向蝴蝶借一双慧眼新型相机精准识别肿瘤组织专业电池

2019-10-16 04:20

通过外科手术切除肿瘤组织是重要的癌症治疗手段,但如何精准地找到癌变组织却不是一件容易的事。美国研究人员在最新一期《Optica》杂志上发表研究报告称,他们通过模仿蝴蝶视觉系统研发出的微型照相机或可给医生提供帮助,让其能在明亮的手术照明下清晰看到荧光标记的肿瘤组织。

在目前的肿瘤切除手术中,外科医生需要通过专门的红外成像仪器发现肿瘤组织。这类仪器不仅价格昂贵,对手术室光线、温度的要求也很高。为研制出更适宜的手术用成像设备,美国伊利诺伊大学厄巴纳—香槟分校和圣路易斯华盛顿大学的研究人员将目标瞄向了蝴蝶,希望从其视觉系统中找到灵感。

蝴蝶的眼睛含有特殊的、可感应多光谱信息的纳米结构,可以同时获得近红外和色彩信息。研究人员使用与之相似的设置,将各种纳米级结构与一系列光电装置结合,构建出新型照相机。该相机可以同时记录常规彩色图像和近红外信号,不仅体积小,成本低,而且对温度变化不敏感,对光照要求也不高。将该相机与手术护目镜相结合,可在保护医生眼睛的同时,让其清楚地看到使用红外荧光剂标记的肿瘤组织。

研究人员在小鼠和乳腺癌患者中进行了测试。结果表明,该照相机不仅能够发现乳腺癌肿瘤,甚至可以拾取组织表面以下的信号,让医生透过皮肤找到肿瘤部位。

研究人员表示,装有新型相机的护目镜的成本大约200美元,远低于目前动辄几万美元的红外成像设备,在医学成像领域有很大的应用空间。目前,他们正努力将新型相机与内窥镜相机系统集成,以扩大其医疗应用范围。

总编辑圈点

人类从大自然“剽窃”来的创意不胜枚举,我们将其称作仿生。鸟的飞翔让人类萌发了翱翔的欲望,这才有了前赴后继的飞翔尝试,并催生了滑翔机、飞机。蝙蝠利用超声波辨别物体和方向的技能,启发科学家研发出在黑暗中探测物体的声呐和雷达。人类对鹦鹉螺潜水方式的模仿,使世界上第一个碟型潜水器“丹尼斯”得以诞生。如今发展如火如荼的人工智能源于人类对自己的模仿,不过这场仿生依然路漫漫其修远兮,需要继续上下而求索。

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