使用超声定位显微镜检测组织中的氧含量
![A) Super-resolution images show that the center of a tumor has a smaller number of blood vessels. These vessels are chaotic and disorganized. B) Blood flow speed maps show slow and inefficient microbubble movement within these tumors. Red indicates higher flow and blue indicates lower flow. C) Histology confirms a low number of blood vessels (red color) and poor oxygen delivery (green color). Credit: Song Research Group 使用超声定位显微镜检测组织中的氧含量](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2020/1-usingultraso.jpg)
伊利诺伊大学香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的研究人员正在使用一种现有成像技术的新应用,该技术可能有助于检测人类肿瘤。
该技术,超分辨率超声定位显微镜,被用于可视化的分布血测量肿瘤中的氧含量。这项研究是在鸡胚胎上进行的,但研究人员希望将研究扩展到人类身上。
论文“肾脏超声定位显微镜”肿瘤异种移植的鸡胚胎与缺氧有关”的文章发表在科学报告。
ULM使用红细胞大小的微泡来成像组织。
贝克曼先进科学技术研究所宋研究组的博士后助理研究员Matthew Lowerison说:“我们跟踪这些气泡流经血管的过程,以获得比传统超声波更高分辨率的图像。”
研究人员早就知道,肿瘤因为含氧量较低而对治疗产生耐药性。“红细胞可以快速有效地流经直血管。因此,氧气和营养物质的输送是有效的,”Lowerison说。相比之下,血管肿瘤相互缠绕。它是混乱无序的,氧气的输送效率很低。”
Song小组的成员已经用ULM证明了这一点氧气与健康组织相比,肿瘤组织中的水平较低。
贝克曼研究所电气与计算机工程助理教授、全职教员宋鹏飞说:“这项研究是独特的,因为我们可以在不降低图像分辨率的情况下对人体内部更深处的组织进行成像。”“虽然这项技术需要我们注入这些微气泡,但它们不像其他显像剂那样存在毒性问题。此外,微气泡得到了美国食品和药物管理局的批准,并在世界各地的临床中广泛应用。”
目前,该技术面临的主要挑战是采集时间。“我们需要一个大数据集来处理这些图像,”Lowerison说。“尽管作为工程师,我们专注于尽可能获得最好的图像,但这项技术可能适用于那些想要比传统成像方法更好的血管图像的医生。”
宋说:“当我们将人工智能和机器学习与这些技术结合使用时,我们开始看到良好的结果,这有助于加快这一过程。”“最终,我们希望能够在临床环境中使用这种技术,用于癌症检测、诊断和治疗评估。”
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