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原卟啉IX廣場熒光終生成像用于熒光引導神經外科體外可行性研究
(論文部分內容摘抄)
在腦部分手術中實現比較大的安全切除范圍是改善患者預后的目標。利用5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)誘導的原卟啉IX熒光引導神經外科手術因此成為膠質母細胞瘤患者高頻率完全切除和長期無進展生存的寶貴工具。我們提出了一種寬視野熒光壽命成像設備，工作距離為250mm，可以在類似條件下工作，例如基于飛行時間的雙接頭式互補式金屬氧化物攝像機的手術顯微鏡。與基于強度的熒光成像相反，我們的方法不受光散射和吸收的影響，而對組織的分子組成敏感。我們評估了使用我們的系統分析腦部分模型和新鮮 5-ALA 標記的人體組織樣本的原卟啉 IX壽命成像的可行性。結果表明，我們的壽命傳感設備有可能超越當前基于強度的熒光引導神經外科手術的局限性。
成像系統：
一種商用雙曝光CMOS相機(型號pco.film，德國 Excelitas PCO 公司)具有1008x1008像素和高達每秒90幀的頻率，被用作寬場飛行時間探測器。樣品由405 nm半導體激光器(405-300-PhoxX+，奧密克戎激光器有限公司GER)用50mw/cm2的照度照射。由攝像機內部信號發生器進行數字調制。調制頻率固定為10 MHz，優化為15.9ns的壽命。一個宏觀照片鏡頭和熒光帶通濾光片250毫米自由工作距離的比較低FOV11.0毫米。可通過改變工作距離和用相機重新對焦來調節FOV，物體側數值孔徑為相同的熒光帶通濾波器以避免檢測較短波長變化。熒光素在Ty=(3.4士0.2)ns的范圍內表現出單指數衰減，而樣品在r的范圍內表現出雙指數衰減，對于快和慢的貢獻，分別為=(2.0士0.3)納秒和r，=(7.2士0.4)納秒快速的壽命貢獻是由于用于誘導聚合過程的引發劑本身具有輕微熒光。為了獲得 PJIX樣品的單參考壽命，TC-SPC數據用單指數擬合t0=(5.5±0.2)ns，實驗結果用我們的 FLIM 系統驗證。
ALA熒光組織成像，暴露時間=15ms，膠質母細胞瘤，熒光強度圖(左)和壽命圖(右)。
寬場熒光壽命成像系統：
對于5-ALA誘導的PpIX標記的腦部分，使用雙-tap CMOS攝像頭與神經外科顯微鏡的要求相匹配，工作距離長，視野寬。在我們的幻覺研究中，我們觀察到強烈的猝滅效應，這需要考慮到基于強度的PpIX濃度估計。我們建議通過使用斯特恩-沃爾默方程預測猝滅來糾正這種影響。幀速率的下降可以補償通過減少獲得的圖像的數量來計算相位延遲。在我們的體外研究中，我們測量了6例患者的9個樣本，其中有來自一個星形細胞瘤、幾個膠質母細胞瘤和一個正常組織的組織標本。在人類腦膠質瘤中，緊密的組織、浸潤區和正常腦實質之間存在高度異質性。需要進一步研究PPIX在體內的壽命和手術中光漂白的相關性。重要的是要注意惡性組織表現出增加的PpIX壽命。因此，與基于強度的圖像相比，邊界的檢測可以更準確，并可能導致改善膠質瘤患者的切除程度，從而改善患者預后。
德國 Excelitas PCO 公司的pco.flim相機，熒光壽命相機。
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