新的成像技术旨在确保外科医生彻底切除癌症

在美国每年被诊断为乳腺癌的25万女性中，约有18万人接受了切除癌组织的手术，同时尽可能多地保留健康的乳房组织。

然而，在手术中并没有准确的方法来判断是否所有的癌组织已成功移除。金标准分析需要一天或更长的时间，对于外科医生来说，在结束手术前等待太长了。结果，大约四分之一接受乳房肿瘤切除术的女性后来得到通知说，她们需要进行第二次手术，因为部分肿瘤留下了。

现在，圣路易斯华盛顿大学医学院和加州理工学院的研究人员报告说，他们已经开发出一种技术，可以扫描肿瘤样本，产生足够详细和准确的图像，用于检查肿瘤是否被完全切除。

这种被称为光声成像的新技术比标准分析技术需要更少的时间。但是，在它足够快地用于操作之前，还需要做更多的工作。

该研究于5月17日发表于科学的进步。

“这是一个概念验证,我们可以使用光声成像在乳腺组织和获得的图像类似传统的染色方法没有任何形式的组织处理,“黛博拉·诺瓦克说,医学博士,博士,副教授,病理学和免疫学,文章的第二作者的研究。

研究人员正在进行改进，他们希望将扫描标本所需的时间缩短到10分钟，足以在手术中使用。目前的金标准分析方法是保存组织，然后染色，使细胞更容易看到。自20世纪中期首次发展以来，这种方法没有得到任何快速发展。

对于身体大多数部位的实体肿瘤，医生使用一种称为冷冻切片的技术，在手术过程中对切除的肿块进行快速检查。他们在肿瘤周围寻找正常细胞的薄薄的边缘。边缘的恶性细胞表明，外科医生漏掉了一些肿瘤，增加了疾病复发的机会。

但冷冻切片在脂肪标本上效果不佳，比如乳房标本，所以外科医生必须在不确定成功与否的情况下完成乳房肿瘤切除术。

“现在，我们没有一个好的方法来评估乳腺癌手术的边缘，”医学博士Rebecca Aft说，她是一名外科教授，也是这项研究的资深合著者。阿夫特是一位乳腺癌外科医生，在巴恩斯犹太医院治疗病人。

目前，手术后，一个标本会被送到病理学家那里，由病理学家切片，染色，检查边缘恶性肿瘤细胞在显微镜下。检查结果会在几天内送回外科医生那里。

为了加快这一过程，研究人员利用了一种被称为光声效应。当一束波长合适的光照射到一个分子上时，一部分能量被吸收，然后以超声波范围内的声音的形式释放出来。这些声波可以被探测到，并用来制造图像。

“所有的分子都吸收某种波长的光，”共同高级作者王立宏博士说，他在华盛顿大学工程与应用科学学院担任生物医学工程教授时进行了这项工作。他现在在加州理工学院。“这就是光声成像如此强大的原因。从本质上说，只要你能够产生任何波长的光，你就可以看到任何分子。其他任何成像技术都不能做到这一点。超声波不能做到这一点。x射线不能做到这一点。光是我们提供生物化学信息的唯一工具。”

研究人员通过扫描三个肿瘤切片来测试他们的技术乳腺癌病人。为了比较，他们还按照标准程序对每个标本进行染色。

光声图像在所有关键特征上与染色样本相匹配。组织结构和细胞核大小等亚细胞细节清晰可见。

“这是细胞的模式——它们的生长模式，它们的大小，它们之间的关系——告诉我们这是正常组织还是恶性组织，”Novack说。“总的来说，光声图像有很多我们在标准染色中看到的相同特征，这意味着我们可以使用相同的标准来解释光声图像。我们不需要制定新的标准。”

已经确定了光声技术可以产生有用的图像，研究人员正在努力减少扫描时间。

“我们希望能够加快这一进程，”王说。“在这项研究中，我们只有一个发光通道。如果你有多个通道，你可以并行扫描，这减少了成像时间。另一种加速的方法是更快地发射激光。每个激光脉冲给你一个数据点。更快的脉冲意味着更快的数据收集。”

阿夫特，诺瓦克和王正在申请一笔拨款来建造一个光声成像机器与多通道和快速激光。

阿夫特说:“我们认为，将来有一天，我们可以直接从病人身上提取样本，将其放入手术室的机器中，几分钟内就能知道我们是否已经取出了所有的肿瘤。”“这是我们的目标。”

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