小動(dòng)物光聲成像系統(tǒng)技術(shù)文檔

2TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"多模式光聲成像系統(tǒng)原理2\o"CurrentDocument"EndraNexus128技術(shù)優(yōu)勢(shì)3\o"CurrentDocument"1優(yōu)異的科研級(jí)激光器系統(tǒng)4\o"CurrentDocument"2探測(cè)器系統(tǒng)與真正的3-D成像4\o"CurrentDocument"3方便快捷科學(xué)的動(dòng)物處理系統(tǒng)5\o"CurrentDocument"4分辨率和靈敏度5\o"CurrentDocument"5穿透深度6\o"CurrentDocument"6.操作步驟簡(jiǎn)單6\o"CurrentDocument"7光聲圖像定位7\o"CurrentDocument"8強(qiáng)大的軟件處理功能7\o"CurrentDocument"9卓越的科學(xué)顧問團(tuán)隊(duì)7EndraNexus128系統(tǒng)硬件配置7\o"CurrentDocument"二EndraNexus128系統(tǒng)科研應(yīng)用82.1腫瘤學(xué)應(yīng)用8\o"CurrentDocument"2.1.1腫瘤形態(tài)學(xué)8\o"CurrentDocument"2.1.2腫瘤灌注9\o"CurrentDocument"2.1.3探針吸收-動(dòng)態(tài)掃描9\o"CurrentDocument"2.1.4腫瘤治療10\o"CurrentDocument"2.2納米材料（新型造影劑）中的應(yīng)用10\o"CurrentDocument"2.3解剖學(xué)應(yīng)用12\o"CurrentDocument"2.4光學(xué)造影劑應(yīng)用12\o"CurrentDocument"三同動(dòng)物活體熒光成像比較15多模式光聲成像系統(tǒng)原理當(dāng)一束光照射到生物組織上，生物組織吸收光能量而產(chǎn)生熱膨脹，伴隨著熱膨脹會(huì)產(chǎn)生超聲波，吸收光能量的多少?zèng)Q定了產(chǎn)生的超聲波的強(qiáng)度。于是不同的組織就會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的超聲波，可以用來區(qū)分正常組織和病變組織。光聲成像技術(shù)檢測(cè)的是超聲信號(hào)（該技術(shù)克服了光學(xué)成像技術(shù)在成像深度與分辨率上不可兼得的不足），反映的是光能量吸收的差異（補(bǔ)充超聲成像技術(shù)在對(duì)比度和功能性方面的缺陷），結(jié)合光學(xué)和超聲這兩種成像技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)組織體較大深度的高分辨率、高對(duì)比度的功能成像。fL激光■fL激光■短曾的電磁.藤?zèng)_味蝠射會(huì)弓I欄吸收物厄是jhek）噩湍度的升商一從m導(dǎo)致熱字脹現(xiàn)象“味神膨服導(dǎo)虱服收物.辰廣生.ENDRA?種聲波，根據(jù)熱-仆,學(xué)信出?媾至和稅表面的時(shí)間，使ENDRA1/，!-VelocitydFsoundintissuet-limeofarrivalofpbotG&cwstk:signalEndraNexus128多模式小動(dòng)物光聲成像是一種在生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和疾病相關(guān)的應(yīng)用研究中都具有廣闊前景的新技術(shù)。以動(dòng)物模型為對(duì)象的生物醫(yī)學(xué)研究可以避免在人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，克服某些疾病潛伏期長(zhǎng)、病程長(zhǎng)的缺點(diǎn)，并且可以嚴(yán)格控制動(dòng)物實(shí)驗(yàn)條件、減少個(gè)體差異的影響，是目前動(dòng)物模型研究中不可或缺的工具之一。EndraNexus128多模式光聲成像是近年來發(fā)展起來的一種無損醫(yī)學(xué)成像方法，它結(jié)合了純光學(xué)成像的高對(duì)比度特性和純超聲成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高對(duì)比度的組織成像。該系統(tǒng)的購(gòu)置充分考慮了科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用的需求，可針對(duì)小動(dòng)物活體進(jìn)行心血管疾病（血管生成、心肌炎、血栓、心梗等）、淋巴、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)、血液病、新型分子探針、血紅蛋白濃度和血氧飽和度測(cè)量和功能影像等方面的前沿性研究，將進(jìn)一步提升科研單位在這些領(lǐng)域的研究水平和地位。光聲成像是衡量綜合性大學(xué)中生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域科研水平和科研工作深度的標(biāo)志性先進(jìn)分子成像研究?jī)x器，目前開始在國(guó)內(nèi)發(fā)展，正在成為教學(xué)、科研和重點(diǎn)學(xué)科、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)必備的分析測(cè)試研究手段。EndraNexus128多模式光聲成像系統(tǒng)集合了近紅外實(shí)時(shí)熒光成像、超聲波成像和光聲成像三種成像模式與一體，致力于小動(dòng)物的分子影像學(xué)研究，光聲技術(shù)具有比近紅外技術(shù)更好的生物組織穿透性，同時(shí)還具有分辨率高、無副作用等特點(diǎn)，正逐步成為生物組織無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的另一研究熱點(diǎn)。多模式的組合使得我們可以拓展更多的研究領(lǐng)域，在一個(gè)集成的系統(tǒng)中實(shí)施超聲、熒光、和光聲三種方式檢測(cè)，使得我們可以從多模式、多角度、多手段中來解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使得研究結(jié)果可以在一個(gè)集成系統(tǒng)中互相得到印證和確證，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)的精確性，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋更加合理。EndraNexus128技術(shù)優(yōu)勢(shì)Endra公司是由輝瑞、默克、強(qiáng)生、雅培、Lilly、諾華諾德、阿斯特拉等七大制藥公司組成的EnlightBiosciences實(shí)體投資成立的。Endra發(fā)展光聲的歷史可以追溯到2001年，迄今已有九年的歷史，目前Endra已經(jīng)在腫瘤生物學(xué)和探針研發(fā)方面開展了3年多的應(yīng)用性研究。EndraNexus128小動(dòng)物光聲成像是Endra研發(fā)生產(chǎn)，是目前市場(chǎng)上唯一一款完全的3-D光聲成像系統(tǒng)，能夠精確確定探針在組織中的分布，而其他的光聲系統(tǒng)是基于切片式的掃描系統(tǒng)。完全的3-D光聲成像系統(tǒng)從而決定了Nexus128在空間分辨率、靈敏度、動(dòng)物處理速度、掃描速度和通量方面都優(yōu)于其他同類產(chǎn)品。綜合分析3-D光聲成像的優(yōu)勢(shì)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1優(yōu)異的科研級(jí)激光器系統(tǒng)EndraNexus128使用OPO可調(diào)諧脈沖近紅外激光器（一類激光器，最大功率不操過20mJ/脈沖，對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和操作人員無損傷，符合ANSI關(guān)于激光在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物上使用的標(biāo)準(zhǔn)）。完全滿足小動(dòng)物近紅外激發(fā)的需求。激光調(diào)諧范圍680-950nm，脈沖頻率20Hz。該激光器屬于科研級(jí)激光器，牢固可靠，且應(yīng)用于多項(xiàng)科學(xué)研究應(yīng)用中。單元部件完全密封不需要維護(hù)。其他系統(tǒng)的激光器是為桌面型物理研究設(shè)計(jì)的，在生物學(xué)應(yīng)用研究領(lǐng)域沒有任何可參考的數(shù)據(jù)。Nexus128擁有一個(gè)有效的光學(xué)系統(tǒng)（無光纖無能量損失），激光達(dá)到動(dòng)物身上的能量與其他系統(tǒng)一樣。Nexus128激光達(dá)到動(dòng)物的能量是符合ANSI激光標(biāo)準(zhǔn)的，iThera超出這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)4倍，將直接導(dǎo)致發(fā)表國(guó)際論文時(shí)審查上的麻煩。2探測(cè)器系統(tǒng)與真正的3-D成像在過去的15年中，每一個(gè)醫(yī)療成像技術(shù)都因靈敏度和等向分辨率的原因趨向于3-D成像，Endra可以做成2-D成像但愿意投資做真正的3-D成像系統(tǒng)，ENDRA唯一的一個(gè)真正的商業(yè)化3D光聲成像系統(tǒng)。Nexus128的探測(cè)器是由128個(gè)立體式螺旋排列的超聲信號(hào)接收器組成的半球形陣列。螺旋形立體聚焦設(shè)計(jì)。擁有128個(gè)電子通道，中心頻率為5MHz。高精度的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)控制探測(cè)器完成360度旋轉(zhuǎn)。探測(cè)器負(fù)責(zé)接收超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電學(xué)信號(hào)，然后發(fā)送給計(jì)算機(jī)處理°Nexus128是真正的3-D成像，非切片式設(shè)計(jì)，一次掃描呈現(xiàn)完整的體積信息。Nexus換能器設(shè)計(jì)得恰好能夠接收每次激光脈沖成像來自整個(gè)體積的超聲信息，聲學(xué)接收器場(chǎng)設(shè)計(jì)就是針對(duì)和匹配動(dòng)物被掃描區(qū)域的。Nexus128具有等向性分辨率（Isotropicresolution）：完全的3-D系統(tǒng)在各個(gè)方向上具有相同的分辨率。而基于切片式的2-D成像在中心具有一種分辨率，而在外側(cè)就會(huì)是另外一種分比率，勢(shì)必造成分辨率不均一，組成3-D圖像就會(huì)產(chǎn)生模糊、圖像不均一的現(xiàn)象。靈敏度Sensitivity：完全的3D系統(tǒng)在激光脈沖發(fā)生時(shí)就能從整個(gè)體積來檢測(cè)光聲信號(hào)。通量Throughput（掃描速度scanspeed）:完全的3-D系統(tǒng)掃描整個(gè)體積僅需3秒鐘，而切片式的掃描則需要更長(zhǎng)的時(shí)間來完成。動(dòng)物定位Animalpositioning：在完全的3-D系統(tǒng)中動(dòng)物掃描時(shí)位置是固定不動(dòng)的，換能器和動(dòng)物不發(fā)生接觸。Endra提供兩套動(dòng)物托盤，因而可以加快動(dòng)物處理的速度。3方便快捷科學(xué)的動(dòng)物處理系統(tǒng)動(dòng)物定位Animalpositioning：在完全的3-D系統(tǒng)中動(dòng)物掃描時(shí)位置是固定不動(dòng)的，換能器和動(dòng)物不發(fā)生接觸。Endra提供兩套動(dòng)物托盤，因而可以加快動(dòng)物處理的速度。因此兩個(gè)托盤系統(tǒng)提供了緩沖時(shí)間，當(dāng)前動(dòng)物掃描時(shí)可對(duì)下只實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行準(zhǔn)備工作。動(dòng)物放置托盤中心有凹槽，專一為皮下腫瘤掃描用。動(dòng)物掃描倉(cāng)分別有高位卡槽和低位卡槽兩種不同高度設(shè)計(jì)，針對(duì)全身和皮下腫瘤兩種位置。Endra動(dòng)物定位十分簡(jiǎn)單。具有動(dòng)物準(zhǔn)備工作站，內(nèi)置白光攝像頭，可與光聲圖像融合。動(dòng)物尾部是自由的，可以進(jìn)行注射。不需要膜。使用少許偶聯(lián)劑（或水），動(dòng)物床非常容易清洗或消毒?？梢苑奖愕剡M(jìn)行腦部掃描。其他品牌采用特殊薄膜包覆小鼠，小鼠不會(huì)接觸水。這樣會(huì)造成小鼠與膜之間的空隙，導(dǎo)致超聲波無法傳遞，或大大影響超聲波傳遞的效率。如果要提高超聲波傳輸效率，就必須在膜與小鼠之間注入水，這樣膜的設(shè)計(jì)就顯得多余。且腦部成像無法實(shí)施，如果想要小鼠存活，就必須留出口鼻部位呼吸，這樣就無法掃描口鼻部。如果想要掃描口鼻部，則必須采用水或偶聯(lián)劑，則小鼠會(huì)窒息而死。膜包裹的設(shè)計(jì)會(huì)大大降低動(dòng)物處理速度，令實(shí)驗(yàn)的安排產(chǎn)生延遲。4分辨率和靈敏度EndraNexus128的空間分辨率是250um，體像素分辨率是100um，檢測(cè)ICG的靈敏度達(dá)到100nM。Endra所具有的分辨率是等向性分辨率，在各個(gè)方向上是均一的。某些品牌的分辨率已經(jīng)被發(fā)表的文章證實(shí)遠(yuǎn)低于標(biāo)稱參數(shù)，實(shí)際的空間分辨率只有400um，這已經(jīng)被發(fā)表在NatureProtocol上的文章所證實(shí)。PROTOCOLVolumetricreal-timemultispectraloptoacoustictomographyofbiomarkersIJuiiulRiijfJiiNky1*-,Aiailrfa^But'Jihr^-Kc|IH-irJT]ik!|!li,\iTIfc1311(1^PROTOCOLVolumetricreal-timemultispectraloptoacoustictomographyofbiomarkersIJuiiulRiijfJiiNky1*-,Aiailrfa^But'Jihr^-Kc|IH-irJT]ik!|!li,\iTIfc1311(1^Wllfejiffl)|plll||：ll譙別以|(I3|j|^f1||^I)n*丑deepedra陟bthtrhthori^iwrjJafilIIfiMier<inrhe<eriKfnfilwnj>n^iu<cr^rrjym#lluwgfupIliEdllfi441^riiM|.'HlVbHi|drT*hng知;ii*h-h[|h'>iiasupplyihiiyu^hifarti^unijEdan.￡)n￡Hdeaiiheholderuhetie-illifiiiiiiihi^'miijMICWH5LARivHH/如"「h*討1點(diǎn)誠(chéng)-berifiiuiflmdiLJilh'Riledwich^lernusiogapump-,anorderM3理>1君山嚴(yán)由政MiiLk血miihe或皿些亡*ii>ilheTh?!E*hi|i^.*i*!1ithiiii*kI>-rhreiiiinihi*bh:iv..iliT-ini|%,riHi'：iMv|i*>mlir>iiu'slutt%%rriicaitltti:withi^irerwhilepr^idiag*w\d￡><>niogfAp|bi(vk^trf>|R『.(SIln^Jtg就INRTIMLTThnrUhs1:i|li*?w>l|ji|i,7irIrai'i^.iliiiniJl||ifAh.mfi|IhiIlIiT:ili*-i|gi?§h*!g虻認(rèn)cwt■B5IMni.Tiijriijc1'ihjcquiiiriix-iirfK-hnk-hadv3Ddui*wlxTFw-I*Iii-ii、」=「ru襯*-.<1Inj"lull\r|i|gri>ii|iiIiik：!或pected占加岐血iHii;I.4COuniinih日「ujtsI糖時(shí)dEliiwlbythekiHiiig.bilnyXthtmayebumkmja■lirdlhMrhKXMLalhtquJlFrDtiiswivt.Cmri耕碩Ieikefulfil。網(wǎng)帕KEHmEblomarkers；withireT44ut1o>n口8ftmode叫砒dmHw^1mdn&lDn&.A1Wfi-spMtrdUvdiitincttrianuirkenj...-g.,eeSm二-i二-z+hnM才瞰#K?EdMlKtmn也1hsiue叫Sm^1n9雨踴E「JndthrM-d5r出g3如gB3jn咬兩。□detailed<*scr1pt1叫函-g血訥心「描_-北虹dAriEmMH珈函明-^dihdthehealmne也mEfldatasetfromiliningmoust-醞出?阪心ihhumI埒心ivil凹J了atg口witrnrnK函&redid[AjH引沖chA―召~―|j―jz?trjbr[標(biāo)nd器,Fur<rtjnEIheUkmUbl5穿透深度Nexus128的穿透深度可以達(dá)到7cm，這也被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。，S5-ImnwlijctrHcatns-ize:2.5coiFhufftcE:30itfiJ.liii-■Methylene-Mute制I%2flOXii^vra^irtu,”I.'c-penulnLkoideptli:0.7urn-Targeidepth:>7cim-101AzirnLithiemiHKo,TE:qichlin^ytjiI.,nnpiihliqhedC^lhbuiiHioil:料nIimRr^cjk：Ii6.操作步驟簡(jiǎn)單第一步就是動(dòng)物的前處理，在麻醉盒中實(shí)施動(dòng)物麻醉，現(xiàn)在有眾多的商業(yè)化系統(tǒng)可以實(shí)施小動(dòng)物的麻醉。第二步把麻醉后的動(dòng)物放在動(dòng)物托盤上，如有造影劑，可在此時(shí)通過眼部或尾靜脈注射造影劑。然后擺好位置，在動(dòng)物處理臺(tái)上進(jìn)行白光成像，為與光聲定位提供可見光圖像。第三步，把動(dòng)物托盤移至Nexus128上，按照高位和地位兩個(gè)位置選擇不同的固定位置進(jìn)行固定，蓋上倉(cāng)門就可進(jìn)行動(dòng)物光聲掃描了。7光聲圖像定位Nexus128配備的動(dòng)物處理臺(tái)，內(nèi)置光學(xué)攝像頭，可以記錄動(dòng)物的體位，然后把位置信息記錄下來。在接下來的圖像重建中，可以與光聲位置融合，從而使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋更加科學(xué)合理。8強(qiáng)大的軟件處理功能應(yīng)用Nexus128的軟件，可以對(duì)動(dòng)物位置進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)與光聲圖像的融合，從而合理解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)應(yīng)用3-D分析軟件可以進(jìn)行特定區(qū)域選取、特定體積選取、3-D視野顯示、吸收劑量計(jì)算、動(dòng)態(tài)探針攝取過程計(jì)算、不同時(shí)段圖像融合、劑量時(shí)間動(dòng)態(tài)分布、不同探針吸收過程比較、腫瘤內(nèi)外劑量計(jì)算等各項(xiàng)任務(wù)。Endra致力于真正的3-D成像系統(tǒng)；迄今為止，Nexus128是裝機(jī)量最多，使用率最高的3-D成像系統(tǒng)。9卓越的科學(xué)顧問團(tuán)隊(duì)Nexus128由RobertKruger教授和KeithStantz教授研發(fā)。著名的光聲技術(shù)發(fā)明人汪立宏教授和斯坦福大學(xué)的SamGambhir教授是Endra的科學(xué)顧問團(tuán)隊(duì)成員。目前Nexus128光聲系統(tǒng)是裝機(jī)量最大用戶最多的光聲系統(tǒng)。EndraNexus128系統(tǒng)硬件配置系統(tǒng)外觀系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造圖系統(tǒng)剖面示意圖

白光攝像頭定位近紅外熒光成像模塊超聲波發(fā)射模塊二EndraNexus128系統(tǒng)科研應(yīng)用EndraNexus128可廣泛應(yīng)用于新型造影劑（探針）的研發(fā)、納米材料臨床應(yīng)用分析、心血管、藥物代謝、疾病早期診斷、腫瘤療效觀察、基因表達(dá)研究、干細(xì)胞及免疫研究等領(lǐng)域。2.1腫瘤學(xué)應(yīng)用2.1.1腫瘤形態(tài)學(xué)光聲由于其具有的高分辨率，因此可以在腫瘤形態(tài)學(xué)研究中發(fā)揮自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)又由于光聲檢測(cè)是一種非侵入性、無損的檢測(cè)方式，因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)材料來講是沒有任何危害的，因此對(duì)于研究結(jié)果的解釋更加科學(xué)合理。

TumwPrpgne55ion3BxPCPancreaticCancer匚5謂「growthwitlitumorpragressipori]IrnHiTumwPrpgne55ion3BxPCPancreaticCancer匚5謂「growthwitlitumorpragressipori]IrnHi3mm5rtlhi可觀察腫瘤動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)的過程可以從不同角度來觀察腫瘤的形態(tài)由于腫瘤外周和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，因此會(huì)造成這兩個(gè)不同區(qū)域?qū)τ谠煊皠┑奈债a(chǎn)生不同的行為。腫瘤外周灌注通常是吸收較快，因?yàn)槟抢镉休^多的血管新生，代謝旺盛，因而清除速度也快，曲線呈現(xiàn)快升快降模式；相反，腫瘤內(nèi)部由于代謝較慢，灌注呈現(xiàn)慢升慢降模式，且總體信號(hào)峰值大大低于腫瘤外周信號(hào)。這可以用于腫瘤狀態(tài)測(cè)定，如果這兩個(gè)峰值在時(shí)間上逐漸靠近，說明腫瘤得到了抑制，向預(yù)后良好方向發(fā)展，反之表明腫瘤惡化。詢namicscanningh3seLO^I]acquisItiDntifiaUed-C^nrifkidd!},seamingior1mmute?Te^^ihp^rheionapplitaiioilsLorrtras^taitumarperipheryLorrtras^taitumarperipherydudcorte?TheregiofialdirRereficesin〔iigrpehrtigan?*n&MuredbymonHorlng.thn[onconlraftiDnofabolusInjoctiDnd1cdntr-Ktrnndifl.腫瘤灌注觀察。綠色曲線代表外周灌注的動(dòng)力學(xué)曲

線，紅色線代表腫瘤內(nèi)部灌注的動(dòng)力學(xué)曲線2.1.3探針吸收-動(dòng)態(tài)掃描本文4.2已經(jīng)介紹了納米探針的吸收分析，對(duì)于任何商業(yè)化可用的探針和造影劑來講，Nexus128都能進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)態(tài)掃描。然后在附帶的專業(yè)軟件中進(jìn)行攝取、吸收、清除過程的分析。下圖是以人用ICG為例，在小鼠的腫瘤模型中的吸收和清除動(dòng)態(tài)過程。

一我*一M-ikKiwISmn一我*一M-ikKiwISmnIfCoolraat-enh-snc<sdP￡TiFnaBJnpric*toandsHbani.v.irteclicincfK.GPcrrusiamDdzuyTimeFigkjNEz.ParjHidiiricmwofwithICGquantityragjonalJfifereriMinli^urp甑萄卜5[ijWerE&WupCukc1irlnpybe"lifippedsfiathllvforstudes,MichmolEaihrprobes.Flyura3:TurrorheiAna驢rwityHihrni^ghdiFftfrentes-inpc-HysknwH：hEsilvtfininjifrtedICG.Thetoop口kitshowirap^dw?hinardwaWhout口fthe■XwW*陽rfuEtur^f網(wǎng)ilphqiyTh著心山血叫5寸貌岫dela^tdrohtrastarnvalintheoerrtrjlwsof1hElumcr.圖1：靜脈注射ICG之前和之后光聲圖像比較。圖2：ICG在腫瘤不同區(qū)域分布的狀況。圖3：不同區(qū)域ICG攝取動(dòng)態(tài)過程比較，上圖為腫瘤外周，可看到對(duì)ICG吸收較快，達(dá)到峰值后下降，下圖為腫瘤內(nèi)部動(dòng)力學(xué)曲線，顯示吸收較慢，直到最后一次掃描信號(hào)仍在上升的情形。2.1.4腫瘤治療既然Nexus128可觀察腫瘤形態(tài)學(xué)，也可以檢測(cè)腫瘤灌注和動(dòng)態(tài)掃描，那么它就可以應(yīng)用于腫瘤治療的評(píng)估。既可以從腫瘤大小上直接半定量判斷腫瘤是否被抑制，也可以通過腫瘤內(nèi)外部結(jié)構(gòu)的變化來評(píng)估抗腫瘤藥物的藥效。<C戒kl^piarded*ccftfrue1+34<C戒kl^piarded*ccftfrue1+34■'M血itvxa^edTuiflrt&rVascuiatareResponseStI.?toPa墉AfterImplantatia裸鼠分為對(duì)照組和治療組，治療組使用抗血管生成藥物，對(duì)照組使用安慰劑。用藥之后，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組血管新生現(xiàn)象仍然呈上升趨勢(shì)(綠色線)，而治療組在用藥后血管新生呈明顯下降趨勢(shì)。2.2納米材料(新型造影劑沖的應(yīng)用納米材料由于其均一的分散性和納米級(jí)粒度而導(dǎo)致其在近紅外有較好的光吸收，這也是光聲成像的基礎(chǔ)。EndraNexus128由于其激發(fā)波長(zhǎng)是處于680-950納米，因此所有納米材料包括碳納米管(carbonnanotubes)、金納米棒(goldnanorods)、金納米籠(gold

nanocages)和金納米球(goldnanospheres)都可以在這個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)有相應(yīng)的光吸收，這對(duì)于新型納米探針研究十分有益。心N1M4引.ioioatwrwim'、\i*L'urilJillkLl心N1M4引.ioioatwrwim'、\i*L'urilJillkLldriigNMUrgMai墓，20*U9GoldNanocages在黑色素瘤攝取中的應(yīng)用，碳納米管通過PEG和蛋白A與腫瘤靶向特異抗體后注射小鼠，并被導(dǎo)向至腫瘤部位，可以看出在0,3,6小時(shí)的時(shí)間過程中，金納米籠逐漸被黑色素瘤攝取并積聚的過程。從而引起特異性光聲信號(hào)由于EndraNexus128光聲系統(tǒng)具有非侵入性探測(cè)的特點(diǎn)，同時(shí)也因?yàn)樗钦嬲?-D成像，因此非常適合于對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的連續(xù)觀察。在探針被注入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物體內(nèi)后，可以間斷性地來掃描實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，從而得到探針在體內(nèi)被攝入、吸收、清除的動(dòng)態(tài)信息。例如為研究金納米棒在小鼠移植腫瘤中的動(dòng)態(tài)分布過程，在注射納米探針后每隔15分鐘掃描一次動(dòng)物，共掃描5次，總時(shí)間達(dá)到75分鐘。掃描后的光聲圖像可以在軟件內(nèi)融合、并生成相應(yīng)的動(dòng)態(tài)曲線，方便我們的分析。feKUptakeExamfeKUptakeExam?CMtal>ascview枷血UptakeEkbih-超訕SliceswithVOJ阮beUptakeCum▲j——j-一瑚血g/町杉止黔訥30心jeAllonn^irdfbrof/timrpn/nis探針攝取實(shí)驗(yàn)的軟件分析界面不同時(shí)間段探針攝取動(dòng)態(tài)分析從軟件分析的界面可以看出，應(yīng)用Nexus128可以實(shí)現(xiàn)探針實(shí)驗(yàn)研究的各個(gè)方面，這包括比較不同探針的吸收時(shí)間、比較腫瘤不同區(qū)域吸收時(shí)間、檢驗(yàn)不同吸收時(shí)間探針濃度效果和檢驗(yàn)靶向探針在腫瘤內(nèi)部的3-D分布狀況等。這些應(yīng)用對(duì)于探針研發(fā)、臨床前評(píng)估都是至關(guān)重要的。2.3解剖學(xué)應(yīng)用外區(qū)域都有一L'crdx'llumeh□qA號(hào)，因而可以作為解剖.二圖的光聲成像中，我們可以清楚看到.鼠的各個(gè)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。JKadal..心uhli』Kd.新生小鼠的全身光聲成像ENDF外區(qū)域都有一L'crdx'llumeh□qA號(hào)，因而可以作為解剖.二圖的光聲成像中，我們可以清楚看到.鼠的各個(gè)解剖學(xué)結(jié)構(gòu)。JKadal..心uhli』Kd.新生小鼠的全身光聲成像ENDFASpinaltor-d2.4光學(xué)造影劑應(yīng)用-5-WE15ECJB匚旦芭-5-WE15ECJB匚旦芭E4EMDRAEndogenou缶CcmtraH：AngiographySofttissuecontrast(anatogou%toCECT)O；saturationContrastEnha匹超:DCEperfusion(ICG)Targetedimaging；ceikandbi&marlersMolecuFsrjmeging(acdvatableprobes)Wavelength(nm)RichMrttrMtmer/rfinismenablessewratapfificatiMS光學(xué)造影劑應(yīng)用

我們?nèi)梭w內(nèi)有許多的成分都是內(nèi)源性造影劑，例如血紅蛋白就是一個(gè)很好的內(nèi)源性造影劑，而攜帶了氧的血紅蛋白在另外的波長(zhǎng)會(huì)有較大的吸收，所以根據(jù)這個(gè)原理光聲就可以測(cè)量血紅蛋白濃度和血氧飽和度。體內(nèi)的軟組織、腫瘤內(nèi)的新生血管也是良好的造影劑，腫瘤的血管新生其原理也是基于血管活動(dòng)十分活躍，因此含有的血紅蛋白濃度高于腫瘤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，基于血紅蛋白檢測(cè)的光聲波長(zhǎng)就可以實(shí)施腫瘤血管新生的分析。NIRIPh^icacouaillc5p*ciriFaranwin!：Quantitatrvewnwhmia都地(hemogjcbin就航時(shí)mew(BreadLancer]I'ChunanNIRIPh^icacouaillc5p*ciriFaranwin!：Quantitatrvewnwhmia都地(hemogjcbin就航時(shí)mew(BreadLancer]I'ChunanCanttr)ENDHAkrriensEvImafiEOw"(MlI"腫瘤內(nèi)外部結(jié)和相應(yīng)血紅蛋白濃度分析外源性的造影劑，只要其吸收波長(zhǎng)在680nm~950nm之間，都可以用Nexus128來實(shí)施檢測(cè)，例如常用的ICG、幾乎所有的納米材料等，都能在光聲系統(tǒng)中產(chǎn)生較好的檢測(cè)信號(hào)。MIP,11MIP,11ngl?wivwlanfth■cqiJiltion利用系統(tǒng)軟件，還可以做到背景信號(hào)的扣除。例如在上圖中，用805nm掃描總體光聲信號(hào)（左圖），然后用835nm掃描作為臟器背景信號(hào)（中圖），使用805nm減去835nm的背景，就得到了ICG造影劑特異性