契伦科夫光分子成像技术对胃癌裸鼠移植瘤诊断的可能性探讨

目的采用契伦科夫光分子成像(Cerenkov luminescence imaging,CLI)技术对胃癌裸鼠移植瘤进行放射性核素光学分子成像,探索契伦科夫光诊断胃癌的可行性。方法 2只胃癌裸鼠移植瘤模型尾静脉分别注射1.67×107Bq 18F-FDG和3.34×107Bq 18F-FDG,1h后采集契伦科夫光,选取相同大小的ROI进行信号强度分析。成像结束后解剖出移植瘤组织和肝、肾、心脏、胃肠道、肺脏再次成像。然后进行CLI动态成像:1只胃癌裸鼠移植瘤模型尾静脉注射1.67×107Bq 18F-FDG,分别于注药后40、60、80、100、120、140、160、 180 min采集移植瘤部位的光学信号并进行对比。结果移植瘤部位出现契伦科夫光信号的浓聚,契伦科夫光信号强度与尾静脉注射的 18F-FDG的活度成正比,注射3.34×107Bq 18F-FDG和1.67×107Bq 18FFDG的胃癌移植瘤小鼠移植瘤部位光子数值分别为8.432×105p/s和3.172×105p/s。随时间的延长,移植瘤摄取 18F-FDG的契伦科夫光信号逐渐减弱。结论 CLI可以实现胃癌裸鼠移植瘤的放射性核素光学成像,具有实现光学分子成像诊断胃癌的潜力。

混合光传输模型在多光谱契伦科夫荧光断层成像前向问题中的应用

契伦科夫荧光的宽谱特性带来的组织光学特性差异导致传统的光传输模型的简化球谐函数近似和扩散方程无法兼顾准确度和效率,为了解决该问题,采用基于自适应混合简化球谐波近似-扩散方程的光传输模型作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的前向模型.该模型利用组织光学特性参数自适应地选择合适的方程描述光在生物组织中的传输,充分发挥传统光传输模型各自的优势,以提供准确性和效率之间的平衡.通过简单规则几何实验和数字鼠实验验证所提出模型的准确性和效率.实验结果表明,与简化球谐近似模型相比,所提模型具有相同的准确度和更少的计算时间,与扩散方程模型相比具有更高的准确度,与简化球谐波近似-扩散方程的简单组合模型相比具有更好的自适应能力,适合作为多光谱契伦科夫荧光断层成像的光传输模型.

高灵敏度契伦科夫发光成像系统的构建与初步应用

契伦科夫发光成像技术(Cerenkov luminescence imaging,CLI)可以实现核素的在体光学成像,具有灵敏度高,价格低廉和易于开展等优势。但由于契伦科夫光信号微弱,且主要集中在蓝紫光波段生物组织穿透性差等因素,造成了契伦科夫光信号难于采集。目前尚没有针对CLI的特异性成像系统。为更好地采集契伦科夫光信号,本文介绍了一套自主研发的高灵敏度CLI成像系统,该成像系统采用电子倍增耦合器件(electron multiplying charge-coupled device,EMCCD)相机耦合大光圈光学镜头作为信号采集模块,研发成像控制软件和图像融合软件以提高系统操控性和成像精度。在此基础上,通过体外实验验证了该系统可采集到1μCi的18F-FDG产生的契伦科夫光信号,显著提高了信号采集的灵敏度。在体的肿瘤成像研究进一步表明该系统在活体契伦科夫光成像的优势。

契伦科夫光学成像在肿瘤成像中的研究进展

放射性核素可通过契伦科夫辐射（cerenkov radiation,CR）产生契伦科夫光（cerenkov iuminescence,CL）,对这种光进行成像的契伦科夫光学成像（Cerenkov luminescence imaging,CLI）是近年来出现的新型成像技术.多种放射性核素均可产生CL从而进行CLI,在临床前及临床研究中受到广泛关注,已经成为重要的分子影像学工具,并取得重要进展[1].笔者着重就契伦科夫光在小动物肿瘤成像及临床成像的研究进展做一综述.

荧光材料增强契伦科夫光学信号的探索研究

目的探究四环素、荧光素钠、异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate,FITC)这3种临床可用的荧光材料对契伦科夫光学信号增强的效果及最佳应用方案。方法将不同浓度的四环素溶液(100、50、10、5、1、0.5、0.1、0.05、0.01 mmol/L)、FITC溶液(5、4、3、2.5、1.5、1、0.5、0.25 mmol/L)和荧光素钠溶液(100、50、10、5、2、1、0.2、0.1 mmol/L)分别与100μCi的^(18)F-FDG混合后进行契伦科夫光学成像(Cerenkov luminescence imaging,CLI),观察契伦科夫光学信号的增强效果,并勾画感兴趣区域(region of interest,ROI),对光学信号强度进行定量分析,确定最佳信号增强效果的浓度,并对信号最强的板孔以20 nm为间隔进行500~800 nm范围的光谱分离成像。同时进行在体实验验证荧光素钠及FITC对契伦科夫光的增强效果。结果不同浓度的四环素溶液对光学信号无明显影响。FITC及荧光素钠均能显著提高契伦科夫光学信号强度。当FITC及荧光素钠浓度分别为1或2 mmol/L时产生的光学信号强度最强,为单独的^(18)F-FDG的3.2倍及5倍。光谱分析表明2 mmol/L的荧光素钠能将^(18)F-FDG产生的契伦科夫光(cerenkov luminescence,CL)光红移至540 nm附近。荷瘤鼠在体实验表明注射FITC或荧光素钠后能使肿瘤部位的CL信号强度提高2倍或3.9倍。结论 FITC、荧光素钠均能通过契伦科夫光的激发效应来增强契伦科夫光学信号强度,提高组织穿透力。

光学分子影像关键技术及应用研究

光学分子影像成为近年来医学影像学研究中的新兴热点之一,其以靶向性的分子影像探针为先决条件,以新兴成像模态为发展特色,以多模态分子影像技术为核心内容,以分子影像手术导航为应用出口,在预临床和临床应用方面都取得了突出的进展。在分子影像探针方面,靶向性的光学分子影像探针在疾病的诊断和治疗研究与应用中得到越来越多的关注。契伦科夫成像作为一种新型的光学分子成像模态,可以实现肿瘤的高灵敏早期检测与精准定位。在多模态分子影像方面,以光学为核心有机融合结构与代谢信息的多模态分子成像技术成为医学影像技术发展的前沿,研发实现结构、功能和分子影像数据的同机获取的光学多模态分子影像成像设备,为生物医学领域的研究提供更精细、更全面的生理病理信息。在分子影像手术导航方面,光学分子影像作为一种非入侵式的成像技术,实现手术过程中对肿瘤及病灶组织边界的实时、精准定位,有效的为外科医生提供辅助,从而提高患者的生存率。总之,光学分子影像技术的不断发展,为疾病的精确诊断与个性化治疗提供新的手段。