新研究可快速生成胶质瘤毫米级三维病理图像
肿瘤是立体三维生长的复杂病灶，而长期以来，病理医生只能依靠薄薄的二维切片研判病情，尤其对于弥散性浸润的胶质瘤，肿瘤细胞沿组织间隙立体蔓延、分布隐匿，单一平面切片极易遗漏关键病变区域，直接影响肿瘤分级判定与手术边界精准界定，成为外科手术的核心痛点。
北京时间2026年8月3日晚，复旦大学生物医学研究院施立雪团队联合物理学系季敏标团队，在国际学术期刊《细胞》（Cell）发表研究论文，推出全新超快速三维病理技术平台ULTRA。
发表的论文。本文图片均为研究团队供图
该技术依托无标记受激拉曼散射（SRS）成像原理，创新性融合快速组织透明化技术与无监督学习图像生成算法，解决了三维病理成像周期漫长的核心技术难题，可在30分钟内产出媲美石蜡病理金标准级别的毫米级三维病理图像，实现胶质瘤术中三维病理特征解析与肿瘤浸润边界精准测绘，为神经外科精准手术提供全新技术支撑。
研究团队指出，传统临床病理诊断，本质是标准化的二维薄片观测。临床术中冰冻病理流程中，医护人员需将手术切除的组织，制作成微米级薄切片，且仅能选取少量平面进行显微观察。对于外科手术而言，术中30分钟病理诊断窗口是临床刚需。
“医生需要依托术中快速病理结果，实时判断病灶性质、界定肿瘤浸润边界，即时调整手术切除范围与手术方案，最大程度实现肿瘤完整切除、保留正常神经功能。这一严格的时效要求，往往让传统术中病理不得不牺牲观测维度与切片数量，进一步放大了漏诊风险。”施立雪表示，近年来，全球学界已证实三维病理可捕捉二维切片无法获取的组织空间结构信息，从而提升肿瘤诊断精准度。但现有三维病理技术流程繁琐、耗时长，完整检测周期长达数小时甚至数天，无法适配术中即时诊断的临床需求，长期停滞于实验室研究阶段，难以落地手术临床场景。
ULTRA三维病理流程
“传统三维病理技术主要遵循组织透明化、化学染色、三维成像的技术路线，其中化学染色、多通道图像采集是最耗时的核心环节，也是难以突破术中时效的关键瓶颈。”施立雪表示，研究团队为此重新设计了术中三维病理技术流程，摒弃传统耗时技术，利用自主开发的快速组织透明化技术，实现毫米级组织在几分钟内完全透明；随后利用无需组织染色的受激拉曼散射（SRS）显微镜，直接获取组织三维信息，通过激光识别组织内脂质、蛋白等分子的特征振动信号，精准区分正常组织与肿瘤组织，规避传统染色技术对组织的损伤与耗时弊端。再结合人工智能算法，将原始光学信号转化为病理医生熟悉的标准病理图像，兼顾成像效率与临床可读性。
研究团队透露，此次推出的ULTRA平台实现两大颠覆性技术突破，分别解决了传统三维病理“成像慢、难落地”和“图像临床难用”两大核心难题，实现三维病理技术的临床术中适配。
“一方面，我们研发了ULTRA-clearing快速透明化技术，该技术可在5-10分钟内完成1毫米厚脑组织的透明处理，同时精准保留拉曼成像所需的脂质、蛋白核心信号，无背景干扰，为术中三维成像筑牢速度与精度双重基础；另一方面，还研发了ULTRA-staining人工智能数字染色系统，摆脱传统化学染色依赖，该技术无需额外图像采集、无需化学染色，仅靠单通道数据即可快速输出标准化、高精准三维病理图像，让无标记光学成像结果适配临床诊断习惯，实现了新型成像技术‘看得清、看得懂、用得上’的关键突破。”施立雪还指出，相较传统二维病理的平面判断，ULTRA技术还可以完整呈现胶质瘤疏密不均、随深度动态变化的立体浸润边界，还原病灶真实空间分布形态。这一技术突破有效弥补了影像导航与传统病理的双重短板，为术中实时界定肿瘤切除边界、实现肿瘤超全切除、最大程度保留正常神经功能，提供客观依据。
本研究由复旦大学生物医学研究院、徐汇区中心医院双聘教授施立雪，物理学系、中山医院双聘教授季敏标团队合作完成。博士后刘至杰、博士生李盈盈及华山医院助理研究员陈灵朝为论文共同第一作者。研究获国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市教育委员会基金、北京医学奖励基金、中国医学科学院医学与健康科技创新工程、复旦大学—曹娥江基础研究计划等项目经费支持。
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