血管靶向光动力疗法(vascular targeted photodynamic therapy,V-PDT)在血管相关疾病(包括老年黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)、鲜红斑痣(portwine stain,PWS)和前列腺癌(prostatic cancer,PCa)等)的治疗中表现出良好的选择性和疗效。为了进一步了解V-PDT机制以及准确评估和预测其疗效,本文利用所开发的多模式光学成像系统(包括窄带光成像(narrow band imaging,NBI)、荧光成像(fluorescence imaging,FI)、激光散斑成像(laser speckle imaging,LSI))在ICR小鼠背部皮窗(dorsal skinfold window chamber,DSWC)模型活体实验中并行监测了血卟啉单甲醚(hematoporphyrin monomethyl ether,HMME)的时空特性和V-PDT生物学响应。用532 nm激发、610-630 nm发射的HMME荧光标记光敏剂的生物分布。通过540-560 nm的NBI测定PDT引起的血管形态的变化。利用带有滤光轮的分时相机实现FI和NBI的集成。采用LSI技术,通过独立的相机观察血流动力学。最后,通过分析HMME浓度、血管大小和血流流速等多个V-PDT剂量参数来评估疗效。结果表明,多模式光学成像系统在完成光敏剂荧光和血管损伤并行监测的同时,能够实现光敏剂浓度的定量,有望成为评估V-PDT量效关系的有效工具以实现V-PDT精准化和个性化治疗。完成的主要研究工作如下:(1)以多参数监测为目标,从光源、光路及软硬件控制等方面进行了系统的设计,通过结合FI技术、NBI技术、LSI技术搭建一套多模式光学成像系统并对系统性能进行评估,如系统的空间分辨率,以及针对体式显微镜两路光路和CCD靶面尺寸不同所完成的图像配准工作,从而完成了V-PDT期间光敏剂荧光、血管形态和血流变化的并行监测。与此同时,针对荧光成像技术仅能获取光敏剂荧光的时空分布和浓度的相对变化这一问题,提出了一种光敏剂浓度的检测方法并通过模型实验验证了该方法有效性,实现了光敏剂浓度的定量及其时空分布检测。(2)利用所搭建多模式光学成像系统监测了ICR小鼠DSWC模型活体实验的过程并获取了过程中的光敏剂荧光图像、窄带图像、散斑图像。通过Matlab程序对系统所采集的图像进行处理以实现图像匹配、血管分割、感兴趣区域提取、数据分析等,进而定量获得光敏剂浓度、血管大小和血流流速变化等信息。此外,通过分析不同信号之间的关系进一步验证了系统在V-PDT剂量参数并行监测上的可行性。