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神经胶质瘤是一组起源于中枢神经系统神经胶质细胞(非神经元细胞)的肿瘤，其特征是弥漫性浸润性细胞生长。它们可以通过浸润附近的组织迅速扩散到整个大脑和脊柱，使手术切除成为唯一可行的治疗策略。因此，在专门的成像技术和模式的帮助下准确区分健康组织和病变组织对于外科手术非常重要。

宽视场成像穆勒旋光仪 (IMP) 就是这样一种方法，它使用光偏振来确定样本中不同组织类型的边界。以前的研究表明，IMP 是一种很有前途的脑成像方法。特别是，当与机器学习 (ML) 算法相结合时，IMP 可以更有效地区分灰质和白质并确定神经纤维方向。

此外，使用 ML 模型可以使用这种成像方式进行高质量的快速诊断成像。通过足够的 IMP 数据训练，他们可以帮助外科医生自动分析大脑图像，以实时识别和描绘重要信息，例如病理区域和肿瘤区域。然而，获得足够的新鲜人脑组织样本来训练这种图像处理 ML 算法是极其困难的。这个问题通常通过在保存在福尔马林(甲醛水溶液)中的组织样本上训练 ML 模型来规避，这有助于延长它们的保质期。但福尔马林固定脑组织的旋光特性是否与新鲜脑组织的旋光特性相同尚不清楚。

为了解决这一知识差距，来自瑞士和法国的一组科学家现在已经描述了脑组织样本福尔马林固定引起的偏振特性变化的程度。该研究由瑞士伯尔尼大学的博士生 Romain Gros 领导，并 在国际光学和光子学学会 SPIE出版的黄金开放获取期刊 Neurophotonics上进行了报道 。

该团队使用动物脑组织建立了一个模型，提取了 30 个组织切片，每个切片厚 3 厘米，同时包含灰质和白质。他们使用自定义设置对这些新鲜样品进行了 IMP。每次测量后立即将新鲜样品固定在福尔马林中;然后，研究人员在一周内多次对这些福尔马林固定样本进行 IMP。这使他们能够研究福尔马林固定后脑组织样本的偏振特性随时间的变化。

在对他们的数据进行定量分析后，研究人员观察到福尔马林固定不会导致脑组织的偏振特性发生根本变化。具体来说，光去偏振的平均值在灰质区域仅增加了 5%，而在白质区域大致保持不变。此外，他们发现线性延迟(一种衡量不同偏振分量在穿过组织后“去同步化”的量度)在固定后的白质和灰质中几乎以相等的比例下降。因此，灰质和白质之间的视觉对比度保持不变。此外，在福尔马林固定后，可视化脑纤维方向的能力仍然完好无损。

此外，尽管观察到组织明显收缩，研究人员发现它并没有显着影响“不确定区域”的宽度，“不确定区域”是样品中的区域，在该区域中，偏振特性不允许明确区​​分白质和灰质.

总之，这些发现表明，福尔马林固定的脑组织样本，在旋光法的背景下，与新鲜组织样本一样好，因此适用于训练 ML 模型。鉴于比新鲜样本更容易获得福尔马林固定的脑肿瘤样本，这些发现可以促进肿瘤分割算法的设计和训练。

我们当然希望这些努力反过来能够使治疗患有神经系统疾病(例如神经胶质瘤和其他脑瘤)的患者变得更加容易。