新型的雷射醫療影像技術提高診斷和幹預方面表現出巨大的潛能

江蘇雷射聯盟導讀：

高解析度、複合實驗是細胞影像學中的主要內容。動物中的類比實驗 是相當有挑戰的一件事，這是因為組織在可見光（(350–700 nm）和近紅外波長（700-1000nm）的範圍內存在實質性的散射和 自體螢光現象，從而造成極大的幹擾。在這裡，來自德國亥姆霍茲國家研究中心聯合會的研究人員為大家展示了一種可以通過設計在短波長紅外（shortwave infrared (SWIR）, 1,000–2,000 nm)）的光學造影劑進行設計和對影像技術的補充，建立起對動物實現實時、無創傷的多色成像實驗。

研究人員發展了可調製的短波長紅外發射性黃綠多甲川染料 和建立了明亮短波長紅外造影劑和結構之間的關係。平行的，我們設計了一個可變的近紅外/短波長紅外激發的影像系統和單通道的探測、促使適用於光導手術 的視頻速率的多色短波長紅外影像和清醒的影像和對移動的老鼠進行多路檢測。優化的染料通過波長為980nm和1084nm的雷射比較匹配，結合臨床證明的靛氰綠，使得實現實時、三色的影像且高時空解析度的影像得以實現。

論文的形象描述圖

論文的形象描述圖

實時激發的多通道短波長紅外 影像的設計圖

來自德國慕尼黑赫爾姆霍茲中心和美國 加州大學洛杉機分校（University of California, Los Angeles (UCLA)）的聯合研究小組發展了一種新的影像技術，使得獨特的結構 ，如 血管的無創的影像可以實現多色和實時的觀察。這一新的影像系統建立在一個廣泛應用於其他工業中的系統的基礎之上，使得多通道（多參數）的檢測得以實現，這一技術的挑戰在於可以打亂未來的臨床影像的應用格局。

醫學影像是臨床診斷和影像為導向的手術中的重要工具。對哺乳動物進行影像，然而，在研究對象是移動的或者醒著的狀態是比較有挑戰的一件事。而這一移動的或者醒著的狀態是進行精確監控的比較重要的一個先決條件。當前的技術還不能實現同時實時影像、多通道和對組織深度的高度穿透，以及足夠高的解析度，這些是不同類型目標結構如神經和血管的典型特徵得以區分的前提。

激發多通道SWIR影像

可以觀察到更高的解析度的圖像

在慕尼黑黑赫爾姆霍茲中心的生物化學家 Oliver Bruns和加州大學洛杉機分校的化學家 Ellen Sletten領導的研究小組開發了短波長紅外影像技術的巨大潛力，或者說為SWIR影像技術。這一現存的技術經常應用在同國防相關的領域和天文學領域，但在臨床應用領域的應用卻沒能得到很好的開發應用。

我們打算充分發揮SWIR的區域以提供超高解析度和巨大的組織穿透深度，超過近紅外波長所達到的區域。它可以提供一個波長的拓展範圍，從而允許多個獨立的通道以充分的在肩並肩地層面進行探測。Ellen Sletten說到，系加州大學洛杉機分校的化學和生物化學系的教授，同時也是論文的通訊作者。這一問題的探索可以同時提供多通道參數的監測。

SWIR多通道 影像增強後的應用案例

開發新系統的潛力

研究團隊設計和合成了染色劑並表徵了其光物理性質，顯示了其可以在近紅外和短波長紅外（SWIR）區域範圍內的實時多通道激發的能力。於是，發展了一種新的SWIR影像結構，包含三個雷射器和一個適宜的相機並在生物體內進行了實際的展示，在生物體內進行的實驗表明可以實時捕獲多色的運動。在這之上，他們捕獲的圖像可以清晰的從 靜脈和動脈中鑑別出淋巴管 並監控其功能。這一技術可以快速的對移動的和醒著的老鼠進行了足夠快速的影像驗證。

而且，實時監控的反饋可以允許對老鼠進行以影像為導向的手術。

這一區分鑑別多個相近的定位組織 ，如淋巴和循環結構和同時監控其功能已經在無創診斷中進行了應用，同時拓展了這一技術在以螢光為引導手術 中的應用， Emily Cosco說到，該人系同時在慕尼黑赫爾姆霍茲中心和加州大學洛杉機分校進行開展實驗的研究人員。

在當前，慕尼黑赫爾姆霍茲中心的研究人員正在同斯坦福的外科醫生和內科醫生以及慕尼黑和科隆的相關人員來將這一新技術在不久的將來應用於臨床。這一臨床合作的重點在於癌症和炎症的治療上。

Oliver Bruns，論文的另外一個通訊作者，主要在慕尼黑赫爾姆霍茲中心開展研究的人員，說：我們的系統在打破現有的醫療應用上非常有潛力，下一步就是建立如何將這一技術從試驗臺轉移到手術臺。一個非常明顯的應用就是 手術中的成像。當然，還需要開展大量的工作來看實際的手術是如何從SWIR中獲利的，但其能力是區分多色的結構以使得這一工具成為腫瘤切除手術中最大的潛在應用，Oliver Bruns說到。

高空間時間解析度的在皮內的正交的淋巴和循環的影像

在注射 JuloFlav7 (3)微胞 後採用1064nm的雷射激發後的影像

這一研究成果發表在Nature子刊《Nature Chemistry》上。