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肿瘤微环境对肿瘤发生和转移有重大影响。肿瘤微环境最具特征的两个特性是酸中毒和缺氧，这两者都被认为是肿瘤的标志，也是抗癌治疗的关键因素。目前，存在各种成像方法来测量肿瘤微环境中的酸中毒和缺氧，包括磁共振成像 (MRI)、正电子发射断层扫描和光学成像。在本综述中，我们将重点介绍最新的基于荧光的细胞代谢光学传感方法和 MRI 作为体外和体内诊断成像工具。主要重点是描述能够以高空间和时间分辨率测量细胞内和细胞外 pH 值和氧气变化的系统的当前和未来用途。此外，还将介绍这些方法是否适用于绘制肿瘤异质性图谱以及评估对治疗的反应或失败。
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