Optical Molecular Imaging Frontiers in Oncology: The Pursuit of Accuracy and Sensitivity

Kun Wang, Chongwei Chi, Zhenhua Hu, Muhan Liu, Hui Hui, Wenting Shang, Dong Peng, Shuang Zhang, Jinzuo Ye, Haixiao Liu, Jie Tian

Engineering ›› 2015, Vol. 1 ›› Issue (3) : 309-323.

PDF(15201 KB)
PDF(15201 KB)
Engineering ›› 2015, Vol. 1 ›› Issue (3) : 309-323. DOI: 10.15302/J-ENG-2015082
Research
Research

Optical Molecular Imaging Frontiers in Oncology: The Pursuit of Accuracy and Sensitivity

Author information +
History +

Abstract

Cutting-edge technologies in optical molecular imaging have ushered in new frontiers in cancer research, clinical translation, and medical practice, as evidenced by recent advances in optical multimodality imaging, Cerenkov luminescence imaging (CLI), and optical image-guided surgeries. New abilities allow in vivo cancer imaging with sensitivity and accuracy that are unprecedented in conventional imaging approaches. The visualization of cellular and molecular behaviors and events within tumors in living subjects is improving our deeper understanding of tumors at a systems level. These advances are being rapidly used to acquire tumor-to-tumor molecular heterogeneity, both dynamically and quantitatively, as well as to achieve more effective therapeutic interventions with the assistance of real-time imaging. In the era of molecular imaging, optical technologies hold great promise to facilitate the development of highly sensitive cancer diagnoses as well as personalized patient treatment—one of the ultimate goals of precision medicine.

Keywords

optical molecular imaging / multimodality molecular imaging / optical multimodality tomography / Cerenkov luminescence imaging / intraoperative image-guided surgery

Cite this article

Download citation ▾
Kun Wang, Chongwei Chi, Zhenhua Hu, Muhan Liu, Hui Hui, Wenting Shang, Dong Peng, Shuang Zhang, Jinzuo Ye, Haixiao Liu, Jie Tian. Optical Molecular Imaging Frontiers in Oncology: The Pursuit of Accuracy and Sensitivity. Engineering, 2015, 1(3): 309‒323 https://doi.org/10.15302/J-ENG-2015082

References

[1]
J. R. Conway, N. O. Carragher, P. Timpson. Developments in preclinical cancer imaging: Innovating the discovery of therapeutics. Nat. Rev. Cancer, 2014, 14(5): 314–328
[2]
T. Maldiney, The in vivo activation of persistent nanophosphors for optical imaging of vascularization, tumours and grafted cells. Nat. Mater., 2014, 13(4): 418–426
[3]
S. I. Ellenbroek, J. van Rheenen. Imaging hallmarks of cancer in living mice. Nat. Rev. Cancer, 2014, 14(6): 406–418
[4]
R. Weissleder, M. J. Pittet. Imaging in the era of molecular oncology. Nature, 2008, 452(7187): 580–589
[5]
Z. Hu, From PET/CT to PET/MRI: Advances in instrumentation and clinical applications. Mol. Pharm., 2014, 11(11): 3798–3809
[6]
J. S. Reynolds, Imaging of spontaneous canine mammary tumors using fluorescent contrast agents. Photochem. Photobiol., 1999, 70(1): 87–94
[7]
U. Mahmood, C. H. Tung, A. Bogdanov Jr., R. Weissleder. Near-infrared optical imaging of protease activity for tumor detection. Radiology, 1999, 213(3): 866–870
[8]
M. Yang, Whole-body optical imaging of green fluorescent protein-expressing tumors and metastases. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2000, 97(3): 1206–1211
[9]
V. Ntziachristos, J. Ripoll, L. V. Wang, R. Weissleder. Looking and listening to light: The evolution of whole-body photonic imaging. Nat. Biotechnol., 2005, 23(3): 313–320
[10]
C. Qin, Recent advances in bioluminescence tomography: Methodology and system as well as application. Laser Photonics Rev., 2014, 8(1): 94–114
[11]
V. Ntziachristos. Going deeper than microscopy: The optical imaging frontier in biology. Nat. Methods, 2010, 7(8): 603–614
[12]
F. Leuschner, M. Nahrendorf. Molecular imaging of coronary atherosclerosis and myocardial infarction: Considerations for the bench and perspectives for the clinic. Circ. Res., 2011, 108(5): 593–606
[13]
S. R. Arridge, M. Schweiger, M. Hiraoka, D. T. Delpy. A finite element approach for modeling photon transport in tissue. Med. Phys., 1993, 20(2): 299–309
[14]
H. L. Graber, R. L. Barbour. High-resolution near-infrared (NIR) imaging of dense scattering media by diffusion tomography. Faseb J., 1993, 7: A720
[15]
J. C. Schotland, J. S. Leigh. Photon diffusion imaging. Faseb J., 1992, 6: A446–A446
[16]
A. Yodh, B. Chance. Spectroscopy and imaging with diffusing light. Phys. Today, 1995, 48(3): 34–40
[17]
M. S. Patterson, B. Chance, B. C. Wilson. Time resolved reflectance and transmittance for the non-invasive measurement of tissue optical properties. Appl. Opt., 1989, 28(12): 2331–2336
[18]
B. Chance. Optical method. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem., 1991, 20: 1–28
[19]
F. F. Jöbsis. Noninvasive, infrared monitoring of cerebral and myocardial oxygen sufficiency and circulatory parameters. Science, 1977, 198(4323): 1264–1267
[20]
A. M. Smith, M. C. Mancini, S. Nie. Bioimaging: Second window for in vivo imaging. Nat. Nanotechnol., 2009, 4(11): 710–711
[21]
R. Weissleder. A clearer vision for in vivo imaging. Nat. Biotechnol., 2001, 19(4): 316–317
[22]
D. Zhu, C. Li. Nonconvex regularizations in fluorescence molecular tomography for sparsity enhancement. Phys. Med. Biol., 2014, 59(12): 2901–2912
[23]
D. Han, A fast reconstruction algorithm for fluorescence molecular tomography with sparsity regularization. Opt. Express, 2010, 18(8): 8630–8646
[24]
K. Liu, Tomographic bioluminescence imaging reconstruction via a dynamically sparse regularized global method in mouse models. J. Biomed. Opt., 2011, 16(4): 046016
[25]
Y. Lv, A multilevel adaptive finite element algorithm for bioluminescence tomography. Opt. Express, 2006, 14(18): 8211–8223
[26]
J. Zhong, J. Tian, X. Yang, C. Qin. Whole-body Cerenkov luminescence tomography with the finite element SP(3) method. Ann. Biomed. Eng., 2011, 39(6): 1728–1735
[27]
X. Ding, K. Wang, B. Jie, Y. Luo, Z. Hu, J. Tian. Probability method for Cerenkov luminescence tomography based on conformance error minimization. Biomed. Opt. Express, 2014, 5(7): 2091–2112
[28]
A. Ale, V. Ermolayev, E. Herzog, C. Cohrs, M. H. de Angelis, V. Ntziachristos. FMT-XCT: In vivo animal studies with hybrid fluorescence molecular tomography-X-ray computed tomography. Nat. Methods, 2012, 9(6): 615–620
[29]
P. Mohajerani, FMT-PCCT: Hybrid fluorescence molecular tomography-X-ray phase-contrast CT imaging of mouse models. IEEE Trans. Med. Imaging, 2014, 33(7): 1434–1446
[30]
S. C. Davis, Magnetic resonance-coupled fluorescence tomography scanner for molecular imaging of tissue. Rev. Sci. Instrum., 2008, 79(6): 064302
[31]
M. J. Eppstein, D. J. Hawrysz, A. Godavarty, E. M. Sevick-Muraca. Three-dimensional, Bayesian image reconstruction from sparse and noisy data sets: Near-infrared fluorescence tomography. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2002, 99(15): 9619–9624
[32]
X. Gu, Q. Zhang, L. Larcom, H. Jiang. Three-dimensional bioluminescence tomography with model-based reconstruction. Opt. Express, 2004, 12(17): 3996–4000
[33]
C. Li, G. S. Mitchell, S. R. Cherry. Cerenkov luminescence tomography for small-animal imaging. Opt. Lett., 2010, 35(7): 1109–1111
[34]
K. Liu, Evaluation of the simplified spherical harmonics approximation in bioluminescence tomography through heterogeneous mouse models. Opt. Express, 2010, 18(20): 20988–21002
[35]
H. Liu, Multispectral hybrid Cerenkov luminescence tomography based on the finite element SPn method. J. Biomed. Opt., 2015, 20(8): 086007
[36]
D. Zhu, C. Li. Nonuniform update for sparse target recovery in fluorescence molecular tomography accelerated by ordered subsets. Biomed. Opt. Express, 2014, 5(12): 4249–4259
[37]
D. Wang, X. Song, J. Bai. Adaptive-mesh-based algorithm for fluorescence molecular tomography using an analytical solution. Opt. Express, 2007, 15(15): 9722–9730
[38]
N. Cao, A. Nehorai, M. Jacobs. Image reconstruction for diffuse optical tomography using sparsity regularization and expectation-maximization algorithm. Opt. Express, 2007, 15(21): 13695–13708
[39]
J. Dutta, S. Ahn, C. Li, S. R. Cherry, R. M. Leahy. Joint L1 and total variation regularization for fluorescence molecular tomography. Phys. Med. Biol., 2012, 57(6): 1459–1476
[40]
D. Han, Sparsity-promoting tomographic fluorescence imaging with simplified spherical harmonics approximation. IEEE Trans. Biomed. Eng., 2010, 57(10): 2564–2567
[41]
J. Shi, F. Liu, G. Zhang, J. Luo, J. Bai. Enhanced spatial resolution in fluorescence molecular tomography using restarted L1-regularized nonlinear conjugate gradient algorithm. J. Biomed. Opt., 2014, 19(4): 046018
[42]
P. Wu, Detection of mouse liver cancer via a parallel iterative shrinkage method in hybrid optical/microcomputed tomography imaging. J. Biomed. Opt., 2012, 17(12): 126012
[43]
P. Wu, Y. Hu, K. Wang, J. Tian. Bioluminescence tomography by an iterative reweighted (l)2 norm optimization. IEEE Trans. Biomed. Eng., 2014, 61(1): 189–196
[44]
S. C. Davis, Dynamic dual-tracer MRI-guided fluorescence tomography to quantify receptor density in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2013, 110(22): 9025–9030
[45]
X. Ma, SM5-1-conjugated PLA nanoparticles loaded with 5-fluorouracil for targeted hepatocellular carcinoma imaging and therapy. Biomaterials, 2014, 35(9): 2878–2889
[46]
Y. Liu, S. J. Redmond, N. Wang, F. Blumenkron, M. R. Narayanan, N. H. Lovell. Spectral analysis of accelerometry signals from a directed-routine for falls-risk estimation. IEEE Trans. Biomed. Eng., 2011, 58(8): 2308–2315
[47]
X. Liu, B. Zhang, J. Luo, J. Bai. 4-D reconstruction for dynamic fluorescence diffuse optical tomography. IEEE Trans. Med. Imaging, 2012, 31(11): 2120–2132
[48]
F. Leuschner, Therapeutic siRNA silencing in inflammatory monocytes in mice. Nat. Biotechnol., 2011, 29(11): 1005–1010
[49]
Y. Lin, D. Thayer, O. Nalcioglu, G. Gulsen. Tumor characterization in small animals using magnetic resonance-guided dynamic contrast enhanced diffuse optical tomography. J. Biomed. Opt., 2011, 16(10): 106015
[50]
K. M. Tichauer, Microscopic lymph node tumor burden quantified by macroscopic dual-tracer molecular imaging. Nat. Med., 2014, 20(11): 1348–1353
[51]
Q. Zhang, Y. Du, Z. Xue, C. Chi, X. Jia, J. Tian. Comprehensive evaluation of the anti-angiogenic and anti-neoplastic effects of Endostar on liver cancer through optical molecular imaging. PLoS ONE, 2014, 9(1): e85559
[52]
C. H. Contag, M. H. Bachmann. Advances in in vivo bioluminescence imaging of gene expression. Annu. Rev. Biomed. Eng., 2002, 4: 235–260
[53]
M. Keyaerts, V. Caveliers, T. Lahoutte. Bioluminescence imaging: Looking beyond the light. Trends Mol. Med., 2012, 18(3): 164–172
[54]
K. Hochgräfe, E. M. Mandelkow. Making the brain glow: In vivo bioluminescence imaging to study neurodegeneration. Mol. Neurobiol., 2013, 47(3): 868–882
[55]
M. F. Kircher, A brain tumor molecular imaging strategy using a new triple-modality MRI-photoacoustic-Raman nanoparticle. Nat. Med., 2012, 18(5): 829–834
[56]
A. G. Bell. On the production and reproduction of sound by light. Am. J. Sci., 1880, s3-20(118): 305–324
[57]
S. Zackrisson, S. M. van de Ven, S. S. Gambhir. Light in and sound out: Emerging translational strategies for photoacoustic imaging. Cancer Res., 2014, 74(4): 979–1004
[58]
L. V. Wang, L. Gao. Photoacoustic microscopy and computed tomography: From bench to bedside. Annu. Rev. Biomed. Eng., 2014, 16: 155–185
[59]
L. V. Wang, S. Hu. Photoacoustic tomography: In vivo imaging from organelles to organs. Science, 2012, 335(6075): 1458–1462
[60]
A. Taruttis, V. Ntziachristos. Advances in real-time multispectral optoacoustic imaging and its applications. Nat. Photonics, 2015, 9(4): 219–227
[61]
G. Hong, Multifunctional in vivo vascular imaging using near-infrared II fluorescence. Nat. Med., 2012, 18(12): 1841–1846
[62]
G. Hong, Ultrafast fluorescence imaging in vivo with conjugated polymer fluorophores in the second near-infrared window. Nat. Commun., 2014, 5: 4206
[63]
G. Hong, Through-skull fluorescence imaging of the brain in a new near-infrared window. Nat. Photonics, 2014, 8(9): 723–730
[64]
R. K. O’Reilly, C. J. Hawker, K. L. Wooley. Cross-linked block copolymer micelles: Functional nanostructures of great potential and versatility. Chem. Soc. Rev., 2006, 35(11): 1068–1083
[65]
L. M. Ensign, Mucus-penetrating nanoparticles for vaginal drug delivery protect against herpes simplex virus. Sci. Transl. Med., 2012, 4(138): 138ra79
[66]
J. Ezzati Nazhad Dolatabadi, H. Valizadeh, H. Hamishehkar. Solid lipid nanoparticles as efficient drug and gene delivery systems: Recent breakthroughs. Adv. Pharm. Bull., 2015, 5(2): 151–159
[67]
X. Q. Zhang, X. Xu, R. Lam, D. Giljohann, D. Ho, C. A. Mirkin. Strategy for increasing drug solubility and efficacy through covalent attachment to polyvalent DNA-nanoparticle conjugates. ACS Nano, 2011, 5(9): 6962–6970
[68]
K. M. Gharpure, S. Y. Wu, C. Li, G. Lopez-Berestein, A. K. Sood. Nanotechnology: Future of oncotherapy. Clin. Cancer Res., 2015, 21(14): 3121–3130
[69]
D. Geißler, L. J. Charbonnière, R. F. Ziessel, N. G. Butlin, H. G. Löhmannsröben, N. Hildebrandt. Quantum dot biosensors for ultrasensitive multiplexed diagnostics. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2010, 49(8): 1396–1401
[70]
H. Meng, Use of size and a copolymer design feature to improve the biodistribution and the enhanced permeability and retention effect of doxorubicin-loaded mesoporous silica nanoparticles in a murine xenograft tumor model. ACS Nano, 2011, 5(5): 4131–4144
[71]
H. Meng, Codelivery of an optimal drug/siRNA combination using mesoporous silica nanoparticles to overcome drug resistance in breast cancer in vitro and in vivo. ACS Nano, 2013, 7(2): 994–1005
[72]
R. Qiao, Ultrasensitive in vivo detection of primary gastric tumor and lymphatic metastasis using upconversion nanoparticles. ACS Nano, 2015, 9(2): 2120–2129
[73]
K. Ajima, Enhancement of in vivo anticancer effects of cisplatin by incorporation inside single-wall carbon nanohorns. ACS Nano, 2008, 2(10): 2057–2064
[74]
V. N. Mochalin, O. Shenderova, D. Ho, Y. Gogotsi. The properties and applications of nanodiamonds. Nat. Nanotechnol., 2012, 7(1): 11–23
[75]
D. L. J. Thorek, A. Ogirala, B. J. Beattie, J. Grimm. Quantitative imaging of disease signatures through radioactive decay signal conversion. Nat. Med., 2013, 19(10): 1345–1350
[76]
H. Liu, Molecular optical imaging with radioactive probes. PLoS ONE, 2010, 5(3): e9470
[77]
A. Ruggiero, J. P. Holland, J. S. Lewis, J. Grimm. Cerenkov luminescence imaging of medical isotopes. J. Nucl. Med., 2010, 51(7): 1123–1130
[78]
A. E. Spinelli, First human Cerenkography. J. Biomed. Opt., 2013, 18(2): 020502
[79]
D. L. J. Thorek, C. C. Riedl, J. Grimm. Clinical Cerenkov luminescence imaging of 18F-FDG. J. Nucl. Med., 2014, 55(1): 95–98
[80]
Z. Hu, In vivo nanoparticle-mediated radiopharmaceutical-excited fluorescence molecular imaging. Nat. Commun., 2015, 6: 7560
[81]
R. S. Dothager, R. J. Goiffon, E. Jackson, S. Harpstrite, D. Piwnica-Worms. Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: A novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems. PLoS ONE, 2010, 5(10): e13300
[82]
H. Liu, X. Zhang, B. Xing, P. Han, S. S. Gambhir, Z. Cheng. Radiation-luminescence-excited quantum dots for in vivo multiplexed optical imaging. Small, 2010, 6(10): 1087–1091
[83]
Y. Bernhard, B. Collin, R. A. Decréau. Inter/intramolecular Cherenkov radiation energy transfer (CRET) from a fluorophore with a built-in radionuclide. Chem. Commun. (Camb.), 2014, 50(51): 6711–6713
[84]
H. Hu, PET and NIR optical imaging using self-illuminating 64Cu-doped chelator-free gold nanoclusters. Biomaterials, 2014, 35(37): 9868–9876
[85]
X. Sun, Self-illuminating 64Cu-doped CdSe/ZnS nanocrystals for in vivo tumor imaging. J. Am. Chem. Soc., 2014, 136(5): 1706–1709
[86]
W. Guo, Intrinsically radioactive [64Cu]CuInS/ZnS quantum dots for PET and optical imaging: Improved radiochemical stability and controllable Cerenkov luminescence. ACS Nano, 2015, 9(1): 488–495
[87]
X. Cao, Intensity enhanced Cerenkov luminescence imaging using terbium-doped Gd2O2S microparticles. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7(22): 11775–11782
[88]
I. Veronese, Infrared luminescence for real time ionizing radiation detection. Appl. Phys. Lett., 2014, 105(6): 061103
[89]
Y. Wang, Radioluminescent gold nanocages with controlled radioactivity for real-time in vivo imaging. Nano Lett., 2013, 13(2): 581–585
[90]
C. M. Carpenter, C. Sun, G. Pratx, H. Liu, Z. Cheng, L. Xing. Radioluminescent nanophosphors enable multiplexed small-animal imaging. Opt. Express, 2012, 20(11): 11598–11604
[91]
C. Sun, Synthesis and radioluminescence of PEGylated Eu3+-doped nanophosphors as bioimaging probes. Adv. Mater., 2011, 23(24): H195–H199
[92]
O. Volotskova, Efficient radioisotope energy transfer by gold nanoclusters for molecular imaging. Small, 2015, 11(32): 4002–4008
[93]
J. Li, L. W. Dobrucki, M. Marjanovic, E. J. Chaney, K. S. Suslick, S. A. Boppart. Enhancement and wavelength-shifted emission of Cerenkov luminescence using multifunctional microspheres. Phys. Med. Biol., 2015, 60(2): 727–739
[94]
X. Ma, Enhancement of Cerenkov luminescence imaging by dual excitation of Er3+,Yb3+-doped rare-earth microparticles. PLoS ONE, 2013, 8(10): e77926
[95]
R. Robertson, M. S. Germanos, C. Li, G. S. Mitchell, S. R. Cherry, M. D. Silva. Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers. Phys. Med. Biol., 2009, 54(16): N355–N365
[96]
S. R. Kothapalli, H. Liu, J. C. Liao, Z. Cheng, S. S. Gambhir. Endoscopic imaging of Cerenkov luminescence. Biomed. Opt. Express, 2012, 3(6): 1215–1225
[97]
H. Liu, Intraoperative imaging of tumors using Cerenkov luminescence endoscopy: A feasibility experimental study. J. Nucl. Med., 2012, 53(10): 1579–1584
[98]
J. P. Holland, G. Normand, A. Ruggiero, J. S. Lewis, J. Grimm. Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using Cerenkov luminescence emissions. Mol. Imaging, 2011, 10(3): 177–186
[99]
D. L. J. Thorek, Positron lymphography: Multimodal, high-resolution, dynamic mapping and resection of lymph nodes after intradermal injection of 18F-FDG. J. Nucl. Med., 2012, 53(9): 1438–1445
[100]
C. Li, G. S. Mitchell, S. R. Cherry. Cerenkov luminescence tomography for small-animal imaging. Opt. Lett., 2010, 35(7): 1109–1111
[101]
Z. Hu, Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation. Opt. Express, 2010, 18(24): 24441–24450
[102]
A. E. Spinelli, Multispectral Cerenkov luminescence tomography for small animal optical imaging. Opt. Express, 2011, 19(13): 12605–12618
[103]
J. Zhong, J. Tian, X. Yang, C. Qin. Whole-body Cerenkov luminescence tomography with the finite element SP3 method. Ann. Biomed. Eng., 2011, 39(6): 1728–1735
[104]
J. Zhong, C. Qin, X. Yang, Z. Chen, X. Yang, J. Tian. Fast-specific tomography imaging via Cerenkov emission. Mol. Imaging Biol., 2012, 14(3): 286–292
[105]
B. J. Hillman, J. C. Goldsmith. The uncritical use of high-tech medical imaging. N. Engl. J. Med., 2010, 363(1): 4–6
[106]
G. M. van Dam, Intraoperative tumor-specific fluorescence imaging in ovarian cancer by folate receptor-α targeting: First in-human results. Nat. Med., 2011, 17(10): 1315–1319
[107]
M. B. Sturm, Targeted imaging of esophageal neoplasia with a fluorescently labeled peptide: First-in-human results. Sci. Transl. Med., 2013, 5(184): 184ra61
[108]
S. L. Troyan, The FLARE intraoperative near-infrared fluorescence imaging system: A first-in-human clinical trial in breast cancer sentinel lymph node mapping. Ann. Surg. Oncol., 2009, 16(10): 2943–2952
[109]
B. Chance. Near-infrared images using continuous, phase-modulated, and pulsed light with quantitation of blood and blood oxygenation. Ann. N.Y. Acad. Sci., 1998, 838: 29–45
[110]
B. T. Phillips, Intraoperative perfusion techniques can accurately predict mastectomy skin flap necrosis in breast reconstruction: Results of a prospective trial. Plast. Reconstr. Surg., 2012, 129(5): 778e–788e
[111]
C. Hirche, An experimental study to evaluate the Fluobeam 800 imaging system for fluorescence-guided lymphatic imaging and sentinel node biopsy. Surg. Innov., 2013, 20(5): 516–523
[112]
K. Yamauchi, H. Nagafuji, T. Nakamura, T. Sato, N. Kohno. Feasibility of ICG fluorescence-guided sentinel node biopsy in animal models using the HyperEye Medical System. Ann. Surg. Oncol., 2011, 18(7): 2042–2047
[113]
G. Themelis, J. S. Yoo, K. S. Soh, R. Schulz, V. Ntziachristos. Real-time intraoperative fluorescence imaging system using light-absorption correction. J. Biomed. Opt., 2009, 14(6): 064012
[114]
H. G. van der Poel, T. Buckle, O. R. Brouwer, R. A. Valdés Olmos, F. W. van Leeuwen. Intraoperative laparoscopic fluorescence guidance to the sentinel lymph node in prostate cancer patients: Clinical proof of concept of an integrated functional imaging approach using a multimodal tracer. Eur. Urol., 2011, 60(4): 826–833
[115]
S. L. Troyan, The FLARE intraoperative near-infrared fluorescence imaging system: A first-in-human clinical trial in breast cancer sentinel lymph node mapping. Ann. Surg. Oncol., 2009, 16(10): 2943–2952
[116]
S. Yamashita, Video-assisted thoracoscopic indocyanine green fluorescence imaging system shows sentinel lymph nodes in non-small-cell lung cancer. J. Thorac. Cardiovasc. Surg., 2011, 141(1): 141–144
[117]
G. Spinoglio, Real-time near-infrared (NIR) fluorescent cholangiography in single-site robotic cholecystectomy (SSRC): A single-institutional prospective study. Surg. Endosc., 2013, 27(6): 2156–2162
[118]
M. S. Borofsky, Near-infrared fluorescence imaging to facilitate super-selective arterial clamping during zero-ischaemia robotic partial nephrectomy. BJU Int., 2013, 111(4): 604–610
[119]
T. Moroga, Thoracoscopic segmentectomy with intraoperative evaluation of sentinel nodes for stage I non-small cell lung cancer. Ann. Thorac. Cardiovasc. Surg., 2012, 18(2): 89–94
[120]
K. Gotoh, A novel image-guided surgery of hepatocellular carcinoma by indocyanine green fluorescence imaging navigation. J. Surg. Oncol., 2009, 100(1): 75–79
[121]
J. S. D. Mieog, Image-guided tumor resection using real-time near-infrared fluorescence in a syngeneic rat model of primary breast cancer. Breast Cancer Res. Treat., 2011, 128(3): 679–689
[122]
R. A. Cahill, M. Anderson, L. M. Wang, I. Lindsey, C. Cunningham, N. J. Mortensen. Near-infrared (NIR) laparoscopy for intraoperative lymphatic road-mapping and sentinel node identification during definitive surgical resection of early-stage colorectal neoplasia. Surg. Endosc., 2012, 26(1): 197–204
[123]
Y. Liu, Near-infrared fluorescence goggle system with complementary metal-oxide-semiconductor imaging sensor and see-through display. J. Biomed. Opt., 2013, 18(10): 101303
[124]
M. A. Whitney, Fluorescent peptides highlight peripheral nerves during surgery in mice. Nat. Biotechnol., 2011, 29(4): 352–356
[125]
M. H. Park, Prototype nerve-specific near-infrared fluorophores. Theranostics, 2014, 4(8): 823–833
[126]
C. Chi, Intraoperative imaging-guided cancer surgery: From current fluorescence molecular imaging methods to future multi-modality imaging technology. Theranostics, 2014, 4(11): 1072–1084
[127]
M. Hutteman, Clinical translation of ex vivo sentinel lymph node mapping for colorectal cancer using invisible near-infrared fluorescence light. Ann. Surg. Oncol., 2011, 18(4): 1006–1014
[128]
J. S. Mieog, Toward optimization of imaging system and lymphatic tracer for near-infrared fluorescent sentinel lymph node mapping in breast cancer. Ann. Surg. Oncol., 2011, 18(9): 2483–2491
[129]
J. R. van der Vorst, Near-infrared fluorescence-guided resection of colorectal liver metastases. Cancer, 2013, 119(18): 3411–3418
[130]
J. R. van der Vorst, Near-infrared fluorescence sentinel lymph node mapping of the oral cavity in head and neck cancer patients. Oral Oncol., 2013, 49(1): 15–19
[131]
L. M. A. Crane, Intraoperative multispectral fluorescence imaging for the detection of the sentinel lymph node in cervical cancer: A novel concept. Mol. Imaging Biol., 2011, 13(5): 1043–1049
[132]
M. Kijanka, Rapid optical imaging of human breast tumour xenografts using anti-HER2 VHHs site-directly conjugated to IRDye 800CW for image-guided surgery. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging, 2013, 40(11): 1718–1729
[133]
R. G. Pleijhuis, Near-infrared fluorescence (NIRF) imaging in breast-conserving surgery: Assessing intraoperative techniques in tissue-simulating breast phantoms. Eur. J. Surg. Oncol., 2011, 37(1): 32–39
[134]
L. M. A. Crane, Intraoperative near-infrared fluorescence imaging for sentinel lymph node detection in vulvar cancer: First clinical results. Gynecol. Oncol., 2011, 120(2): 291–295
[135]
C. Chi, Use of indocyanine green for detecting the sentinel lymph node in breast cancer patients: From preclinical evaluation to clinical validation. PLoS ONE, 2013, 8(12): e83927
[136]
N. C. Munabi, O. B. Olorunnipa, D. Goltsman, C. H. Rohde, J. A. Ascherman. The ability of intra-operative perfusion mapping with laser-assisted indocyanine green angiography to predict mastectomy flap necrosis in breast reconstruction: A prospective trial. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg., 2014, 67(4): 449–455
[137]
T. Sugie, Comparison of the indocyanine green fluorescence and blue dye methods in detection of sentinel lymph nodes in early-stage breast cancer. Ann. Surg. Oncol., 2013, 20(7): 2213–2218
[138]
J. Mohebali, L. J. Gottlieb, J. P. Agarwal. Further validation for use of the retrograde limb of the internal mammary vein in deep inferior epigastric perforator flap breast reconstruction using laser-assisted indocyanine green angiography. J. Reconstr. Microsurg., 2010, 26(2): 131–135
[139]
A. Peloso, Combined use of intraoperative ultrasound and indocyanine green fluorescence imaging to detect liver metastases from colorectal cancer. HPB (Oxford), 2013, 15(12): 928–934
[140]
D. Gray, E. Kim, V. Cotero, P. Staudinger, S. Yazdanfar, C. T. Hehir. Compact fluorescence and white light imaging system for intraoperative visualization of nerves. In: Proceedings of SPIE—The International Society for Optical Engineering. Bellingham, WA: SPIE, The International Society for Optical Engineering, 2012: 8207
[141]
S. Keereweer, Dual wavelength tumor targeting for detection of hypopharyngeal cancer using near-infrared optical imaging in an animal model. Int. J. Cancer, 2012, 131(7): 1633–1640
[142]
M. A. Whitney, Fluorescent peptides highlight peripheral nerves during surgery in mice. Nat. Biotechnol., 2011, 29(4): 352–356
[143]
M. H. Park, Prototype nerve-specific near-infrared fluorophores. Theranostics, 2014, 4(8): 823–833
[144]
M. D. Jafari, The use of indocyanine green fluorescence to assess anastomotic perfusion during robotic assisted laparoscopic rectal surgery. Surg. Endosc., 2013, 27(8): 3003–3008
[145]
J. Glatz, J. Varga, P. B. Garcia-Allende, M. Koch, F. R. Greten, V. Ntziachristos. Concurrent video-rate color and near-infrared fluorescence laparoscopy. J. Biomed. Opt., 2013, 18(10): 101302
[146]
V. Venugopal, Design and characterization of an optimized simultaneous color and near-infrared fluorescence rigid endoscopic imaging system. J. Biomed. Opt., 2013, 18(12): 126018
[147]
T. Hide, S. Yano, J. Kuratsu. Indocyanine green fluorescence endoscopy at endonasal transsphenoidal surgery for an intracavernous sinus dermoid cyst: Case report. Neurol. Med. Chir. (Tokyo), 2014, 54(12): 999–1003
[148]
M. Plante, Sentinel node mapping with indocyanine green and endoscopic near-infrared fluorescence imaging in endometrial cancer. A pilot study and review of the literature. Gynecol. Oncol., 2015, 137(3): 443–447
[149]
Y. Pan, Endoscopic molecular imaging of human bladder cancer using a CD47 antibody. Sci. Transl. Med., 2014, 6(260): 260ra148
[150]
K. Si, R. Fiolka, M. Cui. Fluorescence imaging beyond the ballistic regime by ultrasound pulse guided digital phase conjugation. Nat. Photonics, 2012, 6(10): 657–661
AI Summary AI Mindmap
PDF(15201 KB)

Accesses

Citations

Detail

Sections
Recommended

/