根据美国癌症研究协会发表在《癌症研究》期刊上的一项研究，一种多模式光学检测系统在脑肿瘤手术中能够实时追踪癌细胞，具有高精度、高灵敏度和高特异性的特点。该系统由蒙特利尔神经学研究所和医院的神经外科医生Kevin Petrecca博士及其团队开发。

“对于脑癌，近乎完美的检测至关重要，因为这样我们就能尽可能多地切除癌细胞，同时保留健康组织。术后残留的癌细胞会导致癌症快速复发和生存率降低。”Petrecca博士解释道。他是蒙特利尔神经学研究所和医院的神经外科医生，同时也是麦吉尔大学神经学和神经外科副教授。

该光学系统结合了拉曼光谱（RS）、内在荧光光谱（IFS）和漫反射光谱（DFS）三种技术。单独使用拉曼光谱的准确率约为90%，但三者结合后，准确率提升至97%，灵敏度达到100%，特异性为93%。Petrecca博士表示：“我们很高兴看到这样的结果。”他是放射光学实验室主任、蒙特利尔理工大学工程物理系副教授以及蒙特利尔大学医院研究中心研究员，与Leblond共同开发了这一工具。

光学探测系统由手持探测器和移动车上的分析平台组成。探测器集成了微型化的RS、IFS和DFS技术，其尖端尺寸与外科医生用于切除脑肿瘤的工具相同。Petrecca指出：“探测器可以扫描直径500微米的组织，而一个细胞的直径约为10微米，因此该工具能够检测到少量癌细胞。”Leblond开发了平台的机器学习算法，使用了来自脑外科手术的标准病理学分类的癌组织和正常细胞样本进行训练。

在验证研究中，Petrecca、Leblond及其同事对15名患有I-IV级神经胶质瘤和转移性脑肿瘤（原发灶来自肺癌、结肠癌或黑色素瘤）的患者使用了该光学系统。这些患者在蒙特利尔神经学研究所和医院接受了开颅手术。每个患者设置了10到15个探测点，共161个探测点。对每个部位的正常和肿瘤组织区域进行光学解读，以判断是否存在癌细胞，并将结果与相应的光谱数据进行比较。

图像分析显示，以曲线下面积（AUC）衡量，单独使用拉曼光谱的AUC为95%，而三者结合使用时AUC提升至100%，提高了5%，接近完全切除的阈值。此外，该光学系统在所有被调查的癌症类型中均表现出准确性、敏感性和特异性。

“我们的发现是开创性的，因为目前任何外科手术中都没有成型的光学技术标准。研究结果还表明，这项技术具有广泛的应用潜力，可应用于腹腔镜手术、机器人手术以及结肠镜检查等。”Petrecca说。

该研究得到了魁北克FRQNT组织的新研究人计划、加拿大自然科学与工程研究理事会（NSERC）的发现补助计划，以及加拿大卫生研究院和NSERC共同发起的合作健康研究计划的资助。Petrecca担任首席医疗官，Leblond在他们于2015年共同创立的诊断医疗设备公司ODS担任首席技术官。