研究目的
研究利用数字全息术和全息断层扫描技术检测并表征液体活检中的循环肿瘤细胞。
研究成果
该研究表明数字全息术和全息断层扫描技术在液体活检中对循环肿瘤细胞进行高通量检测与表征的潜力。未来工作将聚焦于利用所获大数据集训练神经网络，以更有效地对循环肿瘤细胞进行分类。
研究不足
血液中循环肿瘤细胞（CTCs）的频率极低（每10毫升1至10个细胞），这使得其检测具有挑战性。该技术需要进一步发展，以充分利用大量数据进行神经网络训练。
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 基于相干计算显微技术的癌细胞流动操控与表征研究
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 基于相干计算显微技术的癌细胞流动操控与表征研究
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8871663
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
液体活检在肿瘤学领域展现出显著前景，通过检测循环肿瘤细胞（CTCs）等循环生物标志物实现癌症早期诊断。最新证据表明，CTCs是监测/预测乳腺癌、结肠癌和前列腺癌治疗疗效的有效预后与预测性生物标志物[1,2]。然而血液中CTCs的频率约为每10毫升1至10个细胞，其检测难度堪比大海捞针。微流控技术中的数字全息术（DH）被证明是表征异质液体样本中CTCs的有力手段——该技术无需标记、实时成像且能获取物体的复振幅信息[3-6]，因此基于全息特征的分类方法可利用丰富信息进行决策。此外，DH成像的灵活重聚焦能力允许单次捕获即可检查整个液体体积，从而实现对微流控通道内快速流动血液及其他体液的高通量检测。
DH技术通过单一方向探测样本，透射过程中样本引入的相位延迟充当对比剂。因此DH成像测量的光学厚度是综合信息（即相干光穿过样本时经历的所有贡献之和）。为解耦折射率与物理厚度并解析沿光轴的分布，断层扫描技术通过多角度记录样本并组合相应相位对比图来实现[7,8]。现有方案致力于减少采样角度数量并加快记录速度，以满足真实生物问题的时效要求。本研究展示流动式全息断层扫描的最新进展：通过控制微流控通道内样本的诱导旋转实现无机械光束旋转的多视角探测[8,9]，并提出有效算法从记录的相位图中重建光学投影断层扫描算法所需的输入角度集[7-9]。我们验证了全息流动断层扫描在乳腺癌细胞、卵巢癌细胞及神经母细胞瘤等不同癌细胞表征中的应用[10]，同时探讨了芯片实验室设计与流体工程方案——这些方案能在保持DH显微镜高通量特性的同时实现可控旋转[9,11,12]。未来将利用该方法获取的海量数据训练神经网络，专门用于区分血液中的CTCs与其他组分。
作者：
L. Miccio，V. Bianco，P. Memmolo，F. Merola，M. Mugnano，M. Villone，P. Maffettone，P. Ferraro
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