[发明专利]适于小动物的荧光分子层析成像方法

说明书

技术领域

本发明属于光谱技术应用，和生物医学工程领域，涉及一种在体检测小动物体内荧光标记分子位置与定量检测小动物体内荧光标记分子浓度的荧光分子层析成像方法。

背景技术

随着生物荧光蛋白，生物荧光标记技术的发展，靶向性的荧光标记物越来越多的用在肿瘤检测和药物研发中。这在一定程度上提高了药物研发周期，和肿瘤检测的准确性。但是由于荧光在生物组织内传播过程的复杂性，它并不像X射线一样在组织中是沿直线传播，由于组织对可见光的强散射性质，使得进入组织内部的光和从组织内部激发出来的荧光都是一个经历了多次散射的传播过程，这使得荧光完全散失了相干性。因此很难根据出射的荧光光强和相位信息来确定荧光团的实际位置只有当荧光团在组织表面很浅的范围内才可能根据光强或者是相位信息来探测荧光团的位置并定量检测荧光物质的浓度。这在很大程度上制约了荧光蛋白被用来在体观测药物疗效和检测肿瘤。因此现在所能够精确定位和准确定量检测荧光标记物的技术也只能针对表皮或皮下很浅的位置上的荧光标记物。对于深入体内的荧光标记物就很难精确定位和准确定量检测。

为了解决这个问题国际上研究生物医学光学的学者提出了运用非线性的算法来近似荧光在组织内的传播过程。其中英国UCL(university of collegelondon)的S.R.Arridge教授提出了运用有限元的方法近似模拟光在生物组织内的传播，并通过非线性拟合的方法结合实验数据准确定位了深层次的光学参数的改变(S.R.Arridge，Optical Tomography in Medical Imaging.Inverse Problems，1999.15(2)：p.R41-R93)。这为荧光分子层析成像技术的发展奠定了坚实的理论基础。但是由于S.R.Arridge教授的方法还只是针对血红蛋白和去氧血红蛋白的含量的检测技术，还不能用来做荧光分子层析成像。哈佛医学院的Vasilis.Ntziachristos教授在这个方法的基础上提出的荧光分子层析成像方法(Vasilis.Ntziachristos，Fluorescence molecular imaging. Annual Review of Biomedical Engineering，2006.8(1)：p.1-33)比较成功的准确定位了深层次的荧光标记物位置，并定量的检测了荧光标记物的浓度。但是他的算法是基Kirchhoff近似(Jorge Ripoll，Vasilis Ntziachristos，RemiCarminati，Manuel Nieto-Vesperinas，Kirchhoff approximation for diffusivewaves.Physical Review E，2001.64(051917)：p.1-8.)来求解扩散方程。这种方法没有基于有限元的算法的高精度和计算速度。有限元算法本身发展于结构力学分析，后随着理论研究的深入人们将它应用到更加广阔的领域，如热力学分析，电磁学分析，地球物理等等，但将有限元方法用来做荧光分子层析成像国内却还没有相关专利。

发明内容

本发明的技术问题在于提供一种适于小动物的荧光分子层析成像方法，该方法可基于相应的仪器测量数据，定位小动物组织内部深层荧光标记物位置及其浓度，并层析成像，为药物开发，肿瘤治疗提供参考手段。

为解决上述技术问题，本发明的适于小动物的荧光分子层析成像方法，包括荧光标记物在生物体内分布的位置和浓度信息的定量检测技术，包括以下步骤：

步骤a、通过荧光分子层析成像系统得到荧光光强分布Φ_f^meas；