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超分辨超聲成像在癌癥中的應(yīng)用

發(fā)布時間:2023-02-23

超分辨率超聲成像是一種前沿超聲技術(shù),該技術(shù)可以無創(chuàng)地識別微血管系統(tǒng),同時能達到前所未有的空間分辨率,超出了聲學(xué)衍射極限,由于其具有無創(chuàng)、低成本、安全性和可推廣性,未來將成為監(jiān)測疾病進展和評估治療效果的首選方法。

超分辨超聲成像主要通過使用通過血管網(wǎng)絡(luò)的超聲造影劑代替熒光團在光學(xué)超分辨成像中的作用,用于微血管系統(tǒng)的無創(chuàng)成像,其成像過程為光活化定位顯微鏡中的閃爍熒光源用微泡代替,微泡在血液中的空間位置隨機變化,通過成像設(shè)備計算原始圖像的點源位置,并從原始圖像數(shù)據(jù)中提取單個微氣泡信號,并去除靜止的組織成分保持移動的微氣泡信號。通過與成像系統(tǒng)的預(yù)定配合,確定每個微氣泡位置,最終收集的數(shù)據(jù)以彩色編碼的形式輸出成像。  

眾所周知,癌癥二級預(yù)防中早發(fā)現(xiàn)可大大增加臨床成功治療的幾率,惡性血管生成是區(qū)分早期癌癥組織與正常組織的顯著特點,惡性腫瘤相關(guān)的微血管網(wǎng)絡(luò)特征(包括密度、分支、大小和不均勻性)與健康組織相比具有明顯差異,惡性血管生成已被公認為診斷癌癥的重要生物標志物。臨床上應(yīng)用較成熟的超諧波對比超聲成像(也稱為聲學(xué)血管造影)已被用于可視化微血管系統(tǒng)并檢測與體內(nèi)腫瘤誘導(dǎo)的血管生成相關(guān)的形態(tài)異常。然而,這種成像技術(shù)的性能受到到超聲工作頻率的聲衍射極限約束的空間分辨率制約,而超分辨超聲成像實驗研究報道較之傳統(tǒng)的聲學(xué)成像,該項技術(shù)分辨率提高了十倍,同時顯著提高成像能力和識別腫瘤相關(guān)微血管生成的潛力表征,同時使得時間分辨率的改善。

分辨成像臨床報道研究以皮下纖維肉瘤為研究對象進行了三維超分辨成像,并將微血管特征與健康人群進行了比較,與傳統(tǒng)的聲學(xué)血管造影相比,超分辨率超聲成像大大提高了空間分辨率,同時成像進一步評估了特定的癌癥類型,實現(xiàn)了臨床轉(zhuǎn)化。乳腺癌是女性最常見的癌癥類型,死亡率位居第二位,目前也是該成像技術(shù)熱門研究領(lǐng)域。國外研究人員將該技術(shù)用于監(jiān)測三陰性乳腺癌小鼠腫瘤微血管網(wǎng)絡(luò)的變化,以評估治療效果,研究發(fā)現(xiàn)腫瘤組織的血管與組織比率在腫瘤靶向治療后逐漸降低同時開展了超分辨率成像治療乳腺癌患者的臨床試點研究,研究中對接受第一、第二和第三周期新輔助化療后的乳腺癌患者進行運動模型超分辨率超聲成像,通過成像可以得到空間分辨率和功能信息改進,包括血流流速等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的超聲成像。這些研究可以成為進一步擴展臨床研究并促進未來臨床應(yīng)用的大力支持佐證。

由于腫瘤的關(guān)鍵特征之一是密集的微血管系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),腫瘤模型將作為展示超分辨成像能力和該項技術(shù)改進的良好載體。目前對于超分辨率成像在癌癥上的臨床應(yīng)用潛能的探索,以及通過該技術(shù)重建的微血管網(wǎng)絡(luò)的精細結(jié)構(gòu),可以準確地推導(dǎo)出重要功能參數(shù),以幫助診斷并區(qū)分不同的惡性腫瘤類型。該技術(shù)目前已進行多項腫瘤研究,特別是對于乳腺癌的研究如火如荼,研究成果頗豐,并逐步啟動了對人類受試者的實驗。預(yù)計在不久的將來,該技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化將朝著更廣泛的臨床應(yīng)用方面蓬勃發(fā)展。


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