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(shù)的高精度科研設(shè)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(nèi)光學(xué)信號的精確定量與三維重構(gòu)，廣泛應(yīng)用于腫瘤學(xué)、干細(xì)胞研究、藥物開發(fā)及代謝性疾病分析等領(lǐng)域。

一、核心功能與技術(shù)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(yīng)產(chǎn)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(xì)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(shù)，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(chǎn)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(jié)合CT掃描數(shù)據(jù)，實現(xiàn)光學(xué)信號與解剖結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)匹配，三維重構(gòu)精度達(dá)±0.5mm。

2.高靈敏度與低噪聲設(shè)計

超低溫CCD相機(jī)：采用背照式、背部薄化科學(xué)一級CCD芯片，工作溫度達(dá)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(shè)計，提高光透過性，增強(qiáng)感光效率（QE感光效率高達(dá)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(gòu)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(zhuǎn)生物反應(yīng)器獲取動物體表拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合光學(xué)信號深度信息，重構(gòu)體內(nèi)信號源的三維模型。

定量輸出：軟件可分析目標(biāo)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(xì)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?qū)崿F(xiàn)局部位置精準(zhǔn)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(guān)鍵技術(shù)參數(shù)對比

設(shè)備型號 核心優(yōu)勢 典型應(yīng)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(zhuǎn)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(fēng)循環(huán)系統(tǒng) 干細(xì)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(guān)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(zhuǎn)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(yīng)用場景與科學(xué)價值

1.腫瘤學(xué)研究

腫瘤生長與轉(zhuǎn)移監(jiān)測：通過生物發(fā)光標(biāo)記腫瘤細(xì)胞，實時追蹤癌細(xì)胞在體內(nèi)的動態(tài)分布及轉(zhuǎn)移過程。

藥物療效評估：量化分析藥物處理后腫瘤信號強(qiáng)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(jié)合熒光成像，觀察腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（CAFs）、免疫細(xì)胞（如T細(xì)胞）的相互作用。

2.干細(xì)胞與基因治療

干細(xì)胞移植追蹤：利用熒光蛋白標(biāo)記干細(xì)胞，監(jiān)測其在體內(nèi)的存活、分化及遷移路徑。

基因表達(dá)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(dá)水平及調(diào)控機(jī)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(biāo)記藥物，觀察其在靶器官的分布與蓄積情況。

藥代動力學(xué)分析：結(jié)合切倫科夫輻射成像，定量測量藥物在體內(nèi)的代謝速率與排泄途徑。

4.代謝性疾病與免疫學(xué)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(xì)胞動態(tài)監(jiān)測：標(biāo)記免疫細(xì)胞（如CAR-T細(xì)胞），觀察其在體內(nèi)的擴(kuò)增、浸潤及殺傷效應(yīng)。

四、操作規(guī)范與維護(hù)要點

1.實驗前準(zhǔn)備

動物處理：對動物進(jìn)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(shè)備校準(zhǔn)：每月執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)溫度維持37±0.5℃以減少動物應(yīng)激反應(yīng)。

3.系統(tǒng)維護(hù)

清潔保養(yǎng)：定期清潔光學(xué)鏡頭與濾光片，避免灰塵或污漬影響成像質(zhì)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。