Nature新聞 一周研究動態

三維顯微術實現完整取樣活檢

美國華盛頓大學的Jonathan Liu及其同事本周在《自然-生物醫學工程》在線發表了一項名為「Light-sheet microscopy for slide-free non-destructive pathology of large clinical specimens」的研究，他們利用改進的顯微鏡，實現了對完整的大型臨床組織的快速成像。運用這種新方法，臨床病理學家能在數分鐘內獲得整個樣本的三維可視化圖像，從而提高診斷準確性；舉例來說，這項技術可用於手術後的腫瘤組織。

傳統上，在通過手術取出組織樣本後，病理學家首先會通過化學固定來保留其結構，然後將組織切成薄片，放置在載玻片上，隨後用染料染色。 由於這一過程十分費時費力，一個樣本中實際上只有幾個組織切片得到了顯微鏡分析，為診斷提供信息。這一限制可能會顯著影響臨床醫生正確做出決定的能力，導致病理分型錯誤。

Jonathan Liu及同事優化了掃描樣本切片的熒光顯微鏡，表明手術樣本可在數分鐘內成像，且無需樣本處理。 作者表明，顯微鏡可快速識別腫瘤切緣，通過避免標準組織病理學方法中產生的偽影，提供更準確的臨床組織樣本評估，從而改善患者診斷。

可以消除雜訊的改良版成像技術

美國斯坦福大學的Adam de la Zerda、Orly Liba及同事本周在《自然-通訊》發表了一項研究，他們對新一代光學相干斷層成像術（OCT，一種常見的臨床診斷成像方法）進行改良，可以更加清楚地成像更小的物體。這個新方法可以檢測到之前傳統OCT無法檢測到的活體小鼠眼睛中的結構和人類指尖上的結構，或可以在臨床上用於皮膚癌和視網膜疾病的初期檢測。

斑點雜訊——利用相干光（頻率相同的光子束）成像而產生的一種現象，限制了OCT的診療應用潛力。正如大氣運動引起星星閃爍一樣，人體組織內的流體運動使OCT圖像中的每一個點隨機呈明亮或暗淡的狀態。過去用於去除斑點雜訊的方法會導致圖像模糊，因此對診療功能的改善程度有限。

Adam de la Zerda、Orly Liba及同事採用一種新的方法來解決該問題。通過積極調整斑點雜訊模式，本質上而言是操控用於照亮樣本的光源，他們能夠在不影響解析度的情況下消除斑點雜訊。他們表明，這種改良後的方法能夠檢測活體動物組織內的小型結構，如部分小鼠角膜、小鼠耳朵內的細微結構和人類指尖皮膚內的汗腺管，之前這些都會因為斑點雜訊的影響而顯得模糊。

量子力學和博弈論確保賭博公平

中國西安交通大學的張沛、周曉祺、李飄等本周在《npj-量子信息》在線發表了一篇名為「Quantum gambling based on Nash-equilibrium」的論文，研究顯示如何在沒有可信賴的第三方的情況下確保賭博雙方的公平，這個長期懸而未決的問題終於有了答案。該原理論證研究將量子力學和博弈論結合起來，有望在線上賭博和賭場方面找到應用。

賭博，或著說就某件結果不確定的事件投注，是一種普遍存在的活動。雖然賭博盛行，應用廣泛，但是若沒有受信賴的第三方的協助，空間上分隔的雙方難以實現公平賭博。設想有一個名叫Bob的賭徒想和賭場Alice賭博，Bob如何知道Alice提供的賭博機是公平的，尤其是在線上賭博的情況下？標準的解決方法是引入一個受信賴的第三方，確保對賭博雙方都公平。但是，在有些情況下，並不存在一個受信賴的第三方。

在本研究中，張沛及同事通過實驗驗證了一個新型賭博協議，它可以在無第三方的情況下，確保相距甚遠的雙方可以公平賭博。他們將博弈論中的關鍵概念和方法融入量子資訊理論，創建出一種新的協議，它可以確保雙方採用的策略將達到納什均衡點（此時任何一方單方面改變自己的策略都不能取得收益），利用量子力學的物理學原理保證了公平性。不僅如此，該協議還可以阻止賭博雙方篡改結果。由於任何篡改都能被輕易發現或者降低篡改方的勝率，因此也就不需要受信賴的第三方存在。作者還表示，該協議能夠輕鬆設置成一個非公平版本，使之有望應用於彩票或賭場中。

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