文獻信息
近日，中國科學技術大學醫學物理研究團隊基于多模態成像平臺，利用Micro-CT和三維生物發光成像（BLT）實現了對臨床前早期轉移腫瘤的活體精準診斷。相關成果以“Accurate and Early Metastases Diagnosis in Live Animals With Multimodal X-ray and Optical Imaging”為題在國際腫瘤放射治療領域著名期刊《International Journal of Radiation Oncology•Biology•Physics》（JCR Q1, SCI IF 8.013）上發表。銳視醫療的三維多模態精準成像系統（IMAGING 1000）在論文中提供了重要的小鼠腫瘤Micro-CT和三維光學成像和定量分析。 實驗背景
小動物癌癥模型已成為研究癌癥機制和治療方法不可或缺的一部分。在研究癌癥發展和轉移相關機制時，早期的檢測尤為重要。與皮下和原位腫瘤模型不同，在自發和轉移性癌癥模型中，癌癥可以發生在動物體內的任何部位，這使得癌癥的發生不可預測。然而，目前腫瘤研究缺少能特異且準確探測到早期微小腫瘤的活體成像設備。
CT作為最常用的影像模態能提供樣本解剖結構信息，但由于較低的軟組織對比度無法區分出早期腫瘤組織。光學分子成像對腫瘤檢測具有高靈敏度和高特異性，在體內早期或轉移性腫瘤檢測方面具有很大的潛力。目前大多數成像系統為二維成像模式，無法提供腫瘤深度、體積等信息。少數三維成像系統也存在定位精度差、無法提供組織結構信息等問題。
為了解決上述問題，研發團隊開發了一種多模態成像系統，它集Micro-CT、光學斷層掃描和放射治療于一體，每個模塊既可以單獨使用，也可以與其他模塊組合使用。該技術不僅實現了早期腫瘤的精準診斷，同時可以用于精準圖像引導的放射治療和療效評估。
該研究的通訊作者為楊益東教授，中國科大物理學院特任副研究員趙凝與博士研究生陳家豪為本文的共同第一作者。
 
實驗方法
在該研究中，作者通過心臟血管注射腫瘤細胞（C4-2B）建立小鼠腫瘤轉移模型。使用三維多模態精準成像系統（IMAGING 1000，合肥銳視醫療科技有限公司），通過Micro-CT成像獲得小鼠骨骼等解剖信息，通過三維光學成像獲得小鼠體內腫瘤信息。同時為了確認腫瘤檢測和定位的精準性，作者對腫瘤轉移相關器官用病理切片進行雙盲驗證。
 
研究結果
Micro-CT和BLT（生物發光斷層掃描）多模態成像顯示右肝近腔處有一個腫瘤，組織學分析證實了這一點。特別值得注意的是，多模態成像系統可以捕獲罕見的癌癥轉移。形成腫瘤骨轉移是前列腺癌終末期的特點，在該研究中，作者發現小鼠右脛骨處有一個腫瘤腫塊，與組織學驗證結果一致。    
在二維光學成像中，由于缺乏深度信息，動物表面的生物發光強度不能反映腫瘤的病灶，而三維BLT圖像能夠直接量化腫瘤的大小。作者通過BLT圖像測量腫瘤直徑（腫瘤內任意兩點之間的最大距離），并與組織學結果進行對比。結果顯示，BLT測量的腫瘤直徑與組織學測量的腫瘤直徑在同一量級。 研究結論
在該研究中，作者開發了一種多模態（Micro-CT和三維光學）成像系統，成像系統能夠精確診斷小至1.5 mm的轉移性腫瘤，并精準計算腫瘤位置和體積，進而更好地量化和評估腫瘤。多模態成像系統為研究癌癥轉移和治療提供了一個有力的工具，為精準臨床前腫瘤研究提供可能。
 
使用儀器