神经外科医生需要一切可能的帮助来切除脑癌肿瘤。如果他们留下癌细胞，肿瘤可能会重新生长。对于浸润性癌症，如胶质瘤，侵入周围的脑组织，寻找癌细胞尤其困难。
拉曼光谱可以帮助神经外科医生找到那些游离的细胞。由蒙特利尔理工学院的工程师弗雷德里克·勒布隆和麦吉尔大学（也在蒙特利尔）的神经外科医生凯文·佩特雷卡领导的团队开发了一种拉曼探针，可以区分正常细胞和癌细胞。他们表明，他们的方法可以在胶质瘤患者的大脑中发现以前无法检测到的癌细胞（《科学转化医学》2015，DOI：10.1126/scitranslmed.aaa2384）。
佩特雷卡说：“当你进行手术但不确定是否切除所有癌细胞时，会感到非常不安，”因为遗漏一些癌细胞会影响患者的生存。他说，拉曼探针可以让外科医生发现他们可能认为是正常的癌细胞。
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要使用该工具，外科医生只需将光纤探针与脑组织接触，以收集拉曼光谱。研究人员使用一种算法来统计分析数据，以区分健康细胞和癌细胞。
佩特雷卡说：“我们的算法不仅仅使用一个峰值。” “它使用机器学习算法覆盖整个光谱，对不同的组织类型进行分类。” 他们目前知道的是，癌细胞的光谱在与脂质、核酸和蛋白质相关的某些光谱区域具有更强的峰值。
在对17名胶质瘤患者进行手术期间，研究人员将拉曼探针与磁共振成像结合使用，磁共振成像是外科医生用来寻找脑肿瘤边界的常规方法。佩特雷卡说：“我们表明，对于低级别和高级别胶质瘤，我们可以在 MRI 检测到的异常信号之外至少 1.5 厘米处检测到癌细胞。”
其他研究人员已经在动物和患者的活检样本中测试了类似的拉曼方法，但这些是手术期间收集的一些首批数据。
普渡大学的生物医学工程师程继新说，这项工作“代表着拉曼光谱进入医学实践的重要一步”，他也在开发光谱学的医学应用。与其他医学成像技术不同，拉曼提供有关分子的信息，这可以更快地对组织类型进行表征。
约翰霍普金斯大学的神经外科医生亨利·布雷姆说，这项工作“代表着神经肿瘤学领域的一个重要新工具，可以带来更安全、更有效的神经外科手术。”
佩特雷卡说，下一步是进行临床试验，以证明拉曼技术可以改善手术结果。他和他的合作者计划很快开始这样的试验。
本文经《化学与工程新闻》（美国化学学会版权所有）许可转载。该文章于 2015 年 1 月 20 日首次发表。