小動物活體三維多模態(tài)熒光成像系統(tǒng)是一種基于分子影像技術的高精度科研設備，通過整合生物發(fā)光、熒光、切倫科夫輻射及CT/MRI等多模態(tài)成像功能，實現(xiàn)活體動物體內光學信號的精確定量與三維重構，廣泛應用于腫瘤學、干細胞研究、藥物開發(fā)及代謝性疾病分析等領域。
一、核心功能與技術特點
1.多模態(tài)成像能力
生物發(fā)光成像：利用熒光素酶（如螢火蟲、海腎熒光素酶）與底物反應產生光信號，無需激發(fā)光，背景噪聲低，靈敏度極高（可檢測皮下少于50個細胞）。
熒光成像：通過特定波長激發(fā)光激發(fā)熒光探針（如熒光蛋白、量子點），支持多光譜掃描和光譜分離技術，去除組織自發(fā)熒光干擾，實現(xiàn)淺層與深層信號的雙重檢測。
切倫科夫輻射成像：基于放射性同位素衰變產生的切倫科夫光，用于特異性成像放射性藥物分布。
CT/MRI融合成像：集成X光、激光或LED光源，結合CT掃描數(shù)據(jù)，實現(xiàn)光學信號與解剖結構的精準匹配，三維重構精度達±0.5mm。
2.高靈敏度與低噪聲設計
超低溫CCD相機：采用背照式、背部薄化科學一級CCD芯片，工作溫度達絕對-90℃至-100℃，暗電流極低，信噪比高。
大光圈定焦鏡頭：f/0.95-f/1大光圈設計，提高光透過性，增強感光效率（QE感光效率高達95%）。
高效濾光片組：配置10-28組窄帶寬濾光片（覆蓋415-850nm波段），支持多光譜成像與光譜分離。
3.三維重構與定量分析
激光掃描與斷層重建：通過三維激光掃描儀或旋轉生物反應器獲取動物體表拓撲結構，結合光學信號深度信息，重構體內信號源的三維模型。
定量輸出：軟件可分析目標區(qū)域的絕對光子數(shù)量、空間分布熱圖、信號深度、發(fā)光體積及細胞數(shù)量，為實驗數(shù)據(jù)提供量化支撐。
.高通量與多物種兼容性
大成像視野：支持250mm×250mm視野，可同時成像5只小鼠，或實現(xiàn)局部位置精準成像。
多物種兼容：部分型號可兼容斑馬魚、大鼠、兔子等多物種研究，滿足不同實驗需求。
二、關鍵技術參數(shù)對比
設備型號 核心優(yōu)勢 典型應用場景
IVIS Spectrum 28組高效濾光片、光譜分離算法、支持CT/MRI融合成像 腫瘤生長與轉移監(jiān)測、藥物療效評估
AniView Kirin 超低溫CCD（-90℃）、f/0.95大光圈鏡頭、三通道氣體麻醉、智能熱風循環(huán)系統(tǒng) 干細胞追蹤、基因治療實時監(jiān)控
MILabs小動物活體三維多模式成像系統(tǒng) 分辨率20μm、23×23cm成像視野、支持3只小鼠同步三維掃描、CT掃描功能 骨相關研究、代謝性疾病分析
InSyTe FLECT/CT 熒光斷層成像與X射線CT掃描一體化、360°旋轉探測器、高分辨高對比度CT掃描 放射性藥物研發(fā)、腫瘤微環(huán)境研究
三、應用場景與科學價值
1.腫瘤學研究
腫瘤生長與轉移監(jiān)測：通過生物發(fā)光標記腫瘤細胞，實時追蹤癌細胞在體內的動態(tài)分布及轉移過程。
藥物療效評估：量化分析藥物處理后腫瘤信號強度的變化，評估候選藥物的靶向性與代謝特征。
腫瘤微環(huán)境研究：結合熒光成像，觀察腫瘤相關成纖維細胞（CAFs）、免疫細胞（如T細胞）的相互作用。
2.干細胞與基因治療
干細胞移植追蹤：利用熒光蛋白標記干細胞，監(jiān)測其在體內的存活、分化及遷移路徑。
基因表達實時監(jiān)控：通過生物發(fā)光報告基因系統(tǒng)，動態(tài)分析治療基因的表達水平及調控機制。
3.藥物開發(fā)與代謝研究
藥物靶向性驗證：利用熒光或放射性同位素標記藥物，觀察其在靶器官的分布與蓄積情況。
藥代動力學分析：結合切倫科夫輻射成像，定量測量藥物在體內的代謝速率與排泄途徑。
4.代謝性疾病與免疫學研究
脂肪組織分布定量：通過熒光成像測量脂肪組織體積，誤差率<3%，用于肥胖與糖尿病研究。
免疫細胞動態(tài)監(jiān)測：標記免疫細胞（如CAR-T細胞），觀察其在體內的擴增、浸潤及殺傷效應。
四、操作規(guī)范與維護要點
1.實驗前準備
動物處理：對動物進行備皮處理并禁食12小時，發(fā)光成像需注射底物后延時5-8分鐘。
設備校準：每月執(zhí)行標準光源測試，確保信號衰減率<5%/年。
2.成像參數(shù)優(yōu)化
熒光成像：采用透射激發(fā)模塊可降低表面反射噪聲40%。
麻醉控制：麻醉氣體流量控制在0.8-1.2L/min，熱風溫度維持37±0.5℃以減少動物應激反應。
3.系統(tǒng)維護
清潔保養(yǎng)：定期清潔光學鏡頭與濾光片，避免灰塵或污漬影響成像質量。
軟件更新：及時更新成像與分析軟件，以支持最新算法與功能。
