近红外光源在分子成像中的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面:
一、癌症肿瘤的光学诊断
近红外二区,即短波红外(SWIR,1000~1400纳米)区域的光散射和自荧光较低,因此比传统的可见光和近红外荧光成像具有更高的对比度和灵敏度以及更深的穿透深度,有望提供更高的信号与背景信号之比。例如,吲哚青绿(ICG)是美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于临床的惟一荧光染料,在830纳米具有荧光最大值,也可以在SWIR区域发射。有研究报告显示,基于ICG的SWIR荧光分子成像能对小鼠乳腺和皮肤肿瘤进行高灵敏度的光学检测,能特异性地积累到乳腺和皮肤肿瘤,并且其SWIR荧光图像(>1000纳米)显示出比在830纳米拍摄的近红外肿瘤图像高1.5~2.0倍的对比度。由于其高对比度图像,尽管ICG的SWIR荧光发射远弱于其NIR荧光发射,但ICG-抗体共轭物对于尺寸小于几毫米的小肿瘤的SWIR光学检测具有足够的灵敏度。
二、术中荧光成像
近红外荧光成像技术也被广泛应用于术中成像,以指导手术治疗。在术中成像技术中,一种荧光染料底物需要事先通过静脉注射入血管中,荧光染料能够通过血液循环进入肿瘤,也能够通过肿瘤酸坏的血-脑脊液屏障渗适于脑肿瘤组织中,从而使术者观察到肿瘤病变内所发出的荧光,从而区别肿瘤组织及正常组织。
例如,ICG作为一种近红外荧光染料,已经通过了美国FDA认证,可以用于心脏和循环系统以及肝脏功能的诊断中。临床研究发现,在利用ICG进行术前检查肝脏功能的患者中,ICG会在肝细胞癌(HCC)病灶中存留许多天,并且能够发出很强的荧光信号。于是有研究者研发了一种全新的ICG荧光成像技术用于HCC的可视化,这一技术简单、安全并且极其有效。
此外,近红外荧光成像技术还应用于肿瘤术中成像,以及探查胃癌、乳腺癌的哨兵淋巴结等。利用近红外荧光成像系统能够在外科手术中提供高敏感度、高分辨率的实时导航成像图,有利于判断前哨淋巴结,从而利于不同肿瘤的诊断以及术中是否实行淋巴结清除术的判断。
三、其他应用
除了上述应用外,
近红外光源在分子成像中还有其他多种应用。例如,用于标记肿瘤、研究基因表达过程、测定核酸等。此外,近红外光谱分析方法还可以用于检测皮瓣内血氧输运情况,及时发现血栓,防止皮瓣坏死,这在皮肤移植修复手术中具有重要意义。
近红外光源在分子成像中具有广泛的应用前景和重要的临床价值。随着技术的不断发展,近红外荧光成像技术将在更多领域发挥重要作用,为疾病的诊断和治疗提供更加精准和有效的手段。
