幾年前，EPFL教授、高級(jí)量子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人愛(ài)德華多·查爾邦（Edoardo Charbon）推出了一款名為Swiss SPAD2的新型超高功率相機(jī)。他的裝置是第一個(gè)能夠捕捉和計(jì)算最小形式的光粒子：光子的裝置。它還可以生成3D圖像，并通過(guò)測(cè)量光子從相機(jī)傳播到物體所需的時(shí)間來(lái)計(jì)算景深。

從那時(shí)起，查爾邦對(duì)他的發(fā)明做了進(jìn)一步的調(diào)整。他把它寄給了新罕布什爾州達(dá)特茅斯學(xué)院的一位同事，以便他們能在這項(xiàng)技術(shù)上合作。通過(guò)共同努力，他們能夠拍攝、識(shí)別和定位人體組織中的腫瘤。

他們的方法是用激光將紅光投射到病變組織的某個(gè)區(qū)域，同時(shí)相機(jī)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行拍照�！凹t色是一種可以深入人體組織的顏色，”查爾邦說(shuō)。該組織還注射了只附著于腫瘤細(xì)胞的熒光對(duì)比劑。

延遲不到1納秒

當(dāng)紅光粒子到達(dá)腫瘤時(shí)，它們的行為與通過(guò)健康組織時(shí)略有不同。更具體地說(shuō)，它們需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能返回到發(fā)送它們的起點(diǎn)。正是這個(gè)時(shí)間差給了科學(xué)家重建腫瘤所需的信息。“延遲不到一納秒，但足以讓我們生成2D或3D圖像，”Charbon說(shuō)。由于這種方法，他們的新系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地識(shí)別腫瘤的形狀，包括其厚度，并將其定位在患者體內(nèi)。時(shí)間延遲是因?yàn)楫?dāng)紅光與腫瘤接觸時(shí)，它會(huì)失去一些能量。“光進(jìn)入腫瘤的深度越深，返回所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。這使我們能夠構(gòu)建三維圖像，”Charbon說(shuō)。到目前為止，科學(xué)家們不得不在確定腫瘤的深度和位置之間做出選擇。但有了這項(xiàng)新技術(shù)，它們可以同時(shí)擁有這兩種功能。

今天，外科醫(yī)生可以使用MRI來(lái)定位腫瘤，但一旦進(jìn)入手術(shù)室，任務(wù)就變得更加困難。Charbon的技術(shù)旨在幫助外科醫(yī)生完成切除腫瘤的精細(xì)任務(wù)。Charlbon實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Claudio Bruschini說(shuō)：“通過(guò)我們的系統(tǒng)生成的圖像，他們可以確保切除了所有的癌組織，并且沒(méi)有小碎片殘留”。這項(xiàng)研究最近發(fā)表在《光學(xué)》雜志上，也可以用于醫(yī)學(xué)成像、顯微鏡和計(jì)量學(xué)。

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