融合高分辨率超声和红外荧光的多模态成像方法对早期结直肠癌诊断的研究

Colorectal malignancy is a common fatal disease. Recently, the occurrence of colorectal cancer increases continuously. In 2005, it ranks the third newly diagnosed cancers and fifth of cancer related deaths. Studies show that evaluation of colorectal metastasis at early stage is the key factor to reduce cancer related death, which also affects the treatment strategy and therapeutic efficacy. However, the current technology lacks precise detection of colorectal metastasis. The current accurate diagnosis still highly relies on the knowledge and experience of the involved medical practitioners. It results in unsatisfactory treatment and high reoccurrence. The proposal intend to propose a multi-modality imaging technique, combing high resolution ultrasound imaging to provide detailed structural information, with near infrared spectroscopy to obtain physiological and functional knowledge, to precisely determine the morphology and stage the colorectal malignancy. The multi-modality method utilized complimentary information obtained by different methods may significantly improve the clinical diagnostic accuracy. This method is anticipated to affect the corresponding treatment strategy based on accurate diagnosis, and may result in insufficient and over treatment.

结直肠癌是常见恶性肿瘤之一。近年来，我国结直肠癌的发病率和死亡率呈逐 年升高趋势。2005 年发病率居第三位，死亡率居第五位。研究表明，判断是否发生转移是诊断早期结直肠癌的关键，其直接决定了治疗方案的选择和患者的治疗效果。但是由于现有的诊断手段尚不能针对与癌症转移相关的诸多因素给出准确客观的综合诊断信息，以致最终的诊断结果很大程度上还要依靠医生的个人能力和经验，造成治疗效果不理想，复发转移率高。本项目拟采用多模态成像融合技术，结合高分辨力超声获取浅表组织的精细结构，红外荧光探针的分子成像技术（通过激发癌细胞内特异性酶）来获取生理功能信息，从而判断肿瘤的浸润深度、范围和恶性程度。采用多模态的成像技术手段，利用互补信息，可以极大地提高临床诊断的准确度。进而对结直肠癌合理治疗方案的制定也提供了准确的依据，可以避免因诊断不准确造成的治疗不足和治疗过度的问题。

肿瘤新生血管生成和肿瘤环境是肿瘤发生的两个关键特征。肿瘤新生血管是从现有的成熟血管中产生的新的脉管系统，对肿瘤发生有很大贡献。然而，血管生成不是单一因素影响的活动，而是受到相当多的生长因子调控，无论是作为启动因子还是抑制因子。目前已经发现内皮糖蛋白（CD105），作为一种生物标志物，在新生血管系统增殖的早期阶段高度表达。然而，在胶质母细胞瘤的分化过程中，人们对内皮糖蛋白在其体内的表达情况知之甚少。. 分子超声采用功能性微泡作为造影剂，可以非侵入性和定量的评估肿瘤血管的生成。由于微泡的尺寸在微米级别（直径1～4um），分子超声非常适合用来标记血管上的血管生成因子进行成像。本次研究就是利用内皮糖蛋白靶向微泡（MBs）的分子超声成像技术对胶质母细胞瘤的内皮糖蛋白表达水平进行定量。结果表明，内皮糖蛋白靶向分子超声能够实时提供非侵入性和高分辨率的胶质瘤血管生成信息。. 对蛋白水解活性的理解，需要评估肿瘤微环境中的蛋白水解活性，而不是简单地评估蛋白酶的表达水平，因为人格单独的蛋白酶单独的表达不能代表蛋白水解活性。为了详细地了解如何，何时，何地就需要用特定类别的蛋白酶功能来更好的理解其作用。对此，我们以MMP-2的功能作为蛋白水解活性的一个例子。. 借助适当设计的造影剂进行分子光声成像有助于体内蛋白水解活性成像，不仅在穿透深度和空间分辨率方面具有独特效果，而且在实时可视化方面也具有良好的特异性和灵敏度。此外，TME在体内蛋白水解活性成像中是必须的，而多光谱PAI作为新兴的在TME中提供独特的发色团位点识别的有力工具出现。在本论文中，我们系统地讨论了基于GNC的可切割纳米探针在光谱光声成像中体内蛋白水解酶活性的应用，发现了潜在的肿瘤蛋白水解活性对体内异种移植肿瘤模型的改变。这些结果为进一步开发和应用这种新型的基于GNC的光声探头用于评估体内蛋白酶活性提供了有价值的证据。