实时术中浅表乳腺组织微钙化检测研究:基于交叉偏振显微相机的应用

【字体: 时间:2025年05月17日 来源:Scientific Reports 3.8

编辑推荐:

  在乳腺导管原位癌(DCIS)手术中,缺乏实时检测切缘微钙化的工具是难题。荷兰癌症研究所等机构研究人员采用交叉偏振多光谱显微相机,对 12 例患者离体乳腺组织切片成像,发现该技术对 2 mm 内微钙化检测灵敏度 77.8%、特异性 80.0%,为术中 Margin 评估提供新方向。

  
乳腺癌是全球女性最常见的恶性肿瘤之一,早期筛查和精准手术是改善预后的关键。随着乳腺 X 线筛查的普及,越来越多的导管原位癌(Ductal Carcinoma In Situ, DCIS)通过微钙化(Microcalcifications)被检出。DCIS 作为浸润性癌的前驱病变,其手术治疗的核心是彻底切除病灶,但术中难以实时判断切缘是否残留微钙化,导致约 30% 的病例术后病理提示切缘阳性。传统的组织病理学评估需数日,无法为术中决策提供即时指导,因此开发一种实时、无创的微钙化检测技术迫在眉睫。

为解决这一临床难题,荷兰癌症研究所(Netherlands Cancer Institute-Antoni van Leeuwenhoek)联合荷兰屯特大学、爱尔兰廷德尔国家研究所等机构的研究团队,开展了一项针对浅表乳腺组织微钙化实时检测的研究。相关成果发表在《Scientific Reports》,为乳腺保守手术(Breast Conserving Surgery, BCS)的切缘评估提供了创新性解决方案。

研究团队采用自主开发的交叉偏振显微相机系统,其核心技术包括:①手持探头集成 4 根光纤和 1.0×1.0 mm 显微相机,配备蓝、绿、红及近红外(850/940 nm)五波段 LED 光源,可实现 50 μm 级分辨率成像;②通过点投影映射(Point Projection and Mapping, PPM)系统,将 X 线切片图像与组织表面图像配准,精确定位微钙化区域;③结合拉普拉斯高斯 (LOG) 算法去除镜面反射,并利用对比受限自适应直方图均衡化(CLAHE)增强图像对比度。研究纳入 12 例接受 BCS 的患者,获取 22 份离体组织切片,在 64 个测量位点(35.9% 含微钙化)进行多光谱成像,并与切片 X 线摄影(金标准)对比。

研究结果


1. 微钙化的光学特征与检测效能


在显微相机图像中,位于组织表面 2 mm 内的微钙化表现为高反射特征,而深度超过 2 mm 的钙化因超出成像深度未被检测到。四位独立观察者(2 名临床医生、2 名技术人员)评估显示,检测灵敏度为 77.8%,特异性 80.0%,总体准确率 79.0%,F 值 73.8%。

2. 影响检测的关键因素


微钙化的分布密度和深度显著影响检测效果:簇状分布的钙化(平均直径 30 mm)较单个或小簇钙化更容易识别;当钙化位于浅表 2 mm 内时,几乎全部可被检出,而深层钙化的漏检导致整体灵敏度受限。

3. 系统优势与临床潜力


该系统具备实时成像、高分辨率(50 μm)和多光谱分析能力,可在术中快速扫描切缘,辅助外科医生判断是否需扩大切除。其紧凑的探头设计便于整合到现有手术器械,为动态评估肿瘤残留在提供可视化依据。

结论与讨论


本研究首次证明,交叉偏振显微相机系统可在离体乳腺组织中实现浅表微钙化的实时检测,其检测效能与微钙化的空间分布密切相关。尽管受限于 2 mm 的成像深度,但这一范围恰好覆盖了 BCS 中关键的切缘评估区域。与传统组织病理相比,该技术有望将切缘评估从 “术后等待” 转变为 “术中即时决策”,减少二次手术率。

研究同时指出,未来需结合漫反射光谱(DRS)等其他技术,以弥补微钙化阴性 DCIS 病例的检测不足。此外,开发深度敏感的成像模式(如结合显微 CT)可进一步优化系统性能。该技术向临床转化的关键在于开展活体研究,验证其在无 X 线引导下对切除标本的检测能力。

这项工作为术中精准肿瘤学提供了新工具,其核心价值在于将显微成像技术与外科需求结合,推动乳腺癌手术向 “可视化精准切除” 迈进。随着技术迭代,交叉偏振显微相机有望成为 BCS 中评估切缘的重要手段,最终改善患者预后并减少过度治疗。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号