冯华教授：太赫兹与拉曼光谱多模态技术在脑胶质瘤临床诊疗应用

冯华教授围绕太赫兹（THz）成像、拉曼（Raman）光谱两大光学检测技术，系统汇报其团队在脑胶质瘤精准识别、术中快速检测、多模态智能诊疗领域的系列研究成果，提出融合两类光谱技术的临床应用新范式，为脑胶质瘤精准外科开辟全新路径。脑胶质瘤作为中枢神经系统高发恶性肿瘤，边界模糊、分型复杂，传统术中冰冻病理耗时长、取材局限，难以实现全域实时判读，光学分子影像无标记、无创快速的优势，恰好弥补现有临床手段短板。

临床检测技术的核心筛选标准：理想的术中检测工具，必须同步具备分子性质信息与空间位置信息，才能精准区分正常脑组织与肿瘤浸润区域，而太赫兹超分辨成像、拉曼压缩光谱成像恰好契合该双重需求。汇报对比两套光学技术底层优势：其一为太赫兹超分辨成像技术，该技术具备四大核心特质：安全性层面能量极低，无电离辐射，可反复用于活体组织检测；宽谱覆盖特性可完整捕捉蛋白质、脂质、核酸等生物大分子全部转动、振动特征峰；指纹光谱特性能够形成组织专属“波谱指纹”，实现分子层面特异性识别；高敏感度可精准捕捉组织极性物质细微含量变化，对肿瘤微环境改变高度灵敏。其二是拉曼压缩光谱成像技术，依托指纹拉曼光谱结合机器学习算法，不仅能清晰分割正常脑组织与胶质瘤组织，还可精准区分胶质瘤多种基因亚型，解决传统病理分型滞后、精度不足的痛点。两类技术相辅相成，太赫兹擅长组织宏观轮廓与水分分布成像，拉曼专攻微观分子标志物定性，二者结合可实现“定位+定性”一体化检测。

针对太赫兹成像的工程化落地，冯华教授详细介绍团队自主搭建的太赫兹共光路双模式成像系统。该系统创新性整合反射式成像与全反射成像两套光路，适配脑胶质瘤在体快速检测临床场景。两种成像模式各有分工：反射式成像视野范围更大，可完成手术创面大面积快速扫描，系统分辨率可达600μm×600μm；衰减全反射（ATR）成像分辨率提升至450μm×525μm，对肿瘤微小浸润灶识别清晰度显著优于反射模式，二者协同完成从大范围筛查到微小病灶精准锁定的全流程检测。汇报同步展示活体小鼠脑胶质瘤在体成像实验实拍图，系统可无需离体、无需固定标本，直接对活体脑组织实时成像，验证了术中无创、快速检测的可行性，突破传统病理必须离体取样的限制，大幅缩短术中等待时间。

拉曼光谱在脑胶质瘤分层研究中的完整体系，研究覆盖生物标志物、细胞、组织三大维度，形成完整基础研究链条。在生物标志物层面，拉曼光谱可捕捉循环肿瘤细胞、外泌体、蛋白质、代谢物、IDH基因突变、蛋白质异常糖基化等各类分子特征，实现肿瘤分子分型早期筛查；细胞层面可区分浸润性肿瘤细胞、评估细胞分化状态、鉴别不同肿瘤细胞亚型、定量检测细胞侵袭能力；组织层面应用场景最为丰富，涵盖肿瘤高低级别分区、浸润边界识别、术前分级诊断、术中原位活检、不同分子分型鉴别以及手持式便携检测设备开发。同时总结拉曼光谱不可替代的临床优势：全程无标记，无需外源染色试剂，适配术中快速监测；无需复杂样品制备，规避切片、固定过程带来的组织误差；无创检测，完整保留标本完整性；对水信号不敏感，弥补太赫兹生物检测受水分干扰的短板；支持痕量检测，低浓度微量组织样本亦可完成精准定量，完美适配术中微量活检组织检测需求。

在基础研究与设备搭建成熟的基础上，冯华教授提出THz成像与Raman光谱多模态数据整合分析新范式，作为团队下一阶段核心研究方向。该范式核心分为三层研究逻辑：第一，数据融合，整合脑胶质瘤与神经边界区域的影像学资料、传统病理结果、太赫兹、拉曼多模态光谱数据，打通宏观解剖影像与微观分子光谱的数据壁垒；第二，算法构建，基于海量多模态病例数据，搭建深层特征映射与自动分类人工智能模型，实现胶质瘤智能分子分型；第三，临床转化落地，依托多模态AI算法，最终实现术中实时肿瘤边界自动判别，赋能神经外科智能精准手术。该技术落地后，将直接解决脑胶质瘤手术最大临床难题——肿瘤浸润边界肉眼无法分辨，以往只能依靠术者经验粗略判断，极易造成肿瘤残留或正常脑组织过度切除，而多模态光学智能系统可术中实时勾勒肿瘤边界，在最大程度保留神经功能的前提下完整切除病灶。

当前脑胶质瘤诊疗存在分级滞后、分型困难、术中边界识别模糊三大痛点，太赫兹与拉曼光谱无标记、活体、快速、多维度分子识别的特性，为精准神经外科提供全新工具。单一技术存在局限性，太赫兹易受组织水分干扰，拉曼成像扫描速度有限，而多模态融合思路可扬长避短，结合人工智能算法进一步放大检测精度与效率。随着手持式检测设备、术中一体化成像系统持续开发，未来该套多模态光学检测体系有望进入手术室常规应用，实现从术前分子分型、术中实时边界导航到术后预后评估的全流程闭环管理，推动脑胶质瘤诊疗从传统形态病理迈入分子精准智能诊疗新时代，为中枢神经系统肿瘤患者带来更优手术预后与长期生存获益。

文：顾建文