该成果由密歇根大学Zhanpeng Xu、Guillermo Escalona等学者共同完成，核心论文《Detecting metastatic potential of cancer through longitudinal vasculature imaging of biomaterial scaffold》于2025年1月发表于生物医学顶级期刊《Theranostics》。

重要发现
01光学成像技术突破 
研究团队自主搭建了双模态成像系统，整合了PAM与OCT的核心优势：

PAM技术 利用532nm脉冲激光激发血红蛋白光声效应，通过30MHz超声换能器捕捉信号，实现400μm深度血管成像（侧向分辨率4μm）

OCT技术 采用近红外光源获取1mm深度的支架三维结构（轴向分辨率4μm）

双模态协同工作，首次实现对活体生物材料支架的血管-结构同步动态观测。

关键发现：
1）转移性癌细胞的血管重构特征
转移模型（4T1/4T07）从第8天起出现显著血管异常：

血管密度激增（较基线增200%）
血管迂曲度升高50%
新生微血管（直径<15μm）占比扩大

2）定量光学诊断标准
通过OCTAVA软件分析，确立三大核心参数：

血管面积密度（VAD）反映灌注效率
血管平均迂曲度（VMT）提示结构紊乱
血管总长度（TVL）揭示新生血管规模

转移组第8天即出现统计学显著差异（p<0.001），早于传统病理检测窗口。

创新与亮点
01突破早期转移检测瓶颈
本研究攻克了癌症转移"难以早期发现"的核心痛点：

时间窗口前移：通过血管动态监测，在肿瘤接种后第8天即可预判转移风险（传统方法需14天以上）
灵敏度提升：光学参数VAD变化较病理金标准敏感度提高3倍

02开创性技术融合 
合成转移灶模型
首创聚己内酯（PCL）支架作为标准化"转移前哨"：
其250-425μm微孔结构精准模拟转移前微环境，避免天然器官成像干扰。

双模态活体成像窗
研发柔性PDMS窗口，实现：
1）14天连续无创观测
2）血管/支架同步三维重建

总结与展望
本研究证实：通过生物材料支架结合PAM-OCT双模态成像，可捕获转移性癌症特有的血管重构规律——高转移模型（4T1）引发血管密度激增、迂曲度上升及微血管新生，这些特征最早于第8天出现定量差异。该技术突破现有转移检测的时空局限，为癌症早期干预开辟新路径。

未来工作将聚焦三方面：
1）拓展多波长PAM实现血氧代谢监测；
2）开发人工智能辅助的血管参数预警模型；
3）推动柔性成像窗的临床人体试验。

随着技术迭代，这种"合成转移灶+光学监测"策略有望成为癌症精准管理的常规手段，改写晚期转移患者的生存结局。

DOI:10.7150/thno.101685.