以下内容为“2015澳门新葡游戏网精准医学论坛”会场速记内容，未经详细校对，未经本人核对，仅供参考。

　　主持人澳门新葡游戏网医学院刘静教授：各位嘉宾下午好，我非常高兴介绍下一步演讲人，来自澳门新葡游戏网物理系薛平教授，他做的主题是一个非常具体的技术，也反映了清华的技术特点，报告题目是实时三维细胞分辨的光学。他是长期从事生物医学光子原子物理的研究，他的研究对早期癌症诊疗方面具有重要的意义。

　　薛平：各位专家、领导、老师同学们，我很高兴和容幸讲讲我的工作，精准医学对我来说是一个全新的概念，我本来不是医生，我其实是做激光的。恰恰在精准医疗这块我们可以做一点力所能及的贡献，因为我是做光学，我知道很多的信息是通过眼睛、通过光传递给我们。正好最近我们有一些新的进展和突破。最后一部分是世界上第一台高速的三维立体动态影像，这对临床医学来说也是一个非常好的工具。

　　先介绍我们做的工作的目标和目的。目的其实很简单，最早是希望用光做诊断，在光学界有一个术语是“光学活检”，在医院里要诊断癌症都要做切片，切片无外乎就是把组织放在显微镜下面看，有没有可能从光学物理本身来看，把显微镜直接放到体内，这样就不用做切片，可以直接看，这就是癌症我们需要做到的一个目标。

　　光学的方法跟传统的医学影像技术最大的优势，我们知道一般的CT都是像原点那么大，如果放在光学波段超声，像共聚焦、或者光学CT，分辨率可以达到微米，微米恰恰是细胞的尺度，所以我们有能力可以看到细胞结构的影像，而且是三维断层的，不光是表面的。现在有一种新的技术是可以看到断面，再加上二维扫描就可以看到立体的。

　　切片，临床上的切片。（图）右边这个图是用超声做的影象。左边这个图是用光学CT看到的影象，看看这个方框里，可以马上感觉到光学CT和显微镜的分辨率是非常好的一致性，从光学原理上也能证明这一点，因为我们看到光学的影象就是看它的沟通界面反射的差异。跟光学本质上是相通的。

　　光学CT作为一种新的手段，我们大概是在90年代就开始做，现在有非常多的领域，第一个是眼科诊断，心血管诊断，还有食道等各个方面，还可以涉及到医院里面很多的科室都可以用到这个，还有牙科。

　　光学切片与组织切片的图象对比。右面是组织切片，可以看到一个个细胞，左面是光学CT，一致性很好，但是有一个差别，反映了组织的折射率，这是光程的变化，很相似。有一个例子，最早是射线，射线是有辐射损伤的，所以长期做检测是不利于健康的，我们是用红外光，如果用手电筒照手掌，可以看到有光射出来，但是为什么看不到手掌里面的骨骼，原因就是组织在里面会有反射，波长和细胞尺度差不多，反射次数很多所以就看不见了，大量的本底把大新的组织结构的光子淹没了，但是物理上有一个好处，就是说最早出来的光子是直接穿透这个组织的，所以走得路径最短，意味着时间出来的最早，把最早的光子拿出来，就跟X射线一样了。后面这个走了很多的路，就出来得晚。还有一种方法是把前面来的光子出来做成像，这样又没有辐射损伤，比你照太阳光还安全，又可以做高分辨的图象，同时还可以做断层

　　（图）这个是干涉成像，学物理的都知道，这是一个简单的外部干涉仪，是光纤化的，结构很小。用这个方法就可以类似于像超声一样看光子回波，根据回波的长短可以看出结构。晶体光纤可以用一次光把很多波段的光全部打出来，一个红光进去从红光绿光到紫色都覆盖了，带的结构性非常丰富，可以看到非常高分辨的图象。最终结果这是目前世界上最高的分辨率的CT的图象，这是一个细胞，你可以看到细胞壁的厚度，我们可以设想，如果这么高的分辨率做临床诊断，如果真的看到细胞层次结构，相信对医生做临床诊断，可以实时诊断和实时去做治疗。

　　九几年的时候，分辨率大概是20微米，现在是0.7微米，或者是700个纳米。对于光学CT的技术本身也有很多发展的历程，最早扫描时间标的很长，大概1秒钟看一幅图。发展一段之后是1秒钟可以看到上百张图，现在是一秒看到几百万张图。最大的问题是光学的信号处理，在医学图象里面依然有大数据，如果要看快的图象，大概一秒钟要处理2、3个G的速度，现在不光要拷下来要处理完，最后变成图象，大数据的处理本身也是一个挑战，后面会介绍一些新的方法来做这个。

　　简单的过一下我们做的东西。有几个方法，一个是分波前的光学方法，使得医学图象更清晰。还有就是用压缩杆，只需要20%的数据获得全部的光学信息，还有信噪比的提高。

　　如果没有处理的话图象是很模糊的，如果是做数据处理的话要花很长的时间看得清楚，用我们这个可以用时很短，可以看得很清楚，分辨率和信噪比都很高，一个是洋葱和人的皮肤。

　　总体来说，高速线性扫频激光是我们核心的一个基础，以前我们扫一个光学的扫描是在一个平台上扫镜头，现在我们不需要扫镜头，只需要把光放带激光器里，让激光器再扫频率，就是高频率的扫描，以前一秒钟一千次，现在是一秒钟20兆，是2千万次。有这么快速的扫描激光器的话，使得你有机会和能力实现高速的成像。

　　你可以看看用这种方法做的话，线性扫屏，传统的扫描是不线性的，你可以看到曲线是弯曲的，现在是比较平直，信噪比可以做得很高，分辨率很清晰。在不同扫描频率下大概20兆的扫描频率，这个激光器出来以后我们做了很多的测试，测试分辨率和信噪比，这个是一个真实的图象。这个结果出来以后很快就被这个领域的作为一个重大的突破。

　　光学CT在临床跟精准医学有什么可以做的工作。因为你可以做细胞影像，所以可以对细胞的一些过程实时监测，而且又是红外成像，所以对细胞的发育没有任何干扰，这个地方我们在生殖发育细胞里面做了一些工作，可以用这个看一个胚胎细胞怎么发育，这个也是在OCT上作为一个重要的报告。我们是在显微镜下用小鼠的受精卵，看一天到一周以上，看一个活的细胞连续发育的过程，中间很多的过程，其实发育了很多的规律，跟你测的物理参数有直接的关系，健康的不健康的，很多物理参数都不一样。物理最大的优势是有时间和空间分辨的，可以看动态的。

　　有一个很有意思的工作，一个胚胎从哪个地方开始分裂，跟集体有什么关系，使有一个清华的博士生做了这个工作，他把这个工作再进一步发展，看到细胞的染色体的分布，看到纺锤体的结构。（图）这是一个分裂前的细胞，这个是河曲，可以看到长轴和短轴，能够给提供很多分析的信息。（图）这是第一次用CT的方法可以看到纺锤体结构。

　　在临床上，我们前期有一些工作是跟301医院合作，做临床诊断，很有幸做了5年，最终拿到医疗器械证。（图）这个是做鲜红斑症的诊疗，临床的时候，鲜红斑症是皮下很多血管的增生，这个地方红一块就是血管的突起，临床不知道要给多少光敏剂，血管到底多丰富，在皮下有多深，这些东西都不可能在脸上切一个切片下来去看，所以用光学CT正好可以做这个诊断。我们对病人用这个仪器看了一下，取了四个点，对照了一组，图象有非常明显的差异，不健康的血管下面的断层图象就很清楚。2011年获得国家医疗器械认证。

　　因为光穿透整个身体毕竟很困难，可以通过内窥的方法或者微创的方法去做介入诊断，介入诊断可以把光学诊断引到体内，甚至可以在你手术的时候，作为手术的引导，比如你做了癌症肿瘤切除，可以通过成像马上判断哪里开始切除。

　　我们做了一个内窥探头的设计，当然这个设计是完全基于我们自主的专利，因为我们另外一个组是做超声电机，是世界上最小的超声电机，我们用这个超声电机构造了一个光学探头，这个光学探头是完全365遮挡，目前是世界上第一款体内三维扫描，无遮挡的。这个图象非常清晰，分辨率很高，单独放大一个点可以看到气管、血管的结构。这个探头也是很好得用到各个地方，临床有价值，在其他方面也可以用。我们希望这些可以提供精准医学给医生。

　　光计算，对于一秒钟可以处理多少G的数据。现在一种新的方法直接用光，不是用计算机来处理，直接用光来做计算。有很多的细节就不讲了。目前可以做到像，这是传统的实力，一秒钟几幅，可以做到一秒钟几百幅，到光学处理可以到一秒钟几百万，目前这是世界上最快的一种三维实时成像的技术，处理速度可以1秒钟处理到10个T。最快的时候可以达到10G。实时、三维、断层、体成像。这个技术也引起国际上的关注，在2015年我们这个行业最大的国际会议上作为一个邀请方，会议是美国物理学会、光学学会等三个大学会共同主办的国际型大会。

　　作一个总结，对于精准医学，我们虽然是门外汉，但是我们希望用物理的方法给临床提供重大疾病的早筛查，甚至可以做一个普查的设备，但是对于个性化的治疗，可以提供很好的个性化的诊断，为个性化治疗提供依据，在临床的手术中可以进行实时导引和监测，做完手术后用这个方法可以做术后的疗效评估，可以从最开始到最后手术的结束都能够有所贡献，这是我们希望做到的，我们一直在往这个方向努力。

　　谢谢。