多模态活体成像仪器（尤其是光声-超声双模态系统）在追踪肿瘤微环境免疫细胞迁移中展现出独特优势，其通过融合光学高对比度与超声深层成像能力，实现了免疫细胞动态迁移的无创、实时、高精度监测，为肿瘤免疫治疗研究提供了关键技术支撑。

一、技术原理：光声与超声的互补融合

1.光声成像

基于光声效应，利用脉冲激光照射组织，激发内源性分子（如血红蛋白）或外源性探针（如荧光染料、纳米颗粒）吸收光能并产生热弹性膨胀，发射超声波信号。

优势：高对比度成像（如血氧、血管分布），可量化代谢标志物（如血红蛋白浓度、脂质沉积），支持近红外二区（NIR-II）激光穿透深层组织（>5 mm）。

应用：标记免疫细胞（如T细胞、巨噬细胞）或追踪细胞因子分布，实时监测免疫细胞在肿瘤微环境中的迁移路径。

2.超声成像

利用高频超声探头（如70 MHz）提供高分辨率结构成像，清晰显示血管壁三层显微结构及微血管形态。

优势：支持1 mm以下微血管成像，彩色多普勒模式可量化血流速度与方向，评估心脏收缩功能及血管狭窄程度。

应用：同步获取肿瘤解剖结构（如边界、体积），辅助光声成像定位免疫细胞与肿瘤组织的空间关系。

3.双模态融合

系统同步提供光声功能成像（如血氧、代谢）与超声结构成像，实现“功能-结构”关联分析。

优势：克服单一模态局限性（如光声成像深度衰减、超声成像对比度不足），支持多尺度监测（从细胞水平到器官水平）。

二、应用场景：肿瘤微环境免疫细胞迁移追踪

1.免疫细胞动态迁移监测

案例：利用光声染料（如NIR-797）标记T细胞，结合超声成像定位肿瘤区域，实时追踪T细胞在淋巴结、肿瘤病灶的迁移过程。

价值：揭示免疫细胞浸润效率与肿瘤微环境（如缺氧、酸性pH）的关联，为CAR-T疗法优化提供依据。

2.免疫治疗疗效评估

案例：在PD-1抑制剂治疗中，光声成像显示肿瘤血氧饱和度升高，反映免疫细胞浸润及代谢重编程；超声成像监测肿瘤体积变化，综合评估疗效。

价值：指导个体化治疗策略，避免耐药性产生。

3.肿瘤微环境机制研究

案例：结合光声成像与荧光成像，同步监测肿瘤血管新生（如血管密度、渗漏）与免疫细胞分布，揭示“血管-免疫”交互作用。

价值：为抗血管生成治疗与免疫治疗联合应用提供理论支持。

三、技术优势：无创、实时、多参数整合

1.无创性

避免手术或侵入性操作，支持长期动态观测（如数周至数月），适用于特殊人群（如免疫缺陷模型）。

2.实时监测

高时间分辨率设计（如50帧/秒）可实时捕捉血流灌注、免疫细胞迁移等动态过程，满足心血管、药物递送等研究的快速成像需求。

3.多参数整合

同步获取解剖结构（超声）、血氧代谢（光声）及分子信息（如荧光标记的细胞因子），全面评估肿瘤微环境状态。

四、典型系统与案例

1.光声-超声双模态成像系统（如Sonorover PA）

功能：支持NIR-II激光穿透深层组织，实时监测免疫细胞迁移与肿瘤血管变化。

应用：在黑色素瘤模型中，量化PD-1抑制剂治疗早期肿瘤血氧饱和度变化，预测长期生存率。

2.多模态成像平台（如IVIS Spectrum CT）

功能：集成光声、超声与micro-CT，实现解剖定位与功能成像的精准关联。

应用：追踪溶瘤病毒（如NDV）在肿瘤内的扩散路径，评估抗肿瘤疗效。

五、未来发展方向

1.技术优化

开发近红外二区（NIR-II）激光与多波长激发技术，提升深层组织成像分辨率。

结合人工智能算法，实现免疫细胞迁移轨迹的自动识别与量化分析。

2.临床转化

推进设备微型化设计，适配临床需求（如新生儿肿瘤监测）。

建立多中心数据标准化协议，促进研究成果向临床应用转化。

3.新兴应用探索

结合光遗传学技术，调控免疫细胞活性并实时观测行为变化。

拓展至脑科学领域，研究神经-免疫交互作用与肿瘤脑转移机制。