常见的几种小动物活体成像技术简介

常见的几种小动物活体成像技术简介

动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与手段，有助于更有效地认识疾病的发生及发展规律，广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等多个领域。各种影像技术在动物研究中也发挥着越来越重要的作用，各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。

小动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究。小动物活体成像技术主要分为可见光成像(Optical imaging)、计算机断层扫描（Computed tomography，CT）、核素成像（Radio-nuclear imaging）、核磁共振成像（Magnetic resonance imaging ，MRI）和超声（Ultrasound）成像五大类。

成像技术在肿瘤研究中的应用（图片来源网络）

Micro-CT

Micro-CT（micro computed tomography，微计算机断层扫描），又称微型 CT或显微 CT，是一种非入侵性的 3D 成像技术，能够在不破坏样本的情况下了解样本内部的显微结构。与临床 CT 相比，Micro-CT具有许多优势：（1）图像分辨率极高，可以达到微米级别；（2）使用锥形束CT扫描，扫描覆盖面积大；（3）X射线利用率高，显著提高成像速度以及获得各向同性容积图像；（4）平板探测器像素多、体素小，能够提高图像的采集速度及空间分辨率。

IMAGING 100是锐视医疗自主研发的具备国际领先性能的超高分辨率、离活一体Micro-CT成像设备。IMAGING 100采用微焦点X射线管和高分辨平板探测器，通过锥形束 CT扫描和三维图像重建技术，提高图像空间分辨率和采集重建时间。IMAGING 100既适用于斑马鱼、小鼠、大鼠、豚鼠、兔子、小猪等活体生物，也适用于骨骼、器官、组织等离体样本，IMAGING 100广泛应用于生命科学、医学、药学、植物学、考古、材料、地质学等领域。

锐视Micro-CT成像--小鼠骨骼三维重建

可见光成像

可见光成像（Optical imaging）主要包括生物发光成像与荧光分子成像。

生物发光成像是用荧光素酶基因标记细胞DNA，产生的荧光素酶与相应底物发生氧化反应并产生光信号。

荧光分子成像是利用荧光报告基因（GFP、RFP）或Cy5、Cy7等荧光染料进行标记，通过外界光源激发产生荧光信号。

传统的动物实验需要在不同的时间点解剖实验动物以获得数据，得到多个时间点的实验结果。但是，体内可见光成像技术通过对同一组实验对象在不同时间点进行动态跟踪记录，实现持续观察生物体内的生理反应及病理过程，并进行细胞活动和基因行为研究。可见光成像不涉及放射性物质，同时具有操作简单、灵敏度高、实时监测等优势，已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。

IMAGING 200pro是锐视医疗自主研发的一款小动物三维光学活体成像设备，具有全球唯一能够真正实现三维光学成像功能，超高的三维空间分辨率，亚毫米级别定位精度，同时运用先进的三维成像算法，在三维空间实现对肿瘤及疾病的准确定位和诊断。

锐视三维活体成像--骨转移肿瘤

MRI

核磁共振成像（Magnetic resonance imaging, MRI）利用核磁共振原理进行成像，既能显示组织器官的形态学结构，又可以显示某些器官的功能状况及生化信息。与CT相比，MRI没有电离辐射性损害，同时具有软组织分辨能力高、无需使用造影剂即可显示血管结构等独特优点。但是，MRI扫描时间偏长，对于骨骼和钙化组织成像效果不如CT。

核素成像

PET、SPECT是核医学的两种显像技术，都是利用放射性核素的示踪原理进行成像。

正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography, PET）利用正电子核素标记的示踪剂进行活体成像，观测同一活体动物体内示踪分子的空间分布、数量及其时间变化，能够无损的、动态的从分子水平观察生命活动变化。但是，小动物 PET 需要使用放射性核素，缺少解剖结构信息，提高分辨率的同时却降低了灵敏度。

与PET相比，单光子发射型断层扫描（Single Photon Emission Computed Tomography,  SPECT）使用长半衰期的放射性核素，半衰期6小时到3天，不需要回旋加速器。但是，SPECT的灵敏度、分辨率、图像质量及定量准确性较PET差。

超声

超声成像是通过发射和接收超声波来实现成像，由于不同组织对于声波的阻抗不同，在不同组织之间的交界处会发生不同程度的透射与反射，通过分析反射信号获得体内的组织结构信息。由于超声无辐射、操作简单、图像直观等优势在临床上广泛应用。在小动物研究中，由于所达到组织深度的限制，同时成像的质量容易受到骨或软组织中的影响，限制了超声在小动物成像中的应用。

多模态成像

每种成像技术都有其独特的优势和局限性，结合几种成像技术的多模式成像成为复杂生命科学课题、临川前疾病研究等必不可少的工具和手段。结构成像如CT、MRI空间分辨率高，但对疾病的敏感性较低，难以发现早期病灶；功能成像如可见光成像、核素成像能够通过分子和细胞的变化检测到疾病，但空间分辨率较低，结构信息不足。多模态成像通过融合光、电、力、磁、核素等多种成像技术，打破了单一成像技术的局限性，实现对生命体的整体结构、动态代谢过程等全方位可视化描绘与精准测量，进而揭示生命与疾病的奥秘，常见的多模态系统有BLT/CT、FMT/CT、PET/CT等。

锐视多模态精准成像系统

IMAGING 1000是锐视医疗自主研发的一款三维多模态精准成像系统，具有Micro-CT、三维生物发光成像、三维荧光分子成像等多种成像模式，将功能成像与结构成像完美融合，实现“1+1＞2”的效果，助力研究者精准检测生物体内真实三维信号，在三维空间实现准确定位和诊断。

锐视三维多模态成像—小鼠乳腺癌伴全身转移

参考文献：

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