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从“含糊成像”到“精准追寻”:自适应光学技能破解脊髓手术心跳搅扰难题

  光亮网讯(记者张梦凡)。含糊成像脊髓,精准解脊作为中枢神经体系的追寻自适要害构成部分,肩负着和谐运动、应光感觉与自主反响等功用的学技重担。但是髓手术心,脊髓肿瘤的跳搅题呈现,犹如一颗 “不定时炸弹”,扰难极有或许引发严峻的含糊成像神经损害,对患者的精准解脊生计质量发生极大的负面影响。

  手术,追寻自适作为应对脊髓肿瘤的应光首要医治手法,却因脊髓所在空间狭小、学技功用高度密布,髓手术心面临着巨大的跳搅题应战——如安在全力维护正常安排的一起,精准无误地切除肿瘤,始终是神经外科范畴亟待霸占的难题。当下现有的术中印象技能,如 MRI、CT、超声等,虽然在必定程度上为手术供给了助力,但在分辨率、实时性以及功用成像才能等方面,仍旧存在着较为显着的短板。

  为了打破这一窘境,北京清华长庚医院神经中心主任王贵怀教授团队,携手清华大学物理系薛平课题组,历经不懈努力,成功研宣布术中快速自习惯焦点追寻机器人光学相干层析成像体系(FACT-ROCT)。

从“模糊成像”到“精准追踪”:自适应光学技术破解脊髓手术心跳干扰难题 。

  图 1. FACT-ROCT体系在脊髓肿瘤术中的成像示意图及运用。A) FACT-ROCT体系示意图,插图显现MRI扫描中的脊髓肿瘤及感兴趣区域。B) 术中运用FACT-ROCT体系的相片。C) FACT-ROCT体系的大规模主动扫描机制示意图。RC: 反射准直器; ETL: 电调焦镜头。D) 快速横截面扫描及运动校对进程示意图。E)脊髓肿瘤的OCTA图画,色彩表明不同深度。F) 快速自习惯聚集追寻办法示意图。G) FACT-ROCT在习惯曲折及歪斜外表和轴向移动方面的才能示意图。

  这一体系奇妙交融了光学相干层析(OCT)、机器人智能操控与自习惯聚集技能,可谓医学与科技结合的模范,初次在人体脊髓肿瘤手术中完成了高分辨率的实时成像。FACT - ROCT的“身手”非常强壮,它不只可以精准辨认神经根、束和灰质等脊髓的要害结构,还具有术中原位微血管成像的才能,为肿瘤分级判别以及削减术中出血供给了极为重要的支撑。

  光学相干层析(OCT)技能,根据光学相干原理,可以完成高分辨率的三维快速层析成像,现在已经在眼科、心血管等多个范畴广泛运用,发挥着重要效果。

  近些年来,OCT在神经肿瘤手术中的运用逐步成为科研人员重视的热门,不过到现在,没有有OCT在脊髓肿瘤手术中运用的相关研讨报导。在术中进行OCT成像,需求更为广泛的成像规模,以便可以掩盖整个肿瘤区域。而且,为了达到多功用的体内OCT成像,成像体系有必要具有高度的稳定性,一起还要战胜由心跳等活体安排运动所引发的伪影搅扰。

  有鉴于此,协作团队另辟蹊径,提出了一种根据OCT图画深度信息的闭路反应自习惯变焦体系。该体系好像具有“才智大脑”,可以根据前一个方位的信息,自习惯地驱动下一个方位进行快速变焦,焦点追寻速度达到了10ms量级,超卓地处理了术中人体心跳颤动这一扎手问题。

  除此之外,根据方针驱动的机械臂主动扫描、穿插运动补偿等一系列先进技能,该体系得以稳定地完成高速大规模的OCT结构和微血管成像。在展开了很多动物胶质瘤试验后,其可行性和安全性得到了充沛验证。又因其具有非触摸、快速成像的优势,顺畅迈入临床试验阶段,到现在,历经了近两年多的临床探究实践。

从“模糊成像”到“精准追踪”:自适应光学技术破解脊髓手术心跳干扰难题

  图2. FACT-ROCT脊髓肿瘤不同分级及正常安排的血管成像效果。A)正常小脑半球OCTA图画显现明显的引流静脉和较小血管散布。B)正常胸段脊髓OCTA图画展现沿长轴摆放的有序血管网络。C、D)WHO I级与II级脊髓胶质瘤OCTA图画显现血管散布较规矩、密度中等。E、F)WHO III级脊髓胶质瘤OCTA图画显现血管密度增高、异质性增强,提示血管重生活泼。G)WHO IV级脊髓胶质瘤OCTA图画显现高度细密且异质性明显的血管网络,随同广泛微血管增生及不规矩血管散布。H)低等级胶质瘤(I、II级)扩大图提醒血管摆放规矩、密度中等、异质性较低。I)高等级胶质瘤(III、IV级)扩大图显现血管细密、不规矩且异质性明显。J–L)量化剖析显现凹凸等级胶质瘤在血管曲度、轨道变异性及节点密度上存在明显差异。

  研讨团队运用FACT-ROCT,对22例脊髓肿瘤患者进行了术中成像,初次向世人展现了OCT在脊髓肿瘤手术中的巨大运用潜力。研讨效果显现,凭借光学衰减系数标准差这一实时物理生物标志物,该体系可以以90.2%的精确率,实时区别不同等级的脊髓胶质瘤。而且,可以在短时间内供给翔实的血管成像,明晰地提醒出不同等级脊髓胶质瘤在微血管结构方面存在的巨大差异。这一效果,关于医师在手术中更精确地判别肿瘤状况、拟定合理的手术计划,无疑具有至关重要的含义。

  FACT- ROCT作为一种无触摸、无符号、高分辨率、实时成像的先进技能,不只极大地提升了脊髓肿瘤手术的安全性,更为该范畴的临床运用开辟了全新的方向。它有望在未来成为神经外科术中导航的重要组成部分,在临床精准医治以及术后功用康复评价等方面,发挥出益发要害的效果。

  文章链接:

  https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202503566。

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