恶性肿瘤比健康细胞消耗营养和氧气更快。为此，他们在周围环境中募集血管。根据肿瘤类型和遗传特征，肿瘤内部的外观会有差异。通常，肿瘤在其整个体积上呈现出不同的模式。在活体肿瘤中，这种空间异质性的作用尚未得到很好的理解或研究。光学显微镜通常用于理解肿瘤的生物学功能，例如，由于其仅进入小于立方毫米的体积，因此对肿瘤的空间异质性了解有限。

通过新的成像方法实现高分辨率

慕尼黑研究人员开发的一项新技术被称为多光谱光声内视镜(MSOM)，现已证明能够通过至少比光学显微镜大1000倍的肿瘤体积来解决光学对比问题，从而实现高分辨率的可视化肿瘤异质性模式。通过这种成像方法，首先通过红外激光脉冲从各个侧面激发肿瘤。“吸收这种激发光的肿瘤和组织成分会发生短暂的瞬时温度升高，导致局部体积膨胀小，然后收缩。这种膨胀和收缩过程会产生微弱的超声波信号，我们会用探测器收集这些信号， ”客座研究员焦Jia博士说。

对收集到的数据进行数学处理以形成光吸收图像，该图像指示反映肿瘤氧合和血管形成的不同肿瘤模式。李博士说：“ MSOM首次提供了到达肿瘤内部的光学图像，其深度达到了十毫米甚至更高，而分辨率却不到50微米。”

了解肿瘤的功能多样性

TUM生物影像学系主任，Helmholtz ZentrumMünchen生物医学影像研究所所长Vasilis Ntziachristos教授说：“对实体瘤的MSOM成像使我们能够以新的视角看待肿瘤。”“ MSOM使我们能够了解肿瘤功能在整个肿瘤中如何变化，从而使光学观察的范围明显超出了光学显微镜的深度穿透限制”。

在从小鼠的乳房癌中拍摄的照片中，研究人员可以看到指示血管存在或不存在的模式，从而研究了血液供应模式。MSOM还可以解析血红蛋白水平，并指示氧气是否与血红蛋白结合。此外，MSOM图像用于确定血管壁相对于纳米颗粒的渗透性。使用鼠标模型，科学家们已经能够追踪微小金颗粒的运输方式。

无手术活检的3D肿瘤图片

与必须由病理学家在显微镜下切除，切割和检查组织的常规组织学相反，MSOM允许对整个活体肿瘤进行三维分析，而无需进行手术活检。这进一步支持了纵向研究，因此可以更准确地研究不同药物治疗下的肿瘤生长或衰退。所有这些都为改善对人类药物开发过程中的生物学功能和药物功效的了解铺平了道路。