论文部分内容阅读
临床肿瘤的光动力治疗日益显现出一种挥之不去的困惑,那就是低氧肿瘤组织的治疗抗性问题。本文对这一问题进行了理论和实验的研究。为了实现在实验中对肿瘤组织的氧含量检测,首先着眼了对生物组织中氧含量检测装置的研制。荧光淬灭法氧检测技术是依据光敏剂的荧光时间分辨率光谱的衰减时间来进行定量的,而实际上与氧含量直接有关的则是光敏剂原子从高能态到低能态的驰豫时间,即荧光寿命。因此我们对这一问题进行了深入探讨。研究中采用组织光学的手段,发现指示氧含量的荧光寿命与宏观荧光时间分辨率光谱的衰减常数tod之间存在某种联系,具体来说,由激励光子、荧光寿命、荧光光子共同决定了荧光光子的溢出延迟,因而使众多的光子形成时间上的分布,这种分布通常表现出随时间衰减的趋势,而衰减常数正好表达了这种衰减的趋势,这就是荧光寿命与衰减常数之间的内在联系。对此展开研究的一个很大的收获是,结果表明了荧光淬灭法氧含量检测需要选用荧光寿命长的光敏剂。我们选用Pd-TCPP作为氧指示光敏剂,用532nm连续激光刺激,再用特制的光学通路和检测器件,对荧光信号进行了拾取和放大,最后得到了荧光的衰减波形。标定试验显示,自制氧检测装置具有较好的可靠性。我们建立了肿瘤光动力治疗中氧含量动态模型,该模型处理了光动力反应内在机制、氧扩散、代谢氧消耗、氧供给、静态氧分布、肿瘤体几何模型、光动力氧消耗、边界条件等因素,基本上考虑肿瘤光动力治疗中的所有与氧相关的问题。我们采用Crank-Nicolson离散方法来解析该模型,并编制了相应的C++程序。解析的结果表明:1.光动力过程只有在血管附近的富氧区域才会进行,该区域外氧含量低于某一值Cth的区域不能进行反应。在反应进行相当长的一段时间后,整个肿瘤组织内的氧含量将会保持在一个恒定的值Cth,肿瘤处于一种代谢平衡状态,而光动力反应则全部停止;2.同等条件下,较低的光功率密度疗效要比高功率密度疗效好是一个普遍承认的事实,但解释其原因只能从减少血管损伤维持供氧着手。3.在较低的初始氧浓度下,肿瘤组织参与光动力反应的面积要小于较高的初始氧浓度,表明此时光动力治疗效率较低。4.在较低的初始氧浓度下,间断照光的疗效要比连续照光要好,但这并不适合初始氧浓度较高的情形。