本发明专利技术涉及一种光声血管成像监测肿瘤光动力治疗效果的方法，是激光照射肿瘤组织进行光动力治疗的过程中，对比肿瘤组织在光动力作用前后的光声层析图像，通过血管光声信号的正负极性的峰峰宽度的改变来反映血管管径的改变，从而实时监测肿瘤光动力治疗效果；实现所述方法的装置中，激光发生组件、声信号采集组件、计算机依次电气连接；旋转扫描机构与计算机电气连接；样品固定组件与声耦合组件依次序连接；本发明专利技术操作性能灵敏、快捷，能够实时准确监测肿瘤光动力治疗效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医学和医疗器械。更详细地是一种光声血管成像监测肿瘤光动力治疗效果的方法。本专利技术还涉及实现上述方法所用的装置。
技术介绍
光动力疗法是损伤最小的早期恶性肿瘤治疗方法，也是晚期恶性肿瘤的一种姑息治疗方法。光动力治疗能够选择性地消灭局部浅表肿瘤而不危及正常组织，并可以与化疗和放疗协同进行。由于肿瘤细胞的生存和生长主要依靠肿瘤周围血管提供营养成分，所以血管损伤效应被认为是光动力治疗肿瘤的重要机制之一。因此，开展肿瘤光动力治疗中血管损伤效应的监测与研究不仅在生命科学基础研究中有着重大的理论意义，而且对于实时检测肿瘤的治疗情况、筛选具有最佳治疗效果的光敏剂、确定合适的光动力剂量，推动光动力治疗的临床运用也具有现实意义。光动力治疗破坏肿瘤周围血管和抑制新生血管的机制一直受到关注，但是并没有被完全研究清楚，这在某种程度上受限于动物模型以及成像方式的选取。研究表明，可以将血管损伤程度与血管的管径变化关联起来。传统的光学显微技术可以观察肿瘤周围的血管，但是需要组织切片，不能实现载体实时检测血管的损伤情况；利用激光成像技术可以研究血液的流速分布、灌注率等血液动力学变化。但是由于组织是混浊介质，光的强散射将造成纯光学成像的低灵敏度和低分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的缺点和不足，提供一种光声血管成像监测肿瘤光动力治疗效果的方法，利用光声技术可以产生高对比度高分辨率的组织影像的特点，通过将光动力治疗前后的光声层析图像进行对比来评估血管的损伤效果，同时利用光声信号的正负极性的峰峰值宽度的改变监测血管管径的改变，其操作性能灵敏、快捷，能够实时准确监测肿瘤光动力治疗效果。本专利技术只是用于肿瘤组织的监测和研究其治疗过程；而且，本专利技术不仅限于此，本专利技术还可用于观察生物进化发育过程等。本专利技术的另一目的在于提供一种实现上述方法的装置。本专利技术光声血管成像监测肿瘤光动力治疗效果的方法的方法包括在激光照射肿瘤组织进行光动力治疗的过程中，对比肿瘤组织在光动力作用前后的光声层析图像，通过血管光声信号的正负极性的峰峰宽度的改变来反映血管管径的改变，从而实时监测肿瘤光动力治疗效果。更具体地，本专利技术的方法包括下述步骤(1)在光动力治疗前，利用扫描得到光动力治疗前肿瘤血管的光声层析图像；(2)在光动力治疗过程中，连续采集肿瘤组织的血管光声信号；(3)在光动力治疗结束后，旋转扫描得到光动力治疗后的肿瘤血管的光声层析图像；(4)对采集的血管光声信号进行数据处理，分析在治疗过程中肿瘤组织血管的损伤情况，同时对比光动力治疗前后的血管光声层析图像，来评估光动力治疗的效果。所述步骤(1)中，光动力治疗肿瘤模型通过将肿瘤细胞移植到小动物如鼠或者鸡胚胎上培养肿瘤而构建得到。所述步骤(2)中，光动力治疗采用常用光敏剂，如，Protoporphyrin IX。所述步骤(2)中，在进行光动力治疗时，选用脉冲激光，该激光既是光动力治疗的光源，也是光声监测的光源。激光波长与光敏剂的吸收峰对应，一般在350-700nm。所述步骤(3)中，旋转扫描指在LABIEW采集程序控制下，步进电机带动声探测器旋转360°采集光声信号。所述步骤(4)中，数据处理指对采集的光声信号进行分析和处理。一种实现上述方法采用的装置，包括激光发生组件、旋转扫描组件、声信号采集组件、计算机组件、样品固定组件、声耦合组件；激光发生组件、声信号采集组件、计算机依次电气连接；旋转扫描机构与计算机电气连接；样品固定组件与声耦合组件依次序连接。所述激光发生组件用于将激光器产生脉冲激光经光路调整系统照射到待监测的样品上。所述旋转扫描机构由带驱动的步进电机控制环形扫描支架进行扫描。所述声信号采集组件由声探测器、信号放大器、示波器、带GPIB卡的计算机依次电气连接构成。所述计算机内装有采集控制软件和数据处理软件。所述样品固定组件为三维可调的平台和样品固定装置。所述声耦合组件的水槽内充满声耦合液、耦合液内置温控装置可以控制温度在37℃左右。本专利技术的工作原理是由于肿瘤细胞的生存和生长主要依靠肿瘤周围血管提供营养成分，所以光动力治疗破坏肿瘤周围血管和抑制新生血管的机制一直受到关注。研究表明，血管损伤导致血管收缩和血小板聚集造成血流阻滞和局部组织缺氧，是导致肿瘤组织损伤乃至坏死的主要原因。本专利技术者研究发现，可将血管损伤程度与血管的管径变化关联起来。当用脉冲激光照射到肿瘤组织周围，由于血管中血红蛋白等发色集团吸收光能量引起温升，温升导致热膨胀而产生压力波，这就是光声效应，光声效应给出了样品光吸收光分布和光声信号的关系。通过测量光声信号可以反演出组织的光吸收分布，特别是可以重构出血管的直径大小，这不仅可以用于组织的血管分布成像还可以通过监测血管直径大小的改变来评估光动力的治疗效果。由于通过检测信号就可以直接反映出血管直径的变化，此方法方便快捷，可以实时监测光动力治疗的疗效。本专利技术与现有技术相比具有如下的优点及效果(1)本专利技术方法结合了超声对机体具有较强的穿透能力及光学成像具有高分辨的优点，与传统医学影像方法相比具有高分辨率高对比度的优点。(2)本专利技术利用光声技术监测肿瘤治疗过程中血管的损伤情况，与传统的光镜显微技术相比不需要组织学切片，是一种无损伤的监测技术，能够提供在体监测。(3)本专利技术方法可以直接利用光声信号反映血管管径大小，所以能够做到准确实时的监测光动力治疗过程中血管的损伤情况。(4)本专利技术中选用的脉冲激光既是光动力治疗同时也是光声检测的光源，有效的将肿瘤的治疗和监测一体化，为临床研究提供了一种更便捷的方法。(5)本专利技术的装置的各组件的造价较低，所以整体装置的造价亦相对较低，易于应用推广。附图说明图1是本专利技术装置的结构示意图。图2是利用图1所示装置实现的光动力治疗前后的肿瘤血管光声层析图像。图3(a)是利用图1所示装置采集的0，5，10，15，20分钟肿瘤血管管径的光声时域信号。图3(b)是利用图1所示装置实现的在光动力治疗过程中的肿瘤血管管径连续实时的变化曲线。图4(a)是利用图1所示装置实现的管径在90微米左右的肿瘤血管在不同光照剂量和光敏剂浓度下的损伤曲线。图4(b)是利用图1所示装置实现的管径在280微米左右的肿瘤血管在不同光照剂量和光敏剂浓度下的损伤曲线。具体实施例方式实施例1由图1可见，本专利技术装置由激光发生组件1、旋转扫描组件2、声信号采集组件3、计算机组成4、样品固定组件5、声耦合组件6组成。其中激光器组件1由激光器1-1、镀膜反射镜1-2、凹透镜1-3、毛玻璃1-4依次序连接构成；旋转扫描组件由计算机4通过数字I/O卡和继电控制器2-2控制步进电机2-1带动旋转支架2-3旋转。声信号采集组件由声探测器3-1经信号放大器3-2放大，示波器3-3平均后由带GPIB卡的电脑4通过控制软件完成采集。其中激光器1-1选用白俄罗斯LOTIS公司的TII，可发出波长为350-500nm，690nm-1000nm的连续可调的以及532nm和1064nm的脉冲激光；声探测器采用针状的磺化聚二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)膜的水听器(Precision acoustic Ltd制)，接收面积直径1mm，探测灵敏度为850nv/pa，接收面积直径为1mm。自本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光声血管成像监测肿瘤光动力治疗效果的方法，其特征在于在激光照射肿瘤组织进行光动力治疗的过程中，对比肿瘤组织在光动力作用前后的光声层析图像，通过血管光声信号的正负极的峰峰宽度的改变来反映血管管径的改变，从而实时监测肿瘤光动力治疗效果。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢达，向良忠，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]
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