加拿大科学家开发了一个实时可视化组织病理的平台,在视频馈电中产生叠加的彩色编码图像。他们的增强现实平台可以与其他技术相结合,提供分子引导手术。

通常情况下,外科医生将通过取出样本,用染色技术进行分析,然后从病理学家那里得到结果,从而确定组织的疾病状态。然而,最近开发的质谱探针现在能够在5-10秒内通过分析组织的分子特征模式并将其与组织学分类的组织类型进行比较来提供信息。

“市面上有各种各样的探针,它们都具有同样的功能,能够提供非常快速的病理评估,”解释说乔Zarrine-Afsar他在多伦多大学的团队进行了这项研究。“我们考虑的是如何利用这些病理评估信息,在手术中发挥作用。他们的探针,外科医生会把它放在组织上方,用300皮秒的激光脉冲蒸发小分子代谢物和脂质,产生气溶胶羽流。通过外科医生另一只手握着的管子收集这些羽状物,并用飞行时间质谱法进行评估。

增强现实显示器将彩色像素叠加到手术视频馈送上,在5秒内描绘出组织的诊断。根据探头检测到的是健康组织还是肿瘤,这些像素点被染成红色或蓝色。光学导航系统完成了设置,其中双红外摄像机跟踪附着在探测器上的红外传感器,以确定其位置。提供手术区域视频的摄像机还附有红外传感器。该跟踪系统允许科学家将质谱探针的位置与视频馈送相关联,从而将彩色编码像素映射到显示器上。

“这绝对是一项正在使用的最先进的技术,未来会有很多应用。”然而,我们必须谨慎进行统计分析和数据抽样。马丁Grootveld他是英国德蒙福特大学生物分析化学和化学病理学的研究人员。

科学家们在一块肿瘤旁边的正常小鼠脑组织上测试了他们的系统。这在两者之间创造了一个清晰的边界,作为同质,非浸润性肿瘤的一个例子。然而,在现实中,肿瘤可以浸润和扩散到健康组织。“我们从质谱分析中得到的信号实际上是人口的平均值。所以如果你有一个癌细胞和999个健康细胞,你可能会看到一些看起来更像健康细胞而不是癌症的东西,”扎林-阿夫萨尔说。他说,“我希望社区能够继续开展这项研究,通过结合实际应用场景和理解,让这项研究变得更好。”

该团队表示,他们的增强现实平台可以通过将视频显示与具有不同功能的各种质谱探针相结合来适应各种手术应用,例如,那些具有切口和移除肿瘤的潜力的探针。“我认为最大的挑战仍然是我们能否用这些技术改善结果?扎林-阿夫萨尔说。这在很大程度上仍是一个悬而未决的问题。