述非 线性发光标记物，以及检测器在发光光检测位置检测（107)由于所述激励光而来自所述发 光标记物的发光，其中所述激励光包括脉冲的激励光。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述脉冲的激励光包括光的至少一个脉冲，并且 所述方法包括： 通过第一脉冲（201)激励（104 )所述非线性发光标记物，并且 检测（106)由于来自所述第一脉冲的所述激励光而来自所述发光标记物的发光，以提 供来自所述第一脉冲的单一脉冲发光分子成像。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，所述方法包括以下步骤： 将诸如脉冲的长度（w)之类的所述至少一个脉冲的脉冲特征与所述非线性发光标记物 的能级跃迀条件匹配（102)，以基本上提供与上转换光的发射相关的所述非线性发光标记 物的能级的期望的集群，使得以有效的方式产生所述上转换光。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述方法包括：确定（104)所述脉冲的激励 光的脉冲长度（w)，使该脉冲长度在约1-100 ms的范围内。
5. 根据权利要求2所述的方法，所述方法包括：确定（104)所述脉冲的激励光的脉冲长 度（w)，使对于所述单一脉冲发光分子成像该脉冲长度在约20-200 ms的范围内。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：在时间上延迟 (105)发光的检测。
7. 根据权利要求6所述的方法，所述方法包括以下步骤：检测（108)在所述激励光的脉 冲之后的时间间隔（210)期间的所述发光。
8. 根据权利要求1-7中任一项所述的方法，所述方法包括： 改变（109)作为时间（t)的函数的所述脉冲的激励光的功率密度（I)， 确定（110)发光对所述功率密度的量子产率依赖性（（Q/I)， 根据所述量子产率依赖性确定（111)在所述散射介质中所述标记物位置的相对深度坐 标（203)。
9. 根据权利要求8所述的方法，所述方法包括：根据所述量子产率依赖性的导数（dQ/ dl)确定（112)所述相对深度坐标。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，所述方法包括： 通过分别具有第一和第二功率密度（I1, I2)的第一和第二脉冲（201，202)依次激励 (113)所述非线性发光标记物， 根据来自所述第一和第二脉冲的所述量子产率中的变化确定（114)所述相对深度坐 标。
11. 根据权利要求1-10中任一项所述的方法，所述方法包括：确定（115)所述检测的发 光对所述激励光的功率的依赖性，以设置所述脉冲的激励光的预定的特征。
12. 根据权利要求1-11中任一项所述的方法，所述方法进一步包括： 提供在所述光源位置与所述标记物位置之间的移动，并且 基于所述检测的发光对激励光强度的非线性依赖性和相对于所述标记物位置的所述 光源位置对所述发光标记物成像；其中所述非线性依赖性由以下关系给定： L=k氺E"x， 其中E是所述激励体积中的激励光强度， L是来自所述发光标记物的发光光强度， k是正常数， X是大于一的正数。
13. 根据权利要求1-12中任一项所述的方法，所述方法包括：在多个所述光源位置之 间扫描所述激励光，使得所述光源位置相对于所述标记物位置移动。
14. 根据权利要求13所述的方法，所述方法包括： 检测用于所述多个光源位置中的每个光源位置的所述发光，所述发光具有所述发光标 记物的用于所述多个光源位置中的每个光源位置的总发光强度， 通过产生用于所述多个光源位置中的每个光源位置的所述总发光强度的图像对所述 发光标记物成像。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中所述多个光源位置形成网格图案，所述发光标 记物在所述网格图案上具有投影区域，其中所述投影区域少于所述网格图案覆盖的区域， 并且其中所述激励体积基本上局部化为所述多个光源位置中的每个光源位置，使得如果所 述光源位置与所述投影区域部分地重叠，则部分地激励所述发光标记物。
16. 根据权利要求1-15中任一项所述的方法，所述方法包括： 由具有第一波长的第一光源从第一光源位置激励所述发光标记物， 由具有第二波长的第二光源从第二光源位置激励所述发光标记物。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中所述第一和第二光源同时激励所述发光标记 物。
18. 根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中所述扩散发光成像包括扩散发光断 层照相、和/或使用单一激励点的功率-扫描断层照相。
19. 根据权利要求1-18中任一项所述的方法，所述方法包括：在所述介质提供（117)金 属纳米结构以暴露至所述脉冲的激励光。
20. -种用于散射介质中的感兴趣区域的扩散发光分子成像的系统（600)，所述系统 包括用于在所述散射介质的所述发光分子成像中使用的发光标记物（502)，其中所述发光 标记物是布置于所述散射介质中的非线性发光标记物，所述系统包括： 一个或者多个光源（503)，由至少一个光源位置（505,506)定位用于通过由所述一个 或者多个光源向激励体积中发射的激励光来激励所述发光标记物， 检测器（504)，在发光光检测位置检测由于所述激励光而来自所述发光标记物的发光， 其中所述激励光包括脉冲的激励光。
21. 根据权利要求20所述的系统，所述系统包括检测单元（601 )，该检测单元作用来检 测在所述激励光的脉冲之后的时间间隔（210 )期间的所述发光。
22. 根据权利要求20或21所述的系统，所述系统包括处理单元（603)，该处理单元作 用来根据诸如生命期计算之类的所述非线性发光标记物的能级跃迀条件的计算确定所述 激励光的脉冲长度。
23. 根据权利要求20-22中任一项所述的系统，所述系统包括： 控制单元（602)，该控制单元作用来改变作为时间（t)的函数的所述脉冲的激励光的 功率密度， 第二处理单元（604)，该第二处理单元作用来确定发光对所述功率密度的量子产率依 赖性（Q/I )，并根据所述量子产率依赖性确定在所述散射介质中所述标记物位置的相对深 度坐标（203)。
24. 根据权利要求20-23中任一项所述的系统，其中所述发光标记物是发光生物标记 物，并且所述散射介质是人类或者动物的组织，所述发光生物标记物布置于所述组织中。
25. 根据权利要求20-24中任一项所述的系统，其中所述发光标记物包括纳米大小的 上转换粒子，所述纳米大小的上转换粒子是由Yb 3+/Er3+或者Yb 3+/Tm3+共同掺杂的四氟化钇 钠（NaYF4) 〇
26. 根据权利要求20-25中任一项所述的系统，其中所述发光标记物包括纳米大小的 上转换粒子，所述纳米大小的上转换粒子包括水可溶的粒子、和/或由极性结构涂覆的粒 子、和/或具有附着到所述上转换粒子的表面上的羟基团的粒子。
27. 根据权利要求20-26中任一项所述的系统，其中所述发光标记物具有保护涂层、和 /或是生物功能化的。
28. 根据权利要求20-27中的任一项所述的系统，其中设计所述系统用于发光分子断 层照相。
29. 根据权利要求20-28中任一项所述的系统，其中所述非线性标记物附着到用于与 所述发光成像的模态不同的成像模态的造影剂。
30. 根据权利要求20-29中任一项所述的系统，其中所述非线性标记物附着到具有顺 磁性质的有机钆络合物或者钆化合物，并且其中所述系统还包括用于通过MRI和发光分子 断层照相对所述感兴趣区域同时成像的磁共振成像(MRI)装置。
31. 根据权利要求20-30中任一项所述的系统，其中具有第一波长的第一光源从第一 光源位置和具有第二波长的第二光源从第二光源位置提供所述激励光。
32. 根据权利要求31所述的系统，其中所述第一和第二光源同时提供所述激励光。
33. 根据权利要求20-32中任一项所述的系统，所述系统包括用于执行根据权利要求 1-19中任一项所述的方法的控制单元（605)。
34. -种根据权利要求20-33中任一项所述的系统用于执行根据权利要求1-19中任一 项所述的方法的用途。
35. -种根据权利要求20-33中任一项所述的系统用于片剂的发光成像或者发光断层 照相、和/或用于扩散光学成像、和/或光力学治疗和/或深部组织中的生物分子的远程激 活、和/或单次激发深部组织成像、和/或用于小动物的活体内或者体外发光成像或者发 光断层照相、和/或通过所述发光成像或者发光断层照相用于诸如癌症诊断之类的功能诊 断、和/或使用所述非线性发光标记物作为探针的包括受激发射损耗（STED)或单分子检测 的超高分辨率显微镜术的用途。
【专利摘要】公开一种用于散射介质中的感兴趣区域的发光分子成像或者断层照相的方法和系统。该系统包括布置于散射介质中的非线性发光标记物材料，一个或者更多光源由至少一个光源位置定位用于通过由所述一个或者多个光源向激励体积中发射的激励光激励所述发光标记物，以及检测器在发光光检测位置检测由于所述激励光而来自所述发光标记物的发光，其中所述激励光包括脉冲的激励光。
【IPC分类】G01N21-47, G01N21-64, A61B5-00
【公开号】CN104603600
【申请号】CN201380035375
【发明人】斯蒂芬·安德森·恩格斯, C.徐, H.刘, 庞图斯·斯文马克
【申请人】卢米托股份有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年7月1日
【公告号】CA2879769A1, EP2867653A1, US20150196201, WO2014006012A1