分子影像產(chǎn)品的研究與發(fā)展，是伴隨著分子影像成像理論和成像算法的發(fā)展而逐步發(fā)展的。在熒光標(biāo)記的分子成像方面，目前世界上僅有少數(shù)實(shí)驗(yàn)室研制成功可以對(duì)小動(dòng)物進(jìn)行跟蹤性在體熒光斷層分子影像的系統(tǒng)，并接連在Nature/Science上發(fā)表一系列突破性研究進(jìn)展。

　　近年來(lái)，國(guó)外某些公司改進(jìn)了現(xiàn)有的體外熒光成像技術(shù)，發(fā)展出適用于動(dòng)物體內(nèi)的成像系統(tǒng)。熒光發(fā)光是通過(guò)激發(fā)光激發(fā)熒光基團(tuán)到達(dá)高能量狀態(tài)，而后產(chǎn)生發(fā)射光。常用的有綠色熒光蛋白(GFP)、紅色熒光蛋白(DsRed)及其他熒光報(bào)告基團(tuán)，標(biāo)記方法與體外熒光成像相似。熒光成像具有費(fèi)用低廉和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 同生物發(fā)光在動(dòng)物體內(nèi)的穿透性相似，紅光的穿透性在體內(nèi)比藍(lán)綠光的穿透性要好得多，近紅外熒光為觀測(cè)生理指標(biāo)的最佳選擇�，F(xiàn)有技術(shù)采用不同的原理，盡量降低背景信號(hào)，獲取機(jī)體中熒光的準(zhǔn)確信息。目前以精諾真公司采用的光譜分離技術(shù)和GE-ART 公司的時(shí)域(time-domain, TD)光學(xué)分子成像技術(shù)為熒光成像為主要代表，此外，KODAK公司的光學(xué)分子影像設(shè)備也占有一定的市場(chǎng)份額。

　　Xenogen的IVIS系統(tǒng)可檢測(cè)波長(zhǎng)范圍400-950nm的熒光，通過(guò)六塊不同的激發(fā)光濾鏡獲得所需的特定激發(fā)光波長(zhǎng)。光線通過(guò)第二塊藍(lán)色漂移背景光濾鏡(blue-shifted background filters)，使得初始的激發(fā)光產(chǎn)生輕微的藍(lán)色漂移。以不同波長(zhǎng)的激發(fā)光，在不激發(fā)熒光報(bào)告基團(tuán)時(shí)激發(fā)組織的自發(fā)熒光，從而將靶信號(hào)與背景光區(qū)分開，消除自發(fā)熒光。分子成像過(guò)程中，光子在組織中有很強(qiáng)的散射性。通過(guò)觀測(cè)發(fā)射光子從散射介質(zhì)中通過(guò)的時(shí)間而將靶點(diǎn)信號(hào)與背景信號(hào)區(qū)分開，獲得滿意的效果，這就是時(shí)域光學(xué)分子成像技術(shù)(time domain optical imaging, TDOI)。以GE 公司的時(shí)域光學(xué)分子成像為例，是用直徑1mm的細(xì)束狀脈沖激光逐點(diǎn)掃描被檢動(dòng)物。用光電倍增管記錄熒光強(qiáng)度，最后用電腦將數(shù)據(jù)復(fù)原得到圖像。依據(jù)熒光發(fā)光點(diǎn)在生物體內(nèi)深度的不同，從而到達(dá)光電倍增管時(shí)間的不同來(lái)測(cè)定熒光點(diǎn)的深度。深度辨別在評(píng)定腫瘤生長(zhǎng)、分布及轉(zhuǎn)移等方面具有重要的作用。組織的散射也可能提示疾病或生理過(guò)程的其他信息，例如癌細(xì)胞及周圍組織在散射性質(zhì)方面表現(xiàn)出不同的差異。利用時(shí)域光學(xué)分子成像時(shí)，由于激光直徑僅為1mm，掃描的速度受到影響。對(duì)于大面積被檢物或整體動(dòng)物而言，則需要相當(dāng)長(zhǎng)的檢測(cè)時(shí)間。所以文獻(xiàn)報(bào)道這種技術(shù)一般只用于動(dòng)物的局部成像。而且由于激光成像的單波段特性，不同的熒光物質(zhì)需要不同的激發(fā)光源，儀器操作及信號(hào)分析也相當(dāng)復(fù)雜。下面就以Xenogen、KODAK和GE-ART三家公司的代表性產(chǎn)品為例，具體分析各種儀器的優(yōu)缺點(diǎn)

國(guó)外光學(xué)分子影像設(shè)備調(diào)研分析

○1精諾真體內(nèi)可見光成像系統(tǒng)----Xenogen
　　以Xenogen公司的IVIS Imaging System 200系列體內(nèi)可見光成像系統(tǒng)為例：
　　特點(diǎn)：IVIS Imaging System 200系列可以做激發(fā)熒光和自發(fā)熒光斷層成像，可實(shí)現(xiàn)三維熒光光源的重建。它的探測(cè)深度為：顱內(nèi)可達(dá)3-4cm，分辨率為1-3mm。
　　缺陷：若體內(nèi)有兩個(gè)光源信號(hào)，體外探測(cè)器探測(cè)到的將是兩個(gè)光源信號(hào)的疊加，從而導(dǎo)致重建光源位置與實(shí)際光源位置偏差較大；隨著體內(nèi)光源位置深度的增加，重建光源誤差將隨之增大；光源重建過(guò)程中假定整個(gè)生物組織內(nèi)部是均勻介質(zhì)，不能很好的對(duì)光源進(jìn)行成像，光源的位置以及大小誤差較大。

○2 KODAK高性能數(shù)碼成像系統(tǒng)----KODAK
　　以KODAK公司的Image Station in-Vivo FX成像系統(tǒng)為例：
　　特點(diǎn)：僅能進(jìn)行二維成像，分辨率僅為cm級(jí)。
　　缺陷：不能進(jìn)行三維成像，故不能精確顯示體內(nèi)熒光光源的深度，這是該系統(tǒng)的致命缺陷；系統(tǒng)分辨率較低。

○3小動(dòng)物光學(xué)分子成像系統(tǒng)----GE
　　以GE Healthcare通用電氣醫(yī)療集團(tuán)的eXplore Optix小動(dòng)物光學(xué)分子成像系統(tǒng)為例：
　　特點(diǎn)：該設(shè)備是激發(fā)熒光成像設(shè)備，光源重建過(guò)程是時(shí)域重建與動(dòng)物輪廓像的后期融合。它的探測(cè)深度：靈敏度高的時(shí)候，為1.5-2cm；靈敏度低的時(shí)候，為3-4cm。分辨率為0.5-3mm。在體模表面下方5-9mm處，eXplore Optix可探測(cè)1nm的熒光信號(hào)(670nm激發(fā)信號(hào)，700nm發(fā)射信號(hào))，并能對(duì)濃度和深度進(jìn)行精確恢復(fù)。此外，該設(shè)備還能進(jìn)行熒光壽命的探測(cè)。
　　缺陷：該設(shè)備僅能實(shí)現(xiàn)激發(fā)熒光斷層成像，重建方法是采用的時(shí)域重建而非連續(xù)波方法，故不能實(shí)現(xiàn)自發(fā)熒光斷層成像；光源的2D深度和濃度重建，而不是3D。

　　綜上所述，雖然國(guó)外已經(jīng)做出了光學(xué)分子成像設(shè)備，但在不同程度上還是有著一定的缺陷，這為我們研制開發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光學(xué)分子成像設(shè)備或原型系統(tǒng)帶來(lái)了契機(jī)。

國(guó)內(nèi)光學(xué)分子成像設(shè)備的研制
　　國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)、天津大學(xué)等科研單位正在研制激發(fā)熒光斷層成像原型系統(tǒng)。截止到目前為止，國(guó)內(nèi)還沒有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光學(xué)分子成像設(shè)備。在綜合上述三種國(guó)外光學(xué)分子成像設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)并對(duì)缺陷進(jìn)行了改進(jìn)之后，我們構(gòu)建了BLT原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括熒光信號(hào)采集裝置、圖像信號(hào)預(yù)處理模塊以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以完成自發(fā)熒光斷層成像。我們搭建的BLT原型系統(tǒng)與國(guó)外的光學(xué)分子成像設(shè)備相比，主要優(yōu)勢(shì)將體現(xiàn)在：
　　該系統(tǒng)能進(jìn)行自發(fā)熒光斷層成像，可以對(duì)體內(nèi)熒光光源進(jìn)行精確的定位并能準(zhǔn)確探測(cè)熒光強(qiáng)度，同時(shí)還可以完成生物組織光學(xué)特性的在體測(cè)量；
　　該系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際水平，部分超過(guò)國(guó)際水平。本系統(tǒng)重點(diǎn)解決的是非均勻介質(zhì)生物組織體內(nèi)的熒光光源重建問題，故能精確地對(duì)熒光光源進(jìn)行成像，與真實(shí)光源相比較，重建光源的位置以及大小誤差不大。