中科院鄭海榮：超聲打開血腦屏障分子影像在腦血管和膠質瘤應用

時間＼2017-11-21

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神外前沿訊，由中華醫學會放射腫瘤治療學分會主辦的中華醫學會第十四次全國放射腫瘤治療學學術會議於11月9-12日在京召開。

中國科學院深圳先進技術研究院副院長、醫工所所長兼生物醫學成像研究中心主任鄭海榮研究員在CSTRO2017會議上做學術報告《跨尺度多模態腦膠質瘤分子影像與精准給藥前沿研究》，介紹了跨尺度多模態分子影像技術在腦膠質瘤和腦血管病上診斷和治療上的應用前景。

發言要點如下

本稿件未經發言者審核修改，小標題為編者所加

分子影像探針是什麼

分子影像不僅僅是毫米級的成像，更重要的要對細胞進行識別，甚至是分子代謝動態的識別。分子影像不是我們現在直接用磁共振、CT、超聲看到分子，這從物理上是看不到的，物理上能夠看到的極限是微米級。

怎樣從分子層面去判斷呢，就要引入分子影像的探針，

可以做成具有靶向的功能的，根據特定抗原去靶向，去找到變異的細胞，然後粘附上去，把這些細胞照亮。

文獻上有過報導，在只有幾十個、一兩百個腫瘤細胞存在的時候，分子影像就可以看到信號。就是說，在並沒有看到實體腫瘤或血管斑塊的存在的情況下，只要有炎症，從理論上就可以看到。

對於腫瘤邊界的識別，要依賴于分子影像探針，當腫瘤邊界吸附到探針的時候，

邊界就被照亮了。探針的選擇很重要，有很多化學和生物學的結合，要對腫瘤亞型產生的抗原能夠有效靶向，可以選擇白蛋白-吲哚箐綠分子影像探針等。

可以顯示腫瘤代謝產生的蛋白結構

膠質瘤很多在沿著神經束爬行生長，在成像診斷上同樣面臨著難題，除了有腫瘤實質結構，其實還有很多浸潤的結構，現在的成像方式難以診斷這些浸潤的機構。現在在研究能否利用分子影像，

在術前對膠質瘤的分期和分型進行無創的判定。

現在，在膠質瘤上就要發展磁共振分子影像方法或內源性探針，可以直接能夠看到腫瘤代謝產生的蛋白的結構，從而顯示腫瘤的存在和屬性。

另外，膠質瘤術中要發展光學和光聲成像技術，能夠即時動態的在手術中不斷提醒，不同深度時腫瘤的邊界在哪裡，從而實現分子影像引導的手術導航。

可實現10微米級別的超聲腦血管成像

目前，高分辨光聲成像系統可以實現對微血管非常精細的成像，甚至可以看到一個單個的紅血球，還可以對膠質瘤生長過程中腫瘤血管的在體即時成像，呈現腫瘤發生的不同時間點上，腫瘤周邊新生血管、血管彎曲度、血管密度等存在變化，超分辨光聲成像可以實現140個納米級別的成像。

超分辨超聲血管成像有個好處，可以實現動態的血流成像，因為在手術中會關注一些語言區、運動皮層等安全性。患者說話的時候皮層就會興奮有血流，超聲就可以做即時血流成像，這可以和手術器械有很好的融合，可以實現10微米級別的超聲腦血管成像。

利用中性粒細胞穿越血腦屏障

血腦屏障怎樣藥物突破，能否通過物理方式靶向開啟血腦屏障，由此可能大幅度提高藥物療效？現在研究中性粒細胞藥物靶向治療腦膠質瘤，而中性粒細胞可以躲過免疫系統的攻擊。我們如果把藥和分子影像探針放到這個細胞裡面，免疫系統看到的就是一個正常的中性粒細胞，走到哪裡可以用磁共振監測，這些藥物和探針就可以在細胞裡釋放。膠質瘤動物試驗中的老鼠的生存期可以提高1-2倍左右。

超聲定向打開血腦屏障

有一些物理手段還可以實現血腦屏障定向的開啟。在找到膠質瘤區域和分子影像邊界後，可以用超聲定向投送到顱內，開啟那個區域的血腦屏障。

超聲波是很好的手段，和磁共振等不一樣，超聲波就是一種機械波，這種震動可以打開血腦屏障，但必須是強梯度聲場的超聲波，叫做超聲輻射力。

之前有報導用超聲波打開血腦屏障治療阿爾斯海默病，效果非常高。我們也在研究用超聲波定點給藥，促進替莫唑胺更好的超越血腦屏障。另外，超聲甚至可以調控神經元。

總之，很多新的成像技術對心血管和腫瘤提供了新的工具。

發言者簡介

鄭海榮博士,中國科學院深圳先進技術研究院研究員。主要學術研究方向：醫學超聲技術與儀器。深圳先進院副院長、醫工所所長兼生物醫學成像研究中心主任。中國生物醫學工程學會常務理事。先後獲得了國家傑出青年科學基金、國家973計畫項目（首席科學家）、基金委國家重大科學儀器研製專案支援。榮獲2014年度“陳嘉庚青年科學獎”等獎勵。

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因為在手術中會關注一些語言區、運動皮層等安全性。患者說話的時候皮層就會興奮有血流，超聲就可以做即時血流成像，這可以和手術器械有很好的融合，可以實現10微米級別的超聲腦血管成像。