動物模型是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中重要的實驗方法與手段,有助于更有效地認(rèn)識疾病的發(fā)生及發(fā)展規(guī)律,廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等多個領(lǐng)域。各種影像技術(shù)在動物研究中也發(fā)揮著越來越重要的作用,各種小動物成像的專業(yè)設(shè)備,為科學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的工具。
小動物活體成像技術(shù)是指應(yīng)用影像學(xué)方法,對活體狀態(tài)下的生物過程進(jìn)行組織、細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究。小動物活體成像技術(shù)主要分為可見光成像(Optical imaging)、計算機(jī)斷層掃描(Computed tomography,CT)、核素成像(Radio-nuclear imaging)、核磁共振成像(Magnetic resonance imaging ,MRI)和超聲(Ultrasound)成像五大類。
成像技術(shù)在腫瘤研究中的應(yīng)用(圖片來源網(wǎng)絡(luò))
Micro-CT
Micro-CT(micro computed tomography,微計算機(jī)斷層掃描),又稱微型 CT或顯微 CT,是一種非入侵性的 3D 成像技術(shù),能夠在不破壞樣本的情況下了解樣本內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)。與臨床 CT 相比,Micro-CT具有許多優(yōu)勢:(1)圖像分辨率極高,可以達(dá)到微米級別;(2)使用錐形束CT掃描,掃描覆蓋面積大;(3)X射線利用率高,顯著提高成像速度以及獲得各向同性容積圖像;(4)平板探測器像素多、體素小,能夠提高圖像的采集速度及空間分辨率。
IMAGING 100是銳視醫(yī)療自主研發(fā)的具備國際領(lǐng)先性能的超高分辨率、離活一體Micro-CT成像設(shè)備。IMAGING 100采用微焦點X射線管和高分辨平板探測器,通過錐形束 CT掃描和三維圖像重建技術(shù),提高圖像空間分辨率和采集重建時間。IMAGING 100既適用于斑馬魚、小鼠、大鼠、豚鼠、兔子、小豬等活體生物,也適用于骨骼、器官、組織等離體樣本,IMAGING 100廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、植物學(xué)、考古、材料、地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域。
銳視Micro-CT成像--小鼠骨骼三維重建
可見光成像
可見光成像(Optical imaging)主要包括生物發(fā)光成像與熒光分子成像。
生物發(fā)光成像是用熒光素酶基因標(biāo)記細(xì)胞DNA,產(chǎn)生的熒光素酶與相應(yīng)底物發(fā)生氧化反應(yīng)并產(chǎn)生光信號。
熒光分子成像是利用熒光報告基因(GFP、RFP)或Cy5、Cy7等熒光染料進(jìn)行標(biāo)記,通過外界光源激發(fā)產(chǎn)生熒光信號。
傳統(tǒng)的動物實驗需要在不同的時間點解剖實驗動物以獲得數(shù)據(jù),得到多個時間點的實驗結(jié)果。但是,體內(nèi)可見光成像技術(shù)通過對同一組實驗對象在不同時間點進(jìn)行動態(tài)跟蹤記錄,實現(xiàn)持續(xù)觀察生物體內(nèi)的生理反應(yīng)及病理過程,并進(jìn)行細(xì)胞活動和基因行為研究?梢姽獬上癫簧婕胺派湫晕镔|(zhì),同時具有操作簡單、靈敏度高、實時監(jiān)測等優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等方面。
IMAGING 200pro是銳視醫(yī)療自主研發(fā)的一款小動物三維光學(xué)活體成像設(shè)備,具有全球唯一能夠真正實現(xiàn)三維光學(xué)成像功能,超高的三維空間分辨率,亞毫米級別定位精度,同時運用先進(jìn)的三維成像算法,在三維空間實現(xiàn)對腫瘤及疾病的準(zhǔn)確定位和診斷。
銳視三維活體成像--骨轉(zhuǎn)移腫瘤
MRI
核磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)利用核磁共振原理進(jìn)行成像,既能顯示組織器官的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu),又可以顯示某些器官的功能狀況及生化信息。與CT相比,MRI沒有電離輻射性損害,同時具有軟組織分辨能力高、無需使用造影劑即可顯示血管結(jié)構(gòu)等獨特優(yōu)點。但是,MRI掃描時間偏長,對于骨骼和鈣化組織成像效果不如CT。
核素成像
PET、SPECT是核醫(yī)學(xué)的兩種顯像技術(shù),都是利用放射性核素的示蹤原理進(jìn)行成像。
正電子發(fā)射斷層掃描(Positron Emission Tomography, PET)利用正電子核素標(biāo)記的示蹤劑進(jìn)行活體成像,觀測同一活體動物體內(nèi)示蹤分子的空間分布、數(shù)量及其時間變化,能夠無損的、動態(tài)的從分子水平觀察生命活動變化。但是,小動物 PET 需要使用放射性核素,缺少解剖結(jié)構(gòu)信息,提高分辨率的同時卻降低了靈敏度。
與PET相比,單光子發(fā)射型斷層掃描(Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT)使用長半衰期的放射性核素,半衰期6小時到3天,不需要回旋加速器。但是,SPECT的靈敏度、分辨率、圖像質(zhì)量及定量準(zhǔn)確性較PET差。
超聲
超聲成像是通過發(fā)射和接收超聲波來實現(xiàn)成像,由于不同組織對于聲波的阻抗不同,在不同組織之間的交界處會發(fā)生不同程度的透射與反射,通過分析反射信號獲得體內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)信息。由于超聲無輻射、操作簡單、圖像直觀等優(yōu)勢在臨床上廣泛應(yīng)用。在小動物研究中,由于所達(dá)到組織深度的限制,同時成像的質(zhì)量容易受到骨或軟組織中的影響,限制了超聲在小動物成像中的應(yīng)用。
多模態(tài)成像
每種成像技術(shù)都有其獨特的優(yōu)勢和局限性,結(jié)合幾種成像技術(shù)的多模式成像成為復(fù)雜生命科學(xué)課題、臨川前疾病研究等必不可少的工具和手段。結(jié)構(gòu)成像如CT、MRI空間分辨率高,但對疾病的敏感性較低,難以發(fā)現(xiàn)早期病灶;功能成像如可見光成像、核素成像能夠通過分子和細(xì)胞的變化檢測到疾病,但空間分辨率較低,結(jié)構(gòu)信息不足。多模態(tài)成像通過融合光、電、力、磁、核素等多種成像技術(shù),打破了單一成像技術(shù)的局限性,實現(xiàn)對生命體的整體結(jié)構(gòu)、動態(tài)代謝過程等全方位可視化描繪與精準(zhǔn)測量,進(jìn)而揭示生命與疾病的奧秘,常見的多模態(tài)系統(tǒng)有BLT/CT、FMT/CT、PET/CT等。
銳視多模態(tài)精準(zhǔn)成像系統(tǒng)
IMAGING 1000是銳視醫(yī)療自主研發(fā)的一款三維多模態(tài)精準(zhǔn)成像系統(tǒng),具有Micro-CT、三維生物發(fā)光成像、三維熒光分子成像等多種成像模式,將功能成像與結(jié)構(gòu)成像完美融合,實現(xiàn)“1+1>2”的效果,助力研究者精準(zhǔn)檢測生物體內(nèi)真實三維信號,在三維空間實現(xiàn)準(zhǔn)確定位和診斷。
銳視三維多模態(tài)成像—小鼠乳腺癌伴全身轉(zhuǎn)移
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