[发明专利]一种具有氧分压和光敏剂荧光监测功能的单态氧检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及光动力学疗法(Photodynamic Therapy，PDT)中的一种单态氧(Singlet oxygen， ¹O₂)检测装置，具体说是通过直接检测PDT中¹O₂近红外发光，并同时对样品中的氧分压和 光敏剂荧光信号进行实时监测，三者结合起来后可以对PDT疗效进行综合评估，属激光医学 治疗仪器类。

背景技术

PDT是一种联合利用光、光敏剂和氧分子，通过光动力学反应选择性地治疗肿瘤，年龄 相关性黄斑变性和鲜红斑痣等良性疾病的新疗法，它与手术、化疗和放疗等肿瘤治疗手段相 比，具有双重性选择的独特优点：首先，病变组织能够选择性地潴留光敏剂；其次，只有在 特定波长光的辐照下，潴留在组织中的光敏剂才能和组织中的氧分子发生生化反应产生对细 胞具有毒性的活性氧，其中¹O₂被认为是II型PDT的主要毒性物质。随着PDT基础研究的不 断深入和临床应用的广泛开展，如何精确、有效地计算，并实时调整治疗过程中的剂量已成 为临床应用亟待解决的挑战性课题。目前，PDT剂量评估方法主要包括以下四种方法：显式 剂量法、隐式剂量法、组织体对PDT的响应检测和直接剂量法。其中，直接剂量法通过直接 测量具有细胞毒性的¹O₂，特别是通过测量¹O₂近红外发光开展PDT剂量学的研究已成为国际 前沿研究热点。这种方法的最大优点在于可以克服现有其它剂量学方法中的光、光敏剂、氧 分子，以及组织体光学特性等主要因素之间的复杂影响关系，将PDT的疗效与¹O₂的总量直 接联系起来。

目前，加拿大的Wilson教授等研究小组构建了近红外光检测系统，通过直接检测¹O₂在 1270nm的辐射发光开展PDT-¹O₂剂量学研究。这些¹O₂检测系统虽然有所不同，但是主体的 构成是基本相同的，都是利用脉冲激光器对样品进行照射，然后通过光学收集系统或者利用 光纤对样品受到激发后的信号进行收集，利用高灵敏度的近红外光电探测器件直接测量所收 集到¹O₂的辐射发光，并通过前置放大器之后进入计数板卡进行计数。由于在生物环境中¹O₂的发光极其微弱，寿命极其短暂，且受到光电探测器件在近红外波段响应灵敏度的限制，现 有¹O₂检测系统的信噪比还无法满足PDT临床应用的要求。因此，就¹O₂寿命而言，虽然有 关¹O₂寿命的研究结果层出不穷，但是至今还没有得到令人信服的可靠结果。此外，在PDT 过程中，¹O₂还可能会部分地参与光敏剂的光漂白过程，从而影响光敏剂的漂白速率。与此同 时，待测样品中的氧分压又直接决定着PDT过程中的¹O₂产量。然而，在现有的¹O₂检测系 统中，都仅有检测¹O₂近红外发光的功能，并没有对样品中的氧分压和光敏剂荧光进行同时监 测。

发明内容

本装置针对现有¹O₂检测系统中存在的不足，利用高灵敏度的近红外光电倍增管直接测量 ¹O₂近红外发光，并同时对样品中的氧分压和光敏剂荧光信号进行实时监测。通过优化激光照 射方式和光学收集系统，提高了¹O₂检测装置的信噪比，对PDT疗效进行综合评估。