光聲腫瘤分子成像方法與技術(shù)研究.pdf

1、光聲成像（Photoacoustic Imaging，PAI）是近年來發(fā)展起來的一種新型生物醫(yī)學(xué)成像方法。當(dāng)脈沖激光照射到生物組織中時(shí)，組織的光吸收域?qū)a(chǎn)生光聲信號，生物組織的光聲信號攜帶了組織的光吸收特征信息，通過測量光聲信號能重建出組織中的光吸收分布圖像。光聲成像結(jié)合了純光學(xué)成像高對比度特性和純超聲成像高穿透深度特性的優(yōu)點(diǎn)，從原理上避開了光散射的影響，突破了高分辨率光學(xué)成像深度“軟極限”（～1 mm），可實(shí)現(xiàn)50 mm的深層活體內(nèi)分

2、子成像。因此，光聲成像必將帶來生物醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的一次革新。
　　 本文將光聲成像與分子標(biāo)記技術(shù)結(jié)合提出了光聲腫瘤分子成像方法與技術(shù)，靶向性定位腫瘤，實(shí)現(xiàn)腫瘤的早期特異性檢測。通過研究光、聲等能量形式在復(fù)雜生物組織中的輸運(yùn)理論，建立了適用于生物組織的光聲分子成像理論基礎(chǔ)；研制了一套集連續(xù)可調(diào)諧的脈沖激發(fā)、多元線性陣列超聲探測、高靈敏度弱聲信號檢測于一體的高分辨率快速3-D光聲乳腺CT成像系統(tǒng)；構(gòu)建了基于整合素αvβ3抗體標(biāo)記SWN

3、Ts的腫瘤分子探針；利用改進(jìn)的代數(shù)迭代算法進(jìn)行光聲圖像重建，實(shí)現(xiàn)體內(nèi)腫瘤二維、三維可視化。同時(shí)，本文利用光聲聯(lián)合熒光、X-Raying、超聲等多模態(tài)成像技術(shù)開展腫瘤早期檢測中的應(yīng)用研究。
　　 主要工作內(nèi)容包括：
　　 1.首次提出可無損快速實(shí)現(xiàn)生物活體內(nèi)腫瘤早期檢測的光聲分子成像方法。該方法能有效解決傳統(tǒng)光學(xué)成像技術(shù)面臨的生物組織高散射問題，可突破高分辨光學(xué)成像深度的“軟極限”，可在厘米深度實(shí)現(xiàn)微米量級的腫瘤分子成像。

4、通過研究光、聲等能量形式在復(fù)雜生物組織中的輸運(yùn)理論，建立了適用于深層腫瘤的光聲分子成像理論基礎(chǔ)與成像方法。
　　 2.研制了一套集連續(xù)可調(diào)諧的脈沖激發(fā)、多元線性陣列超聲探測、高靈敏度弱聲信號檢測于一體的高分辨率快速3-D光聲乳腺CT成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)有機(jī)的將電子掃描和機(jī)械掃描相結(jié)合，利用權(quán)重因子的有限場濾波反投影算法實(shí)現(xiàn)光聲二維圖像重建；利用聲透鏡聚焦與深度方向的層析掃描可實(shí)現(xiàn)光聲三維圖像重建，為腫瘤的早期檢測提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

5、r>　　 3.構(gòu)建了可用于光聲分子成像的腫瘤靶向探針。本文將靶分子整合素αvβ3特異性抗體（Anti-αvβ3）連接到光聲造影劑碳納米管（SWNTS）表面構(gòu)筑成靶向光聲納米探針，依靠抗原--抗體之間的特異性結(jié)合，使光聲造影劑主動結(jié)合到腫瘤組織病變特異分子地址，從而實(shí)現(xiàn)靶向性的光聲腫瘤早期特異性檢測。
　　 4.發(fā)展了光聲腫瘤分子成像信息提取、反演及圖像重建算法。提出了適用于3-D光聲乳腺CT成像系統(tǒng)的改進(jìn)SIRT圖像重建算法。