近日，南边医科大学广东省医学科学院聂立铭教养团队告捷开发了一种立异的动态合成扫描光声示踪（SRCPT, spatiotemporally resolved clearance pathway tracking）要领，汇集顶端的光声断层成像手艺，告捷结束了高时空分辨率下药物撤消旅途的三维动态可视化。
比拟传统的光声断层成像手艺，SRCPT 手艺处理了激光能量密度衰减等问题，结束了药物撤消阶梯的动态可视化和关节量化参数的索要。
此外，为了升迁三维成像分辨率，他们领受一种新的基于频率要素选拔的合成孔径聚焦手艺（FCSSAFT，frequency component selection based synthetic aperture focusing technique），该手艺具有无呼吸伪影的权重因子，大略进一步升迁重建图像的质料。
（开始：Light：Science & Applications）
该课题组示意：“这些手艺在多个方面皆具备始创性，它能让药物代谢过程无损评估变得不再重视。”
为了演示 SRCPT 手艺的应用远景，课题组作念了几个不同场景下的药物撤消旅途可视化。
当先，他们行使光学探针 A1094 商量了 SRCPT 手艺在小鼠体内的轮回撤消过程，并规划其代谢筹商参数。
随后，他们商量了临床药物米托蒽醌的撤消阶梯，发现当肝功能受损时，肝脏撤消率也会裁减。此外，免疫球卵白 G 撤消旅途也不错得到揭示，同期他们发现不同肾毁伤进度的小鼠之间存在显贵互异。
临了，他们使用双标志探针 [68Ga] DFO - IRDye800CW 考证了本次要领的准确性，并表露 SRCPT 手艺和 PET 之间具有很强的正筹商性。
“这些实验让咱们有益义折服，SRCPT 手艺有望结束光声成像量化药代能源学的精详情量，并进一步彭胀对肝肾筹商疾病的会诊和调治。
总的来说，SRCPT 手艺不仅提供了对首要器官内药物撤消动态的及时知悉，也为精确医学开辟了新的前沿地点。”该团队示意。
假如这项效果大略得到进一步优化和本质，它将结束以下几个潜在应用：
其一，用于精确医学和个性化调治：跟着精确医学的发展，大夫需要的更多对于患者药物代谢的信息。通过该手艺，大夫不错及时监控药物在体内的动态散播，从而匡助其为患者制定个性化的调治决策。
举例，不错把柄患者的体内代谢情况调度药物剂量和撤消速率，从而升迁调治效果以及减少反作用。
其二，用于肝脏和肾脏疾病的监控与会诊：光声成像手艺大略精确地监控药物在肝脏和肾脏的撤消过程，这对肝脏和肾脏疾病的早期会诊和监控有着首要趣味。
一些肝脏疾病比如肝纤维化和肝炎等，时常伴跟着药物代谢荒谬。而通过这项手艺，大夫不错提前发现问题并遴选相应纷扰设施。
其三，用于药物研发中安全性评估：在药物研发过程中，光声成像可行动一种首要用具，以用于评估药物的代谢旅途和安全性。
通过及时监控药物在体内的撤消过程，不错有用发现潜在的毒反作用，从而优化药物的野心和使用。
（开始：Light：Science & Applications）
既能结束药物撤消阶梯的动态可视化，也能结束关节参数的索要
课题组示意，跟着新式药物和调治要领的不断显现，了解药物在体内的代谢、散播和撤消旅途成为重中之重。多年来，该团队专注于行使光学成像手艺对躯壳代谢筹商过程进行可视化。
他们在前期调研中发现：跟着精确医学的发展，肝脏和肾脏等器官承担了大批药物的撤消代谢，因此相当有必要了解药物的精确撤消阶梯。
而传统的正电子辐射断层-X 线规划机断层组合系统（PET-CT，positron emission tomography-computer tomography）等手艺，不仅存在辐射危害，何况光学成像在保执深度穿透和高分辨率方面也存在一定挑战。
除此以外，很少有针对不同症状的候选药物进行纵向的商量。因此，为了填补药物纵向可视化的手艺缺口，他们但愿开发一种无损的可视化手艺。
此前，课题组在开发成像开采的过程中，曾进行过屡次动物实验。在作念定量分析的过程中，其发现由于光声断层成像固有的光衰减，使得他们无法针对分子成像的浓度进行精确定量。
经过文件调研，课题组的别称博士生发现通过引入蒙特卡洛的光衰减模拟，不错针对教养数学公式进行修正，进而升迁定量的准确度。基于此，他们初始通过部署不同药物来进行考阐明验。
实验斥逐夸耀：使用 A1094 不错很好地处理激光能量密度衰减等挑战，也能结束药物撤消阶梯的动态可视化和关节参数的索要。
而在可视化方面，深层组织的对比度也得到昭着改良。在多声速的重建要领的匡助之下，所得到的图像质料比之前报谈的图像质料有了显贵改善。
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同期，要念念不雅察不同器官之间的药物撤消变化，还需要针对二维成像数据进行三维合成。而在三维数据的可视化中，由于超声换能器的低数值孔径（NA，numerical aperture）甩掉，导致通过传统切片访佛要领所取得的 3D 数据，存在高程分辨率和对比度较差等问题。
通过商量传统合成孔径（SAFT，synthetic aperture focusing technique）算法的旨趣，课题组另别称博士生基于频率重量选拔的合成孔径聚焦的算法基础上，行使频谱分离手艺针对不同频率的信号进行分离，借此忽视一种新的基于频率要素选拔的合成孔径聚焦手艺（FCSSAFT，frequency component selection based synthetic aperture focusing technique），其具备无呼吸伪影的权重因子。
基于此，他们初始进一步探索其它药物在小鼠体内的撤消旅途。针对不同器官的代谢受损，该团队使用不同的药物进行实验。
具体来说，课题组当先领受米托蒽醌来商量撤消旅途。针对日常小鼠和肾脏毁伤小鼠，他们磨练了临床药物米托蒽醌在其体内的撤消阶梯，并量化了其在肝脏和肾脏中的药物撤消率，同期还针对肝肾功能毁伤前后撤消参数的变化加以对比。
斥逐标明，米托蒽醌主要在肝脏中代谢，只须少部分进行肾脏代谢。当肝功能受损时，肝脏代谢率显贵裁减。而收货于 SRCPT 手艺的高精度和高质料的斥逐，让商量东谈主员得以明晰地稽查完满的代谢过程。
同期，为了考证肾脏代谢荒谬的有用性，他们通过光学标志生物大分子免疫球卵白 G（IgG）取得了 IgG 在肾脏中的撤消特征。实验斥逐也标明：不同进度肾毁伤的小鼠之间 IgG 的撤消具有显贵的统计学互异。
（开始：Light：Science & Applications）
临了，为了考证该要领的准确性，他们但愿寻找一种公认的“金轨范”要领进行横向比较。为此，该团队稀薄合成一个双标志探针 [68Ga] DFO-IRDye800CW，该化合物兼具光声信号和放射信号，这让他们不错通过与 PET 的横向对比来考证 SRCPT 手艺的准确性。
同期，他们针对多只小鼠进行分歧实验，借此针对小鼠体内的 SRCPT 手艺和 PET 加以动态磨练。实验斥逐夸耀，两种要领之间具有较强的正筹商性。
用实验数据“反哺”仪器厂商
事实上，一初始他们使用的仪器在初期部署时并不训诫，导致底层数据处理出现问题。这迫使他们必须潜入参与到原始的通谈数据处理中，为此他们与仪器厂商开展邃密配合。
两边所有优化重建算法、调度参数，最终所得到的图像数据不仅忻悦更高的质料需求，还被仪器厂商鉴戒以用于进一步的光声断层成像开采开发。
日前，筹商论文以《动态合成扫描光声追踪监测外源探针在体内的肝肾撤消阶梯》（Dynamic synthetic-scanning photoacoustic tracking monitors hepatic and renal clearance pathway of exogeneous probes in vivo）为题发在 Light：Science & Applications[1]。
南边医科大学广东省东谈主民病院博士后吕静、清华大学博士后兰恒荣及南边医科大学博士商量生覃奥吉是共吞并作，南边医科大学广东省医学科学院聂立铭教养担任唯独通信作家。
图 | 筹商论文（开始：Light：Science & Applications）
审稿东谈主评价称，商量东谈主员忽视的算法通过频率重量选拔显贵升迁了三维成像的分辨率，有用分离了血管和组织的信号，为药物撤消旅途的明晰可视化提供了手艺撑执，并以为 SRCPT 手艺的应用有望鼓励新的药物寄递系统和靶向调治的发展，尤其是在器官功能受损的情况下。
后续，他们将商量若何将 SRCPT 手艺整合到临床责任历程，以及商量其对于医疗资本和可及性的潜在影响。此外，他们目的将 SRCPT 手艺本质到三维场景。
图 | 聂立铭（开始：聂立铭）
而为了结束跨器官的快速可视化，还需要开发大略拿获三维成像的仪器。同期，在三维场景下若何进一步建立教养数学模子，从而取得准确度更高的定量亦然一个值得商量的问题。
现在，他们如故在目的 SRCPT 手艺在一些新的场景下的应用，并如故得到初步斥逐。与此同期，该团队正在和外部企业本质该手艺的应用和临床改变，现在正在权术和手艺配合阶段，后续会择期公布新的阐扬。
参考良友：
1.Lv, J., Lan, H., Qin, A.et al. Dynamic synthetic-scanning photoacoustic tracking monitors hepatic and renal clearance pathway of exogeneous probes in vivo. Light Sci Appl 13, 304 (2024). https://doi.org/10.1038/s41377-024-01644-6
运营/排版：何晨龙
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