MIT开发新光学成像系统,可检测初期微小肿瘤

大家都知道面对癌症要及早发现及早治疗,但过小的肿瘤难以发现,当肿瘤大到能发现时,或许早已错过治疗的最佳时间,为时已晚。最近美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)的研究人员开发出新的光学成像系统「海豚」(DOLPHIN),可检测出在体内深处的微小肿瘤。

现今仪器多会在医学影像成像的深度和解析度间取舍,比如磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)和计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)可看到贯穿整个身体的影像,但无法看到小于 1 厘米的肿瘤;光学成像技术则可看到较小肿瘤,但仅能看到距离体表约 3 厘米的深度。

图片来源:MIT

新研究中,研究人员试图将影像深度和解析度都做到最好。近红外光与其他光学方法相比有较长的波长,可穿透人体较深的部位并得到较高分辨率,新方法利用高光谱影像(hyperspectral imaging)一次成像多重近红外光。

研究人员在体外搜集讯号,接着利用团队开发的算法分析探测器接收讯号的位置和深度。研究团队称这种方法为「利用高光谱影像和近红外光漫射进行的冷光探测」(Detection of Optically Luminescent Probes using Hyperspectral and diffuse Imaging in Near-infrared,DOLPHIN)。

团队利用带有不同奈米粒子的探测器来测试 DOLPHIN 系统(不同奈米粒子会放出不同波长的近红外光),之后让小鼠吞下探测器并追踪探测器在消化系统的位置。此方法特别之处在于这种探测器仅 0.1 毫米长,远小于一般光学成像常用的探测器。

在另一项试验中,注射到大鼠和小鼠体内的探测器可以侦测到约 4 厘米的深度,当在动物组织和拟人体组织的样本进行试验时,最大深度可以达到原本 2 倍。

就现况而言,这仅是个概念,知道利用 DOLPHIN 系统能使微小且位置较深的物体留在人体中成像。研究人员正在调整探测器,使它能寻找并标记肿瘤,让肿瘤发出荧光。

研究团队将首要目标放在卵巢癌,因被发现时常是末期,难以治疗。胰脏癌、脑癌、皮肤癌也是研究人员瞄准的目标,研究共同作者 Neelkanth Bardhan 教授表示:「就实际应用而言,这项技术使我们能以无创的方式追踪 0.1 毫米大小的荧光标记肿瘤,而这是由数百个细胞组成的细胞团。据我们所知,目前尚未有其他人能利用光学技术做到这件事。」

新研究发表在《科学报告》(Scientific Reports)期刊。

 

来源:科技新报

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