光聲成像在婦科腫瘤診斷中的研究進(jìn)展綜述,婦產(chǎn)科論文

光聲成像在婦科腫瘤診斷中的研究進(jìn)展綜述,婦產(chǎn)科論文內(nèi)容摘要：光聲成像技術(shù)是近年發(fā)展起來(lái)的一種新興生物醫(yī)學(xué)成像方式方法，它結(jié)合了純光學(xué)組織成像中高選擇特性和純超聲組織成像中深穿透特性的優(yōu)點(diǎn)，可得到高分辨率和高比照度的組織深層圖像，從原理上避開(kāi)了光散射的影響。近年來(lái)，光聲成像在臨床醫(yī)學(xué)的諸多學(xué)科中均有了相關(guān)的應(yīng)用和發(fā)展，文章就光聲成像在婦科腫瘤中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：光聲成像；婦科腫瘤；高分辨率；深穿透；Abstract:Photoacousticimagingtechnologyisanewbiomedicalimagingmethoddevelopedinrecentyears,whichcombinestheadvantagesofhighselectivityinpureopticaltissueimaginganddeeppenetrationinpureultrasonictissueimaging.thedeeptissueimagewithhighresolutionandhighcontrastcanbeobtained,whichavoidstheinfluenceoflightscatteringinprinciple.Inrecentyears,photoacousticimaginghasbeenappliedanddevelopedinmanydisciplinesofclinicalmedicine.Thispaperreviewstheresearchprogressofphotoacousticimagingingynecologicaltumors.Keyword:photoacousticimaging;gynecologicalneoplasms;highresolution;deeppenetration;光聲成像是一種新型的、非侵入式的混合型生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它集光學(xué)成像的高比照度以及超聲成像的高穿透深度的優(yōu)點(diǎn)于一身，為當(dāng)下臨床醫(yī)學(xué)檢測(cè)提供了更優(yōu)的方式，因而光聲成像的發(fā)展?jié)摿κ菬o(wú)限的。光聲成像的原理是：當(dāng)生物組織在接收脈沖激光的照射時(shí)，組織內(nèi)部的生色團(tuán)會(huì)吸收脈沖激光的能量，將光能轉(zhuǎn)化為熱能，并通過(guò)分子振動(dòng)和熱彈性效應(yīng)，使局部初始?jí)毫υ黾?，因而產(chǎn)生超聲波，在組織體外部或腔內(nèi)放置的超聲探測(cè)器就能夠接收到這些超聲波，并根據(jù)探測(cè)到的光聲信號(hào)來(lái)重建組織內(nèi)部對(duì)光的吸收分布圖像。以此得到的光聲圖像就能夠作為病變?cè)\斷的根據(jù)，為臨床提供有效的信息[1].1光聲成像在醫(yī)學(xué)診斷中的研究進(jìn)展光聲〔PA〕技術(shù)作為一種新的非侵入性生物成像形式在臨床檢測(cè)中具有宏大的潛力，與傳統(tǒng)的光學(xué)成像相比，光聲成像〔PAI〕能夠在更深的成像深度下實(shí)現(xiàn)更高層次分辨率的成像，PAI的指導(dǎo)有助于遠(yuǎn)程控制藥物遞送[2].除此之外，光聲成像還用于包括血管生長(zhǎng)和抗血管生成反響、微循環(huán)病理學(xué)、生物標(biāo)志物、腦生物學(xué)和藥物篩查反響等內(nèi)在PA比照〔血紅蛋白和黑色素〕的研究，而且使用PA作為成像形式納米醫(yī)學(xué)評(píng)估和圖像引導(dǎo)藥物傳播正在出現(xiàn)[3].在肌肉檢測(cè)中，定量光聲成像用于早期檢測(cè)肌肉缺血損傷[4].在乳腺癌中，對(duì)原發(fā)性病變檢測(cè)有積極的臨床影響，用于乳腺癌術(shù)中分子水平的手術(shù)指導(dǎo)[5].光聲成像還可用于皮膚外科醫(yī)生在術(shù)前體內(nèi)非黑色素瘤皮膚癌〔NMSC〕可視化的成像[6].在技術(shù)方面，利用自制的納米探針，光聲成像實(shí)現(xiàn)了光聲分子成像和光熱治療。在前哨淋逢迎治療上，光聲成像技術(shù)通過(guò)對(duì)美國(guó)食品藥品管理局〔FDA〕批準(zhǔn)的臨床外源性比照劑〔吲哚菁綠或亞甲基藍(lán)〕的成像，能夠無(wú)損地在體外精到準(zhǔn)確定位前哨淋逢迎的位置，并通過(guò)活檢針，把手術(shù)轉(zhuǎn)化為活檢取樣的微創(chuàng)經(jīng)過(guò)，這樣不僅極大地減少了病人的創(chuàng)傷和痛苦，也給醫(yī)生帶來(lái)極大的便利，并有望顯著地減少醫(yī)療費(fèi)用、降低手術(shù)創(chuàng)傷[7].在輔助檢查方面，Yang等[8]設(shè)計(jì)的一種光聲內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，它的基本成像原理與光聲顯微鏡一樣，不同之處在于光聲內(nèi)窺鏡對(duì)成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微型化并采用了特殊的掃描機(jī)構(gòu)，以知足深切進(jìn)入人體內(nèi)部檢查的需要。在最新的報(bào)道中，研究人員表示光聲成像還能鑒別癌癥的分期與疾病進(jìn)展情況。該技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入臨床試驗(yàn)。隨著光聲成像在各系統(tǒng)中研究的開(kāi)展，其在婦科腫瘤疾病中的研究也獲得了一定本質(zhì)性成果。2光聲成像在婦科腫瘤中的研究進(jìn)展女性婦科腫瘤一直是困擾廣大女性的惡性腫瘤之一，嚴(yán)重影響了女性的健康。常見(jiàn)的婦科腫瘤有外陰腫瘤、陰道腫瘤、子宮腫瘤、卵巢腫瘤和輸卵管腫瘤。以子宮及卵巢腫瘤多見(jiàn)，外陰及輸卵管腫瘤少見(jiàn)。從臨床來(lái)看，婦科腫瘤早期的發(fā)現(xiàn)比例仍然不高，多數(shù)就診患者已處于中晚期，錯(cuò)失了治愈的時(shí)機(jī)，主要由于缺少更好的檢查診斷方式方法。光聲成像在卵巢腫瘤中的應(yīng)用較多。BhatRA等[9]利用離體卵巢腫瘤組織討論光聲光譜在記錄卵巢組織光譜中的應(yīng)用潛力，并利用光譜形式區(qū)分腫瘤與非腫瘤，這是一項(xiàng)初步研究。AguirreA等[10]的實(shí)驗(yàn)室所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一個(gè)配準(zhǔn)超聲和光學(xué)成像系統(tǒng)用于卵巢的成像，這個(gè)系統(tǒng)是由一個(gè)1.75D的超聲陣列組成，能夠提供多個(gè)超聲脈沖回波B型掃描的圖像，他們提供了立體人類卵巢圖像，包括正常、異常以及惡性卵巢組織，初步結(jié)果表示清楚，光聲成像輔助超聲能夠基于光吸收以及分布格局來(lái)區(qū)分正常卵巢和惡性卵巢。AlqasemiU等[11]介紹了體外卵巢組織的超聲和光聲圖像的獨(dú)特特征以及這些特征與腫瘤生理的關(guān)系。通過(guò)一系列方式方法提取了24個(gè)特征，并用于訓(xùn)練三種分類器，包括廣義線性模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)〔SVM〕。SVM的訓(xùn)練效果最好，并通過(guò)后續(xù)的新增辨別，得出SVM具有100%敏感性和87.88%特異性將癌變與非癌變病例進(jìn)行分離。JokerstJV等[12]提出一種結(jié)合光聲/拉曼方式方法，使用金納米棒〔GNRs〕作為被動(dòng)靶向分子顯像劑。這是初次使用光聲和拉曼顯像劑對(duì)卵巢癌腫瘤進(jìn)行體內(nèi)成像。研究了三種不同高寬比的GNRs.高寬比為3.5的納米粒子被選為體內(nèi)和體外PA信號(hào)最高的粒子，并用于活體小鼠成像，結(jié)果表示在3小時(shí)內(nèi)即可觀察到最大PA信號(hào)，且增加的信號(hào)持續(xù)至少2天。同時(shí)能夠通過(guò)外表加強(qiáng)拉曼光譜〔SERS〕成像清楚明晰地顯示腫瘤與正常組織之間的邊界以及腫瘤的去瘤。最后他們還利用生物分布數(shù)據(jù)和元素分析驗(yàn)證了成像結(jié)果。基于納米顆粒的光聲成像研究也越來(lái)越多。在子宮腫瘤疾病中，現(xiàn)有的篩查和診斷方式方法并不能對(duì)子宮及子宮頸的病變進(jìn)行有效的檢測(cè)。具有皮下植入子宮內(nèi)膜〔EMs〕組織的裸鼠模型被廣泛用于人類子宮內(nèi)膜異位癥的研究。Ding等[13]將光聲顯微成像方式方法成功應(yīng)用于EM動(dòng)物模型3D成像的研究。依靠于獨(dú)特的光吸收特性，PAM在裸鼠模型中非侵入性診斷EM中表現(xiàn)出更高層次的靈敏度和特異性。除此之外，使用PAM的體內(nèi)研究能夠同時(shí)成像EM病變和周圍血管，因而提供了非侵入性研究EM及其微環(huán)境的優(yōu)越途徑。Peng等[14]初次提出了宮頸癌〔CC〕的光聲診斷方式方法。該研究共進(jìn)行了30個(gè)體外實(shí)驗(yàn)，并對(duì)獲得的深度最大振幅投影〔DMAP〕圖像進(jìn)行分析，以評(píng)估不同臨床分期CC的血管生成程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示清楚，正常組織的MOA很小〔均0.025〕，即便在5mm的深度也能很好地區(qū)分高于CIN2的病變。結(jié)果還表示清楚，MOA與病變分期有很強(qiáng)的相關(guān)性。這些結(jié)果提示PAI在CC的臨床診斷中可能有很大的應(yīng)用價(jià)值。OkawaS等[15]應(yīng)用富士公司生產(chǎn)的經(jīng)陰道探頭的PAI及超聲系統(tǒng)，對(duì)PAI在宮頸病變及癌的診斷中的作用進(jìn)行了研究。在利用PAI進(jìn)行定量診斷時(shí)，需要考慮光在生物介質(zhì)中的傳播。本研究嘗試?yán)没谟邢拊绞椒椒ǖ墓鈧鞑ツM，從宮頸PA圖像中重建吸收系數(shù)的圖像。進(jìn)行了數(shù)值模擬、體模實(shí)驗(yàn)和活體成像。驗(yàn)證了光聲成像在宮頸疾病中診斷和觀察有重要幫助。3瞻望隨著技術(shù)的發(fā)展，光聲成像技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的有著越來(lái)越重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊前景，也獲得了一定的突破，應(yīng)用到越來(lái)越多的領(lǐng)域當(dāng)中。但是光聲成像當(dāng)前仍然具有一些局限性，比方成像經(jīng)過(guò)中的聲學(xué)問(wèn)題以及超聲換能器的研制及結(jié)果穩(wěn)定性等。在后續(xù)的研究中，希望光聲成像能夠?qū)崿F(xiàn)更大的突破，為臨床診斷和檢查提供更便利安全的手段。以下為參考文獻(xiàn)[1]XuMH,WangLV.Photoacousticimaginginbiomedicine.RevSciInstrum,2006,77〔4〕：41101-0.[2]ZhangYQ,YuJC,KahkoskaA,etal.PhotoacousticDrugDelivery.Sensors,2021,17〔6〕：p.1400.[3]JamesML,GambhirSS.AMolecularImagingPrimer:Mo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