长时间等待活检结果对患者而言是煎熬,而这一过程可能很快迎来终结。近日,美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的一个科研团队开发了一项新型组织成像技术——非线性干涉成像(NIVI),能够在不到5分钟内生成易读的彩色编码组织图像,准确率高达99%。该研究作为封面文章发表在12月1日的《癌症研究》(Cancer Research)杂志上。
传统癌症诊断主要依赖病理学家对细胞形状和结构的视觉分析,具有主观性强、周期长的缺点。患者需先获取可疑组织样本,经染色后由病理学家在显微镜下观察,有时还需二次会诊。而NIVI技术基于分子组成构建图像,无需染色:正常细胞富含脂质,癌细胞则生成更多蛋白质。通过识别高蛋白浓度的细胞,NIVI可准确区分肿瘤与健康组织。
NIVI利用两束激光激发组织样品中的分子。每种分子具有独特的能量振动态,当振动共振增强时产生信号,从而识别特定分子。其中一束光作为参照,结合激发信号可排除背景噪声,分离出分子信号。对生成光谱的统计学分析产生彩色编码图像:蓝色代表正常细胞,红色代表癌细胞。该技术还能精确确定肿瘤边界,不确定区域仅约100微米(相当于一两个细胞),而传统视觉诊断常需切除大面积组织。
研究由伊利诺伊大学电子与计算机工程、生物工程及药学系教授兼医生Stephen A. Boppart领导。他表示:“传统诊断依赖主观判断,我们希望能使过程量化和快速。”目前团队正致力于改进技术:通过调节激光频率检测更多分子类型;提高成像速率以实现实时应用;开发便携式激光源和新型光传输系统(如导管、探针),未来有望实现无需采样的在体检测。Boppart指出:“随着光谱分辨率和范围的提升,我们将能灵活鉴别多种分子,这项技术可应用于多种癌症的光学活检和诊断。”
该研究获得了美国国立卫生研究院下属国立癌症研究所的资助。