腦膜瘤是腦膜腫瘤中最常見的類型，占所有原發(fā)性腦腫瘤的比例超過30%。盡管在放射治療、化療和外科手術(shù)領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展，腦膜瘤仍是人類腫瘤中復(fù)發(fā)率較高的一種。深入探究腦膜瘤的發(fā)展機(jī)制和開發(fā)新的治療策略顯得尤為關(guān)鍵。當(dāng)前，腫瘤微環(huán)境對(duì)腦膜瘤發(fā)展的影響已經(jīng)受到越來越多的關(guān)注，而針對(duì)腫瘤微環(huán)境的治療策略也被納入腦膜瘤治療的考量之中。在對(duì)腦膜瘤微環(huán)境的研究中，實(shí)現(xiàn)對(duì)腦膜瘤微環(huán)境的可視化是研究的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

研究背景與技術(shù)挑戰(zhàn)
腦膜瘤微環(huán)境的復(fù)雜性
腦膜瘤的微環(huán)境是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，包含腫瘤細(xì)胞、血管、膠原纖維等多種成分。這些成分相互作用，共同影響著腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移。傳統(tǒng)成像技術(shù)如計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和核磁共振成像（MRI）在宏觀層面提供了重要的解剖信息，但在微觀層面的分辨率有限，難以捕捉到腦膜瘤微環(huán)境的細(xì)微特征。

技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
多光子顯微技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
多光子顯微技術(shù)作為一種非線性光學(xué)技術(shù)，主要基于雙光子激發(fā)熒光（TPEF）和二次諧波生成（SHG）。與單光子顯微技術(shù)相比，多光子顯微技術(shù)展現(xiàn)出更小的光損傷和光漂白效應(yīng)，并且具有無需添加外源性熒光探針即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)成像的優(yōu)勢(shì)。因此，多光子顯微技術(shù)能夠在無標(biāo)記的條件下對(duì)腦膜瘤微環(huán)境進(jìn)行細(xì)胞水平的成像。

多模態(tài)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用
研究團(tuán)隊(duì)采用了無標(biāo)記的多光子顯微成像技術(shù)來分析腦膜瘤的微環(huán)境。該技術(shù)聯(lián)合了二次諧波技術(shù)（SHG）、雙光子激發(fā)熒光技術(shù)（TPEF）和圖像分析技術(shù)，無標(biāo)記地對(duì)腦膜瘤微環(huán)境進(jìn)行研究。這種多模態(tài)顯微技術(shù)的應(yīng)用提供了一種新的視角來觀察和分析腦膜瘤的微環(huán)境。

成像實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析
實(shí)驗(yàn)樣本與成像系統(tǒng)
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)3份正常硬腦膜組織樣本和35份腦膜瘤樣本進(jìn)行了成像分析。系統(tǒng)設(shè)置兩個(gè)通道來觀察腦膜瘤的微環(huán)境：一個(gè)通道用于TPEF成像，并用紅色表示；另一個(gè)通道用于SHG成像，用綠色定義。

腦膜瘤微環(huán)境的特征分析
纖維型腦膜瘤：纖維型腦膜瘤主要包含長(zhǎng)梭形腫瘤細(xì)胞，其細(xì)胞外基質(zhì)中含有豐富的膠原纖維。這些膠原纖維能夠產(chǎn)生明顯的SHG信號(hào)，并以平行或交叉的方式排列。在圖像中可見，膠原纖維以束狀、片狀或點(diǎn)狀分布，同時(shí)釋放SHG和TPEF信號(hào)，表現(xiàn)為黃色。

血管型腦膜瘤：血管型腦膜瘤中血管豐富，這些血管的內(nèi)徑和壁厚變化不一，且多數(shù)血管顯示出透明樣變性的特征。通過識(shí)別膠原纖維的SHG信號(hào)和彈力纖維的TPEF信號(hào)，可以清晰識(shí)別出微環(huán)境中的血管。

砂粒體型腦膜瘤：砂粒體型腦膜瘤的微環(huán)境中，砂粒體是其顯著特征。砂粒體不僅產(chǎn)生強(qiáng)烈的TPEF信號(hào)，還伴隨著明顯的SHG信號(hào)，使得砂粒體在多光子顯微圖像中清晰可辨，通常呈現(xiàn)圓形。

過渡型腦膜瘤：過渡型腦膜瘤的腫瘤細(xì)胞融合了上皮樣腦膜瘤和纖維型腦膜瘤的特點(diǎn)。在過渡型腦膜瘤的微環(huán)境中，膠原纖維形成了螺旋狀結(jié)構(gòu)，部分區(qū)域可見由膠原沉積構(gòu)成的膠原小體，這些膠原小體能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的SHG信號(hào)。

圖像分析與定量評(píng)估：通過圖像分析技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)能夠自動(dòng)檢測(cè)血管和膠原纖維，并準(zhǔn)確評(píng)估它們的密度和分布。定量分析結(jié)果顯示，正常硬膜膠原纖維密度為0.79±0.13，血管密度0.35±0.11。腦膜瘤中，纖維型膠原密度最高，血管型血管密度最高（4.57±1.83），各亞型間差異顯著（P<0.001）。這表明多光子技術(shù)結(jié)合圖像分析可準(zhǔn)確量化微環(huán)境特征，為腫瘤分型和治療評(píng)估提供依據(jù)。

總結(jié)與展望
研究采用無標(biāo)記的多光子顯微成像技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了腦膜瘤微環(huán)境的可視化，并通過圖像分析技術(shù)對(duì)膠原纖維和血管進(jìn)行了定量評(píng)估。研究結(jié)果表明，多光子顯微技術(shù)不僅能清晰揭示腦膜瘤微環(huán)境的細(xì)節(jié)，還能為研究腦膜瘤提供更直觀和詳細(xì)的信息。與傳統(tǒng)H&E染色方法相比，該方法具有快速、提供更詳盡圖像特征和定量參數(shù)的優(yōu)勢(shì)。

隨著光纖技術(shù)和多光子內(nèi)窺鏡技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，多光子顯微鏡有望成為研究和開發(fā)針對(duì)腫瘤微環(huán)境的靶向治療策略的重要工具。在臨床腦膜瘤治療中，這一技術(shù)有望發(fā)揮重要作用，為醫(yī)生提供實(shí)時(shí)、高分辨率的腫瘤微環(huán)境圖像，從而更精確地進(jìn)行腫瘤切除，提高患者的治療效果和生存率。同時(shí)，多光子顯微技術(shù)在腦膜瘤微環(huán)境研究中的應(yīng)用，也將為科學(xué)家們深入理解腫瘤生物學(xué)特性提供新的視角和方法，推動(dòng)相關(guān)研究的不斷深入。

聲明：本文僅用作學(xué)術(shù)目的。

方娜, 吳贊藝, 王行富, 胡立文, 蔡清遠(yuǎn), 陳建新. 基于多光子顯微技術(shù)的腦膜瘤微環(huán)境可視化研究[J]. 中國(guó)激光, 2025, 52(09): 02.

DOI:10.3788/CJL241371.