使用光學(xué)相干血管造影術(shù)準(zhǔn)確地早期預(yù)測(cè)腫瘤對(duì)PDT的反應(yīng)
腫瘤治療過(guò)程中，對(duì)治療反應(yīng)的預(yù)測(cè)可能對(duì)治療選擇和優(yōu)化其遞送參數(shù)中起到關(guān)鍵作用。來(lái)自俄羅斯和加拿大的研究人員M. A. sirotkina等將光學(xué)相干血管造影術(shù)（OCA）作為成像方法，使用小鼠耳移植腫瘤模型（CT-26）進(jìn)行了臨床前試驗(yàn)，觀察正常和病理灌注血管，并監(jiān)測(cè)了血管經(jīng)靶向光動(dòng)力療法（PDT）后的治療反應(yīng)。還提出了一種穩(wěn)定簡(jiǎn)單的以微血管作為度量的方法，即PDT后t = 24h，腫瘤和腫瘤周?chē)鷧^(qū)域的灌注血管密度（PVD），用以判斷PDT的成功。同時(shí)經(jīng)組織學(xué)驗(yàn)證，進(jìn)一步證實(shí)了OCA微血管度量的出色早期預(yù)測(cè)能力，以及腫瘤周?chē)⒀茉跊Q定長(zhǎng)期PDT反應(yīng)中的關(guān)鍵作用。
背景
光動(dòng)力療法（photodynamic therapy, PDT）是光照治療的一種，它憑借創(chuàng)傷小、毒副作用小、選擇性好、可重復(fù)性好、可保護(hù)容貌及重要器官功能等優(yōu)點(diǎn)，日漸成為一種頗具前景的腫瘤治療手段，尤其是小實(shí)體腫瘤。光動(dòng)力療法的作用機(jī)制是光敏劑分子被光活化，在良好的組織血液供應(yīng)和氧合條件下形成單線態(tài)氧及其他活性氧類(lèi)物質(zhì)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞壞死和凋亡。其中，光敏劑在癌癥區(qū)域的吸收、激發(fā)光的3D空間分布、以及受照射組織中的氧張力都會(huì)影響PDT治療效率，因此需要對(duì)這三個(gè)因素進(jìn)行適當(dāng)控制以確保治療效果。但臨床條件下，這些參數(shù)隨時(shí)空變化顯著，很難控制，從而也很難預(yù)測(cè)PDT在個(gè)體中的療效。
鑒于此，研究人員提出了各種治療計(jì)劃、劑量測(cè)定、監(jiān)測(cè)和反饋策略來(lái)優(yōu)化和改善PTD的效果。已經(jīng)有研究通過(guò)單線態(tài)氧發(fā)光或光敏劑光漂白檢測(cè)來(lái)測(cè)定PDT劑量，單線態(tài)氧發(fā)光法高靈敏度且可以直接檢測(cè)，但由于技術(shù)復(fù)雜及自身局限性導(dǎo)致無(wú)法在臨床得到廣泛應(yīng)用。而基于光敏劑光漂白的劑量測(cè)定法得到的結(jié)果，似乎與長(zhǎng)期臨床結(jié)果聯(lián)系不大。
已知微血管系統(tǒng)是組織供氧的手段，也是光動(dòng)力療法的潛在靶點(diǎn)，因此血管造影成像可能為監(jiān)測(cè)PDT反應(yīng)提供一種途徑。光學(xué)相干斷層掃描（OCT）具有出色的3D空間分辨率、成像速度快且無(wú)創(chuàng)，能以多種無(wú)造影方式檢測(cè)血液微循環(huán)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)的各種OCT血管成像方法包括Doppler OCT, speckle variance OCT和phase variance OCT，在微血管探測(cè)率、對(duì)大塊組織運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、血管陰影偽影、血流檢測(cè)與微血管網(wǎng)絡(luò)可視化等方面都有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。本研究采用光學(xué)相干血管造影術(shù)（optical coherence angiography, OCA）能夠?qū)α鲃?dòng)血液灌注的活躍微血管進(jìn)行靈敏3D檢測(cè)，提供顯微結(jié)構(gòu)和功能性微循環(huán)圖像，這對(duì)于監(jiān)測(cè)PDT過(guò)程中的灌注情況非常重要。結(jié)合臨床前和臨床研究，證明用OCA對(duì)血液灌注反應(yīng)監(jiān)測(cè)，可在抗腫瘤治療監(jiān)測(cè)和結(jié)果評(píng)估中發(fā)揮潛在用途。
已知在治療期間和/或治療后不久（約幾小時(shí)），監(jiān)測(cè)腫瘤血管的損傷情況，可能會(huì)幫助預(yù)測(cè)出腫瘤對(duì)PDT的最終反應(yīng)。在之前的耳腫瘤模型研究中，研究人員得出了一個(gè)簡(jiǎn)單方便的判斷PDT有效性的標(biāo)準(zhǔn)，即PDT后24小時(shí)，OCA圖像上沒(méi)有灌注血管。但由于數(shù)據(jù)量較少（n = 11）且標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于簡(jiǎn)單，造成有20%的假陽(yáng)性率，此外也沒(méi)有研究PDT對(duì)腫瘤周?chē)⒀艿膿p害。事實(shí)上，如果PDT沒(méi)有如期破壞掉腫瘤周?chē)M織中起供應(yīng)作用的脈管系統(tǒng)，腫瘤就沒(méi)有被治愈，并可能復(fù)發(fā)，因此有必要在大量樣本中，對(duì)腫瘤和腫瘤周?chē)汗嘧⒅械腜DT效應(yīng)進(jìn)行更全面的研究。
研究人員在接種了CT-26鼠結(jié)腸腫瘤細(xì)胞系的臨床前小鼠耳模型（n = 31）中，使用OCA對(duì)PDT治療情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。有意選擇“溫和”的PDT照射方案，以獲得有反應(yīng)者和無(wú)反應(yīng)者的一系列結(jié)果。根據(jù)PDT后幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)（0-24h）OCA對(duì)腫瘤及腫瘤周?chē)M織的監(jiān)測(cè)，來(lái)預(yù)測(cè)治療結(jié)果，并將預(yù)測(cè)結(jié)果與治療后7天組織學(xué)顯示的治療結(jié)果相關(guān)聯(lián)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)從t = 24h的OCA圖像得出的微血管指標(biāo)，能夠準(zhǔn)確區(qū)分出有無(wú)應(yīng)答。
結(jié)果
基于OCA的PDT結(jié)果評(píng)估所用的可控腫瘤模型
對(duì)比正常組織和腫瘤組織的OCA圖像，血管結(jié)構(gòu)存在顯著差異。腫瘤脈管系統(tǒng)中由于活躍的新血管形成和血管發(fā)生，比腫瘤周?chē)M織脈管系統(tǒng)更密集，且扭曲度更高（圖1a，b）。
圖2a為PDT前，腫瘤及腫瘤周?chē)嘧⑽⒀艿腛CA成像。在PDT后幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)（即刻、t = 5h、t = 24h）進(jìn)行OCA成像，并在t = 24h檢測(cè)到腫瘤及腫瘤周?chē)M織中發(fā)生最明顯的血管反應(yīng)。圖2b表明腫瘤部位無(wú)灌注血管，且腫瘤周?chē)M織中灌注血管密度（PVD）非常低，二者同時(shí)出現(xiàn)可能表明PDT治療成功，即有應(yīng)答。此外有些動(dòng)物腫瘤本身中沒(méi)有灌注血管，但是腫瘤周?chē)M織中可見(jiàn)的一些有活力的灌注血管（圖2c），隨后證明是無(wú)應(yīng)答。
02-對(duì)OCA圖像量化以用于PDT結(jié)果預(yù)測(cè)
對(duì)獲得的3D微血管灌注圖譜進(jìn)行量化和分析，以獲得用以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)PDT結(jié)果的OCA源標(biāo)志物。首先檢查PDT前的數(shù)據(jù)，在31個(gè)樣本中，根據(jù)PDT前的腫瘤PVD可產(chǎn)生20個(gè)正確預(yù)測(cè)結(jié)果（準(zhǔn)確率70%，威爾遜區(qū)間=48-75%）。根據(jù)腫瘤周?chē)M織PVD可產(chǎn)生18個(gè)正確預(yù)測(cè)結(jié)果（準(zhǔn)確率58%，威爾遜區(qū)間=42-74%）。因此，PDT治療前的微血管灌注狀態(tài)似乎不能用于可靠預(yù)測(cè)PDT反應(yīng)。當(dāng)加入PDT后的數(shù)據(jù)，OCA預(yù)測(cè)精度提高了（圖3c）。統(tǒng)計(jì)了PDT后三個(gè)時(shí)間點(diǎn)（即刻、t = 5h、t = 24h）的正確預(yù)測(cè)結(jié)果（CPO），總結(jié)在表1中。
根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出幾個(gè)判斷，首先證實(shí)了研究人員之前的觀察結(jié)果，即只有無(wú)應(yīng)答的腫瘤OCA圖像上有灌注血管（PDT后t = 24h）。因此，如果在腫瘤區(qū)域內(nèi)觀察到有任何灌注血管，則認(rèn)為PDT不成功（圖3a）。然而反過(guò)來(lái)，治療后腫瘤內(nèi)的灌注血管并不都是缺失的，是否有灌注血管不能預(yù)測(cè)PDT的結(jié)果。本研究中13例無(wú)應(yīng)答中有8例在PDT后t = 24h時(shí)腫瘤內(nèi)沒(méi)有灌注血管。其次從表1中不斷增加的CPO可以看出，PDT后經(jīng)過(guò)的時(shí)間越長(zhǎng)，預(yù)測(cè)精度越高。
檢查t = 24h的數(shù)據(jù)，可注意到在有應(yīng)答樣本的腫瘤周?chē)M織中，PVD比PDT前下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)（0.38±0.22 vs 3.14±0.57%）。相比之下，無(wú)應(yīng)答樣本的PVD略有減少（2.21±0.86% vs 3.29±0.59%）（圖3b）。根據(jù)這些趨勢(shì)可得出治療結(jié)果預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的公式，閾值可設(shè)置為有應(yīng)答組中最高PVD值和無(wú)應(yīng)答組中最低PVD值之間的平均值，即本研究中閾值= 1%。使用該閾值根據(jù)t = 24h腫瘤周?chē)鶳VD的測(cè)量值，正確地預(yù)測(cè)了所有31例樣本的結(jié)果（準(zhǔn)確性= 100%，威爾遜區(qū)間=89–100%）。
綜上所述，可以根據(jù)PDT后t = 24h的OCA可視化結(jié)果制定一個(gè)簡(jiǎn)單易行的預(yù)測(cè)方案，即如果腫瘤內(nèi)的OCA圖像中有任何灌注血管，則認(rèn)為PDT不成功；如果腫瘤內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)灌注血管，則應(yīng)額外評(píng)估約2 mm附近的周?chē)M織，如果該區(qū)域灌注血管的總密度在OCA圖像上不超過(guò)1%，則可認(rèn)為PDT是成功的；偏離這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為無(wú)應(yīng)答。圖解總結(jié)見(jiàn)圖4。
03-組織學(xué)驗(yàn)證
所有OCA檢查過(guò)的動(dòng)物在PDT后7天接受組織學(xué)評(píng)估驗(yàn)證。研究人員根據(jù)之前的研究，將組織學(xué)上腫瘤總壞死率> 95%的劃分為有應(yīng)答（圖5a），將腫瘤壞死率< 95%劃分為無(wú)應(yīng)答（圖5d）。對(duì)于PDT有應(yīng)答樣本，腫瘤周?chē)鷧^(qū)域，包括距腫瘤邊緣約2 mm的“正常”耳組織，都顯示缺血，并在組織學(xué)上可以清楚地看到壞死（圖5b，c）。對(duì)于無(wú)應(yīng)答樣本，PDT后7天，在腫瘤邊緣即約2 mm以外的腫瘤周?chē)M織都沒(méi)有損傷。有應(yīng)答和無(wú)應(yīng)答中均觀察到組織病理學(xué)可見(jiàn)的壞死受照射腫瘤組織，但部分可能是由于血管的血栓形成，這表明僅局部腫瘤反應(yīng)不足以預(yù)測(cè)治療結(jié)果，腫瘤周?chē)⒀芟到y(tǒng)也發(fā)揮關(guān)鍵作用。事實(shí)上，在PDT成功樣本中，距病理邊緣約2 mm的腫瘤周?chē)M織OCA上無(wú)灌注血管（t = 24h），有組織壞死（t = 7天）。
無(wú)處理和僅光照的對(duì)照實(shí)驗(yàn)樣本在整個(gè)觀察期間，圖像上都顯示出發(fā)育良好的腫瘤血管網(wǎng)絡(luò)，在研究結(jié)束時(shí)顯示出80-100%的活腫瘤細(xì)胞。
總結(jié)
本研究提出了一個(gè)準(zhǔn)確早期（治療后24小時(shí)）預(yù)測(cè)PDT成功的標(biāo)準(zhǔn)：即在腫瘤邊界內(nèi)的OCA圖像中不應(yīng)有可見(jiàn)的灌注血管，并且在2 mm范圍內(nèi)的腫瘤附近區(qū)域，灌注血管密度不應(yīng)超過(guò)OCA圖像尺寸的1%。已有類(lèi)似研究結(jié)果能與之匹配，如Kutsuyoshi等人證明了阻斷腫瘤及腫瘤周?chē)貉h(huán)，在預(yù)防癌癥復(fù)發(fā)的臨床策略中具有很大的潛力。在未來(lái)的臨床應(yīng)用中，OCA成像可用于監(jiān)測(cè)腫瘤治療中PDT療效，以及時(shí)對(duì)治療方案進(jìn)行修正。
背景
光動(dòng)力療法（photodynamic therapy, PDT）是光照治療的一種，它憑借創(chuàng)傷小、毒副作用小、選擇性好、可重復(fù)性好、可保護(hù)容貌及重要器官功能等優(yōu)點(diǎn)，日漸成為一種頗具前景的腫瘤治療手段，尤其是小實(shí)體腫瘤。光動(dòng)力療法的作用機(jī)制是光敏劑分子被光活化，在良好的組織血液供應(yīng)和氧合條件下形成單線態(tài)氧及其他活性氧類(lèi)物質(zhì)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞壞死和凋亡。其中，光敏劑在癌癥區(qū)域的吸收、激發(fā)光的3D空間分布、以及受照射組織中的氧張力都會(huì)影響PDT治療效率，因此需要對(duì)這三個(gè)因素進(jìn)行適當(dāng)控制以確保治療效果。但臨床條件下，這些參數(shù)隨時(shí)空變化顯著，很難控制，從而也很難預(yù)測(cè)PDT在個(gè)體中的療效。
鑒于此，研究人員提出了各種治療計(jì)劃、劑量測(cè)定、監(jiān)測(cè)和反饋策略來(lái)優(yōu)化和改善PTD的效果。已經(jīng)有研究通過(guò)單線態(tài)氧發(fā)光或光敏劑光漂白檢測(cè)來(lái)測(cè)定PDT劑量，單線態(tài)氧發(fā)光法高靈敏度且可以直接檢測(cè)，但由于技術(shù)復(fù)雜及自身局限性導(dǎo)致無(wú)法在臨床得到廣泛應(yīng)用。而基于光敏劑光漂白的劑量測(cè)定法得到的結(jié)果，似乎與長(zhǎng)期臨床結(jié)果聯(lián)系不大。
已知微血管系統(tǒng)是組織供氧的手段，也是光動(dòng)力療法的潛在靶點(diǎn)，因此血管造影成像可能為監(jiān)測(cè)PDT反應(yīng)提供一種途徑。光學(xué)相干斷層掃描（OCT）具有出色的3D空間分辨率、成像速度快且無(wú)創(chuàng)，能以多種無(wú)造影方式檢測(cè)血液微循環(huán)。已經(jīng)開(kāi)發(fā)的各種OCT血管成像方法包括Doppler OCT, speckle variance OCT和phase variance OCT，在微血管探測(cè)率、對(duì)大塊組織運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性、血管陰影偽影、血流檢測(cè)與微血管網(wǎng)絡(luò)可視化等方面都有相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)。本研究采用光學(xué)相干血管造影術(shù)（optical coherence angiography, OCA）能夠?qū)α鲃?dòng)血液灌注的活躍微血管進(jìn)行靈敏3D檢測(cè)，提供顯微結(jié)構(gòu)和功能性微循環(huán)圖像，這對(duì)于監(jiān)測(cè)PDT過(guò)程中的灌注情況非常重要。結(jié)合臨床前和臨床研究，證明用OCA對(duì)血液灌注反應(yīng)監(jiān)測(cè)，可在抗腫瘤治療監(jiān)測(cè)和結(jié)果評(píng)估中發(fā)揮潛在用途。
已知在治療期間和/或治療后不久（約幾小時(shí)），監(jiān)測(cè)腫瘤血管的損傷情況，可能會(huì)幫助預(yù)測(cè)出腫瘤對(duì)PDT的最終反應(yīng)。在之前的耳腫瘤模型研究中，研究人員得出了一個(gè)簡(jiǎn)單方便的判斷PDT有效性的標(biāo)準(zhǔn)，即PDT后24小時(shí)，OCA圖像上沒(méi)有灌注血管。但由于數(shù)據(jù)量較少（n = 11）且標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于簡(jiǎn)單，造成有20%的假陽(yáng)性率，此外也沒(méi)有研究PDT對(duì)腫瘤周?chē)⒀艿膿p害。事實(shí)上，如果PDT沒(méi)有如期破壞掉腫瘤周?chē)M織中起供應(yīng)作用的脈管系統(tǒng)，腫瘤就沒(méi)有被治愈，并可能復(fù)發(fā)，因此有必要在大量樣本中，對(duì)腫瘤和腫瘤周?chē)汗嘧⒅械腜DT效應(yīng)進(jìn)行更全面的研究。
研究人員在接種了CT-26鼠結(jié)腸腫瘤細(xì)胞系的臨床前小鼠耳模型（n = 31）中，使用OCA對(duì)PDT治療情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。有意選擇“溫和”的PDT照射方案，以獲得有反應(yīng)者和無(wú)反應(yīng)者的一系列結(jié)果。根據(jù)PDT后幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)（0-24h）OCA對(duì)腫瘤及腫瘤周?chē)M織的監(jiān)測(cè)，來(lái)預(yù)測(cè)治療結(jié)果，并將預(yù)測(cè)結(jié)果與治療后7天組織學(xué)顯示的治療結(jié)果相關(guān)聯(lián)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)從t = 24h的OCA圖像得出的微血管指標(biāo)，能夠準(zhǔn)確區(qū)分出有無(wú)應(yīng)答。
結(jié)果
基于OCA的PDT結(jié)果評(píng)估所用的可控腫瘤模型
對(duì)比正常組織和腫瘤組織的OCA圖像，血管結(jié)構(gòu)存在顯著差異。腫瘤脈管系統(tǒng)中由于活躍的新血管形成和血管發(fā)生，比腫瘤周?chē)M織脈管系統(tǒng)更密集，且扭曲度更高（圖1a，b）。
圖1 用于OCA觀察的小鼠耳模型中，灌注的微血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（a）3D OCA數(shù)據(jù)的2D投影，為正常耳朵微循環(huán)；（b）在小鼠耳朵中生長(zhǎng)的CT-26腫瘤的OCA圖像（腫瘤細(xì)胞接種后兩周）；（c，d）小鼠耳朵的照片。黑色虛線為OCA成像區(qū)域，2.5 × 2.5 mm2。
圖2a為PDT前，腫瘤及腫瘤周?chē)嘧⑽⒀艿腛CA成像。在PDT后幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)（即刻、t = 5h、t = 24h）進(jìn)行OCA成像，并在t = 24h檢測(cè)到腫瘤及腫瘤周?chē)M織中發(fā)生最明顯的血管反應(yīng)。圖2b表明腫瘤部位無(wú)灌注血管，且腫瘤周?chē)M織中灌注血管密度（PVD）非常低，二者同時(shí)出現(xiàn)可能表明PDT治療成功，即有應(yīng)答。此外有些動(dòng)物腫瘤本身中沒(méi)有灌注血管，但是腫瘤周?chē)M織中可見(jiàn)的一些有活力的灌注血管（圖2c），隨后證明是無(wú)應(yīng)答。
02-對(duì)OCA圖像量化以用于PDT結(jié)果預(yù)測(cè)
對(duì)獲得的3D微血管灌注圖譜進(jìn)行量化和分析，以獲得用以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)PDT結(jié)果的OCA源標(biāo)志物。首先檢查PDT前的數(shù)據(jù)，在31個(gè)樣本中，根據(jù)PDT前的腫瘤PVD可產(chǎn)生20個(gè)正確預(yù)測(cè)結(jié)果（準(zhǔn)確率70%，威爾遜區(qū)間=48-75%）。根據(jù)腫瘤周?chē)M織PVD可產(chǎn)生18個(gè)正確預(yù)測(cè)結(jié)果（準(zhǔn)確率58%，威爾遜區(qū)間=42-74%）。因此，PDT治療前的微血管灌注狀態(tài)似乎不能用于可靠預(yù)測(cè)PDT反應(yīng)。當(dāng)加入PDT后的數(shù)據(jù)，OCA預(yù)測(cè)精度提高了（圖3c）。統(tǒng)計(jì)了PDT后三個(gè)時(shí)間點(diǎn)（即刻、t = 5h、t = 24h）的正確預(yù)測(cè)結(jié)果（CPO），總結(jié)在表1中。
表1 在不同時(shí)間點(diǎn)，根據(jù)腫瘤及腫瘤周?chē)鶳VD得到的，正確預(yù)測(cè)結(jié)果（CPO行）、相應(yīng)的置信區(qū)間（CI行）、用于區(qū)分有應(yīng)答和無(wú)應(yīng)答者的PVD值閾值（PVD閾值行）的匯總。
根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出幾個(gè)判斷，首先證實(shí)了研究人員之前的觀察結(jié)果，即只有無(wú)應(yīng)答的腫瘤OCA圖像上有灌注血管（PDT后t = 24h）。因此，如果在腫瘤區(qū)域內(nèi)觀察到有任何灌注血管，則認(rèn)為PDT不成功（圖3a）。然而反過(guò)來(lái)，治療后腫瘤內(nèi)的灌注血管并不都是缺失的，是否有灌注血管不能預(yù)測(cè)PDT的結(jié)果。本研究中13例無(wú)應(yīng)答中有8例在PDT后t = 24h時(shí)腫瘤內(nèi)沒(méi)有灌注血管。其次從表1中不斷增加的CPO可以看出，PDT后經(jīng)過(guò)的時(shí)間越長(zhǎng)，預(yù)測(cè)精度越高。
檢查t = 24h的數(shù)據(jù)，可注意到在有應(yīng)答樣本的腫瘤周?chē)M織中，PVD比PDT前下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)（0.38±0.22 vs 3.14±0.57%）。相比之下，無(wú)應(yīng)答樣本的PVD略有減少（2.21±0.86% vs 3.29±0.59%）（圖3b）。根據(jù)這些趨勢(shì)可得出治療結(jié)果預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的公式，閾值可設(shè)置為有應(yīng)答組中最高PVD值和無(wú)應(yīng)答組中最低PVD值之間的平均值，即本研究中閾值= 1%。使用該閾值根據(jù)t = 24h腫瘤周?chē)鶳VD的測(cè)量值，正確地預(yù)測(cè)了所有31例樣本的結(jié)果（準(zhǔn)確性= 100%，威爾遜區(qū)間=89–100%）。
綜上所述，可以根據(jù)PDT后t = 24h的OCA可視化結(jié)果制定一個(gè)簡(jiǎn)單易行的預(yù)測(cè)方案，即如果腫瘤內(nèi)的OCA圖像中有任何灌注血管，則認(rèn)為PDT不成功；如果腫瘤內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)灌注血管，則應(yīng)額外評(píng)估約2 mm附近的周?chē)M織，如果該區(qū)域灌注血管的總密度在OCA圖像上不超過(guò)1%，則可認(rèn)為PDT是成功的；偏離這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為無(wú)應(yīng)答。圖解總結(jié)見(jiàn)圖4。
圖4 基于OCA的PDT成功評(píng)估方案的圖解總結(jié)，基于治療后t = 24h的腫瘤及腫瘤周?chē)⒀芊磻?yīng)。
03-組織學(xué)驗(yàn)證
所有OCA檢查過(guò)的動(dòng)物在PDT后7天接受組織學(xué)評(píng)估驗(yàn)證。研究人員根據(jù)之前的研究，將組織學(xué)上腫瘤總壞死率> 95%的劃分為有應(yīng)答（圖5a），將腫瘤壞死率< 95%劃分為無(wú)應(yīng)答（圖5d）。對(duì)于PDT有應(yīng)答樣本，腫瘤周?chē)鷧^(qū)域，包括距腫瘤邊緣約2 mm的“正常”耳組織，都顯示缺血，并在組織學(xué)上可以清楚地看到壞死（圖5b，c）。對(duì)于無(wú)應(yīng)答樣本，PDT后7天，在腫瘤邊緣即約2 mm以外的腫瘤周?chē)M織都沒(méi)有損傷。有應(yīng)答和無(wú)應(yīng)答中均觀察到組織病理學(xué)可見(jiàn)的壞死受照射腫瘤組織，但部分可能是由于血管的血栓形成，這表明僅局部腫瘤反應(yīng)不足以預(yù)測(cè)治療結(jié)果，腫瘤周?chē)⒀芟到y(tǒng)也發(fā)揮關(guān)鍵作用。事實(shí)上，在PDT成功樣本中，距病理邊緣約2 mm的腫瘤周?chē)M織OCA上無(wú)灌注血管（t = 24h），有組織壞死（t = 7天）。
無(wú)處理和僅光照的對(duì)照實(shí)驗(yàn)樣本在整個(gè)觀察期間，圖像上都顯示出發(fā)育良好的腫瘤血管網(wǎng)絡(luò)，在研究結(jié)束時(shí)顯示出80-100%的活腫瘤細(xì)胞。
圖5 PDT后t = 7天治療結(jié)果的組織學(xué)評(píng)估。左側(cè)為有應(yīng)答。（a）腫瘤中心部分的總腫瘤壞死率（> 95%）。（b）距腫瘤邊緣約2 mm的“正常”耳組織（但仍在PDT治療范圍內(nèi)）完全壞死。右側(cè)為無(wú)應(yīng)答。（c）部分腫瘤壞死（~75%）和活腫瘤區(qū)。（d）未受損的“正常”耳組織，距離腫瘤邊緣約2 mm（但仍在PDT治療范圍內(nèi)）。
總結(jié)
本研究提出了一個(gè)準(zhǔn)確早期（治療后24小時(shí)）預(yù)測(cè)PDT成功的標(biāo)準(zhǔn)：即在腫瘤邊界內(nèi)的OCA圖像中不應(yīng)有可見(jiàn)的灌注血管，并且在2 mm范圍內(nèi)的腫瘤附近區(qū)域，灌注血管密度不應(yīng)超過(guò)OCA圖像尺寸的1%。已有類(lèi)似研究結(jié)果能與之匹配，如Kutsuyoshi等人證明了阻斷腫瘤及腫瘤周?chē)貉h(huán)，在預(yù)防癌癥復(fù)發(fā)的臨床策略中具有很大的潛力。在未來(lái)的臨床應(yīng)用中，OCA成像可用于監(jiān)測(cè)腫瘤治療中PDT療效，以及時(shí)對(duì)治療方案進(jìn)行修正。
參考文獻(xiàn)：
Sirotkina, M. A. , et al. "Accurate early prediction of tumour response to PDT using optical coherence angiography." Scientific Reports 9.1(2019).
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