无标记非线性光学显微技术在脑胶质瘤精准手术切除中组织学诊断的实验研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81671730
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2705.医学光学成像
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In the relative research of "Brain Science", "Brain Project” and “Precision Medicine", the new method and technology of the effective diagnosis and treatment of brain major diseases has become a hot research topic in the world. Glioma is the most frequent of primary brain tumor and the mortality rate is the highest except for pancreatic cancer. "Maximum resection" is the basic principle of glioma surgery. However, the so-called “Maximum resection" is still stuck in the concept of "total resection" of the image. The real histological whole resection cannot be done. The new technology which can be able to accurately identify the histological boundary and infiltrative characteristics of tumor in the precisely surgical resection of brain glioma has become a significant clinical problem and demand in the neurosurgery. This project will aim at this significant demand and use the advantages of nonlinear optical microscopy based on two-photon excited fluorescence and second harmonic generation which can provide label-free, fast, real-time pathological diagnosis. We will investigate nonlinear optical diagnostic information that can identify brain glioma, determine the grading of glioma and glioma invasion scope, distinguish normal brain tissue and brain glioma boundary. This project will provide a new real-time medical imaging technology at the molecular level which can realize the histological maximum resection of brain glioma with the precisely surgical resection.
在“脑科学”、“脑计划”和“精准医疗”相关研究中,能够对脑重大疾病进行有效诊断和治疗的新方法新技术成为国内外共同关注的前沿研究热点。脑胶质瘤在原发性脑瘤中发病率位居首位,成为除胰腺癌之外死亡率最高的癌症。“最大范围切除”是胶质瘤手术基本原则。然而,所谓“最大范围切除”还停留在影像学 “全切除” 的概念,真正意义上的组织学全切除无法做到。能够在脑胶质瘤精准手术切除中,实现肿瘤组织学边界和浸润特征实时、准确确定的技术,成为目前神经外科的重大临床问题和需求。本项目针对这一需求,利用基于双光子激发荧光和二次谐波的非线性光学显微技术具有组织病理学高分辨率、可进行无标记快速实时病理诊断的优势,通过对脑胶质瘤识别、胶质瘤分级确定、明确胶质瘤侵犯范围、正常脑组织和脑胶质瘤边界划定的非线性光学诊断信息研究,为在脑胶质瘤精准手术切除中,实现脑胶质瘤“组织学最大范围切除”提供一个全新分子水平的实时医学成像技术。

结项摘要

脑胶质瘤是最常见的中枢神经系统原发性肿瘤,在原发性脑瘤中发病率位居首位。胶质瘤最大的生物学特性是肿瘤细胞呈浸润性生长,边界难于确定。能够在脑胶质瘤术中提供具有组织病理学高分辨率快速病理诊断的医学影像技术,成为脑胶质瘤手术 “组织学最大范围切除”的临床迫切需求。本项目利用基于双光子激发荧光和二次谐波的非线性光学显微技术具有组织病理学高分辨率、可以进行无标记快速实时病理学诊断的优势,开展脑胶质瘤识别、胶质瘤分级确定、明确胶质瘤侵犯范围、正常脑组织和脑胶质瘤边界划定的非线性光学诊断信息研究。.利用非线性光学显微技术,无标记成像脑组织微结构,包括脑膜、大脑皮层、脉络丛、胼胝体、纹状体、海马区、上丘脑、小脑皮层和第四脑室。进一步无标记成像了小脑显微结构,包括小脑蚓体、半球、髓质、脑室、轴突束、浦肯野细胞、毛细血管和软脑膜。证明了无标记非线性光学显微技术在脑肿瘤组织上进行快速病理诊断的可行性。.利用非线性光学显微技术,开展胶质瘤的分级研究,获得可以用于识别胶质瘤分级的光学诊断特征:细胞密度、胶质瘤细胞核的异形性、血管数量增生、血管内皮细胞增生、坏死和胶原沉积。结合自主开发的算法,获得定量光学诊断参数:细胞核的周长、细胞密度、胶原含量、细胞核质比。建立光学诊断信息与脑胶质瘤发展进程之间的相关性,为在脑胶质瘤术中胶质瘤分级和手术方案选择提供数值化非线性光学诊断信息。.非线性光学成像技术不但能够区分正常脑组织的白质区和灰质区,能够识别正常脑组织的胶质细胞、神经元细胞以及微血管,也能够对胶质瘤组织学诊断要素,包括细胞密度增加、坏死、微血管增生以及肾小球样血管增生等进行清晰地成像,证明了非线性光学成像技术有能力识别正常脑组织和胶质瘤组织,准确定位胶质瘤的边界,为在脑胶质瘤精准手术切除术中,实现脑胶质瘤“组织学最大范围切除”提供一个全新分子水平的实时医学成像技术。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(6)
专利数量(3)
Prediction of the consistency of pituitary adenomas based on multiphoton microscopy
基于多光子显微镜预测垂体腺瘤的一致性
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ab06ec
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Fang, Na;Wu, Zanyi;Chen, Jianxin
  • 通讯作者:
    Chen, Jianxin
Rapid, label-free detection of intracranial germinoma using multiphoton microscopy
使用多光子显微镜快速、无标记检测颅内生殖细胞瘤
  • DOI:
    10.1117/1.nph.6.3.035014
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Neurophotonics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Na Fang;Zanyi Wu;Xingfu Wang;Ning Cao;Yuanxiang Lin;Lianhuang Li;Yupeng Chen;Shanshan Cai;Haohua Tu;Dezhi Kang;Jianxin Chen
  • 通讯作者:
    Jianxin Chen
Optical Visualization of Cerebral Cortex by Label-Free Multiphoton Microscopy
通过无标记多光子显微镜对大脑皮层进行光学可视化
  • DOI:
    10.1109/jstqe.2018.2854580
  • 发表时间:
    2019-01
  • 期刊:
    IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Shu Wang;Feng Wang;Lida Qiu;Yukun Ma;Ruolan Lin;Yue Chen;Fuxiang Chen;Yuanxiang Lin;Haohua Tu;Xingfu Wang;Jianxin Chen
  • 通讯作者:
    Jianxin Chen
Rapid, label-free identification of cerebellar structures using multiphoton microscopy
使用多光子显微镜快速、无标记识别小脑结构
  • DOI:
    10.1002/jbio.201600297
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Biophotonics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Shu Wang;Xiuqiang Chen;Weilin Wu;Zhida Chen;Huiping Du;Xingfu Wang;Yu Vincent Fu;Liwen Hu;Jianxin Chen
  • 通讯作者:
    Jianxin Chen
A pilot study of using multiphoton microscopy to diagnose schwannoma
使用多光子显微镜诊断神经鞘瘤的初步研究
  • DOI:
    10.1088/1361-6463/ab2fb0
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Journal of Physics D: Applied Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Na Fang;Zanyi Wu;Xingfu Wang;Ning Cao;Yuanxiang Lin;Lianhuang Li;Yupeng Chen;Xianying Zheng;Shanshan Cai;Dezhi Kang;Jianxin Chen
  • 通讯作者:
    Jianxin Chen

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一种具有深度二次谐波抑制的微波振荡器
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    10.19668/j.cnki.issn1674-0491.2019.02.006
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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陈建新的其他基金

乳腺肿瘤微环境的无标记多光子诊断特征及预后预测研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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