一种紧凑型手持式中红外成像光谱仪

研究人员开发出一种紧凑的手持式中红外成像光谱仪，无需染色或标记，就能生成样品的高分辨率化学图谱。若进一步开发，这种手持设备有望成为便携、易用的工具，用于绘制组织和其他样品的分子组成。

休斯敦大学的研究团队负责人 Rohith Reddy 说：“最终，这项技术有望让癌症手术中的组织评估成为可能。切除疑似肿瘤后，外科医生可以扫描刚切下的组织，以帮助判断肿瘤是否为恶性，或手术切缘是否残留癌细胞。这些补充信息可在患者仍身处手术室时获得，而无需等待实验室检测结果。”

在《Optica》上，研究人员描述了他们如何将一套光热中红外光谱成像（MIRSI）系统——通常是一台占地超过 9 平方英尺（0.8 平方米）的台式仪器——改造成一个 8 x 8 英寸（20x20 厘米）的手持探头。该探头集成了完整光学头，并通过柔性光纤连接线连接到紧凑的主机，主机内装有激光器和控制电子设备。在并排对比测试中，它呈现的图像质量和化学细节可与最先进的台式 MIRSI 系统相媲美。

Reddy 说：“尽管当前平台仍是研究原型，但它为可现场部署、无标记的化学成像奠定了技术基础。手持 MIRSI 设备有望用于临床诊断、聚合物制造、药品质量控制、法医分析，或任何需要在专业实验室之外测量化学成分的应用。”

研究人员用生物样品评估了这套手持系统，包括人宫颈癌和卵巢癌组织、人骨髓活检组织以及小鼠肾组织。为了对系统的化学特异性进行受控测试，他们还表征了 PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）和聚苯乙烯——这两种聚合物具有独特的中红外特征。随后，他们用最先进的台式化学成像系统分析了相同样品。

研究人员发现，手持系统获得的光谱和图像在化学对比度和成像性能上与台式化学成像系统相当，说明小型化成功保留了该技术的核心能力。

该系统可分辨小至 2微米 的特征，比直接红外检测精细五倍，并在光谱和空间性能上达到或超过现有台式仪器。生物组织光谱与参考 FTIR 测量结果的余弦相似度为 0.935，化学图像与台式系统的相关系数为r=0.90。

研究人员目前正着手拓宽系统的中红外光谱带宽——目前为 1150 至 1400 cm^-1——以提供更完整的分子特征，并提高系统区分不同生化成分的能力。他们还计划提高成像速度，这将有助于减少运动伪影，并使真正的徒手操作对临床医生和技术人员更实用。他们指出，在临床使用前，还必须在真实临床条件下全面评估该系统的重复性、安全性和诊断性能。

相关链接：https://dx.doi.org/10.1364/optica.600562