[发明专利]用于定量监测V-PDT剂量的多模光学成像系统和方法

说明书

本发明公开了一种用于定量监测V‑PDT剂量的多模光学成像系统和方法。本发明采用¹O₂发光成像技术和¹O₂荧光探针技术相结合的多模光学成像方法：利用凝血酶可激活信标经过辐照光辐照后发生的物理化学反应，实现¹O₂生成和¹O₂剂量的间接荧光测量；利用¹O₂发光实现¹O₂剂量的直接测量；最终基于¹O₂发光和标记分子供体荧光双参量定量评估¹O₂产量。另外，本发明采用多二向色镜‑多面阵相机相结合的光学系统结构，能够同步实时监测光敏剂受体荧光、标记分子供体荧光以及¹O₂发光的动态生成过程。本发明不仅可提高¹O₂产量定量评估的精确度和灵敏度，而且能够建立光敏剂‑¹O₂‑血管损伤之间的量效关系。

技术领域

本发明属于多模光学成像领域，具体涉及一种用于定量监测V-PDT剂量的多模光学成像系统和方法。

背景技术

血管靶向光动力疗法(Vascular Targeted Photodynamic Therapy,V-PDT) 作为PDT一个重要应用领域，其临床治疗病种主要包括恶性肿瘤(包括：膀胱癌、前列腺肿瘤等)，以及良性血管性疾病(包括：老年性眼底黄斑变性(Age-related macular degeneration,AMD)，鲜红斑痣(Port wine stain, PWS)和消化道黏膜血管性疾病等)。

根据治疗时血管是否具有主动摄取光敏剂分子的能力，V-PDT作用机制可分为主动血管靶向与被动血管靶向作用机制。目前，临床V-PDT治疗主要为被动靶向作用机制，并已作为精准治疗血管性疾病的首选方法。其特点是在患者静脉注射给药后，光敏剂在血管内达到合适浓度潴留时对其进行激光辐照，此时血管内的光敏剂在光敏化过程中产生单线态氧(Singlet Oxygen，¹O₂)等活性氧物质，进而造成血管损伤。V-PDT血管损伤过程中会产生、释放、聚集或激活凝血酶，导致血凝、血栓和血管封闭等，引起病灶供氧和运养不足，最终导致细胞死亡和组织坏死。因此，V-PDT可通过激光辐照和光敏剂进行病灶血管的双重性选择，且当激光辐照剂量确定后，光敏剂在血管中的潴留浓度，将直接决定血管中¹O₂的产量，进而影响V-PDT疗效。

随着V-PDT临床治疗病种的拓展和基础研究的深入，如何针对不同适应证(皮肤血管疾病、粘膜血管疾病等)的特点，研究增强V-PDT效应(精度、强度和深度)的调控方法是V-PDT面临的核心难题。首先，V-PDT 作用精度取决于靶血管与周围正常组织内¹O₂产量的差异，而光敏剂的空间分布是影响¹O₂产量空间分布的关键因素之一。照光前，需根据光敏剂的药代规律、调整给药-照光时间间隔，促使光敏剂在靶血管内外形成最大的浓度差。照光过程中，光与光敏剂在靶组织内不同位点的复杂相互作用又会进一步动态影响光敏剂在靶血管内外的浓度差。如，照光强度、波长等光照参数会影响靶血管内光敏剂的动态消耗；光敏剂的光漂白速率、扩散速率等会影响光敏剂在周围正常组织内的消耗与补充。其次，V-PDT作用强度取决于光敏剂的单线态氧量子产率、光敏剂在激发波长处的摩尔消光系数、组织内的光强、光敏剂含量及氧含量水平。最后，V-PDT作用深度主要取决于光照参数和病变组织的光学特性。调整激光波长或在不造成热损伤的光强范围内增加照射强度可以提高光的穿透深度，但同时会影响 V-PDT作用强度和光敏剂的光漂白速度。因此，增强V-PDT效应的关键在于：如何精确量化V-PDT剂量(光敏剂浓度、¹O₂产量等)，实时监测 V-PDT效应，准确判定病变靶血管特性，合理调控V-PDT参数等。