《Advanced Science》文献：多模态成像引导肿瘤光热化疗新突破
2025-06-18 来源:本站 点击次数:490该研究由马恒（第四军医大学）和赵庆亮（厦门大学）担任通讯作者，黄豆豆、王广兴等为共同第一作者，相关成果发表于国际期刊《Advanced Science》。
重要发现
01光声成像：肿瘤生理状态的“侦察兵”
实验设计：通过静脉注射5-Fu-Si纳米片（一种载药光热材料），利用光声/超声多模式成像系统监测肿瘤区域的血氧饱和度（SaO2）和血红蛋白含量（HbT）。
关键结论：
药物富集验证：注射后5小时，肿瘤部位PA信号强度达峰值，为初始值的3.6倍，表明纳米片在肿瘤区域高效富集。
血流动力学评估：治疗前肿瘤中心SaO2显著低于边缘，提示缺氧微环境；热化疗后SaO2回升，反映血管再通和氧供改善。
宏观治疗引导：PA成像可实时反馈肿瘤血管化程度，指导激光热疗的能量调节，避免过度治疗导致的组织损伤。
02光学相干断层扫描血管成像：微血管网络的“显微镜”
实验设计：对荷瘤小鼠进行长期OCTA扫描，量化治疗前后微血管密度（MVD）和形态变化。
关键结论：
血管结构动态追踪：肿瘤生长早期，中心血管塌陷、边缘新生血管形成；热化疗后，肿瘤整体血管网络密度降低40%，且边缘血管呈现异常扩张。
治疗效果对比：单纯化疗组仅轻微抑制血管生成，而热化疗组（5-Fu-Si NSs+激光）可显著破坏血管完整性，导致肿瘤缺血性坏死。
精准评估工具：OCTA的三维重建图像可清晰显示药物分布与血管损伤的空间关系，为评估纳米药物疗效提供直接证据。
实验设计：利用激光散斑技术监测肿瘤中心及边缘区域的相对血流量（RBF）变化。
关键结论：
血流速度量化：肿瘤生长早期，中心RBF较正常组织降低30%；热化疗后，周边RBF恢复至正常水平的80%，而中心RBF仍处于低灌注状态。
治疗响应差异：单纯化疗组RBF仅短暂升高，而热化疗组可长期抑制肿瘤血流，有效阻断营养供给。
功能-结构联合分析：LS与OCTA结合发现，血管密度降低与血流速度下降呈正相关（R²=0.82），揭示了治疗后肿瘤微环境的双重破坏机制。
创新与亮点
01多模态成像的协同突破
传统单一成像技术面临“分辨率-穿透深度”的矛盾：PA成像穿透深度达毫米级但分辨率较低，OCTA和LS虽能实现微米级分辨率，但成像范围有限。本研究通过三重技术互补，构建了从宏观到微观的完整监测链：
PA成像提供肿瘤整体生理参数（如SaO2、HbT），指导治疗方案调整；
OCTA和LS分别从结构（血管密度）和功能（血流速度）维度验证治疗效果，形成“宏观引导-微观验证”的闭环。
02纳米治疗的精准评估研究设计的5-Fu-Si纳米片兼具光热效应和化疗功能。通过PA成像可实时追踪纳米片在肿瘤内的富集动态，而OCTA和LS则量化其对血管和血流的双重破坏作用。这种成像-治疗一体化策略不仅提高了治疗效率，还为评估纳米药物的体内行为提供了标准化方法。
03长期动态监测的可行性
在U87-MG荷瘤小鼠模型中，研究团队实现了从肿瘤生长到治疗后30天的全程监测，揭示了肿瘤血管生成与治疗响应的时序关系。这一技术突破为研究肿瘤复发机制和优化治疗方案提供了新范式。
总结与展望
这项研究通过光学成像技术的跨学科创新，将肿瘤治疗的监测精度从“器官层面”推进至“单细胞血管网络”层面。其核心价值不仅在于揭示了热化疗对肿瘤微环境的双重破坏机制（血管结构毁损+血流功能抑制），更在于建立了一套可复制、可标准化的多模态评估体系——该技术基于现有光学设备（如临床可用的OCTA系统），无需额外硬件投入即可升级为“成像-治疗一体化平台”，具备快速临床转化潜力。未来，随着光学技术的进一步发展（如更高分辨率的OCTA、更深穿透的PA成像），多模态成像有望从实验走向临床，成为肿瘤诊疗的“标配”工具。同时，结合人工智能算法对多源数据的深度挖掘，或将解锁肿瘤治疗的全新策略。
声明：本文仅用作学术目的。
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.