德国波鸿鲁尔大学研发了一种基于量子级联激光器的诊断平台，能够对癌症组织进行无标记分类。

波鸿鲁尔大学的研究人员ClausKüpper、FrederikGroßerüschkamp、Angela Kallenbach-Thieltges和Klaus Gerwert已将量子级联激光器光源应用于傅立叶变换红外光谱显微镜。图片来源：波鸿鲁尔大学/ Marquard。

红外显微镜，特别是应用了傅立叶变换红外光谱技术的显微镜，由于在无标记和自动分类方面具有开发潜力，已经成为最近几年鉴定癌症组织的高效方法。然而，该技术尚未成为实际应用于临床的诊断工具，部分原因是由于复杂的仪器设备以及处理结果所需的时间过长。

波鸿鲁尔大学的一个研究团队现在开发了一种新的方法来解决这个问题，他们的研究结果表明基于量子级联激光光源的红外显微镜能够将辨别结直肠癌组织所需的时间从一天降低到几分钟。该研究结果已经发表在《科学报告》中。

波鸿鲁尔大学的Klaus Gerwert评论道：“这项研究的结果为癌症治疗带来了希望，高度精确的治疗是完全能够实现的，能够为每位患者制定个性化治疗方案，我们最终将证明我们的方法比传统方法更成功。”该项目的关键是使用量子级联激光器作为高功率光源，而不是常规用于傅立叶变换红外光谱的球形碳化硅棒。这种半导体激光器的线宽相对较窄且具有良好的波长可调性。

在使用量子级联激光器的红外显微镜的试验中，新方法使用研究人员开发的分析算法对来自结直肠癌患者的120个组织样本进行成像。根据该项目的实验结果，97％的结果与传统的组织病理学分析相符。

组织分类的新方法

研究团队在其发表的论文中指出，量子级联激光器使得成像手术过程中能够观察到一致性效应的性质，这是以前快速识别组织过程中的重大障碍。现代激光源的稳定性增强，量子级联激光器中的相干效应减小，并且显著改善了信号噪声。研究团队表示，基于样本的相干效应仍然存在，并且必须在预处理和分类中加以解决，但是当仪器的相干效应减小到一定程度时，这些效应能够得到充分解决。

波鸿鲁尔大学的研究团队指出：“量子级联激光器红外成像的一个显著优势是速度的提升，获取传统傅立叶变换红外光谱图像需要5400分钟。在这种情况下，基于量子级联激光器的红外分析对于相同的测量区域约快160倍，这使我们能够在更短的时间内分析更多的患者。”

论文通过计算得出，以前采用常规傅立叶变换红外光谱方法收集研究数据需要一年以上的时间，但使用量子级联激光器成像可以在约100小时内收集所有必要的光谱数据集合。新项目还能够利用自动无标记方法开展先前的工作，以进行活体组织或组织样本中的肿瘤组织检查，修改后的工作流程和定制算法的组合已被证明能够鉴定所使用的5种生物标志物来诊断患者中皮瘤的亚型。

波鸿鲁尔大学的Angela Kallenbach-Thieltges表示：“目前，该检测方法的速度非常快并且可靠，也不需要特定的设备或特定用户。这为直接从患者身上取得的组织样本进行自动分类开辟了新的途径。”

来源： http://optics.org/news/9/6/3

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