精準(zhǔn)識別人體器官結(jié)構(gòu)、避免術(shù)中損傷，是降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。9月9日，記者從復(fù)旦大學(xué)獲悉，該校化學(xué)系教授張凡、研究員王尚風(fēng)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合該校計(jì)算與智能創(chuàng)新學(xué)院教授顏波、研究員譚偉敏團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開發(fā)出一種名為“鑭系彩虹”的新型熒光分子調(diào)色板，讓復(fù)雜手術(shù)操作更安全、更精準(zhǔn)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》。

據(jù)介紹，這種分子調(diào)色板，能克服光與組織相互作用，在深層組織中實(shí)現(xiàn)高分辨率高容量九色成像。憑借其高質(zhì)量、高可重復(fù)性的成像數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步引入人工智能算法，成功在活體中對多個(gè)臟器進(jìn)行不同顏色的標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)熒光手術(shù)導(dǎo)航，這為精準(zhǔn)醫(yī)療和復(fù)雜生命機(jī)制研究提供了全新的工具。

傳統(tǒng)熒光成像通過給不同分子打上“彩色標(biāo)簽”，讓科學(xué)家可以同時(shí)追蹤多個(gè)目標(biāo)。然而在哺乳動(dòng)物體內(nèi)，光線會被強(qiáng)烈散射，還會受到人體內(nèi)內(nèi)源性熒光團(tuán)自發(fā)熒光的干擾，導(dǎo)致圖像模糊。

研究團(tuán)隊(duì)利用稀土元素鉺的獨(dú)特光學(xué)特性，通過分子工程技術(shù)設(shè)計(jì)構(gòu)建了一種分子調(diào)色板，并創(chuàng)新性地引入了“激發(fā)編碼、單一發(fā)射”的多光譜成像策略，解決了基于多發(fā)射的多光譜成像技術(shù)光子利用效率低、不同波長下圖像保真性會受到影響兩大問題。新方法可以確保所有成像通道都呈現(xiàn)出一致的高對比度，即便在深層組織中，也能精準(zhǔn)區(qū)分出高保真的9種信號。

利用AI輔助的“鑭系彩虹”分子調(diào)色板，研究團(tuán)隊(duì)成功在結(jié)直腸癌小鼠模型中實(shí)現(xiàn)了五色熒光指導(dǎo)手術(shù)導(dǎo)航。該系統(tǒng)能夠同步可視化腫瘤原發(fā)灶、轉(zhuǎn)移結(jié)節(jié)、血管與腸道運(yùn)動(dòng)，并通過新型AI模型，自動(dòng)完成光譜特征提取與分解，在術(shù)中實(shí)時(shí)輸出手術(shù)部位清晰的解剖結(jié)構(gòu)與功能信息。未來，外科醫(yī)生有望利用相關(guān)成果，實(shí)時(shí)看到腫瘤、血管、淋巴結(jié)及腸道等多部位的動(dòng)態(tài)畫面，從而大幅提升精準(zhǔn)切除和術(shù)中判斷的能力。