活體光聲成像在呼吸系統(tǒng)炎癥無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，急性呼吸道炎癥的早期精準(zhǔn)檢測(cè)一直是備受關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法往往存在諸多局限，難以滿足臨床對(duì)于快速、準(zhǔn)確、無(wú)創(chuàng)診斷的迫切需求。如今，一項(xiàng)全新的技術(shù)——基于Nano-ICG增強(qiáng)巨噬細(xì)胞活體光聲成像技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，為急性呼吸道炎癥的無(wú)創(chuàng)定量評(píng)估帶來(lái)了革命性的新希望。

研究背景：呼吸道感染檢測(cè)的挑戰(zhàn)
呼吸道感染是全球范圍內(nèi)極為嚴(yán)重的健康問(wèn)題，堪稱兒童健康的“頭號(hào)大敵”。據(jù)權(quán)威統(tǒng)計(jì)，僅5歲以下兒童每年因呼吸道病毒感染死亡的人數(shù)就高達(dá)300萬(wàn)，這一數(shù)字令人痛心疾首。細(xì)菌感染在引發(fā)急性呼吸道炎癥方面扮演著關(guān)鍵角色，其中革蘭氏陰性菌的感染與急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）、慢性阻塞性肺�。–OPD）急性加重以及哮喘急性發(fā)作等疾病中的氣道炎性損傷緊密相連。

在疾病的早期階段，炎癥悄然發(fā)生。巨噬細(xì)胞作為炎癥反應(yīng)的“先鋒部隊(duì)”，會(huì)迅速聚集到炎癥部位。它們?nèi)缤�一個(gè)個(gè)“小衛(wèi)士”，試圖清除入侵的病原體。然而，傳統(tǒng)的成像技術(shù)在面對(duì)這一微觀戰(zhàn)場(chǎng)時(shí)，卻顯得力不從心。

核磁共振成像（MRI）雖然能夠提供較為清晰的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，但對(duì)于早期炎癥細(xì)胞的細(xì)微變化，其分辨率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。就好比用放大鏡去看細(xì)菌，還是無(wú)法看清細(xì)菌表面的微小細(xì)節(jié)。X射線計(jì)算機(jī)斷層成像（CT）在檢測(cè)肺部的大體形態(tài)和明顯病變方面有一定優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于炎癥初期細(xì)胞層面的變化，也難以精準(zhǔn)捕捉。正電子發(fā)射斷層成像（PET）雖然在腫瘤等疾病的診斷中發(fā)揮著重要作用，但在呼吸道炎癥的早期診斷上，也存在特異性不足的問(wèn)題。超聲（US）成像在觀察肺部的一些較大結(jié)構(gòu)和血流情況時(shí)較為常用，但對(duì)于炎癥細(xì)胞的分辨能力有限，就像用望遠(yuǎn)鏡去看近處的螞蟻，根本無(wú)法看清。光學(xué)相干斷層成像（OCT）和熒光成像（FI）雖然在某些方面具有較高的分辨率，但它們的穿透深度太淺，無(wú)法深入到肺部組織內(nèi)部去觀察炎癥細(xì)胞的活動(dòng)。

在這樣的背景下，尋找一種能夠高分辨率、深穿透性地觀察呼吸道炎癥的成像技術(shù)，成為了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域亟待解決的難題。這不僅關(guān)系到對(duì)呼吸道炎癥發(fā)病機(jī)理的深入理解，更是研發(fā)新型治療方案和藥物的關(guān)鍵所在。只有準(zhǔn)確地了解炎癥的發(fā)生發(fā)展過(guò)程，醫(yī)生們才能有的放矢地制定治療策略，避免過(guò)度使用抗生素等藥物，從而提高治療效果，保障患者的健康。

技術(shù)創(chuàng)新：神奇的Nano-ICG
研究人員首先對(duì)Nano-ICG進(jìn)行了詳細(xì)的表征。透射電鏡下，Nano-ICG呈現(xiàn)出平均尺寸約65nm的圓形顆粒，并且呈現(xiàn)聚集狀分布。這就像是一群緊密團(tuán)結(jié)在一起的“小士兵”，準(zhǔn)備在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮重要作用。

在光學(xué)吸收性能方面，Nano-ICG在600-850nm區(qū)間的780nm處展現(xiàn)出了最強(qiáng)的光吸收特性。這一特性就如同它擁有了一個(gè)獨(dú)特的“信號(hào)發(fā)射器”，能夠在光聲成像過(guò)程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的信號(hào)。更為重要的是，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的生物安全性測(cè)試，質(zhì)量濃度為330μg/mL的Nano-ICG溶液對(duì)小鼠巨噬細(xì)胞沒(méi)有毒性。這意味著它可以安全地進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，為后續(xù)的成像研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

進(jìn)一步的研究表明，在Control組中，小鼠呼吸道內(nèi)的Nano-ICG隨著滴注后時(shí)間的增加不斷地減少，就像潮水逐漸退去；而在Model組中，小鼠呼吸道內(nèi)的 Nano-ICG隨著時(shí)間的延長(zhǎng)不斷地增加，仿佛在炎癥的“土壤”中生根發(fā)芽。這一結(jié)果充分說(shuō)明，Nano-ICG在注入60分鐘后能夠準(zhǔn)確地反映呼吸道壁上炎癥細(xì)胞的發(fā)展程度，就像一個(gè)精準(zhǔn)的“溫度計(jì)”，為醫(yī)生判斷炎癥的嚴(yán)重程度提供了重要的依據(jù)。

研究人員利用軟件對(duì)二維PAI圖像進(jìn)行了三維重建。這一重建過(guò)程就像是將一幅平面的地圖變成了一個(gè)立體的模型，能夠提供更準(zhǔn)確、更全面的呼吸道炎癥信息。通過(guò)三維呼吸道炎癥的PAI結(jié)果，我們可以清晰地看到炎癥細(xì)胞在呼吸道中的具體位置和聚集情況，就像在一個(gè)透明的人體模型中直接觀察炎癥的發(fā)生部位一樣。

光聲成像：無(wú)創(chuàng)檢測(cè)具有分辨率和深度優(yōu)勢(shì)
光聲成像技術(shù)在呼吸道炎癥診斷中的成功應(yīng)用，讓我們看到了它的巨大潛力。與傳統(tǒng)的成像技術(shù)相比，它的優(yōu)勢(shì)不僅僅體現(xiàn)在分辨率和穿透深度上。光聲成像技術(shù)還具有非侵入性的特點(diǎn)，這對(duì)于患者來(lái)說(shuō)是一個(gè)極大的福音。在臨床實(shí)踐中，這意味著患者不需要承受過(guò)多的痛苦和風(fēng)險(xiǎn)，就能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的檢查。

在肺部疾病的早期篩查方面，光聲成像技術(shù)有望發(fā)揮重要作用。例如，對(duì)于長(zhǎng)期吸煙或處于空氣污染環(huán)境中的人群，定期進(jìn)行光聲成像檢查，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)肺部的微小炎癥病變，從而采取有效的預(yù)防措施，降低患嚴(yán)重肺部疾病的風(fēng)險(xiǎn)。在肺部腫瘤的診斷和治療監(jiān)測(cè)中，光聲成像技術(shù)也可以與其他成像技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)觀察腫瘤周圍的炎癥反應(yīng)，可以更好地了解腫瘤的生物學(xué)行為，為醫(yī)生提供更全面的信息。

研究結(jié)論：光聲成像可無(wú)創(chuàng)檢測(cè)呼吸道炎癥
PAI技術(shù)在評(píng)估炎癥方面具有高度的可行性，就像一把精準(zhǔn)的尺子，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量炎癥的程度。Model組炎癥的光聲成像結(jié)果、病理結(jié)果以及熒光成像結(jié)果高度匹配，如同一個(gè)緊密配合的團(tuán)隊(duì)，共同為呼吸道炎癥的診斷提供了有力的證據(jù)。在未來(lái)的醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，醫(yī)生們可以利用這一技術(shù)，更加準(zhǔn)確地診斷呼吸道炎癥，及時(shí)制定個(gè)性化的治療方案。對(duì)于患者來(lái)說(shuō)，這意味著能夠更快地得到有效的治療，減少疾病帶來(lái)的痛苦和并發(fā)癥的發(fā)生。同時(shí)，這也為醫(yī)學(xué)研究人員進(jìn)一步深入研究呼吸道炎癥的發(fā)病機(jī)制提供了重要的工具和方法，有望推動(dòng)呼吸疾病相關(guān)領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

DOI：10.3788/CJL231378