在本周的BiOS,生物医学光学和biophotonics展览相比西方光子学,imec展示一个有前途的路径在活的有机体内检测低级神经胶质瘤(一群生长缓慢的脑瘤)。突破被越来越多的意识到imec snapscan VNIR 150高光谱相机标准或认可的手术显微镜。术中进行试点测试在鲁汶大学医院神经外科部门(KU鲁汶)。一个里程碑,imec人员发现紧凑设置生成准确的临床数据,准备入一个神经网络,可以将这些数据转换成能实行的知识。随着时间的推移,这种方法可以帮助外科医生发现内在的脑部肿瘤的准确划分处理和label-free,这将使一个全新的方式提供医疗服务。
低级的神经胶质瘤是一个种类繁多的脑瘤(缓慢),经常出现在年轻、健康的病人。而通常被认为是良性的起源,研究表明,轻度神经胶质瘤可以扩大的速度每年4 - 5毫米,有恶性转化的风险。肿瘤的早期手术切除已变成option-although much-favoured治疗在活的有机体内检测的低级神经胶质瘤和检索其确切的划分是出了名的困难,甚至借助手术显微镜。
“给外科医生正确的工具来检测这些肿瘤在活的有机体内将成为一个重要的突破。高光谱成像(HSI)技术显示了巨大的潜力这样做”,说Roeland Vandebriel, imec现场应用工程师。“使用恒生指数、脑组织照之后,它反射的光捕获在许多窄谱bands-resulting在不同光谱特征的健康和异常细胞。”
庞大的硬件和集成挑战阻止HSI技术直接用于医院的手术室。然而,现在两个报告在今年的BiOS显示一个有前途的前进道路。
Roeland Vandebriel:“我们意识到这是一个突破imec snapscan VNIR 150高光谱相机,安装在手术显微镜。我们发现这紧凑的设置生成准确的临床数据,然后可以入一个深度学习神经网络将数据转化为能实行的知识,允许外科医生区分健康异常组织。显然,这些知识是一个重要的第一步在活的有机体内发现内在大脑tumours-such低级神经胶质瘤。”
由于其小的形式因素(10×7×6.5厘米,重645克),及其与标准兼容C-mount光学、imec的snapscan VNIR可以很容易地安装在手术显微镜。它是一个紧凑的设置,可以纳入医院的严格的临床工作流程,与先前的研究中使用的庞大系统。
“Imec的贡献还专注于如何获得准确和相关临床资料(无菌)术中环境”,评论Siri Luthman Imec的项目领导。“这让我们反思HSI现有的空间和光谱校准方法,并需要我们接口imec snapscan直接与手术显微镜的光学和光源。因此,第一个可行性数据集是generated-allowing我们评估HSI的潜力在活的有机体内低级的神经胶质瘤的检测;最小的方法来适应系统和我们的数据预处理方法。”
“照明是我们研究的另一个参数。为了避免过度的噪音,我们适应snapscan相机的光谱范围与显微镜的内部光源。我们还研究了系统的集成时间模式之间找到合适的平衡饱和度和噪音。最后,我们定义了显微镜的理想优化缩放级别和工作距离的视野”,她补充道。
“今天的结果显示,高光谱波段是至关重要的,当与高端手术显微镜的在活的有机体内低级的神经胶质瘤的分类。而术中使用我们的设置是不成熟的,迄今为止的方法验证使用六个病人的临床数据集在比利时鲁汶大学医院。展望未来,我们的目标是进一步这个项目通过整合我们的快照技术,适应video-rate光谱成像。这应该让我们探索低级的实时检测神经胶质瘤手术实践”,Roeland Vandebriel总结道。
本研究是在与卡尔蔡司Meditec制造AG)合作进行的。这项研究的结果发表在2023年学报BiOS两篇论文:结合高光谱成像在现有术中检测环境内在的脑肿瘤r . Vandebriel (imec)术中脑肿瘤与深Learning-Optimized光谱成像检测张,x(卡尔蔡司Meditec制造AG)。
