。他们能够在一分钟内完成大部分图像。较小的花了不到一秒，而较大的图片几平方毫米需要5分钟。“这使得在手术室里进行实时手术成为可能，”格鲁特说。

现在他们已经证明了他们的方法是有效的，研究人员正在开发一种手持设备，外科医生可以在手术中使用它来识别肿瘤的边界。传入的激光脉冲只能到达组织深处大约100微米。为了更进一步，格鲁特设想用一根能刺穿组织并将光子传递到更深处。

“有了我们的技术，不仅可以在手术前诊断，还可以在手术前诊断，”她说。

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