科技日报记者 王春
为手术医生定制一幅实时的“人体器官动态地图”，实现精准手术导航、降低手术风险。这是复旦大学化学系张凡、王尚风团队联合计算与智能创新学院颜波、谭伟敏团队联合开发的一种名为“镧系彩虹（Lanbow）”的新型分子调色板。据介绍，这种新型分子调色板，能克服光与组织相互作用，在深层组织中实现高分辨率高容量九色成像。凭借其生成的高质量、高稳健的成像数据，团队进一步引入人工智能算法，成功在活体中对多个脏器进行不同颜色的标记，实现了实时动态荧光手术导航，为精准医疗和复杂生命机制研究带来颠覆性工具。8月27日，相关研究成果在线发表于《自然·光子学》。
传统荧光成像通过给不同分子打上“彩色标签”，让科学家可以同时追踪多个目标。然而在哺乳动物体内，光线会被强烈散射，还会受到自发荧光的干扰，导致图像模糊。
张凡团队利用稀土元素铒的独特光学特性，通过分子工程设计构建了一系列具有三明治结构的新型酞菁铒配合物探针“镧系彩虹”。研究人员创新性地引入了“激发编码、单一发射”的多光谱成像策略。这种方法克服了基于多发射的多光谱方法中存在的光子效率限制以及波长相关的图像保真问题，确保在所有通道中都能实现一致的高对比度成像，在深层组织中实现了高保真的9种信号的区分。
利用AI辅助的镧系彩虹多光谱成像技术，团队还成功实现了在结直肠癌小鼠模型中的五色荧光指导手术导航。该系统能够同步可视化肿瘤原发灶、转移结节、血管与肠道运动，并通过这一AI模型，神经网络自动完成光谱特征提取与分解，在术中实时输出清晰的解剖结构与功能信息。这意味着外科医生未来有望在手术台上实时看到肿瘤、血管、淋巴结及肠道功能的多通道动态画面，大幅提升精准切除和术中判断的能力。
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