新型激光扫描显微镜提高癌细胞检测能力

弗劳恩霍夫的研究人员已经开发出一种非常快速的技术，可以在病人离开手术室之前确定肿瘤是否已经完全切除。使用激光扫描显微镜和荧光肿瘤标记物的组合，医生可以在手术后立即检测到任何残留的癌细胞。

手术切除肿瘤是一个微妙的过程。的癌组织必须全部切除，要非常精确，尽可能少的切口。之后，外科医生必须问自己一些问题。例如，都是癌细胞完全删除吗?切除手术会损伤周围组织吗?与脑部肿瘤尤其重要的是，尽可能少地去除健康的神经细胞。

现在，从事LSC-Onco(激光扫描肿瘤学)项目的Fraunhofer研究人员通过结合激光扫描找到了一种快速、可靠的解决方案显微镜荧光肿瘤标记物。使用显微镜，医生可以检查肿瘤切除区域周围的组织，甚至不用离开手术室。Fraunhofer生物医学微电子和光学系统MEOS中心负责人Michael Scholles解释说:“事先应用的荧光标记可以让医生看到切口后可能留下的任何癌细胞。然后，这些细胞就可以非常精确地完全移除。”该技术由位于埃尔福特的夫琅和费中心开发，MEOS在该中心致力于生命科学、微电子学、光学和光子学领域的关键技术。该项目涉及来自德累斯顿夫琅和费光子微系统研究所IPMS和莱比锡夫琅和费细胞治疗和免疫学研究所IZI的研究人员。

手术室里的激光扫描显微镜

在LSC-Onco项目中，来自Fraunhofer IPMS的专家进一步开发了经过试验和测试的激光扫描显微镜概念，使用MEMS(微电子机械系统)技术制造的微扫描镜。在显微镜内部，镜子以每秒几千次的速度振荡，将波长为488纳米的蓝色激光点对点地照射在整个图像场上。镜子同时将组织发出的荧光灯引导到一个高度敏感的光电探测器上。来自光电探测器的信号可以用来构建二维图像。图像也可以记录在不同的平面上，这样表面下的肿瘤细胞也可以被看到。Scholles说:“这意味着，一种功能强大的便携式激光扫描显微镜第一次成为可行的现实，这种显微镜可以在手术室中放置在病人旁边。”

荧光肿瘤标志物

在显微镜能检测到癌细胞之前，必须先标记细胞本身。Fraunhofer IZI的研究人员利用他们的生物医学专业知识开发了一种荧光肿瘤标记液，简单地说，它可以使癌细胞在显微镜下发光。来自Fraunhofer IZI的团队开发了用于脑肿瘤和皮肤肿瘤的标记物，目前正在研究其他类型的肿瘤是否会有类似的反应。埃尔福特Helios医院在患者同意的情况下，提供了开发肿瘤标记物所需的组织样本。

切除肿瘤后，将肿瘤标记物应用于周围组织，激光扫描显微镜放置在伤口正上方。当显微镜的蓝色激光束遇到健康的细胞时，反射光会被二色滤光片阻挡，这种滤光片只能通过特定的波长。因此，显微镜上显示的这些细胞的图像保持黑色。然而，如果蓝色激光遇到癌细胞，肿瘤标记物就会发出荧光绿色。这光通过二色滤光片，并出现在显示器上作为一个绿色的点或补丁。该系统的分辨率非常高，甚至单个癌细胞都可以被检测到并显示在显示器上。“用激光扫描显微镜检查操作区域只需要几秒钟，”Scholles说。通过参考显示器上的图像，医生可以完全干净地移除任何剩余的癌细胞(通常在伤口边缘发现)，而不会损害健康组织。

提高患者的康复机会

与目前的肿瘤手术实践相比，LSC-Onco代表了巨大的进步。在此之前，外科医生通常采取组织样本从伤口边缘切除肿瘤后将这些样本送到医院实验室。经过几分钟的等待，样本细胞是否癌变的诊断结果就会出来。如果是这样的话，外科医生将不得不切除更多的组织。这种方法非常耗时，增加了接受手术的病人的压力。“使用LSC-Onco，所有这些步骤都可以在操作过程中一次性完成，更重要的是，精度更高。它还可以保护周围的组织，因为你可以在显微镜显示器上准确地看到健康组织的起始位置。现在，等待实验室检测结果已成为过去，”MEOS负责人Scholles说。

因此，手术可以更快地完成，患者可以摆脱麻醉。这项技术还提高了患者完全和永久康复的机会，因为它确保了所有癌细胞的干净清除。“我们已经从医生那里得到了非常积极的反馈。对这项技术的需求非常高，”Scholles说。