螢光擴散光學斷層造影系統研製與校正(II)

背景:無論在台灣、美國或西歐國家，乳癌長期居女性癌症中發生率第一、死亡率第二(台灣死亡率為第四)。具有高血紅素濃度的腫瘤相關血管增生，在促進初期癌症代謝與生長上，扮演關鍵角色；甚至在腫瘤中，在有缺陷的血管網脈及淋巴網路環境，伴隨增加的血管與腫瘤滲透程度更導致新血管增生。近紅外光擴散光學斷層造影(diffuse optical tomography, DOT)呈現組織光學係數影像，能夠反映出組織的生理與病理狀態，由於其非侵入式、不具輻射、及相對造價低等因素，自從90 年代後期在醫學造影研究領域，吸引極大關注；此外為了能夠有效偵測、篩檢及診斷乳房腫瘤，與DOT 相關無論是巨觀或微觀造影技術都極受重視；近紅外光在人體散射性組織中，因為擴散特性影響影像解析度，因此在DOT 技術發展，相當大的努力投注在增加DOT 影像的品質及改善解析度，諸如 多模態造影系統實現、以及螢光擴散光學斷層造影技術(fluorescence DOT, FDOT)等。本實驗室在過去近十年的DOT 影像反算、光電量測、掃描機構及假體/臨床驗證研究，已發展一可進行臨床研究的造影系統，尤其以搭配X 光乳房攝影的“雙呈像診斷技術”為代表(參考本年度科技部研究報告中的收案分析討論)；並於103/11 經生技醫療科技政策研究中心篩選評估列為具商化潛質之技術標的。此研究計畫書則著重在以FDOT 強化造影效果、及後續可進行的腫瘤治療，發展並實現FDOT，將整合已有獨特的DOT 光學式造影技術、以及(共同主持人協助)製備新穎的奈米結構藥物輸送，建立一個達到影像強化、與癌症治療目的新穎醫學影像技術。方法與特色:本研究計畫是在發展FDOT 造影技術，達到腫瘤偵測最佳化(後續期待透過藥物輸送對惡性腫瘤組織予以標靶並治療)。本研究由以下任務所組成，包括-(1) FDOT 影像反算演算法開發、(2) 三維FDOT 影像反算演算法實現、(3) FDOT 之多波段NIR 頻域式(高頻調變、方波調變、多頻率調變)光電量測系統、(4) 激發光/放射光掃描裝置(一進一出/壓板式/俯臥環狀掃描)、(5) FDOT 軟硬體系統校正(含 300 雙積分球量測系統)、(6) 固態仿體研究及實驗、以及(7) 動物實驗評估確校影像強化效果 等。特定目標:此研究將發展並建立FDOT 光學造影定量系統，利用新穎的奈米結構藥物輸送，達到影像強化，與後續癌症治療的目的。除了實驗室中的乳癌細胞株試驗及仿體實驗外，在動物實驗計畫書中，五組植入MDA-MB-231 人類乳房腫瘤細胞之免疫缺陷鼠，已規劃並將用以驗證所提出方法的有效性，即 以螢光造影達到癌症偵測最佳化。