脊髓作为中枢神经体系的重要构成部分，负责调和活动、感到与自立反响功能。脊髓肿瘤的产生可能导致严重神经毁伤，明显影响患者的生计质量。

手术是脊髓肿瘤的重要治疗手段，但因为脊髓空间狭小、功能密集，如安在保护正常组织的同时精准切除肿瘤，始终是神经外科范畴的一大年夜挑衅。现有术中影像技巧(如MRI、CT、超声)虽在必定程度上帮助了手术，但在分辨率、及时性和功能成像才能方面仍存在明显局限。

针对这一重大年夜需求，北京清华长庚病院神经中间主任王贵怀传授团队结合清华大年夜学物理系薛平课题组，成功研发了术中快速自适应核心追踪机械人光学相干层析成像体系(FACT-ROCT)，如图1所示。该体系融合了光学相干层析(OCT)、机械人智能控制与自适应聚焦技巧，初次实现了人体脊髓肿瘤术中高分辨率及时成像。FACT-ROCT不仅可以或许精确辨认神经根、束和灰质等关键构造，还可实现术华夏位微血管成像，为肿瘤分级断定及削减术中出血供给了重要支撑。

图1. FACT-ROCT体系在脊髓肿瘤术中的成像示意图及应用。A) FACT-ROCT体系示意图，插图显示MRI扫描中的脊髓肿瘤及感兴趣区域。B)术中应用FACT-ROCT体系的照片。C) FACT-ROCT体系的大年夜范围主动扫描机制示意图。RC:反射准直器; ETL: 电调焦镜头。D)快速横截面扫描及活动校订过程示意图。E)脊髓肿瘤的OCTA图像，色彩表示不合深度。F)快速自适应聚焦追踪办法示意图。G) FACT-ROCT在适应曲折及倾斜外面和轴向移动方面的才能示意图。

OCT经由过程光学相干道理，可以实现高分辨率三维快速层析成像，今朝已广泛应用于眼科、心血管等范畴。近年来，OCT在神经肿瘤手术中的应用逐渐成为研究热点，但截至今朝尚未见OCT在脊髓肿瘤手术中的研究报道。术中OCT成像须要更广泛的成像范围以覆盖全部肿瘤区域。此外，为实现多功能的体内OCT成像，成像体系必须高度稳定，并克服由心跳等活体组织活动引起的伪影。

图2. FACT-ROCT脊髓肿瘤不合分级及正常组织的血管成像成果。A)正常小脑半球OCTA图像显示明显的引流静脉和较小血管分布。B)正常胸段脊髓OCTA图像展示沿长轴分列的有序血管收集。C、D)WHO I级与II级脊髓胶质瘤OCTA图像显示血管分布较规矩、密度中等。E、F)WHO III级脊髓胶质瘤OCTA图像显示血管密度增高、异质性加强，提示血管新生活泼。G)WHO IV级脊髓胶质瘤OCTA图像显示高度致密且异质性明显的血管收集，伴随广泛微血管增生及不规矩血管分布。H)初级别胶质瘤(I、II级)放大年夜图揭示血管分列规矩、密度中等、异质性较低。I)高等别胶质瘤(III、IV级)放大年夜图显示血管致密、不规矩且异质性明显。J–L)量化分析显示高初级别胶质瘤在血管曲度、轨迹变异性及节点密度上存在明显差别。

研究团队应用FACT-ROCT对22例脊髓肿瘤患者进行了术中成像，初次展示了OCT在脊髓肿瘤手术中的应用潜力。成果注解，应用光学衰减系数标准差作为及时物理生物标记物，该体系可以或许以90.2%的精确率及时区分不合级其余脊髓胶质瘤，并在短时光内供给具体的血管成像，揭示了不合级别脊髓胶质瘤在微血管构造存在的巨大年夜差别，如图2所示。

这项研究不仅晋升了脊髓肿瘤手术的安然性，也为该范畴的临床应用开辟了新的偏向。FACT-ROCT作为一种无接触、无标记、高分辨率、及时成像技巧，有望成为神经外科术中导航的重要构成部分，在临床精准治疗和术后功能恢复评估中发挥越来越重要的感化。

是以，合作团队提出一种基于OCT图像深度信息的闭路反馈自适应变焦体系，经由过程前一个地位自适应驱动下一个地位的快速变焦，核心追踪速度达10ms量级，很好地解决了术中人体心跳颤抖的问题。此外，基于目标驱动的机械臂主动扫描、交叉活动补偿等技巧，该体系可以稳定实现高速大年夜范围的OCT构造和微血管成像。在进行大年夜量动物胶质瘤实验后，其可行性和安然性获得验证。同时因为其非接触、快速成像的优势，顺利得以推动临床实验，截止今朝已经历了近两年多的临床摸索。

光学成像与机械人智能技巧的深度结合，使得FACT-ROCT不仅在脊髓肿瘤手术中展示出巨大年夜潜力，还可推广到脑肿瘤、脊髓血管病变等其他高精度神经外科手术中。将来，结合荧光分子成像、光声成像等多模态技巧，FACT-ROCT有望进一步拓展功能，晋升术平分子与功能成像才能，推动精准医疗的成长。

图3.本范畴威望网站OCT news 将本研究成果作为Featured Articles 进行报道

相干成果以Intraoperative Fast Adaptive Focus Tracking Robotic OCT Enables Real-Time Tumor Grading and Large-Area Microvascular Imaging in Human Spinal Cord Surgery(《术中快速自适应聚焦跟踪机械人光学相干断层扫描在人类脊髓手术中实现及时肿瘤分级和大年夜面积微血管成像》)为题，揭橥于Advanced Science(《前沿·科学》)上。北京清华长庚病院神经中间王贵怀主任与清华大年夜学物理系薛平传授为该论文的合营通信作者。清华大年夜学物理系2024届博士何滨(现新加坡国立大年夜学博士后)、清华大年夜学临床医学院与物理系结合培养博士生应雨哲和物理系在读博士生石叶炅为该工作的合营第一作者。该工作揭橥后，敏捷被本范畴威望网站OCT news (https://octnews.org/) 作为Featured Articles 进行报道。该研究获得了国度重点研发筹划专项、国度天然科学基金、北京市天然科学基金和清华大年夜学精准医学基金的赞助。