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鼻咽癌是好发于我国华南地区特别是广东地区的头颈部恶性肿瘤。放射治疗是鼻咽癌的首选治疗方式,近年来临床采用联合放化疗治疗方式虽然大大提高了患者的生存率,但是放疗抵抗导致的肿瘤局部复发和远处转移仍是进展期鼻咽癌患者治疗失败的主要原因。过去的研究证实,肿瘤的乏氧微环境在放疗抵抗中起着至关重要的作用。局部提高肿瘤乏氧区的放射剂量对于提高鼻咽癌治疗疗效非常关键,尤其是近几年发展起来的适形调强放疗技术,已经可以实现精细调配靶区剂量。因此,准确地三维定位肿瘤乏氧对于鼻咽癌放疗显得尤为重要。然而,现阶段鼻咽癌乏氧的临床评估手段仍局限于有创的穿刺活检,而无创三维的乏氧成像策略仍然缺乏进一步探索。本文提出了一种结合激发荧光分子断层成像(Fluorescence Molecular Tomography,FMT)和多光谱光声断层成像(Multispectral Optoacoustic Tomography,MSOT)的无创性多模态乏氧成像策略。利用乏氧靶向性的小分子探针,研究在鼻咽癌早期和进展期两个阶段对肿瘤乏氧微环境实现了三维可视化评估。具体研究内容如下:1)合成了一种乏氧标记物碳酸酐酶IX(Carbonic anhydrase IX,CAIX)靶向性的小分子探针CAIX-800,测试所合成探针的纯度及基本光学性质,并在细胞层面及活体层面分别验证了探针对靶点CAIX的靶向性和特异性。2)研究进一步建立了早期原位模型和进展期淋巴结转移模型。以合成的小分子乏氧探针为基础,本文提出了一种全新的乏氧多模态成像策略。在鼻咽癌早期,高灵敏度的FMT结合计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)能够在高对比度的三维视图上精确定位乏氧肿瘤。在进展期淋巴结转移模型,MSOT不仅仅清晰显示了原发病灶及转移淋巴结,并且对乏氧标志物和血红蛋白进行了高分辨率的多光谱量化分析。FMT-CT的高灵敏度与MSOT的高分辨率,不仅可以检测早期乏氧的小病灶,而且可以三维量化地显示进展期原发灶及转移灶的乏氧。这一全新的无创成像策略具有广阔的临床应用前景,有利于为鼻咽癌患者提供个体化治疗方案。