由国际光电工程学会 （SPIE） 举办的美西光电展 （Photonics West） 于本周展开，比利时微电子研究中心 （imec） 在生医光学与生医光电 （BiOS） 展区提出了活体侦测低级神经胶质细胞 （LGG） 的医疗图片分析解决方案，有望早期发现生长速度较慢的脑瘤。
Imec指出，这项创新技术集成了imec开发的SNAPSCAN VNIR 150高光谱相机与标准的手术显微镜，并在鲁汶大学医院 （UZ Leuven） 的神经外科进行了术中前导测试。Imec研究团队发现一套可用来协助医疗诊断的精简配套，包含创建正确的临床资料、馈入神经网络到导出可供决策参考的分析结果。未来有望协助外科医师在手术中侦测脑瘤的明确分界，且无需标记，打开医疗看护的全新道路。
低级神经胶质瘤 （low-grade glioma） 包含好几种生长速度较慢的脑瘤细胞，患者通常是年轻或健康良好的群体。虽然这种肿瘤细胞属于良性，不少研究却显示仍有可能以每年4-5毫米的速度增殖，潜藏恶化的风险。因此，早期肿瘤切除成为首选的治疗方案。但问题是，就算使用手术显微镜，侦测这类活体细胞并划定切除分界还是相当困难。
对此，imec应用工程师Poeland Vandebriel表示，开发合适工具给外科侦测活体肿瘤细胞是一大进展。高光谱图片技术就是极具潜力的解决方案，通过高光谱成像技术，脑细胞在经过照射后反射出不同的光谱特征，呈现在多个窄波段上，如此一来就能分别出健康细胞与异常细胞。然而，这项技术伴随着繁复的硬件构建与集成的多重挑战，医疗院所难以导入手术。所幸，2023年BiOS展区的两场发布指明了未来的发展道路。
Vandebriel解释，我们将imec开发的SNAPSCAN VNIR 150高光谱相机设置在标准的手术显微镜上，取得了此次成果。研究团队利用这项精简配套来创建正确的临床资料、馈入神经网络，并导出可供决策参考的分析结果，协助外科医生区别健康细胞与异常细胞。这些深度学习的结果是重要的开端，未来有望用来协助侦测脑肿活体细胞，像是低级神经胶质瘤。
Imec开发的SNAPSCAN VNIR高光谱相机采用轻巧机身设计，尺寸10×7×6.5厘米，重量645g，适用于业界标准的C型镜头接环，方便安装在手术显微镜上。这些特性使其成为适合医疗院所导入的精简配套，纳入严谨的临床作业，和先前研究所用的大型器械恰恰相反。
研究计划主管Siri Luthman认为，imec的成果也聚焦如何在手术的 （无菌） 环境下取得兼具准确性与相关性的临床资料。这促使我们重新考量现有的高光谱成像技术所用的空间与光谱校正方法，也是SNAPSCAN高光谱相机必须与手术显微镜的光源与镜头直接连接的原因。因此，我们创建了初步的可行性资料集，进而用来评估这项技术在低级肿瘤活体细胞侦测应用的潜能，尽可能减少变动我们目前使用的系统与资料前处理方法。
Siri Luthman进一步说明到，光源也是我们研究的另个重点。为了避免过多干扰，我们配合显微镜的内部光源，调整了相机所用的光谱范围。我们也测试了系统在不同的积分时间设置下的分析结果，在饱和与噪声之间取得最佳平衡。最后，我们定义出显微镜的最佳缩放比例与工作距离，优化观察视野。
Vandebriel总结，此次的研究成果指出，通过先进的手术显微镜来进行活体肿瘤细胞分类时，有哪些关键的高光谱波段。虽然这套解决方案在术中场景的开发未臻成熟，但目前已通过比利时鲁汶大学医院6位受试者的资料，取得临床验证。预期未来，我们希望这项研究能进一步集成SNAPSHOT高光谱快速成像技术。借此开发术中即时侦测低级神经胶质瘤的应用。
(首图来源：官网)