皇冠hga025大学洛杉矶分校的一位外科医生发明了一种革命性的成像设备，可能会改变癌症患者的生活.
动态光学对比成像(DOCI)设备是非侵入性的, 术中成像系统，使用高速摄像机和LED灯在术中实时描绘恶性组织和健康组织之间的界限, 不使用注射剂或染料.
这项技术是由头颈外科医生领导的一个团队率先开发的 说是圣. 约翰，医学博士，博士, professor and chair of the Department of 头颈外科 at 皇冠hga025大学洛杉矶分校健康; 生物工程教授; and Thomas C. 头颈外科的卡尔卡特拉椅.
在动物研究和人体试验中，DOCI在识别肿瘤边缘方面表现出高度的准确性. 在过去的18个月中, 在皇冠hga025大学洛杉矶分校健康中心的手术室里，它已经被150多名患者用于从周围的正常组织中区分癌症.
虽然DOCI是为头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)患者开发的，, Dr. St. 约翰强调，这项技术在癌症治疗和检测方面有更广泛的应用前景.
“我们仍在推广它的过程中，”博士说. St. 约翰，癌症研究和教育的执行主任 皇冠hga025大学洛杉矶分校健康约翰逊综合癌症中心. “这是我们通过试图了解患者护理方面的一些差距，并能够在皇冠hga025大学洛杉矶分校跨学科合作，帮助患者获得更好的结果而建立起来的.”
微妙的平衡
每年，大约 美国有54,000名患者.S. 全世界有65万名患者被确诊 根据美国癌症协会的数据. 其中超过90%的HNSCCs起源于口腔内部的细胞, 咽喉和喉部.
有几个因素会降低病人的整体预后, 包括手术边缘阳性(肿瘤切除后癌细胞仍存在)和神经周围浸润(肿瘤沿周围神经生长)。.
外科医生面临的难题是如何在不切除健康组织的情况下切除所有肿瘤.
“这真的是一种微妙的平衡。. St. 约翰, 谁注意到任何残留的癌细胞都可能导致癌症复发率和死亡率增加90%.
例如，博士. St. 约翰说, 外科医生可以切除病人一半的舌头，如果肿瘤没有完全切除, 病人的预后可能会很差. 相反, 过度切除(切除健康组织)可能会影响他们的语言, 他们的吞咽和外表, 显著影响他们的生活质量.
目前, 手术期间，通过结合外科医生的经验来确定边缘, 视觉线索, 触诊(用手指或手)和冷冻切片, 对肿瘤进行快速显微分析的实验室程序.
外科医生还必须确定重要的神经是否有神经周围浸润(PNI)。, 在50%的恶性鳞状细胞癌中被诊断出来并且与肿瘤复发率增加和生存率降低有关.
“在这些癌症患者的护理中，这种技术存在空白和需求。. St. 约翰说. “我们需要精确的手术.”
DOCI的诞生
DOCI的灵感来自于Dr. St. 约翰几乎是偶然的.
几年前, 一位年轻女士和她的丈夫来到她的办公室，因为这位女士被诊断出患有舌癌. 在探视期间，病人的丈夫问医生. St. 约翰两个问题:你要取走我妻子舌头的多少? 手术后你怎么知道你已经切除了所有的癌细胞?
“当然，对于这些问题，我可以给他一个标准的答案。. St. 约翰说. “但那是我想的其中一个时刻, “我怎样才能让这位年轻女士和所有病人的情况好转呢??’ ”
几个星期后，奥巴马医生. St. 约翰得到了她的答案:当她开着她的丰田普锐斯倒车的时候, 她离自家前草坪的树篱太近了, 触发汽车的传感器.
“我以为, “我们怎样才能建立一个工具来做同样的事情——在我们进行精确手术的同时识别癌细胞??’”博士说。. St. 约翰.
在那天早上给那个女人做了手术之后, 她走到街对面的皇冠hga025大学洛杉矶分校萨穆埃尔工程学院，问她是否可以和一些工程师谈谈她在手术室的需求.
“It was important for us to think about a detailed analysis of the system-side trade-offs: specificity – what is cancer versus non-cancer in that margin; and sensitivity – what is the lowest cancer cell concentration I could detect per unit volume of tissue,” Dr. St. 约翰说.
该系统还必须易于在手术室中使用, 允许广阔的视野和快速产生图像.
在获得国家卫生研究院的资助后, 设计成像系统的工作正式开始.
除了工程团队的其他成员之外. St. 约翰把这归功于已故的沃伦·格兰德费斯特, MD, 生物工程教授, electrical engineering and surgery; the late Oscar Stafsudd, 博士学位, professor of electrical and computer engineering; Ramesh Shori, 博士学位; and Yazeed Alhiyari, 博士学位 帮助DOCI取得成果.
她说:“这是一次为了帮助他人而进行的美好合作。.
它是如何工作的
DOCI是一种捕捉自然荧光的无创成像系统, 或者光能, 使用高速摄像机和普通LED灯拍摄肿瘤.
摄像机安装在一个手臂上，可以在肿瘤床上摆动，这样外科医生就可以看到广阔的手术视野. 一束短脉冲光被泵入肿瘤周围区域, 它产生的两幅图像相隔几毫秒. 然后在多个波长下分析图像，以显示肿瘤和健康组织之间的对比.
有前景的结果
在最初 概念验证研究, 小鼠双侧皮下注射SCCVIISF, 小鼠头颈部癌细胞系. 在切除前进行DOCI成像以确定边缘. 在白光下难以与周围健康组织区分的肿瘤在DOCI成像中清晰识别.
然后送肿瘤和边缘进行组织学切片. 结果由皇冠hga025大学洛杉矶分校健康头颈部病理学家审查，并与DOCI成像一致.
研究人员接下来研究了DOCI识别神经周围侵犯的能力. 结果非常令人鼓舞. St. 约翰说: DOCI值区分癌与邻近健康组织类型具有统计学意义. 与对照组相比，DOCI成像也能够以100%的准确率检测神经周围的侵犯.
组织学研究
受到小鼠实验成功的鼓舞. St. 接下来，约翰和她的团队开始与组织采购实验室合作 皇冠hga025大学洛杉矶分校健康病理学系. 到目前为止, 他们研究了500多名接受手术切除肿瘤的患者的组织学.
一旦肿瘤被切除，切下一片，然后用DOCI系统成像. 在测试的大多数波长中，DOCI可以区分出健康组织和癌症组织.
“这对我们来说非常令人兴奋。. St. 约翰说. “你可以给病人注射荧光剂，然后说, 这是肿瘤,但如果你没有病理证明的话, 然后, 对我来说, 这还不成立. 我们必须确保我们所做的实际上是在帮助病人. 这个系统必须和组织学一样好:这是黄金标准.”
DOCI的未来
Dr. St. 约翰和她的团队正致力于将DOCI系统安装在机器人内窥镜上 内窥镜手术. 这将使外科医生在咽喉手术中看到肿瘤的范围.
“我们已经开始与全国各地的乳房外科医生和结肠外科医生进行讨论, 我们正试图将DOCI转移到其他领域，对上皮肿瘤进行手术，作为进一步验证的一种方式,” Dr. St. 约翰说.
Dr. St. 约翰在手术室外看到了DOCI的申请, 包括皮肤科医生对癌症的早期检测, 初级保健医生, 口腔外科医生和牙医.
“我们的团队希望尽可能多的患者可以使用DOCI，以帮助获得更好的结果并保持他们的生活质量,她说.
