利用高光譜影像和近紅外光漫射進行的冷光探測

大家都知道面對癌癥要及早發現及早治療，但過小的腫瘤難以發現，當腫瘤大到能發現時，或許早已錯過治療的最佳時間，為時已晚。最近美國麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）的研究人員開發出新的光學成像系統「海豚」（DOLPHIN），可檢測出在體內深處的微小腫瘤。

現今儀器多會在醫學影像成像的深度和解析度間取舍，比如磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）和計算機斷層掃描（Computed Tomography，CT）可看到貫穿整個身體的影像，但無法看到小于 1 厘米的腫瘤；光學成像技術則可看到較小腫瘤，但僅能看到距離體表約 3 厘米的深度。

圖片來源：MIT

新研究中，研究人員試圖將影像深度和解析度都做到最好。近紅外光與其他光學方法相比有較長的波長，可穿透人體較深的部位并得到較高分辨率，新方法利用高光譜影像（hyperspectral imaging）一次成像多重近紅外光。

研究人員在體外搜集訊號，接著利用團隊開發的算法分析探測器接收訊號的位置和深度。研究團隊稱這種方法為「利用高光譜影像和近紅外光漫射進行的冷光探測」（Detection of Optically Luminescent Probes using Hyperspectral and diffuse Imaging in Near-infrared，DOLPHIN）。

團隊利用帶有不同奈米粒子的探測器來測試 DOLPHIN 系統（不同奈米粒子會放出不同波長的近紅外光），之后讓小鼠吞下探測器并追蹤探測器在消化系統的位置。此方法特別之處在于這種探測器僅 0.1 毫米長，遠小于一般光學成像常用的探測器。

在另一項試驗中，注射到大鼠和小鼠體內的探測器可以偵測到約 4 厘米的深度，當在動物組織和擬人體組織的樣本進行試驗時，最大深度可以達到原本 2 倍。

就現況而言，這僅是個概念，知道利用 DOLPHIN 系統能使微小且位置較深的物體留在人體中成像。研究人員正在調整探測器，使它能尋找并標記腫瘤，讓腫瘤發出熒光。

研究團隊將首要目標放在卵巢癌，因被發現時常是末期，難以治療。胰臟癌、腦癌、皮膚癌也是研究人員瞄準的目標，研究共同作者 Neelkanth Bardhan 教授表示：「就實際應用而言，這項技術使我們能以無創的方式追蹤 0.1 毫米大小的熒光標記腫瘤，而這是由數百個細胞組成的細胞團。據我們所知，目前尚未有其他人能利用光學技術做到這件事?！?/p>

新研究發表在《科學報告》（Scientific Reports）期刊。