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陽光訊（記者 鄭亞雷）近日，西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院消化內(nèi)科秦斌醫(yī)生團(tuán)隊(duì)與西安交通大學(xué)物理學(xué)院空間光學(xué)研究所穆廷魁教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了快照式偏振散射光譜術(shù)（PLSS），這是一種非侵入式的光學(xué)診斷工具，能夠獲取常規(guī)白光內(nèi)窺鏡無法提供的上皮細(xì)胞核的尺寸形態(tài)信息。最新研究成果于2024年8月1日發(fā)表在光學(xué)top期刊《Laser & Photonics Reviews》。

胃腸道癌癥是全球主要的健康挑戰(zhàn)和致死原因之一，早期檢測和治療對提高生存率至關(guān)重要。早期癌癥通常表現(xiàn)出異常的細(xì)胞核形態(tài)，但目前尚無儀器能在活體直接檢測細(xì)胞核。這一技術(shù)在一定程度上解決了傳統(tǒng)PLSS內(nèi)窺系統(tǒng)的問題，并為實(shí)現(xiàn)像素級的PLSS成像內(nèi)窺鏡技術(shù)帶來了希望。

在前期的研究中，合作團(tuán)隊(duì)首先提出了一種快照式單光路PLSS體外系統(tǒng)并驗(yàn)證了方法的可行性（Journal of Biophotonics14, e202100140, 2021，內(nèi)封面論文），隨后又提出了一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架以加速早癌細(xì)胞核尺寸的反演（Optics and Lasers in Engineering160, 107298, 2023），上述研究結(jié)果由穆廷魁教授和秦斌副主任醫(yī)師以共同通訊作者發(fā)表。在前期研究基礎(chǔ)上，本研究（Laser & Photonics Reviews, 2400486, 2024）首次推出一種新型的簡潔快照式單光路PLSS內(nèi)窺系統(tǒng)，僅由一束照明光纖光路和一束收集光纖光路組成。為在收集光路實(shí)現(xiàn)快照式測量，首次提出僅由單個(gè)多級延遲器和線偏振片組成的光譜調(diào)制模塊，并將其集成在內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端位置，以編碼偏振散射光譜。隨后，使用先驗(yàn)約束的壓縮感知算法對調(diào)制光譜進(jìn)行解碼，進(jìn)而從多次散射光譜中分離出單次散射光的Stokes光譜。解碼后的Stokes光譜可用于迭代反演細(xì)胞核的尺寸分布，但是迭代過程比較耗時(shí)。為避免迭代問題，基于散射的Stokes光譜，研究團(tuán)隊(duì)又提出了一種新的癌癥診斷指標(biāo)——WSSL（Weight of single scattered light）。與傳統(tǒng)的迭代方法相比，直接計(jì)算的WSSL省卻了復(fù)雜的模型反演步驟，使得診斷更快、更準(zhǔn)、更適用于臨床環(huán)境。這一技術(shù)在一定程度上解決了傳統(tǒng)PLSS內(nèi)窺系統(tǒng)的問題，并為實(shí)現(xiàn)像素級的PLSS成像內(nèi)窺鏡技術(shù)帶來了希望。

該研究成果以《快照式偏振散射光譜光纖內(nèi)窺鏡賦能早癌檢測》（Snapshot Polarized Light Scattering Spectrometric Fiberscopy for Early Cancer Detection）為題在線發(fā)表于光學(xué)TOP期刊《Laser & Photonics Reviews》。西安交通大學(xué)物理學(xué)院博士生阿卜杜薩拉木?圖尼亞孜為論文第一作者，物理學(xué)院穆廷魁教授和西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院秦斌醫(yī)生為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西數(shù)理基礎(chǔ)科學(xué)研究項(xiàng)目等支持。鑒于以上研究進(jìn)展，合作團(tuán)隊(duì)最近受邀為國內(nèi)知名光學(xué)期刊《紅外與激光工程》撰寫題為“計(jì)算散射光譜術(shù)賦能早癌檢測研究進(jìn)展”的綜述論文，詳述了基于上皮散射光的早癌診斷方法。

秦斌副主任醫(yī)師2019年開始在消化科龔均教授的幫助下與穆廷魁教授開展消化道早癌的醫(yī)工交叉研究，隨后在王進(jìn)海主任領(lǐng)導(dǎo)和支持下與物理學(xué)院建立了“智能醫(yī)學(xué)光學(xué)成像交叉研究團(tuán)隊(duì)”，與生命學(xué)院建立了“生物醫(yī)學(xué)光學(xué)傳感創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”。近年以通訊或共同通訊作者在Laser & Photonics Reviews，Endoscopy，Chinese Chemical Letters，Journal of Biophotonics，Optics and Lasers in Engineering等國際知名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/lpor.202400486