西安交大二附院秦斌团队在消化道早癌诊断领域取得新进展

近日，西安交通大学第二附属医院消化内科秦斌医生团队与西安交通大学物理学院空间光学研究所穆廷魁教授团队开发了快照式偏振散射光谱术，这是一种非侵入式的光学诊断工具，能够获取常规白光内窥镜无法提供的上皮细胞核的尺寸形态信息。最新研究成果于2024年8月1日发表在光学top期刊《Laseramp; Photonics Reviews》。

胃肠道癌症是全球主要的健康挑战和致死原因之一，早期检测和治疗对提高生存率至关重要。早期癌症通常表现出异常的细胞核形态，但目前尚无仪器能在活体直接检测细胞核。这一技术在一定程度上解决了传统PLSS内窥系统的问题，并为实现像素级的PLSS成像内窥镜技术带来了希望。

在前期的研究中，合作团队首先提出了一种快照式单光路PLSS体外系统并验证了方法的可行性，随后又提出了一种数据驱动的贝叶斯神经网络框架以加速早癌细胞核尺寸的反演(Optics and Lasers inEngineering160, 107298, 2023)，上述研究结果由穆廷魁教授和秦斌副主任医师以共同通讯作者发表。在前期研究基础上，本研究(Laseramp; Photonics Reviews, 2400486,2024)首次推出一种新型的简洁快照式单光路PLSS内窥系统，仅由一束照明光纤光路和一束收集光纤光路组成。为在收集光路实现快照式测量，首次提出仅由单个多级延迟器和线偏振片组成的光谱调制模块，并将其集成在内窥镜的远端位置，以编码偏振散射光谱。随后，使用先验约束的压缩感知算法对调制光谱进行解码，进而从多次散射光谱中分离出单次散射光的Stokes光谱。解码后的Stokes光谱可用于迭代反演细胞核的尺寸分布，但是迭代过程比较耗时。为避免迭代问题，基于散射的Stokes光谱，研究团队又提出了一种新的癌症诊断指标——WSSL(Weightof single scatteredlight)。与传统的迭代方法相比，直接计算的WSSL省却了复杂的模型反演步骤，使得诊断更快、更准、更适用于临床环境。这一技术在一定程度上解决了传统PLSS内窥系统的问题，并为实现像素级的PLSS成像内窥镜技术带来了希望。

该研究成果以《快照式偏振散射光谱光纤内窥镜赋能早癌检测》为题在线发表于光学TOP期刊《Laser amp;PhotonicsReviews》。西安交通大学物理学院博士生阿卜杜萨拉木?图尼亚孜为论文第一作者，物理学院穆廷魁教授和西安交通大学第二附属医院秦斌医生为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、陕西数理基础科学研究项目等支持。鉴于以上研究进展，合作团队最近受邀为国内知名光学期刊《红外与激光工程》撰写题为“计算散射光谱术赋能早癌检测研究进展”的综述论文，详述了基于上皮散射光的早癌诊断方法。

秦斌副主任医师2019年开始在消化科龚均教授的帮助下与穆廷魁教授开展消化道早癌的医工交叉研究，随后在王进海主任领导和支持下与物理学院建立了“智能医学光学成像交叉研究团队”，与生命学院建立了“生物医学光学传感创新团队”。近年以通讯或共同通讯作者在Laseramp; Photonics Reviews，Endoscopy，Chinese Chemical Letters，Journal ofBiophotonics，Optics and Lasers in Engineering等国际知名期刊发表学术论文。