快速生成胶质瘤毫米级三维病理图像，中国学者在《细胞》杂志发文
复旦大学团队开发出超快速三维病理技术平台ULTRA，可在30分钟内生成毫米级三维病理图像。该技术融合快速组织透明化、无标记受激拉曼散射成像与人工智能数字染色，精准呈现胶质瘤立体浸润边界，为术中实时诊断和精准手术切除提供新支撑。
肿瘤是三维立体生长的复杂病灶，可长期以来，病理医生只能对着薄薄的二维切片做判断。尤其是胶质瘤这种弥散性浸润的肿瘤，癌细胞沿着组织间隙立体蔓延、分布隐蔽，单凭一张平面切片，很容易漏掉关键病变区域。这直接影响肿瘤分级判定的准确性，也让手术边界难以精准界定——可以说是神经外科手术中最头疼的问题之一。
就在北京时间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）上发表了最新研究成果，推出了一种全新的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
这项技术依托无标记受激拉曼散射（SRS）成像原理，创新性地融合了快速组织透明化技术与无监督学习图像生成算法。它解决了三维病理成像周期漫长的核心难题——只需30分钟，就能产出媲美石蜡病理金标准级别的毫米级三维病理图像。这意味着，术中就能对胶质瘤进行三维病理特征解析，精准测绘肿瘤浸润边界，为神经外科精准手术提供全新的技术支撑。
研究团队指出，传统临床病理诊断，本质上就是标准化的二维薄片观测。在临床术中冰冻病理流程中，医护人员需要将手术切除的组织制作成微米级的薄切片，而且只能选取少量平面进行显微观察。对于外科手术来说，术中30分钟的病理诊断窗口是刚需——医生需要依托快速病理结果，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方案，最大程度实现肿瘤完整切除，同时保留正常神经功能。这个严格的时效要求，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，近年来全球学界已经证实，三维病理可以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。但现有的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，根本无法适配术中即时诊断的临床需求，长期停留在实验室研究阶段，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，其中化学染色和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。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平台实现了两大碘伏性技术突破，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，让三维病理技术真正适配临床术中需求。
一方面，研发了ULTRA-clearing快速透明化技术，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的双重基础。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——无需额外图像采集、无需化学染色，仅靠单通道数据就能快速输出标准化、高精准的三维病理图像，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，相比传统二维病理的平面判断，ULTRA技术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，还原病灶真实的空间分布形态。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，提供了客观依据。
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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