簡潔快照式單光路內窺系統可檢測胃腸道癌癥細胞核

西安交通大學第二附屬醫院消化內科秦斌醫生團隊與西安交通大學物理學院空間光學研究所穆廷魁教授團隊開發出一種快照式偏振散射光譜術（PLSS），這種非侵入式的光學診斷工具能夠獲取常規白光內窺鏡無法提供的上皮細胞核的尺寸形態信息。近日該研究成果發表在Laser & Photonics Reviews上。

在前期研究基礎上，本研究首次推出一種新型的簡潔快照式單光路PLSS內窺系統，僅由一束照明光纖光路和一束收集光纖光路組成。為在收集光路實現快照式測量，首次提出僅由單個多級延遲器和線偏振片組成的光譜調制模塊，并將其集成在內窺鏡的遠端位置，以編碼偏振散射光譜。隨后，使用先驗約束的壓縮感知算法對調制光譜進行解碼，進而從多次散射光譜中分離出單次散射光的Stokes光譜。解碼后的Stokes光譜可用于迭代反演細胞核的尺寸分布，但是迭代過程比較耗時。為此研究團隊又提出了一種新的癌癥診斷指標——WSSL（Weight of single scattered light）。與傳統的迭代方法相比，直接計算的WSSL省卻了復雜的模型反演步驟，使得診斷更快、更準、更適用于臨床環境。

據悉，在前期研究中合作團隊曾首先提出了一種快照式單光路PLSS體外系統并驗證了方法的可行性，隨后又提出了一種數據驅動的貝葉斯神經網絡框架以加速早癌細胞核尺寸的反演。

胃腸道癌癥是全球主要的健康挑戰和致死原因之一，早期檢測和治療對提高生存率至關重要。早期癌癥通常表現出異常的細胞核形態，但目前尚無儀器能在活體直接檢測細胞核。這一技術在一定程度上解決了傳統PLSS內窺系統的問題，并為實現像素級的PLSS成像內窺鏡技術帶來了希望。

該技術在一定程度上解決了傳統PLSS內窺系統的問題。（課題組供圖）

相關論文信息：https://doi.org/10.1002/lpor.202400486