癌癥治療的精準(zhǔn)性依賴于對(duì)腫瘤微環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。廈門大學(xué)與第四軍醫(yī)大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種光聲成像（PA）-光學(xué)相干斷層掃描血管成像（OCTA）-激光散斑成像（LS）多模態(tài)光學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)腫瘤熱化療全程的“宏觀生理引導(dǎo)+微觀結(jié)構(gòu)-功能驗(yàn)證”。該技術(shù)通過PA成像實(shí)時(shí)追蹤腫瘤血氧飽和度（SaO2）和藥物富集動(dòng)態(tài)，利用OCTA以微米級(jí)分辨率量化微血管密度（MVD）變化，結(jié)合LS成像動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)血流速度（相對(duì)血流量RBF），形成從毫米到微米尺度的完整評(píng)估鏈。在U87-MG膠質(zhì)瘤小鼠模型中，研究證實(shí)該策略可精準(zhǔn)捕捉載藥納米片（5-Fu-Si NSs）治療前后的腫瘤血管塌陷、血流抑制等關(guān)鍵生理響應(yīng)，為納米藥物療效評(píng)估提供了全新技術(shù)范式。

該研究由馬恒（第四軍醫(yī)大學(xué)）和趙慶亮（廈門大學(xué)）擔(dān)任通訊作者，黃豆豆、王廣興等為共同第一作者，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際期刊《Advanced Science》。

重要發(fā)現(xiàn)

 

01光聲成像：腫瘤生理狀態(tài)的“偵察兵”
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ：通過靜脈注射5-Fu-Si納米片（一種載藥光熱材料），利用光聲/超聲多模式成像系統(tǒng)監(jiān)測(cè)腫瘤區(qū)域的血氧飽和度（SaO2）和血紅蛋白含量（HbT）。

關(guān)鍵結(jié)論：
藥物富集驗(yàn)證：注射后5小時(shí)，腫瘤部位PA信號(hào)強(qiáng)度達(dá)峰值，為初始值的3.6倍，表明納米片在腫瘤區(qū)域高效富集。

血流動(dòng)力學(xué)評(píng)估：治療前腫瘤中心SaO2顯著低于邊緣，提示缺氧微環(huán)境；熱化療后SaO2回升，反映血管再通和氧供改善。

宏觀治療引導(dǎo)：PA成像可實(shí)時(shí)反饋腫瘤血管化程度，指導(dǎo)激光熱療的能量調(diào)節(jié)，避免過度治療導(dǎo)致的組織損傷。

02光學(xué)相干斷層掃描血管成像：微血管網(wǎng)絡(luò)的“顯微鏡”
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)荷瘤小鼠進(jìn)行長(zhǎng)期OCTA掃描，量化治療前后微血管密度（MVD）和形態(tài)變化。

關(guān)鍵結(jié)論：
血管結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)追蹤：腫瘤生長(zhǎng)早期，中心血管塌陷、邊緣新生血管形成；熱化療后，腫瘤整體血管網(wǎng)絡(luò)密度降低40%，且邊緣血管呈現(xiàn)異常擴(kuò)張。
治療效果對(duì)比：?jiǎn)渭兓熃M僅輕微抑制血管生成，而熱化療組（5-Fu-Si NSs+激光）可顯著破壞血管完整性，導(dǎo)致腫瘤缺血性壞死。
精準(zhǔn)評(píng)估工具：OCTA的三維重建圖像可清晰顯示藥物分布與血管損傷的空間關(guān)系，為評(píng)估納米藥物療效提供直接證據(jù)。

03激光散斑成像（LS）：血流動(dòng)力學(xué)的“實(shí)時(shí)記錄儀”
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ：利用激光散斑技術(shù)監(jiān)測(cè)腫瘤中心及邊緣區(qū)域的相對(duì)血流量（RBF）變化。
關(guān)鍵結(jié)論 ：
血流速度量化：腫瘤生長(zhǎng)早期，中心RBF較正常組織降低30%；熱化療后，周邊RBF恢復(fù)至正常水平的80%，而中心RBF仍處于低灌注狀態(tài)。

    治療響應(yīng)差異：?jiǎn)渭兓熃MRBF僅短暫升高，而熱化療組可長(zhǎng)期抑制腫瘤血流，有效阻斷營(yíng)養(yǎng)供給。

    功能-結(jié)構(gòu)聯(lián)合分析：LS與OCTA結(jié)合發(fā)現(xiàn)，血管密度降低與血流速度下降呈正相關(guān)（R2=0.82），揭示了治療后腫瘤微環(huán)境的雙重破壞機(jī)制。

創(chuàng)新與亮點(diǎn)
01多模態(tài)成像的協(xié)同突破
傳統(tǒng)單一成像技術(shù)面臨“分辨率-穿透深度”的矛盾：PA成像穿透深度達(dá)毫米級(jí)但分辨率較低，OCTA和LS雖能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)分辨率，但成像范圍有限。本研究通過三重技術(shù)互補(bǔ)，構(gòu)建了從宏觀到微觀的完整監(jiān)測(cè)鏈：

PA成像提供腫瘤整體生理參數(shù)（如SaO2、HbT），指導(dǎo)治療方案調(diào)整；

OCTA和LS分別從結(jié)構(gòu)（血管密度）和功能（血流速度）維度驗(yàn)證治療效果，形成“宏觀引導(dǎo)-微觀驗(yàn)證”的閉環(huán)。

02納米治療的精準(zhǔn)評(píng)估
研究設(shè)計(jì)的5-Fu-Si納米片兼具光熱效應(yīng)和化療功能。通過PA成像可實(shí)時(shí)追蹤納米片在腫瘤內(nèi)的富集動(dòng)態(tài)，而OCTA和LS則量化其對(duì)血管和血流的雙重破壞作用。這種 成像-治療一體化策略 不僅提高了治療效率，還為評(píng)估納米藥物的體內(nèi)行為提供了標(biāo)準(zhǔn)化方法。

03長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的可行性
在U87-MG荷瘤小鼠模型中，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了從腫瘤生長(zhǎng)到治療后30天的全程監(jiān)測(cè)，揭示了腫瘤血管生成與治療響應(yīng)的時(shí)序關(guān)系。這一技術(shù)突破為研究腫瘤復(fù)發(fā)機(jī)制和優(yōu)化治療方案提供了新范式。

總結(jié)與展望
這項(xiàng)研究通過光學(xué)成像技術(shù)的跨學(xué)科創(chuàng)新，將腫瘤治療的監(jiān)測(cè)精度從“器官層面”推進(jìn)至“單細(xì)胞血管網(wǎng)絡(luò)”層面。其核心價(jià)值不僅在于揭示了熱化療對(duì)腫瘤微環(huán)境的雙重破壞機(jī)制（血管結(jié)構(gòu)毀損+血流功能抑制），更在于建立了一套可復(fù)制、可標(biāo)準(zhǔn)化的多模態(tài)評(píng)估體系——該技術(shù)基于現(xiàn)有光學(xué)設(shè)備（如臨床可用的OCTA系統(tǒng)），無需額外硬件投入即可升級(jí)為“成像-治療一體化平臺(tái)”，具備快速臨床轉(zhuǎn)化潛力。未來，隨著光學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展（如更高分辨率的OCTA、更深穿透的PA成像），多模態(tài)成像有望從實(shí)驗(yàn)走向臨床，成為腫瘤診療的“標(biāo)配”工具。同時(shí)，結(jié)合人工智能算法對(duì)多源數(shù)據(jù)的深度挖掘，或?qū)⒔怄i腫瘤治療的全新策略。

論文信息
聲明：本文僅用作學(xué)術(shù)目的。
Huang D, Wang G, Mao J, Liu C, Fan Z, Zhang Y, Zhang B, Zhao Y, DAI C, He Y, Ma H, Liu G, Chen X, Zhao Q. Intravital Whole-Process Monitoring Thermo-Chemotherapy Via 2D Silicon Nanoplatform: A Macro Guidance and Long-Term MicroscoPIc Precise Imaging Strategy. Adv Sci (Weinh). 2021 Aug;8(16):e2101242.

DOI:10.1002/advs.202101242.