脑瘤手术需要手术医师进行十分精密的操作。如果肿瘤组织没有完全清除那么肿瘤容易复发，然而，如果清除了过多的正常组织，则会导致永久性的脑损伤。
Thayer大学生物医学工程教授、Norris Cotton Cancer Center 肿瘤影像和放疗研究小组成员Keith Paulsen, PhD指出：“原发性脑部肿瘤看上去就像脑组织。但是如果你在特殊的光下看的话，还是能区分肿瘤和正常脑组织的不同的。”为了改善分辨肿瘤细胞和健康组织的能力，脑外科医师让患者服用氨基乙酰丙酸（ALA）。一种酶可代谢ALA产生荧光原卟啉IX（PpIX）。肿瘤细胞较正常细胞代谢率更高，所以它们能积聚更多的PpIX，因此在蓝光照射下时出现荧光或“发光”。
但是有人认为对于代谢并不活跃的肿瘤——如低级别的胶质瘤而言这种方法并不足够敏感。为了解决上述问题，MD-PhD student Pablo Valdes, PhD和他的导师——Dartmouth-Hitchcock 医学中心神经外科主任David Roberts, MD和Dr. Paulsen使用结合紫蓝色和白光的探针同步分析PpIX和四种其他肿瘤标记物（PpIX降解产物、氧浓度、血红蛋白浓度和不规则细胞的形状和大小）。探针可记录光在组织中的传播并将其传送到电脑、通过算法进行计算，最后确定该组织是否是癌性组织。Dr. Paulsen 指出：“我们的巨大发现在于我们能使用探针‘阅读’荧光物质以确定组织中是否有低级别肿瘤的存在。探针能为外科医生提供视觉帮助。当我们第一次看到荧光标记的结果和探针所显示的低级别的肿瘤时，我们异常惊奇。肿瘤发出熔岩样的红色。”
Thayer/Norris Cotton肿瘤中心/Dartmouth-Hitchcock 医学中心的研究团队在6年前就已经研究大脑探针，15年前他们就在德国开始最初的研究。但是德国的研究并未关注低级别肿瘤。Dr. Paulsen指出“我们所做的假设是由于血脑屏障的存在，低级别的肿瘤不会吸收足够的PpIX，因此不会产生荧光现象。”
在一个队列研究中，Roberts为10名胶质瘤患者进行了手术治疗。他在手术中使用显微镜来观察荧光现象，并且使用探针评估没有明确荧光现象的组织。在手术完成后，由病理学家评估探针辨别肿瘤的组织的准确性。令人瞩目的研究结果发表在Biomedical Optics杂志上。单单依靠荧光进行诊断的准确性已达64%。但是当Robert同时结合探针进行判断时，准确率则高达94%，这意味着Roberts能成功区分肿瘤组织和正常组织。尽管研究的样本量较小，但是它提供了一种方法帮助脑外科医生切除需要切除的部分。
Dr. Paulsen指出另有一项相似的方案适用于肺癌患者。他认为大脑探针也能应用于其他肿瘤，但是目前每次仅能针对某一肿瘤进行研究。（丁香园）
