研究目的
开发并临床测试一种与脑活检针集成的导航引导光纤拉曼探针,用于原位检测脑组织以提高脑活检的诊断率。
研究成果
新型拉曼光谱探针已成功融入手术流程,可在指纹区与高波数区实现高质量的原位组织实时检测。光谱呈现出预期的分子特征,并与其他活体及离体测量结果一致,证实了该技术的可靠性。目前已规划进一步临床开发,以获取更多数据用于构建实时组织分类模型。
研究不足
该探针设计在1300和1615 cm?1处引入了来自MgF?棱镜的伪影,可能干扰重要的拉曼特征峰。本研究样本量较小(3名患者),限制了统计效力。不同系统间采集参数(如光斑直径、积分时间)的差异可能影响信号可比性。未来开发需解决灭菌和伪影问题以实现更广泛的临床应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究设计了一种集成于商用脑活检针的拉曼光谱探头,可在指纹区(800-1600 cm?1)和高波数区(2800-3600 cm?1)进行检测。该探头在人体脑活检手术中进行了在体验证,以评估其手术流程整合度与信号质量。
2:样本选择与数据来源:
经机构伦理批准,选取三名符合立体定向脑活检条件的脑肿瘤患者。基于术前MRI和神经导航引导,分别采集正常脑组织与肿瘤组织的拉曼光谱。
3:实验设备与材料清单:
探头由中心照明光纤(100微米芯径)及周围十二根低羟基石英阶跃型包层收集光纤(数值孔径0.22)构成,配备短通/高通滤光片(EMVision LLC)、氟化镁棱镜及灭菌用热缩套管。采用671纳米(Laser Quantum)与785纳米(Innovative Photonics Solutions)激光器激发,搭配全息衍射光栅的CCD探测器(ANDOR Technology)检测。使用神经导航系统(Stealth Station: Medtronic)进行针尖定位。
4:22)构成,配备短通/高通滤光片(EMVision LLC)、氟化镁棱镜及灭菌用热缩套管。采用671纳米(Laser Quantum)与785纳米(Innovative Photonics Solutions)激光器激发,搭配全息衍射光栅的CCD探测器(ANDOR Technology)检测。使用神经导航系统(Stealth Station:
4. 实验流程与操作规范:探头经STERRAD气体灭菌处理。术中将探头置入活检针内并与远端开口对齐,在神经导航引导下抵达目标位置。沿针道轨迹多点采集拉曼信号后,通过负压抽吸与内套管旋转获取组织样本。光谱采集采用自动曝光控制(积分时间0.005-0.3秒,激光功率20毫瓦)。
5:实验流程与操作规范:
5. 数据分析方法:原始光谱经定制Python脚本处理,包括背景扣除、采用NIST标准物质(SRM2241)的系统响应校正、多项式拟合去除自发荧光、Savitsky-Golay平滑处理及标准正态变量变换(SNV)。
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获取完整内容-
laser
671 nm
Laser Quantum
Excitation source for high-wavenumber Raman spectroscopy
-
laser
785 nm
Innovative Photonics Solutions
Excitation source for fingerprint region Raman spectroscopy
-
CCD detector
ANDOR Technology
Detection of scattered light signal
-
short-pass filter
cut-off at <782 nm
EMVision LLC
Eliminate Raman emission from silica fibers
-
high-pass filter
cut-off at >790 nm
EMVision LLC
Minimize contribution from elastically-scattered photons
-
neuronavigation system
Stealth Station
Medtronic
Guidance for needle positioning during surgery
-
navigation attachment
Suretrack
Medtronic
Attach to biopsy needle for neuronavigation
-
Raman standard
SRM2241
NIST
Reference for system response correction
-
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