光声成像：开启头颈部肿瘤放疗疗效监测的新征程

头颈部肿瘤发病率较高，放疗是重要治疗手段，但缺乏可靠的早期疗效评估方法。研究人员开展了利用光声成像（PAI）监测头颈部肿瘤患者放疗反应的研究。结果显示 PAI 能测量放疗引起的组织分子变化，有望助力临床治疗。

　　在癌症的庞大版图中，头颈部肿瘤占据着不容忽视的位置，它每年在全球新确诊癌症病例里约占 4%。对于这类癌症患者而言，除了手术，放化疗尤其是分次放疗（RT）是标准的治疗手段。然而，目前在放疗过程中，医生们缺乏一种可靠的早期评估方法来判断治疗是否成功，这使得后续治疗方案难以做到精准个性化，就像在黑暗中摸索，缺乏精准的导航。为了突破这一困境，来自德国癌症研究中心（DKFZ）、海德堡大学等机构的研究人员踏上了探索之旅，他们聚焦于光声成像（PAI）技术，开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

光声成像技术是一种创新的生物医学成像方式，它巧妙地结合了激光和超声技术，能够在不使用外源性对比剂的情况下，无创地获取肿瘤组织的功能血流动力学信息，就像给肿瘤组织做了一次 “透视体检”。研究人员提出了三个假设：一是放疗会使淋巴结再氧合（假设 H1），二是周围器官会出现炎症（H2），三是会引发口干症（H3），并期望通过 PAI 测量的氧饱和度（sO2）、血红蛋白浓度和水含量等指标，来无创地反映这些预期的放疗效果。

在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。他们招募了 15 名年轻健康志愿者和 15 名患者参与研究，其中患者均为头颈部鳞状细胞癌患者，且在放疗前未接受过手术。研究人员使用 MSOT Acuity Echo 设备对患者进行检查，该设备能将 PAI 与传统超声相结合，获取多光谱光声图像。同时，研究人员利用线性混合模型（LMM）分析数据，评估各因素对测量结果的影响；还构建了数字孪生模型，深入探究测量结果与预期不符的原因。

研究结果丰富且具有启发性。在测量氧合方面，原本预期放疗会使恶性淋巴结再氧合，但 PAI 测量结果却显示，放疗后大多数恶性目标淋巴结中$ sO_{2} sO_{2} sO_{2} sO_{2}$值并不可靠。

在炎症检测方面，放疗后胸锁乳突肌中总血红蛋白（tHb）浓度增加，尤其是在最后一次测量时更为明显。这主要是由于脱氧血红蛋白增多，导致衍生的$ sO_{2} sO_{2}$比值（TMR）发现，该比值呈上升趋势，表明淋巴结有再氧合现象，一定程度上支持了假设 H1。

对于口干症的研究，放疗后主要唾液腺（下颌下腺）的 PAI 信号显示水含量下降。LMM 分析表明，随着波长增加，治疗变量对 PAI 信号变化的解释度增加，这与水在较长波长处吸收增强以及个体、深度和未解释变异减少有关，证实了假设 H3。

综合研究结论与讨论部分，此次研究意义重大。它首次表明 PAI 能够无创地测量人体组织中放疗引起的早期分子变化，这为放疗疗效的早期评估提供了新的可能性。虽然 PAI 技术目前还面临着诸如声学反射、穿透深度、光谱串扰等诸多挑战，而且在测量恶性淋巴结时，低 BVF 和高声学衰减也使得测量信号较弱，但不可否认的是，PAI 作为一种早期无创评估放疗反应的方法极具潜力。未来，通过收集更大的数据集、优化归一化方法以及识别和解决混杂因素等措施，有望进一步提升 PAI 在临床中的应用价值，为头颈部肿瘤患者的治疗带来新的曙光，帮助医生更精准地制定治疗方案，改善患者的治疗效果和生活质量。