多光谱光声断层扫描在不同疾病中的可行性 (FOMO)

光声成像是一种基于光声效应的新型成像方法，由Alexander Graham Bell于1880年首次提出。 当生物组织受到超短激光脉冲照射时，组织发色团吸收激光并由于热弹性膨胀而形成压力瞬变波。 这些光声或光声波可以由组织周围的宽带超声换能器检测到。 光声成像的独特之处在于它解决了光学对比度问题，但分辨率遵循超声波衍射规则；组织中超声波信号的散射比光信号弱得多。 因此，光声方法对生物组织内的光子散射不敏感，从而提供更高的空间分辨率和对组织光吸收的高敏感性。 此外，它的穿透深度可达几厘米，使其适合对体内更深的组织进行成像。 光声成像已被证明可以解决各种疾病的临床相关问题，例如多种流行的癌症和炎症性肠病。

多种成像方法基于光声成像。 然而，与其他类型的光声成像不同，多光谱光声断层扫描（MSOT）涉及用多个波长照射组织。 由于 9 激光的高频脉冲率，可以在一张图像中识别多个波长。 可以使用光谱分解算法处理图像，以解析不同的组织发色团，例如血红蛋白、脱氧血红蛋白、黑色素和脂肪，它们都具有独特的吸收光谱或“光谱特征”。 这提供了通过区分和量化包括内源组织发色团在内的特定吸收体的贡献来重建图像的能力。

正常组织和患病组织之间内源生色团分布的差异已在临床前和临床光声研究中得到广泛描述。 由于恶性肿瘤的增殖和转移扩散高度依赖于血管生成，正常组织和肿瘤组织之间的血红蛋白浓度差异是众所周知的病理生理现象，异常血管化导致局部血红蛋白浓度升高，产生强烈的光声对比度，使得光声成像变得合适用于血管生成和肿瘤的可视化。 这种现象可用于诊断多种恶性肿瘤，也有可能用于监测治疗后的疾病进展。 例如，已经观察到良性和恶性甲状腺组织中血红蛋白分布之间的相关差异，并且已经描述了使用耳声学的乳腺肿瘤可视化。

对于外周动脉疾病，血红蛋白分布和斑块特征是疾病表征中高度相关的生物学特征。 如今，X 射线 CT 等成像方式被认为是黄金标准，这给患者带来了相关的辐射负担。 光声成像具有可视化外周动脉和颈动脉等的潜力，即使在 3D 环境中也是如此。识别胶原蛋白和脂质等特定斑块特征将是斑块生物学及其与斑块破裂关系可视化的下一步。 这是已批准的 MSOT 方案的主题，该方案已招募 5 名患者。

随着 MSOT 对临床研究的兴趣激增，技术的发展使成像系统适合临床使用。 我们在 UMCG 中使用的 MSOT Acuity Echo (iThera Medical GmbH) 专用于临床研究，在形式和操作上类似于临床超声技术。 此外，它还可以额外使用超声检查 (OPUS)，从而同时提供解剖、功能和分子信息。 MSOT Acuity Echo 以实时图像的形式提供即时反馈。

由于多个学科（外科、放射科、核医学、口腔颌面外科、内科）都有兴趣使用该设备，我们旨在探索 MSOT 用于各种适应症的可能性。 我们假设使用 MSOT 可视化组织发色团可以识别与疾病（进展）相关的分子变化。