超高速相機捕捉極早期癌症

超高速相機可能有助於在癌症擴散前檢測到它

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從腫瘤中脫落併發生轉移的癌細胞導致了 90% 的癌症死亡。研究人員花費了數十年的時間試圖開發能夠有效檢測這些迴圈腫瘤細胞的血液測試。然而,找到它們可能就像在一堆針中尋找特定的針一樣。一毫升血液包含約 50 億個紅細胞和近 1000 萬個白細胞,但只有 10 個腫瘤細胞。

加州大學洛杉磯分校的研究人員開發了一種專門技術,可能能夠在這些細胞形成新腫瘤之前找到它們,從而顯著提高患者的生存機率。他們在 7 月份的《美國國家科學院院刊》上描述了該系統。

U.C.L.A. 系統的核心是研究人員在 2009 年推出的一種超高速顯微相機,它以每秒約 600 萬幀的速度捕獲影像。這種所謂的序列時間編碼放大顯微鏡 (STEAM) 相機使用非常短的雷射脈衝(僅十億分之一秒的光閃)建立每個影像。它的快門速度為 27 皮秒,比目前的數碼相機快約一百萬倍。(一皮秒是一萬億分之一秒。)


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U.C.L.A. 相機將每個雷射脈衝轉換為資料流,從中可以組裝高速影像。研究人員在 STEAM 相機中添加了一個用於細胞流動的微流體通道和一個高速影像處理器,他們說,它可以拍攝無模糊影像。該團隊使用這項技術來識別血液樣本中的乳腺癌細胞。“我們觀察細胞的形狀、大小和紋理,以及其表面生物化學,”最近從 U.C.L.A. 搬到東京大學的首席作者 Keisuke Goda 解釋說。“癌細胞往往比白細胞或紅細胞大。而且我們知道,與紅細胞和白細胞相比,癌細胞的形狀是不確定的。” Goda 補充說,相對無創的血液測試將鼓勵人們比現在更頻繁地進行篩查。

評論請訪問ScientificAmerican.com/oct2012

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