新的光学系统可在手术过程中实时追踪癌细胞

根据美国癌症研究协会发布在癌症研究期刊上的结果显示，在费城一场脑肿瘤患者的验证研究手术中，发现了一种多模式的光学检测系统可以在在手术过程中实时追踪癌症细胞，并且具有高精确度、敏感性和特异性的特征。

“对于脑癌，近乎完美的检测是很重要的，因为这样我们就能尽可能地切除最多的癌症细胞，同时又保证不切除健康的组织。术后剩余的癌症会导致癌症很快复发和存活率降低。” 医学博士Kevin Petrecca这样说道。他是蒙特利尔神经学研究所和医院的神经外科医生，同时也是及魁北克的麦吉尔大学的神经学和神经外科副教授。

“拉曼光谱(RS)可以达到90%的检测准确率，但是通过将拉曼光谱（RS）与内在荧光光谱(IFS)和漫反射光谱(DFS)结合起来，我们很高兴我们的结果显示了97%的准确率，100%的灵敏度，以及93%的特异性，” Petrecca博士这样说道。他是放射光学实验室的主任，也是蒙特利尔理工大学工程物理系的副教授和蒙特利尔大学医院研究中心的一名研究员，他和Leblond一起开发了这个工具。

Petrecca解释说，光学探测系统由一种手持探测器和一辆移动车的分析平台组成。他指出，该探测器含有微型化的拉曼光谱（RS）与内在荧光光谱(IFS)和漫反射光谱(DFS)技术，并有一个与外科医生用来移除脑癌的工具相同大小的尖端。Petrecca说：“探测器可以扫描一个直径为500微米的组织，但由于一个细胞的直径大约只有10微米，这个工具只可以检测到少量的癌细胞。” Leblond开发了这个平台的机器学习算法，使用了从标准病理学分类的脑外科手术的脑癌组织和正常细胞样本。

在验证研究中，Petrecca、Leblond和他的同事们调查了15名患有i-iv神经胶质瘤和转移性脑肿瘤的患者(从原发性肺、结肠癌或黑素瘤)中使用的光学系统，他们在蒙特利尔的神经学研究所和医院接受了开放性颅脑手术。在每个病人身上设有10到15个探测点，总共有161个探测点。对每一个部位的正常和肿瘤组织区域进行光学解读，以确定是否存在癌细胞，并将这些数据与相应的光谱数据进行比较。

图像分析显示，以曲线下面积测量，从单独使用拉曼光谱（RS）只有95%提升到拉曼光谱（RS）与内在荧光光谱(IFS)和漫反射光谱(DFS)三者结合使用时的100%，提升了5%已经接近完全切除的阈值。此外，光学系统在所有被调查的癌症类型中测到癌症细胞时都具有准确性、敏感性和特异性。

“我们的发现是首创性的，因为在目前的任何外科手术中，光学技术还没有成型的标准。研究结果还表明，这种技术有很大的潜力可应用于广泛的外科和检测技术，包括腹腔镜和机器人手术，以及结肠镜检查。”Petrecca说。

魁北克的FRQNT组织发起的新研究人计划、加拿大自然科学与工程研究理事会(NSERC) 发起的发现补助计划和加拿大卫生研究院和加拿大自然科学与工程研究理事会(NSERC)共同发起的合作健康研究计划等三个项目为这项研究提供资金支持。Petrecca担任首席医疗官，Leblond在他们2015年共同成立的诊断医疗设备公司ODS担任首席技术官。