基于放射荧光引导的内窥式切伦科夫荧光断层成像方法研究

Endoscopic Cerenkov Luminescence Imaging (ECLI) technology could provide a solution to translational problems of optical molecular imaging, including the lack of molecular probe and the limitation of tissue’s penetration depth, so that it becomes a promising tool for early diagnosis of gastrointestinal (GI) cancer. However, long diagnosis time and the missing of 3D information of GI cancer hinder the further development ECLI technology. This project first studies the radioluminescnece guided ECLI technology, by detecting radioluminescnece signal to accelerate the detection of lesion and finally enhance the efficiency of the diagnosis of GI caner by ECLI system. Following, this project further concentrates on the multispectral based hybrid light transport model for Endoscopic Cerenkov Luminescence Imaging (ECLT), which reconstructs the lesion’s location and depth information in GI tract. Finally, radioluminescnece guided ECLT method is achieved, which will provide a rapid and effective detection tool for early diagnosis of GI cancer in the molecular and cellular level in vivo. Results of this project will promote clinical translation of optical molecular imaging technology.

内窥式切伦科夫荧光成像技术为光学分子影像转化医学应用面临的分子探针局限性和组织穿透深度局限性问题提供可行的解决方案，有望成为消化道肿瘤早期诊断的新手段，然而，检测总耗时较长和无法实现肿瘤组织的三维准确定位阻碍了内窥式切伦科夫荧光成像技术的进一步发展。本项目拟开展基于放射荧光引导的内窥式切伦科夫荧光成像技术研究，通过探测放射荧光信号实现对病变区域进行快速定位，提高基于内窥式切伦科夫荧光成像的早期消化道肿瘤诊断效率；构建基于多光谱信息的切伦科夫荧光混合传输模型，建立内窥式切伦科夫荧光断层成像方法，最终形成基于放射荧光引导的内窥式切伦科夫荧光断层成像方法，从分子细胞水平上为消化道肿瘤的早期诊断提供快速、有效的检测新手段，促进光学分子影像技术的临床转化。

内窥式切伦科夫荧光成像技术为光学分子影像转化医学应用面临的分子探针局限性和组织穿透深度局限性问题提供可行的解决方案，有望成为消化道肿瘤早期诊断的新手段，然而，检测总耗时较长和无法实现肿瘤组织的三维准确定位阻碍了内窥式切伦科夫荧光成像技术的进一步发展。本项目拟开展基于放射荧光引导的内窥式切伦科夫荧光成像技术研究。.在系统研制方面，研究基于放射荧光引导的内窥式切伦科夫荧光成像系统，通过采用闪烁晶体、光导纤维和光电倍增管，研制可通过医用内窥镜活检通道的放射荧光模块，实现对消化道肿瘤的快速、准确定位，引导内窥式切伦科夫荧光成像。截至目前，所搭建系统能够实现对放射性核素的快速探测，但由于光通量较低，仍无法实现较好的切伦科夫荧光成像。在成像方法方面，研究切伦科夫荧光图像去噪算法、切伦科夫荧光断层重建算法以及切伦科夫荧光断层重建后处理算法，提高成像精度。仿真以及真实实验结果均证明所提相关方法具有较好的鲁棒性，能够提高内窥式切伦科夫断层重建的准确性，增加内窥式切伦科夫荧光系统的实用性。.本项目的研究成果共发表国内外高水平学术期刊/会议论文18篇，申请国家发明专利12项。这些研究成果为早期胃肠道肿瘤诊断提供新的方法和手段，未来可以应用于临床，辅助医生进行临床诊断，提高临床诊断效率。