肿瘤转移是恶性肿瘤的特征之一,转移的发生往往是肿瘤难治和治疗失败的主要原因。肝脏是最常受各种转移性肿瘤侵袭的器官,与肝脏的组成结构和供血特性有关,而且肝内的转移瘤比原发性肝癌更常见。肝转移瘤最常见的来源是结肠癌、乳腺癌、卵巢癌和黑色素瘤。其中黑色素瘤是一种恶性程度很高的肿瘤,通常因转移、扩散到其他组织或器官而致命,其病例数的增长速度比任何其他类型的实体癌症都要快。黑色素瘤肝转移的发生率较高,多在初诊时已有转移发生。早期发现肝转移对于选择适当的治疗方案,提高5年生存率至关重要。影像学在癌症肝转移的发现和诊断中起着至关重要的作用。传统的成像技术包括磁共振成像、超声成像和正电子发射断层扫描等较难实现早期检测肝内微小转移灶。本研究通过光声成像对比其他临床常用成像模态,同时对黑色素瘤肝转移模型小鼠进行长期监测。同时,利用含氧和脱氧血红蛋白的吸收光谱特性,对肿瘤和肝脏的血氧变化进行了探测和定量分析。通过尾静脉注射吲哚菁绿对原发性肝癌模型小鼠的光声成像监测,定量评估了肿瘤和肝胆代谢功能。研究结果表明,光声成像可以实现相比磁共振成像和超声成像更早发现肿瘤的发生,较PET有更高的分辨率,最小可探测到400 μm大小的肿瘤发生。光声成像同时还提供了肿瘤生长过程中氧饱和度的变化,免疫组织化学染色也证实了肿瘤与周围正常组织存在显著差异。最后,我们通过快速便携式光声成像系统,成功地完成了术中图像引导的活体手术切除肿瘤。本研究比较全面的探讨了多功能光声成像技术在肿瘤检测中的应用,实验结果表明多功能的光声成像集高分辨、高灵敏度、高对比度和快速成像于一身,为肿瘤肝转移的影像学诊断提供了新方法,证明了光声成像在肿瘤早期诊断和指导术中切除方面具有很大的临床转化潜力,可弥补现有影像学技术的缺陷。