利用高光谱影像和近红外光漫射进行的冷光探测

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。