双态 5-ALA 诱导的 PpIX 荧光定量：方法与组织相似器官的验证
医学物理
2026-02-17 v2 图像与视频处理
信号处理
定量方法
摘要
对人脑肿瘤中 PpIX 荧光的定量化，具有显著提升神经内科治疗效果的潜力，但代表着巨大的成像挑战。肿苷是一种生物分子，在脑肿瘤中与组织微环境相互作用形成两种光化学态。每种态的量子效率显著不同，其发射光谱具有显著区别但重叠，同时与组织自发荧光重叠。荧光发射因组织固有光学特性而受扭曲，伴随脑肿瘤组织内异质性显著特征。现有定量荧光系统开发并验证使用简化相似器官，这些相似器官未能同时模拟荧光体与组织光学特性之间的复杂相互作用或微环境。因此，现有系统在组织中使用时可能引入系统性误差。本文引入一种新型管线，用于脑肿瘤中 PpIX 的定量化，能够稳健地区分两种发射态而无需依赖先验光谱信息，并考虑其量子效率的差异。经脱混的 PpIX 发射形态随后被校正其波长相关光学失真，并加权实现精确定量。显著的是，本管线使用新开发的组织相似器官验证，复制脑肿瘤组织的光学特性及 PpIX 荧光在脑肿瘤中的光化学变异性。我们的工作流程实现了与真实 PpIX 浓度的强相关性（），展示了其在临床环境中实现稳健、定量 PpIX 荧光成像的潜力。
引用
@article{arxiv.2510.18387,
title = {Quantification of dual-state 5-ALA-induced PpIX fluorescence: Methodology and validation in tissue-mimicking phantoms},
author = {Silvère Ségaud and Charlie Budd and Matthew Elliot and Graeme Stasiuk and Jonathan Shapey and Yijing Xie and Tom Vercauteren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.18387},
year = {2026}
}