近红外荧光靶向探针用于前列腺神经血管束术中成像

目的:研究近红外荧光靶向探针ICG-NP41在大鼠体内实验中对前列腺周围神经血管束(neurovascular bundles,NVB)的成像效果。方法:构建近红外荧光靶向探针ICG-NP41,建立Sprague-Dawley大鼠(250~400 g)NVB体内成像的动物模型,利用本团队自主研发的近红外二区小动物活体成像系统进行大鼠体内试验,采用ImageJ及Origin对采集的图像进行处理,利用GraphPad Prism对荧光信号数据进行统计分析,定量计算探针用于NVB成像的信背比(signal to background ratio,SBR),探索有效的给药剂量及成像时间,并对成像结构进行石蜡病理切片及HE染色。结果:除对照组大鼠(n=2)外,两组尾静脉注射ICG-NP41的大鼠(n=2)均在给药后2 h、4 h后于NIR-Ⅱ荧光模式下拍摄到右侧NVB中的海绵体神经。给药后2 h和4 h,2 mg/kg组大鼠的海绵体神经在荧光模式下的平均SBR分别为1.651±0.142和1.619±0.110,均高于白光模式(1.111±0.036),但差异无统计学意义(P>0.05);4 mg/kg组大鼠的海绵体神经在荧光模式下的平均SBR分别为1.168±0.066和1.219±0.118,均高于白光模式(1.081±0.040),但差异无统计学意义(P>0.05)。给药后2 h和4 h,2 mg/kg和4 mg/kg组大鼠的海绵体神经在荧光模式下的平均SBR均高于对照组(SBR=1),2 mg/kg组的平均SBR均高于4 mg/kg组,差异均无统计学意义(P>0.05)。通过半高宽法测量神经的平均直径约为(178±15)μm。石蜡切片HE染色可见右侧盆腔大神经节。结论:近红外荧光靶向探针ICG-NP41能够用于大鼠前列腺周围NVB的术中实时成像,为根治性前列腺切除术中实时定位NVB提供了一种可供转化的有效手段。

光学分子影像“点亮肝胆胰外科精准手术

自1999年分子影像概念提出以来，光学分子影像技术已经在生物医学及临床外科等领域获得广泛的应用，并显示了独特的应用价值。尤其是在肝胆外科领域肝部肿瘤显影、解剖性肝切除、肝移植手术血管造影、胆管造影、胆漏胰漏成像等方面，该技术能够“点亮”外科拟手术区域，为精准手术提供便利。本文对光学分子影像技术在临床研究方面的优势及其手术应用局限性等方面进行了综述，并提出未来可能的改进方向。

光动力治疗及荧光成像诊断裸鼠胰腺癌的实验研究

目的制备新型的光动力治疗（PDT）光敏剂及荧光纳米探针，并评估其在胰腺癌诊疗中的应用价值。方法利用MSNs包载ICG制成纳米探针ICG／MSNs，采用MTT法评估其毒性。ICG／MSNs与人胰腺癌细胞共同温育24h后，利用近红外体视荧光显微镜观察摄取情况。分别用PBS、ICG（10μg/ml）、MSNs和ICG／MSNs（含ICG10μg／ml）与人胰腺癌细胞共同温育24h，经（780±25）nm激光、以500mW／cm。的照射强度PDT后，用MTF法检测细胞存活率，评估治疗效果。建立荷人胰腺癌裸鼠皮下肿瘤模型，用小动物活体荧光成像仪（IVIS）观察ICG／MSNs在体分布情况。参照ICG按体质量0．5mg／kg的注射量，给PBS对照组、ICG组和ICG／MSNs组（4只／组）荷瘤裸鼠经尾静脉分别注射150μlPBS、ICG溶液和ICG／MSNs溶液，经同样的PDT疗程后，用IVIS的BLI功能观察肿瘤生长情况2周，评估在体PDT效果。用近红外体视荧光显微镜观察ICG／MSNs在人胰腺癌肿瘤上的荧光成像效果。采用单因素方差分析处理数据。结果ICG／MSNs直径约100nm，可被胰腺癌细胞摄取；胰腺癌细胞与ICG／MSNs、ICG、MSNs或PBS共同温育后，经PDT处理，存活率分别为（24．5±5．0）％、（81．2±1．6）％、（90．7±2．0）％和（93．4±1．7）％（F=212．289，P〈0．05）；其中ICG／MSNs组比ICG组治疗效果明显（P〈0．05）；荷瘤裸鼠经PDT12d后，肉眼观察ICG／MSNs组肿瘤无复发生长，ICG组和PBS对照组肿瘤生长明显。PBS对照组、ICG组和ICG／MSNs组肿瘤区域BL1分别为（61．2±7．7）×10^8、（56．7±9．0）×10^8和（2．4±1．5）×10^8（F=67．098，P〈0．05），其中ICG／MSNs组与ICG组差异有统计学意义（P〈0．05）。在近红外体视荧光显微镜下通过ICG／MSNs的荧光效果能清晰观察肿瘤位置。结论ICG／MSNs生物适应性良好，对胰腺癌细胞及在体胰腺癌肿瘤具有良好的成像及PDT效果。

机器学习在术中光学成像技术中的应用研究

术中光学成像技术的兴起为临床手术提供了更加便捷和直观的观察手段。传统的术中光学成像方法包括开放式光学成像和术中腔镜、内镜成像等,这些方法保障了临床手术的顺利进行,同时也促进了微创手术的发展。随后发展起来的术中光学成像技术还有窄带腔镜成像、术中激光共聚焦显微成像和近红外激发荧光成像等。术中光学成像技术可以辅助医生精准定位肿瘤、快速区分良恶性组织和检测微小病灶等,在诸多临床应用领域表现出了较好的应用效果。但术中光学成像技术也存在成像质量受限、缺乏有力的成像分析工具,以及只能成像表浅组织的问题。机器学习的加入,有望突破瓶颈,进一步推动术中光学成像技术的发展。本文针对术中光学成像技术,对机器学习在这一领域的应用研究展开调研,具体包括:机器学习对术中光学成像质量的优化、辅助术中光学成像的智能分析,以及辅助基于术中光学影像的3维建模等内容。本文对机器学习在术中光学成像领域的应用进行总结和分析,特别叙述了深度学习方法在该领域的应用前景,为后续的研究提供更宽泛的思路。