腫瘤手術(shù)中，困擾外科醫(yī)生的挑戰(zhàn)因素很多，其中包括癌癥診斷，癌癥與正常組織的分界，組織切緣無癌細(xì)胞等等。外科醫(yī)生一直渴望一種簡單、快捷、直接對(duì)活組織進(jìn)行探測診斷的方法。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員發(fā)明了一支新型的手持筆（MasSpec Pen)，用于手術(shù)中快速檢測癌癥。他們的杰出發(fā)明，可以在不解剖樣本組織的情況下，識(shí)別癌組織和非癌組織之間的不同分子結(jié)構(gòu)。這一令人興奮的技術(shù)有一天應(yīng)用于臨床，可以極大地改善手術(shù)中癌癥的診斷效率，讓手術(shù)切除癌癥變得更加精確、更加快捷和更加安全。

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目前，外科醫(yī)生依靠手術(shù)中快速冰凍組織切片和組織學(xué)檢查，來確定腫瘤性質(zhì)。這一過程至少需要30分鐘，需要專業(yè)的操作人員和病理醫(yī)生來快速完成，因此，這占用了醫(yī)院大量的時(shí)間和資源，并且在診斷和治療過程中會(huì)延遲決策。其他組織取樣方法，比如活檢，需要對(duì)組織進(jìn)行物理切割檢查，這在腦外科手術(shù)時(shí)是不可取的。

使用MasSpec Pen（見下圖）對(duì)20個(gè)人類癌癥薄組織切片和253個(gè)人類患者組織樣本(包括正常組織和乳腺癌、肺癌、甲狀腺癌和卵巢癌組織)進(jìn)行了體外分子分析，質(zhì)譜儀獲得了多種潛在癌癥生物標(biāo)志物的分子結(jié)構(gòu)，其特征包括代謝物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)。運(yùn)用組織學(xué)已經(jīng)驗(yàn)證的分子數(shù)據(jù)構(gòu)建的統(tǒng)計(jì)分類器，可以預(yù)測癌癥，其敏感性為96.4%、特異性為96.2%和總體準(zhǔn)確性為96.3%，能夠預(yù)測甲狀腺良惡性腫瘤和不同組織學(xué)亞型的肺癌。值得注意的是，分類器能夠準(zhǔn)確診斷腫瘤邊緣區(qū)域的混合組織學(xué)成分。

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新系統(tǒng)被稱為“MasSpec Pen”（見下圖工作原理）。這是一種一次性的手持工具，可以將單個(gè)水滴送到組織表面，對(duì)生物分子進(jìn)行采樣。3秒鐘后，小液滴被筆輕輕吸起，送入質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀根據(jù)樣品中的蛋白質(zhì)、脂類和代謝物繪制出分子圖譜。

MasSpec Pen是一種手持筆狀設(shè)備，使用一小滴水和質(zhì)譜分析儀快速識(shí)別組織的分子概況。在與組織表面進(jìn)行3秒溫和的物理接觸后，水滴被運(yùn)送到質(zhì)譜儀，質(zhì)譜儀可以分析出蛋白、脂質(zhì)和代謝物分子情況。使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，根據(jù)與癌癥存在的關(guān)聯(lián)概率進(jìn)行診斷。該筆可用于手術(shù)中快速區(qū)分腫瘤和健康組織，不需要特定的標(biāo)記或成像，也不破壞組織結(jié)構(gòu)。

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研究小組證明，這支特殊的筆可以識(shí)別出癌癥和非癌癥組織中不同的分子結(jié)構(gòu)。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)人體樣本進(jìn)行分類，鑒別組織是否癌變，目前顯示準(zhǔn)確率高達(dá)96.3%。

研究人員用MasSpec筆在一只患有癌癥的老鼠身上進(jìn)行活體探測，實(shí)驗(yàn)證明這支神奇的筆，能夠識(shí)別出癌癥獨(dú)特的分子光譜，除了正確診斷之外，這支筆不會(huì)損傷用來探測的組織，也不會(huì)傷害動(dòng)物。目前正在德克薩斯州醫(yī)療中心，采用MasSpec筆在手術(shù)中對(duì)甲狀腺、乳腺癌和胰腺癌進(jìn)行臨床測試。

臨床上，高效的手術(shù)是切除癌癥, 保留最多正常組織。MasSpec筆, 在手術(shù)室里，可以提供活組織分子信息，可以加快手術(shù)決策。通過不斷改進(jìn)技術(shù)，并驗(yàn)證它在不同癌癥中的表現(xiàn)，并且探索其新的應(yīng)用，包括微創(chuàng)外科手術(shù)，以及手術(shù)室外的法醫(yī)和農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

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