在癌症的手术治疗中，区分肿瘤和健康组织至关重要。通过在手术过程中增强肿瘤的对比度，荧光标记可以帮助做到这一点。一些标记物显示出一种称为“延迟荧光”(DF)的现象，这种现象依赖于检测“缺氧”(或低氧浓度)，这种情况通常由肿瘤呈现。
缺氧的实时成像可以在肿瘤和健康细胞之间提供高对比度。这可以让外科医生有效地切除肿瘤。然而，用于手术指导的实时缺氧成像尚未实现。
在发表在《生物医学光学杂志》(O) 上的一项新研究中，研究人员提出了一种光学成像系统，可以对呈现慢性或短暂缺氧的肿瘤的组织氧浓度进行实时成像。该团队通过使用称为原卟啉 IX (PpIX) 的内源性分子实现了这一目标，该分子在红色至近红外区域显示 DF。
“这是一个真正独特的组织局部氧分压报告器。PpIX 在大多数组织中由线粒体内源性合成，DF 发射的特殊性质与低微环境氧浓度直接相关，”医学主席 Brian Pogue 解释说威斯康星大学麦迪逊分校物理学，达特茅斯学院工程科学教授，该研究的高级作者。“健康细胞几乎不会显示 DF，因为它在分子氧的存在下会被淬灭。”
检测 DF的技术挑战在于其强度低;背景噪声使得没有单个光子检测器就很难检测到。
该团队使用高度敏感的时间门控成像系统克服了这个问题，该系统仅允许在指定的时间窗口内检测信号。这极大地降低了背景噪声，并实现了氧分压 (pO2) 随采集的 DF 信号变化的宽视场直接映射。结果是实时的代谢信息，是手术指导的有用地图。
主要作者、达特茅斯学院工程科学博士生 Arthur Petusseau 解释说：“在快速连续循环中同时获得即时和延迟荧光，可以以一种独立于 PpIX 浓度的方式对氧气水平进行成像。”
Petusseau 的团队使用表现出缺氧肿瘤的胰腺癌小鼠模型证明了他们的技术的有效性。从癌细胞中获得的 DF 信号比从周围健康含氧组织中获得的信号强五倍以上。当在成像前触诊组织以进一步增强瞬时缺氧时，信号对比度进一步增强。
根据蒙特利尔理工学院工程物理学教授和 O 副主编 Frédéric Leblond 的说法，“Petusseau 团队报告的结果表明，缺氧成像是一种在癌症治疗中识别肿瘤的有效方法。PpIX DF 检测使用一种已知的临床染料和一种已经-批准的人体标记物，具有巨大的手术指导潜力等。”
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