神經外科醫生需要一切可能的幫助來切除腦癌腫瘤。如果他們留下癌細胞，腫瘤可能會重新生長。對於浸潤性癌症，如膠質瘤，侵入周圍的腦組織，尋找癌細胞尤其困難。
拉曼光譜可以幫助神經外科醫生找到那些遊離的細胞。由蒙特利爾理工學院的工程師弗雷德里克·勒布隆和麥吉爾大學（也在蒙特利爾）的神經外科醫生凱文·佩特雷卡領導的團隊開發了一種拉曼探針，可以區分正常細胞和癌細胞。他們表明，他們的方法可以在膠質瘤患者的大腦中發現以前無法檢測到的癌細胞（《科學轉化醫學》2015，DOI：10.1126/scitranslmed.aaa2384）。
佩特雷卡說：“當你進行手術但不確定是否切除所有癌細胞時，會感到非常不安，”因為遺漏一些癌細胞會影響患者的生存。他說，拉曼探針可以讓外科醫生髮現他們可能認為是正常的癌細胞。
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要使用該工具，外科醫生只需將光纖探針與腦組織接觸，以收集拉曼光譜。研究人員使用一種演算法來統計分析資料，以區分健康細胞和癌細胞。
佩特雷卡說：“我們的演算法不僅僅使用一個峰值。” “它使用機器學習演算法覆蓋整個光譜，對不同的組織型別進行分類。” 他們目前知道的是，癌細胞的光譜在與脂質、核酸和蛋白質相關的某些光譜區域具有更強的峰值。
在對17名膠質瘤患者進行手術期間，研究人員將拉曼探針與磁共振成像結合使用，磁共振成像是外科醫生用來尋找腦腫瘤邊界的常規方法。佩特雷卡說：“我們表明，對於低級別和高級別膠質瘤，我們可以在 MRI 檢測到的異常訊號之外至少 1.5 釐米處檢測到癌細胞。”
其他研究人員已經在動物和患者的活檢樣本中測試了類似的拉曼方法，但這些是手術期間收集的一些首批資料。
普渡大學的生物醫學工程師程繼新說，這項工作“代表著拉曼光譜進入醫學實踐的重要一步”，他也在開發光譜學的醫學應用。與其他醫學成像技術不同，拉曼提供有關分子的資訊，這可以更快地對組織型別進行表徵。
約翰霍普金斯大學的神經外科醫生亨利·佈雷姆說，這項工作“代表著神經腫瘤學領域的一個重要新工具，可以帶來更安全、更有效的神經外科手術。”
佩特雷卡說，下一步是進行臨床試驗，以證明拉曼技術可以改善手術結果。他和他的合作者計劃很快開始這樣的試驗。
本文經《化學與工程新聞》（美國化學學會版權所有）許可轉載。該文章於 2015 年 1 月 20 日首次發表。