中英团队散漫研发新型内窥技术，助力高效肿瘤检测
源头 ：DeepTech深科技
医生在手术中运用内窥影像来追寻病灶并分说治疗领土 ，中英助力肿瘤从而拟订手术妄想（如切除了部位 、团队方式 、散漫规模以及深度等）。新型病灶的内窥精准高效检测直接影响着治疗下场 ，当初 ，技术检测临床罕用的高效白光内窥镜或者窄带内窥镜，凭证颜色信息来分说病灶与个别机关来教育手术操作。中英助力肿瘤
可是团队 ，病灶并不总是散漫泛起出清晰的颜色特色 。因此 ，新型仅依靠颜色信息来识别肿瘤有可能导致漏检 ，内窥从而影响医生在手术中做出精确高效的技术检测抉择规画 ，致使组成病灶的高效不残缺切除了、活检部位的中英助力肿瘤不恰落选取等下场 。
为了处置该难题 ，之江试验室、伦敦大学学院以及帝国理工学院散漫钻研团队探究了一种新型的无标志内窥成像技术——偏振丈量内窥成像[1] 。
该技术经由引入光学偏振这一维度的信息 ，取患上机关分层妄想及其近表散射等紧张的肿瘤分割关连特色 ，从而对于基于颜色信息的老例内窥成像措施妨碍填补 ，更精确地分说喉部异型增生及鳞状细胞癌病灶 。
图丨玄色正交偏振显微镜下 ，个别机关的固有层扩散有源自双折射的金黄色纤维状妄想（源头
：祁绩）层析内窥成像 、显微内窥成像、光谱内窥划一类技术每一每一散漫扫描装置 ，需要较长的收集光阴来取患上挨近老例内窥的横向视场与清晰度。
该技术可能妨碍实时图像取患上（视频级别帧率） ，且具备与老例内窥及人类视觉至关的视场规模（104 度视场角）以及清晰度（百万像素级） ，可能较好地保障对于人体机关的术中成像品质 ，确保医生可能调以及“手”与“眼” 。
“该服从患上以实现一方面是接管了咱们此前钻研中提出的一种简化的机关偏振丈量成像妄想[2]；另一方面是散漫了分焦平面偏振相机以及咱们课题组的保偏内窥镜 ，使实时高清的偏振图像收集 、重修以及展现成为可能 。”该论文第一作者兼通讯作者、之江试验室副钻研员祁绩展现 。
此外 ，该技术所提供的比力度来自于癌症发病历程中机关妄想的外在变更 ，无需外源性造影剂 ，更易整合到现有的外科使命流程中 ，也更易被监管部份接受 。
偏振丈量内窥的初次临床人体试验开始展现 ，该技术可增强喉癌病灶与个别机关间的视觉差距（提升可达十倍）；比照仅依靠颜色信息 ，经由颜色以及偏振的散漫 ，可能后退检测精确性以及分说度（检测锐敏度以及特异性分说提升 9% 与 10%） 。
偏振丈量内窥作为一种无标志 、实时 、高清的成像措施 ，可辅助外科医生感知肉眼难以觉察的机关变更、削减漏检 ，有望填补老例内窥镜睁开肿瘤检测，辅助医生更高效地切除了病灶 。
该钻研清晰了偏振图像用于喉部鳞状细胞癌检测的机关病理学机制 ，为偏振丈量内窥在口咽、食道 、宫颈等多个部位的鳞状细胞癌检测提供了实际反对于 。这些部位的癌变中 ，有近 90% 是鳞状细胞癌 。
审稿人对于该钻研评估称：“据我所知，这项钻研是初次在患者身上妨碍偏振丈量内窥成像 。它揭示了使人钦佩的偏振比力度 ，对于辅助以及教育喉部的诊断以及手术历程具备临床意思 。主要的贡献是将偏振内窥镜转化惠临床钻研阶段 ，并经由使人钦佩的试验妄想睁开了在活体以及离体喉部机关成像 。”
图丨喉癌检测服从比力（源头
：Nature Biomedical Engineering ）该团队经由在体以及别致离体机关成像试验发现 ，肿瘤地域与个别地域存在差距的偏振图像特色。可是 ，他们并不清晰这种差距眼前的详细机制 。祁绩展现 ：“运用偏振特色预料机关的病理情景在逻辑上未组成闭环 ，这个下场一度干扰过咱们。”
最后 ，课题组成员想要重新取患上已经被牢靠 、切割了的机关样本 ，并用非线性光学措施来合成其中的偏振敏感纤维成份 。其后 ，他们接管了一种更重大的措施——用玄色正交偏振显微镜来审核以前试验的相关病理切片 。
“咱们意当地审核到一种金黄色的纤维状妄想，它是由双折射（一种偏振特色）引起的 。”他说 。这种妄想在空间上有纪律地扩散 ：在个别机关中，它主要出如今固有层；在肿瘤机关中，它概况由于上皮增厚而被遮挡在机关近表地域之外 ，概况由于鳞状细胞癌对于固有层的破损而消逝 。
这种天气与该团队的成像试验服从相不同 ，剖析偏振丈量成像可反映机关层状妄想这一紧张病理学特色，为偏振丈量成像用于喉癌探测提供了进一步凭证 。
图丨相关论文（源头：Nature Biomedical Engineering）之江试验室副钻研员祁绩为该论文第一作者兼通讯作者 ，伦敦大学学院丹尼尔·斯托亚诺夫（Danail Stoyanov）教授以及帝国理工学院丹尼尔·埃尔森（Daniel Elson）教授为该论文配合通讯作者 。
图丨祁绩（源头：祁绩）祁绩与团队自动于从肿瘤病灶精准检测以及手术场景智能感知，增长内窥诊疗技术睁开 。此前 ，为处置传统偏振丈量收集速率慢 、图像重修慢 、难以直接用于临床活体内窥成像的下场 。
他们提出了一种散漫圆偏照明与全偏振丈量成像的措施 。用于机关主要偏振性子的估量 ，可能使收集速率提升至少 4 倍 、重修速率提升近百倍[2] ，为本次新钻研中的实时成像奠基了根基。
此外 ，祁绩与团队还提出并验证了一种加倍通用的措施 ，可能精确地合成含有米氏散射颗粒的散射介质[3] ，处置了典型的偏振丈量矩阵（穆勒矩阵）合成措施在检测含有米氏散射颗粒的散射介质（如生物机关）时会发生过错的下场 ，也为该钻研中的数据合成积攒了技术履历。
下一步 ，团队将从两方面不断深入睁开这项技术的钻研 。一方面 ，削减可用内窥试验零星的数目 ，以便于在更多的临床案例中妨碍试验以及验证；另一方面 ，探究偏振丈量的措施在食道 、宫颈等其余部位的肿瘤检测上的运用 。
在现有钻研的根基上 ，他们将试验多模态的思绪，进一步提升肿瘤检测的精准度以及坚贞性 。“招待对于内窥诊疗精准化与智能化感兴趣的强人退出咱们，也招待与有配合愿景的同行携手相助 ，配合增长相关技术的睁开与转化。”祁绩说 。
参考质料 ：
1.Qi, J., Tatla, T., Nissanka-Jayasuriya, E. et al. Surgical polarimetric endoscopy for the detection of laryngeal cancer. Nature Biomedical Engineering (2023). https://doi.org/10.1038/s41551-023-01018-0
2.Qi J, He H, Lin J, Dong Y, Chen D, Ma H, et al. Assessment of tissue polarimetric properties using Stokes polarimetric imaging with circularly polarized illumination. Journal of Biophotonics ，2018;11(4):e201700139. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29131523/
3.Qi J, He H, Ma H, Elson DS. Extended polar decomposition method of Mueller matrices for turbid media in reflection geometry. Optics Letters 2017;42(20):4048-51. https://doi.org/10.1364/OL.42.004048
排版 ：刘雅坤
