精準識別人體器官結構、避免術中損傷，是降低手術風險的關鍵。9月9日，記者從復旦大學獲悉，該校化學系教授張凡、研究員王尚風團隊聯合該校計算與智能創新學院教授顏波、研究員譚偉敏團隊聯合開發出一種名為“鑭系彩虹”的新型熒光分子調色板，讓復雜手術操作更安全、更精準。相關研究成果在線發表于國際學術期刊《自然·光子學》。

據介紹，這種分子調色板，能克服光與組織相互作用，在深層組織中實現高分辨率高容量九色成像。憑借其高質量、高可重復性的成像數據，研究團隊進一步引入人工智能算法，成功在活體中對多個臟器進行不同顏色的標記，實現實時動態熒光手術導航，這為精準醫療和復雜生命機制研究提供了全新的工具。

傳統熒光成像通過給不同分子打上“彩色標簽”，讓科學家可以同時追蹤多個目標。然而在哺乳動物體內，光線會被強烈散射，還會受到人體內內源性熒光團自發熒光的干擾，導致圖像模糊。

研究團隊利用稀土元素鉺的獨特光學特性，通過分子工程技術設計構建了一種分子調色板，并創新性地引入了“激發編碼、單一發射”的多光譜成像策略，解決了基于多發射的多光譜成像技術光子利用效率低、不同波長下圖像保真性會受到影響兩大問題。新方法可以確保所有成像通道都呈現出一致的高對比度，即便在深層組織中，也能精準區分出高保真的9種信號。

利用AI輔助的“鑭系彩虹”分子調色板，研究團隊成功在結直腸癌小鼠模型中實現了五色熒光指導手術導航。該系統能夠同步可視化腫瘤原發灶、轉移結節、血管與腸道運動，并通過新型AI模型，自動完成光譜特征提取與分解，在術中實時輸出手術部位清晰的解剖結構與功能信息。未來，外科醫生有望利用相關成果，實時看到腫瘤、血管、淋巴結及腸道等多部位的動態畫面，從而大幅提升精準切除和術中判斷的能力。