小动物光声成像技术原理及应用（三）

3.4 肿瘤学应用

3.4.1 肿瘤形态学

光声由于其具有的高分辨率，因此可以在肿瘤形态学研究中发挥自己独特的优势。同时又由于光声检测是一种非侵入性、无损的检测方式，因此对于实验材料来讲是没有任何危害的，因此对于研究结果的解释更加科学合理。

3.4.2 肿瘤灌注

由于肿瘤外周和内部结构不同，因此会造成这两个不同区域对于造影剂的吸收产生不同的行为。肿瘤外周灌注通常是吸收较快，因为那里有较多的血管新生，代谢旺盛，因而清除速度也快，曲线呈现快升快降模式；相反，肿瘤内部由于代谢较慢，灌注呈现慢升慢降模式，且总体信号峰值大大低于肿瘤外周信号。这可以用于肿瘤状态测定，如果这两个峰值在时间上逐渐靠近，说明肿瘤得到了抑制，向预后良好方向发展，反之表明肿瘤恶化。
 

近红外小动物光声成像系统的代表：Endra Nexus 128

Endra公司是由辉瑞、默克、强生、雅培、Lilly、诺华诺德、阿斯特拉等七大制药公司组成的Enlight Biosciences实体投资成立的。Endra发展光声的历史可以追溯到2001年，迄今已有九年的历史，目前Endra已经在肿瘤生物学和探针研发方面开展了3年多的应用性研究。
Endra Nexus 128有专门的动物准备台，对小鼠做光学成像，可以和光声的图片以及超声图像融合提供定位。

Nexus 128硬件部分使用起来十分方便，处理动物也十分简单，因此可以实现快速的动物扫描。由于Endra可为用户选配多个动物托盘（animal tray），因此在一个动物正在扫描时，另外的动物托盘可以同时进行动物麻醉和造影剂注射，因此大大提高了动物处理速度。

从上图可以看出，操作Nexus 128的步骤十分简单。第一步就是动物的前处理，在麻醉盒中实施动物麻醉，现在有众多的商业化系统可以实施小动物的麻醉。第二步把麻醉后的动物放在动物托盘上，如有造影剂，可在此时通过眼部或尾静脉注射造影剂。然后摆好位置，在动物处理台上进行白光成像，为与光声定位提供可见光图像。第三步，把动物托盘移至Nexus 128上，按照高位和地位两个位置选择不同的固定位置进行固定，盖上仓门就可进行动物光声扫描了。

Nexus 128的动物托盘卡槽有高位和低位两个可选位置，分别对应于皮下肿瘤扫描和全身成像扫描，给用户使用带来便利和更高的分辨率，使实验结果更加准确可靠。

Nexus 128配备的动物处理台，内置光学摄像头，可以记录动物的体位，然后把位置信息记录下来。在接下来的图像重建中，可以与光声位置融合，从而使实验结果的解释更加科学合理。

Nexus 128系统采用一个PC工作站来捕获数据，用另一台Mac机来实施数据的重建，这样可以做到捕获和重建互不干扰，在重建的同时可以同时进行下一步的数据捕获。

Nexus 128输出的DICOM格式图像可被所有3-D处理软件识别，因此可以实现图像处理的融合和比较。

应用Nexus 128的软件，可以对动物位置进行定位，实现与光声图像的融合，从而合理解释实验结果。同时应用3-D分析软件可以进行特定区域选取、特定体积选取、3-D视野显示、吸收剂量计算、动态探针摄取过程计算、不同时段图像融合、剂量时间动态分布、不同探针吸收过程比较、肿瘤内外剂量计算等各项任务。

Endra Nexus 128与其它产品相比具有以下优势：

• 真正的全角度3D成像，提供精确定位，可提供较高的图片对比度和分辨率。

• 可以连接气体麻醉，动物准备时间短（1分钟左右），节省时间，提高使用率，每小时可完成20只小鼠，同时成像后动物可以马上恢复。实验动物放在专门的托盘上面，不必浸在特殊的液体里。所以可以对任何部分（如脑部）做活体成像。

• 已经成功应用于检测血红蛋白，氧合血红蛋白，ICG，IR800，量子点，纳米金等多种荧光染料和光声造影剂。

• 全球用户最多，已被欧美日韩等多个著名科研单位选用，性能得到了充分认可。

• 拥有全球光声领域最权威的科学家顾问团队。

总之，Endra小动物光声成像系统是一种新型的无损伤活体成像模式，它同时具备光学成像的高对比度特性和超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。Endra成像系统既可以实现内源性结构成像，也可以在对比增强剂辅助下得到对比度更高的图像。它可以应用于心血管、药物代谢、疾病早期诊断、基因表达研究、干细胞及免疫、肿瘤生物学，脑神经生物学等各研究领域，为科学研究提供更可靠更全面的实验数据。