众所周知，癌症肿瘤中的氧气是帮助放射治疗取得成功的主要因素。实体瘤中的缺氧或缺氧也被认为是抵抗治疗的重要因素。然而，如果不对整个组织的氧气分布进行侵入性采样，或者不对整个肿瘤进行平均，则很难监测肿瘤氧合作用，而氧气在肿瘤内是高度异质的。
由 Brian Pogue 博士领导的达特茅斯和达特茅斯-希区柯克诺里斯棉花癌症中心的一个研究小组开发了第一种非侵入性方法，可以在放射治疗进行时直接监测肿瘤内的氧气分布。通过注射氧探针药物 PtG4，他们能够对肿瘤内的氧分布进行成像。该方法测量 PtG4 的发光寿命，同时它被放射治疗发出的切伦科夫光激发。这种名为 PtG4 的药物会在肿瘤中停留至少一周，并反复进行成像。
Pogue 解释说：“成像都是在没有任何额外辐射的情况下完成的，只需使用相机监测放射治疗过程中的辐射即可。”“根据两种肿瘤系，一种已知对辐射有反应，另一种已知具有抗性，我们可以看到肿瘤氧合作用的差异，这反映了它们的反应差异。”该团队的研究结果“分次放射治疗期间切伦科夫激发磷光动态成像的异种移植肿瘤中的组织 pO2 分布”由主要作者 Xu Cao最新发表在Nature Communications上。
Pogue 的团队能够通过特殊技术捕捉氧合成像。“我们的放射治疗部门有一套独特的时间门控摄像机，专为基于切伦科夫的辐射剂量测定而设计，但我们将它们用于监测接受治疗的肿瘤中氧气的额外目的，”Pogue 说。“因此，使用这些专门的切伦科夫相机使测量成为可能。”Pogue 的团队还与宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的 Sergei Vinogradov 教授及其团队合作，他们制作了 PtG4 并支持药物表征和研究的共同监督工作。
Pogue 希望将这种肿瘤监测能力发展成为一种有用的临床辅助手段，用于追踪肿瘤对放射治疗的反应，尤其是已知缺氧的肿瘤。在治疗时获得此类信息可能有助于影响治疗决策，例如在需要时加强放疗。“当患者接受放射治疗时，治疗的设计应尽可能多地直接利用有关患者肿瘤的信息，”Pogue 说。“今天，我们使用肿瘤的形状及其周围的组织。但是，我们还需要考虑使用肿瘤代谢的测量值，因为这也会影响治疗的成功。未来的放射治疗在计划或实施治疗时，治疗应该理想地结合代谢特征，例如肿瘤的氧合。”
迈向这个未来的下一步已经在进行中。Pogue 的团队正在寻求表征他们可以从多小的区域追踪氧合作用，以及他们可以多快进行测量。“我们的目标是以视频速率生成氧气图像，其空间分辨率使我们能够看到人类肿瘤中与放射生物学相关的缺氧结节，”Pogue 解释说。
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