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新型成像技术有望做到安全移除大脑肿瘤

发布时间:2015-07-02作者:科学之家

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       图片说明:图片表示的是一种使用光学相干断层成像术(optical coherence tomography,OCT)的新技术。这个技术能够帮助外科医生区分人类大脑肿瘤和周边的非癌症组织,分别用红色和绿色表示。图片来源:Carmen Kut, Jordina Rincon-Torroella, Xingde Li and Alfredo Quinones-Hinojosa/Johns Hopkins Medicine

由于如下原因,人们认为大脑手术的难度很大,例如:当移除肿瘤的时候,神经外科医生如同走钢丝一般。他们尽力移除最多的肿瘤,同时要保持重要大脑组织的完整,但是用眼睛来区分肿瘤和正常组织往往是不可能的。现在,约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的研究者们报告说,他们开发了一种成像技术,能够为外科医生提供患者大脑的彩色编码图,用来显示哪些区域有癌症,哪些没有。 

约翰霍普金斯大学医学院神经手术、神经科学和肿瘤学教授,研究团队的临床带头人,Alfredo Quinones-Hinojosa博士说:作为一名神经外科医生,当我取出一个肿瘤的时候我是十分痛苦的。如果我取出的太少了,癌症会复发;如果取出太多了,患者会永久残疾。我们认为,光学相干断层成像有很强的潜力来帮助外科医生准确了解从哪里开刀。 

光学相干断层成像术在20世纪90年代早期被首次开发用于视网膜成像。其使用与蝙蝠和超声扫描仪相同的回声定位原理,但是它使用的是光线而非声波。其产生的图像与超声波相比分辨率更高。与X光,CT扫描或PET扫描不同,光学相干断层成像不会给患者带来电离辐射。 

       在过去的十年中,全球的研究团队,包括生物医学工程教授,Xingde Li博士领导的一支在约翰霍普金斯大学的团队,已经开始进一步开发并将该技术应用于除了眼睛的其他器官上。Li博士实验室的一位博士研究生Carmen Kut认为,也许可以通过光学相干断层成像术找到解决手术过程中分离大脑肿瘤与其他组织的方法。 

      与Li、 Quinones-Hinojosa和其他同事一起工作,Kut首次提出了一个观点,即肿瘤密度相对较大,这会对散射和光波反射产生影响。这支团队用了三年时间建立了这项技术。最终,研究者发现了脑癌细胞的第二个特性它们缺少包裹在健康脑细胞上面的髓鞘。这与密度相比,对光学相干断层成像术读取的影响更大。 

      当他们发现脑癌的特征性光学相干断层成像标志时,研究团队设计了一个计算机程序法来处理光学相干断层成像数据,并立即产生了一张彩色编码图。图上用红色表示癌症,用绿色表示健康组织。Li说:我们预想,光学相干断层成像可应用在手术区域,并且外科医生可以通过观察屏幕来得到癌症位置的持续更新图。 

Kut说:目前团队已经对手术期间得到的人类大脑组织,以及从小鼠大脑移除的肿瘤进行了系统检测。研究者希望在2015年夏天对患者进行临床试验。   

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图片说明:图中是自制的高速光学相干断层成像系统,应用于人类脑癌组织的非标记、实时和定量的影像。图片来源:Science Translational Medicine; Kut C, Chaichana KL, Xi JF, Raza SM, Ye XB, McVeigh ER, Rodriguez FJ, Quinones-Hinojosa A, Li XD

 

      Quinones-Hinojosa说:如果未来的临床试验取得成功并且系统能够进入市场,那么这将是影像技术在外科手术中的一大进步。超声与光学相干断层成像术相比分辨率更低。每台核磁共振成像仪有移动轮,能够移动到手术台的患者上方。这样一台仪器需要花费数百万美元。在手术室,超声需要多用1个小时的时间来获得一张图像。通过对比,研究团队很庆幸,光学相干断层成像系统花费更低,仅需要几十万美元。

 

Kut说:这个系统有可能会用于检测人体其他部位的癌症。她正在研究将光学相干断层成像技术与不同的成像技术结合起来检测血管,这样在手术中能够避免切到它

 


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