基于PET导向放射荧光三维成像肿瘤可用受体密度定量方法

摘要

本发明公开了一种基于PET导向放射荧光三维成像肿瘤可用受体密度定量方法，基于放射性核素探针发射的高能射线激发稀土参杂物发射荧光现象，构建特异性放射纳米分子探针，并进一步利用靶向分子探针发射的荧光影像信息，并将核素探针的PET影像信息作为荧光三维成像定量分析的参考输入，以达到对肿瘤可用受体密度信息进行定量的目的。本发明解决了现有技术和方法都无法实现对肿瘤区域受体密度的非侵入式活体定量，同时避免放射性污染过大以及实验设计复杂等问题，具有能够实现同时对肿瘤区域受体密度和代谢信息的非侵入式活体定量、放射性污染小和实验操作简单等优点，可以应用在医学光学成像领域。

主权项

基于PET导向放射荧光三维成像肿瘤可用受体密度定量方法，其特征在于，包括如下步骤：S1将不同浓度梯度的放射荧光纳米探针分别与相同浓度的PET探针均匀混合后，立即放置于光学成像室中进行连续观测，然后根据后续数据采集时所采用的动态时间帧，在对应每个时间点处测量各浓度梯度的放射荧光纳米探针被PET探针所激发出的光强，记m为采用的动态时间帧包含的时间点个数，n为所设置的浓度梯度个数；S2根据步骤S1中获得的离散数据按照时间点分类划分为m组，并将m组离散点分别以放射荧光纳米探针浓度为横坐标，以发光强度为纵坐标绘制到坐标系中并进一步拟合成m条连续曲线，具体表示如下：F_tj＝f_tj(F_r)，j＝1，2，3...m；F_tj表示放射荧光纳米探针发光强度，tj代表第j个时间点，f_tj代表第j个时间点处放射荧光纳米探针与其发光强度之间的映射关系曲线，F_r代表放射荧光纳米探针浓度；S3将荷瘤鼠放置于正电子发射型断层显像(PET)和荧光分子断层成像(FMT)视野中央后，通过尾静脉将PET探针和放射荧光纳米探针的混合物在动态数据采集开始时同步注射入裸鼠体内，同时对获得的每帧PET图像进行衰减矫正；S4进行PET动态数据图像重建和FMT动态数据图像重建，然后对重建后的PET动态数据图像以及FMT动态数据图像进行感兴趣区域的划分，其中，对于每帧重建后的PET图像需将肿瘤区域、左心室区域勾画出来并计算相应的平均放射性活度值，而对于重建后的FMT图像则将肿瘤区域勾画出来，并同时计算每个区域的平均强度值；S5根据步骤S4中获得的每帧PET图像中左心室区域平均放射性活度值，根据时间关系记成如下形式：{(t1，Fp_t1)，(t2，Fp_t2)…(tj，Fp_tj)…(tm，Fp_tm)}其中，tj表示采用的动态时间帧所对应的各时间点，Fp_tj表示在tj时刻得到的PET图像中左心室区域平均放射性活度值；进一步将上述数据拟合到动脉输入函数三指数模型中，即作为PET动脉输入函数；S6根据步骤S4中获得的每帧PET图像中左心室区域平均放射性活度值，以及步骤S3中放射荧光纳米探针与PET探针的浓度混合比例，得到二者在相同时刻点处的浓度关系如下：(tj，Fr_tj)＝(tj，Fp_tj)，j＝1，2，3...m；其中tj表示采用的动态时间帧所对应的各时间点；Fp_tj表示在tj时刻得到的PET图像中左心室区域平均放射性活度值；Fr_tj表示在tj时刻得到的FMT图像左心室放射荧光纳米探针浓度值，记为：{(t1，Fr_t1)，(t2，Fr_t2)…(tj，Fr_tj)…(tm，Fr_tm)}；S7根据步骤S6中获得的FMT图像中左心室内的放射性纳米探针的浓度值数据，按时间点分类分别依次代入到在步骤S2中求得的对应时间点的放射荧光纳米探针发光强度随浓度变化的关系曲线中：F_tj＝f_tj(F_r)，j＝1，2，3...m；得到FMT图像动态时间帧对应的每个时间点处的放射荧光纳米探针发光强度值，进一步拟合到步骤S5中所采用的动脉输入函数三指数模型中，即可作为FMT图像动脉输入函数；S8根据步骤S5和S7所求得的PET和FMT图像动脉输入函数以及所用的PET探针和放射荧光纳米探针的性质，采用对应的药物代谢动力学模型即可对肿瘤的可用受体密度信息进行定量。