在众多治疗癌症的方法中，最古老的，可能也是最可靠的，就是手术。即使出现了化疗、放疗和更多的试验性治疗，如细菌寻找并摧毁癌细胞，癌症，在很多情况下，只需要从患者体内切除。

目的是切除所有癌变组织，同时尽可能保留周围的健康组织。但是，因为很难在癌变组织和健康组织之间划清界限，外科医生往往会犯谨慎的错误，切除健康组织，以确保他们已经切除了所有癌变组织。

当病人患有骨骼癌症时，这尤其成问题;骨骼在手术中面临着独特的挑战，因为与其他组织相比，骨骼非常坚硬，而且它们的生长速度比其他组织慢得多。

布伦大学医学工程与电气工程教授王立红说:“骨头很难生长，所以如果你切掉骨头，基本上就会失去它。”

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信贷:加州理工学院

加州理工学院(Caltech)的研究人员开发的一种新的诊断成像技术，使外科医生能够将切割的精确度提高10倍，使他们能够保存多达1000倍的健康组织，并使患者更容易康复。

传统的方法用来确定一块骨头是否含有癌细胞是耗时的。大块骨头被取出，送到实验室，在那里它的硬钙基质被慢慢溶解，只留下活的细胞。然后将剩余的材料切片并成像。因为这个过程可能需要1到7天的时间来完成，外科医生在手术过程中不能依靠它来确定肿瘤周围和附近的骨头的健康状况，所以他们会移除更多的骨头，甚至比他们在可以快速活检的柔软组织中所移除的还要多。

这种新的成像技术被称为实时三维轮廓扫描紫外线光声显微镜(UV-PAM)，旨在取代识别癌变骨组织的传统方法。由于整个过程只需几分钟，它为外科医生提供了在手术过程中区分健康骨和癌变骨的能力。

就像Wang开发的其他光声成像技术一样，UV-PAM通过使用激光引起活体组织中的分子振动来工作。这些振动发生在超声波频率下，可以用来成像组织和器官，就像超声波用来成像发育中的胎儿一样。

UV-PAM利用调谐过的激光的紫外线波长来引起DNA和RNA分子的振动。由于癌细胞的结构不同，排列更密集，含有比健康细胞更多的DNA，癌变组织的一个区域会吸收更多的紫外线，因此会比健康组织提供更强的超声波信号，使外科医生能够清楚地确定需要切除的骨头区域。

“我们可以在11分钟内提供结果，所以他们确切地知道该在哪里切，”王说。

该技术为医生提供了他们扫描过的骨骼图像，该图像经过格式化，看起来与传统活检技术生成的图像相似。

“我们只是把图像呈现给病理学家，”王说。“他们在自己的大脑中使用相同的模式识别来确定哪些是癌变的，哪些是健康的。这是他们的训练。”

目前，这项技术只在实验室环境中进行演示。王说，他希望把它带到现实世界中，在病人身上使用，但首先他计划做一些改进。

他说:“我们希望给它更好的空间分辨率和更快的成像速度，这样我们甚至可以更快地看到细胞核内的一些细节。”“我们能超越标准病理学吗?”我们正在努力解决这个问题。”

这篇描述UV-PAM的论文题为“深度学习辅助无标签紫外线光声组织学快速诊断骨癌”，发表在9月19日的《自然-生物医学工程》杂志上。共同作者:曹睿，医学工程博士后;加州大学洛杉矶分校的Scott D. Nelson;医学工程博士后研究员塞缪尔·戴维斯;《希望之城》的郁亮;医学工程专业研究生罗一林;医学工程博士后研究员张一德;以及加州大学洛杉矶分校的布鲁克·克劳福德。

这项研究的资金由美国国立卫生研究院提供。