1、小動(dòng)物活體成像技術(shù)李冬梅萬(wàn)春麗李繼承摘要：隨著小動(dòng)物成像技術(shù)的發(fā)展，活體小動(dòng)物非侵襲性成像在臨床前研究中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文圍繞五種小動(dòng)物成像專用設(shè)備，綜述其特點(diǎn)及主要應(yīng)用，比較各種設(shè)備的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，總結(jié)小動(dòng)物活體成像設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：小動(dòng)物；活體；成像技術(shù)SmalllivinganimalimagingtechnologyLIDong-Mei1WANChun-li2LIJi-Cheng1(1MedicalcollegeofZhejianguniversity,2Shanghaisciencelightbiologysci&techCo.,Ltd.)Abstract:Wi

2、ththedevelopmentofsmallanimalimagingtechnology,non-invasiveimaginginsmalllivinganimalmodelshasgainedincreasingimportanceinpre-clinicalresearch.Basedonfivekindsofsmallanimalimagingspecialequipments,thisarticlereviewstheircharacteristicsandillustratestheirmainapplications.Meanwhile,thisarticlealsocomp

3、arestheadvantagesandlimitationsoftheseequipmentsandsummarizesthetrendsofsmalllivinganimalimagingequipments.Keywords:smallanimal;living;imagingtechnology動(dòng)物模型是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中重要的實(shí)驗(yàn)方法與手段，有助于更方便、更有效地認(rèn)識(shí)人類疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和研究防治措施，同時(shí)大鼠、天竺鼠、小鼠等小動(dòng)物由于諸多優(yōu)勢(shì)在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開(kāi)發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用日益增多。近年來(lái)各種影像技術(shù)在動(dòng)物研究中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，涌現(xiàn)出各種小動(dòng)物成像的專業(yè)設(shè)備

4、，為科學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的工具。動(dòng)物活體成像技術(shù)是指應(yīng)用影像學(xué)方法，對(duì)活體狀態(tài)下的生物過(guò)程進(jìn)行組織、細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究的技術(shù)。動(dòng)物活體成像技術(shù)主要分為光學(xué)成像(opticalimaging)>核素成像(PET/SPECT)、核磁共振成像(magneticresonanceimaging,MRI)、計(jì)算機(jī)斷層攝影(computedtomography,CT)成像和超聲(ultrasound)成像五大類?；铙w成像技術(shù)是在不損傷動(dòng)物的前提下對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期縱向研究的技術(shù)之一。成像技術(shù)可以提供的數(shù)據(jù)有絕對(duì)定量和相對(duì)定量?jī)煞N。在樣本中位置而改變，這類技術(shù)提供的為絕對(duì)定量信息，如CT、MRI

5、和PET提供的為絕對(duì)定量信息；圖像數(shù)據(jù)信號(hào)為樣本位置依賴性的，如可見(jiàn)光成像中的生物發(fā)光、熒光、多光子顯微鏡技術(shù)屬于相對(duì)定量范疇，但可以通過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)定量1。其中可見(jiàn)光成像和核素成像特別適合研究分子、代謝和生理學(xué)事件，稱為功能成像；超聲成像和CT則適合于解剖學(xué)成像，稱為結(jié)構(gòu)成像，MRI介于兩者之間。1可見(jiàn)光成像體內(nèi)可見(jiàn)光成像包括生物發(fā)光與熒光兩種技術(shù)2。生物發(fā)光是用熒光素酶基因標(biāo)記DNA,利用其產(chǎn)生的蛋白酶與相應(yīng)底物發(fā)生生化反應(yīng)產(chǎn)生生物體內(nèi)的光信號(hào)；而熒光技術(shù)則采用熒光報(bào)告基因(GFP、RFP)或熒光染料(包括熒光量子點(diǎn))等新型納米標(biāo)記材料進(jìn)行標(biāo)記，利用報(bào)告基因產(chǎn)生的生物發(fā)光、熒光蛋白質(zhì)或染

6、料產(chǎn)生的熒光就可以形成體內(nèi)的生物光源。前者是動(dòng)物體內(nèi)的自發(fā)熒光，不需要激發(fā)光源，而后者則需要外界激發(fā)光源的激發(fā)叫1.1生物發(fā)光：哺乳動(dòng)物生物發(fā)光，一般是將螢火蟲熒光素酶(Fireflyluciferase)基因整合到需觀察細(xì)胞的染色體DNA上，以表達(dá)熒光素酶，培養(yǎng)出能穩(wěn)定表達(dá)熒光素酶的細(xì)胞株，當(dāng)細(xì)胞分裂、轉(zhuǎn)移、分化時(shí)，熒光素酶也會(huì)得到持續(xù)穩(wěn)定的表達(dá)4。標(biāo)記后的熒光素酶只有在活細(xì)胞內(nèi)才會(huì)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，并且發(fā)光強(qiáng)度與標(biāo)記細(xì)胞的數(shù)目呈線性相關(guān)。除螢火蟲熒光素酶外，有時(shí)也會(huì)用到海腎熒光素酶(renillaLuciferase)5。二者的底物不一樣，螢火蟲熒光素酶的底物是熒光素(D-luciferin)

7、,海腎熒光素酶的底物是腔腸素(coelentarizine)。二者的發(fā)光波長(zhǎng)不一樣，前者所發(fā)的光波長(zhǎng)在540600nm,后者所發(fā)的光波長(zhǎng)在460540nm左右。前者所發(fā)的光更容易透過(guò)組織，在體內(nèi)的代謝較后者慢，而且特異性好。所以，大部分活體實(shí)驗(yàn)使用螢火蟲熒光素酶基因作為報(bào)告基因，如果需要雙標(biāo)記或特殊的實(shí)驗(yàn)，也可采用后者作為備選方案。新問(wèn)世的PpyRed紅色漂移熒光素酶，把以前的熒光素酶的發(fā)光峰從562nm漂移到612nm。隨著發(fā)光波長(zhǎng)的增加，PpyRed紅色漂移熒光素酶穿透性大大提高，被皮膚吸收的比例顯著降低，且光的漫射現(xiàn)象減少，提高了分辨率。總的說(shuō)來(lái)，PpyRed紅色漂移熒光素酶提高了活體生

8、物發(fā)光成像的靈敏度和分辨率6。對(duì)于細(xì)菌標(biāo)記，一般利用發(fā)光酶基因操縱子luxABCDE或luxCDABE,其由控制的編碼熒光素酶的基因和編碼熒光素酶底物合成酶的基因組成。利用這種辦法進(jìn)行標(biāo)記的細(xì)菌會(huì)持續(xù)發(fā)光，不需要外源性底物。但是一般細(xì)菌標(biāo)記需要轉(zhuǎn)座子的幫助把外源基因插入到細(xì)菌染色體內(nèi)穩(wěn)定表達(dá)。通過(guò)熒光素酶基因標(biāo)記的細(xì)菌進(jìn)行的胃腸道排空的實(shí)驗(yàn)可以把活體成像的研究應(yīng)用擴(kuò)展到藥物動(dòng)力學(xué)、胃腸道功能學(xué)等領(lǐng)域7。1.2熒光：熒光成像技術(shù)發(fā)展迅速，主要表現(xiàn)在成像探針的不斷更新；光學(xué)成像系統(tǒng)不僅提供定量信息，還能提供三維立體圖像和多項(xiàng)復(fù)雜的數(shù)據(jù)；紅外線斷層掃描重建、光譜分離、圖像融合和多通道成像技術(shù)已經(jīng)在許

9、多成像系統(tǒng)常規(guī)應(yīng)用。隨著小動(dòng)物成像技術(shù)的發(fā)展，成像探針?lè)N類越來(lái)越多，功能越來(lái)越強(qiáng)大8。量子點(diǎn)(quantumdots,QDs)熒光標(biāo)記是納米技術(shù)和體內(nèi)熒光成像技術(shù)結(jié)合的一種新技術(shù)，除了能對(duì)活細(xì)胞實(shí)時(shí)長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)熒光觀察與成像，對(duì)細(xì)胞間、細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞器間的各種相互作用的原位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)示蹤外，還可以標(biāo)記在其他需要研究的物質(zhì)上，如藥物、特定的生物分子等，示蹤其活動(dòng)及作用，其在長(zhǎng)時(shí)間生命活動(dòng)監(jiān)測(cè)及活體示蹤方面具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)9?？梢?jiàn)光成像的主要缺點(diǎn)是二維？平面成像及不能絕對(duì)定量，新一代熒光分子斷層成像(fluorescencemoleculartomography,FMT)采用特定波長(zhǎng)的激發(fā)光激發(fā)熒光分

10、子產(chǎn)生熒光，通過(guò)圖像重建提供目標(biāo)的深度信息和對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行立體成像，并且可以定量及多通道成像，能夠在毫米量級(jí)的組織中檢測(cè)與某種生理功能相關(guān)的熒光探針的濃度分布，在疾病特別是癌癥的早期診斷、基因表達(dá)圖譜、蛋白質(zhì)功能研究、受體定位、細(xì)胞通路解釋和檢測(cè)小分子蛋白之間的相互作用等生物技術(shù)方面，有著重要的作用10。幾種基于熒光顯微鏡技術(shù)的方法適用于體外細(xì)胞也適合體內(nèi)細(xì)胞的觀察，如多光子顯微技術(shù)、激光顯微共聚焦技術(shù)和纖維光學(xué)方法等。因?yàn)楣簿劢癸@微術(shù)使用方便、耗費(fèi)少，所以應(yīng)用最廣泛，但如果觀察時(shí)間過(guò)長(zhǎng)且組織光穿過(guò)率低，光毒性導(dǎo)致的細(xì)胞死亡是其應(yīng)用的局限性之一1。多光子顯微技術(shù)能達(dá)到800以上深度的空間分辨率，

11、通過(guò)多通道檢測(cè)不同標(biāo)記的熒光物體，以及信號(hào)融合可得到三維圖像信息，也可提供幾個(gè)小時(shí)的高空間分辨率的成像11;雖然活體多光子顯微成像系統(tǒng)提供的是相對(duì)定量的熒光信號(hào)，但它可以使用血管內(nèi)定量參數(shù)及細(xì)胞遷移間隙定量?？梢?jiàn)光成像優(yōu)勢(shì)是使用低能量、無(wú)輻射、對(duì)信號(hào)檢測(cè)靈敏度高、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)標(biāo)記的活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動(dòng)和基因行為12,被廣泛應(yīng)用到監(jiān)控轉(zhuǎn)基因的表達(dá)、基因治療、感染的進(jìn)展、腫瘤的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移、器官？移植、毒理學(xué)、病毒感染和藥學(xué)研究中。目前光學(xué)成像大多還處在以小動(dòng)物為對(duì)象的基礎(chǔ)研究階段，但隨著可見(jiàn)光成像技術(shù)的成熟和完善，針對(duì)臨床研究前期的相關(guān)工作將陸續(xù)開(kāi)展。2核素成像正電子發(fā)射斷層成像技術(shù)(positro

12、nemissiontomography,PET)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)（Single-PhotonEmissionComputedTomography,SPECT）是核醫(yī)學(xué)的兩種顯像技術(shù)。臨床PET、SPECT顯像效果欠佳，分辨率較低（臨床PET分辨率為48mm）,無(wú)法滿足小動(dòng)物顯像研究的要求13。小動(dòng)物PET、SPECT專為小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)，探測(cè)區(qū)域小，空間分辨率很高，可達(dá)1.0mm13,有些？動(dòng)物PET使用活動(dòng)的掃描架不只適合小動(dòng)物也適合中等大小的動(dòng)物14。PET與SPECT相同之處是都利用放射性核素的示蹤原理進(jìn)行顯像，皆屬于功能顯像。除了一般的分子成像技術(shù)都具有的無(wú)創(chuàng)傷、同一批動(dòng)物

13、持續(xù)觀察的優(yōu)點(diǎn)外，小動(dòng)物PET/SPECT與其他分子顯像方法相比還具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：具有標(biāo)記的廣泛性，有關(guān)生命活動(dòng)的小分子、小分子藥物、基因、配體、抗體等都可以被標(biāo)記；絕對(duì)定量；對(duì)于淺部組織和深部組織都具有很高的靈敏度，能夠測(cè)定感興趣組織中p-摩爾，甚至f-摩爾數(shù)量級(jí)的配體濃度，對(duì)于大鼠的檢測(cè)很方便；可獲得斷層及三維信息，實(shí)現(xiàn)較精確的定位；小動(dòng)物PET/SPECT可以動(dòng)態(tài)地獲得秒數(shù)量級(jí)的動(dòng)力學(xué)資料，能夠?qū)ι砗退幚磉^(guò)程進(jìn)行快速顯像；可推廣到人體15。1.1 小動(dòng)物PET:進(jìn)行小動(dòng)物PET顯像，首先是利用醫(yī)用回旋加速器發(fā)生的核反應(yīng)，生產(chǎn)正電子放射性核素，通過(guò)有機(jī)合成、無(wú)機(jī)反應(yīng)或生化合成制備各種小

14、動(dòng)物PET正電子顯像劑或示蹤物質(zhì)。顯像劑引入體內(nèi)定位于靶器官，利用PET顯像儀采集信息顯示不同斷面圖并給出定量生理參數(shù)。小動(dòng)物PET的優(yōu)勢(shì)在于特異性、敏感性和能定量示蹤標(biāo)記物，且PET使用的放射性核素多為動(dòng)物生理活動(dòng)需要的元素，因此不影響它的生物學(xué)功能，放射性標(biāo)記物進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，由于其本身的特點(diǎn)，能夠聚集在特定的組織器官或參與組織細(xì)胞的代謝；半衰期超短，一般在十幾分鐘到幾小時(shí)，適合于快速動(dòng)態(tài)研究，如11C、15O、3N,半衰期在20min以內(nèi)16;同時(shí)湮沒(méi)輻射產(chǎn)生的兩個(gè)能量相等的丫光子互成180。，提供了很好的空間定位，所以正電子成像儀一般不需要機(jī)械準(zhǔn)直器，采用電子準(zhǔn)直，從而大大提高了探測(cè)靈

15、敏度，改善了空間分辨率。盡管小動(dòng)物PET已取得了巨大發(fā)展，然而卻面臨以下挑戰(zhàn)，空間分辨率和系統(tǒng)絕對(duì)靈敏度是影響PET圖像質(zhì)量的重要指標(biāo)，但分辨率和靈敏度卻是一對(duì)矛盾體，分辨率雖已達(dá)到1mm,但卻降低了靈敏度；同時(shí)小動(dòng)物PET在很大程度上缺少解剖結(jié)構(gòu)信息和使用放射性核素，要求回旋加速器靠近成像設(shè)備14?；谛?dòng)物PET巨大的應(yīng)用潛能與前景，其必將成為藥物的尋找和開(kāi)發(fā)、以動(dòng)物模型模擬人類疾病揭示疾病的生化過(guò)程、研究活體動(dòng)物基因表達(dá)顯像以及其他生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要方法17。1.2 小動(dòng)物SPECT:相對(duì)于小PE琮統(tǒng)，小SPEC琮統(tǒng)使用長(zhǎng)半衰期的放射性同位素，不需要回旋加速器。常使用的放射性核素不是生理

16、性元素，如：99mTc、111In、123I和67Ga等，這些放射性核素的半衰期從6h到3天，通常較PET使用的放射性核素半衰期長(zhǎng)。單光子SPECT的靈敏度、分辨率及圖像質(zhì)量較PET;而多光子SPEC琮統(tǒng)空間分到率能達(dá)到200師，應(yīng)用此模式圖像可以由多個(gè)疊加數(shù)據(jù)重構(gòu)，掃描時(shí)間也降低到幾分鐘，每個(gè)動(dòng)物的輻射劑量也降低了14,18。隨著技術(shù)的發(fā)展特別是新探測(cè)器如CZT（cadmiumzinctelluride）將提高小SPECT敏感度到小PETK平。隨著放射線示蹤劑種類增加及不依賴回旋加速器，小SPECTI很大的應(yīng)用前景，可用于監(jiān)視生理功能、示蹤代謝過(guò)程和定量受體密度等18。作為生物醫(yī)學(xué)研究的重要

17、技術(shù)平臺(tái)，核素成像技術(shù)用于發(fā)現(xiàn)易于為核素標(biāo)記的既定靶目標(biāo)底物的存在，或用于追蹤小量標(biāo)記基因藥物和進(jìn)行許多藥物抵抗或病毒載體的傳送。3 .小動(dòng)物CTCT利用組織密度白不同造成對(duì)刈寸線透過(guò)率不同，對(duì)機(jī)體一定厚度的層面進(jìn)行掃描，并利用計(jì)算機(jī)重建三維圖像的影像技術(shù)。小動(dòng)物CT（微型CT）作為一種最新的CTM像技術(shù)，具有微米量級(jí)的空間分辨率（9g）并可以提供三維圖像19。大多數(shù)系統(tǒng)使用圓錐形的X射線輻射源和固體探測(cè)器。探測(cè)器可以圍繞動(dòng)物旋轉(zhuǎn)，允許一次掃描動(dòng)物整體成像；C曬視野探測(cè)器是決定C歷辨率水平的關(guān)鍵部件，小動(dòng)物CTI歸達(dá)到不同的分辨率，從1590師其應(yīng)用范圍很廣；專門用于體內(nèi)研究的儀器的最佳分辨率

18、是50100叫雖然分辨率低但可降低輻射劑量，增快研究進(jìn)展，使長(zhǎng)期縱向研究得以順利進(jìn)行20。在分辨率為100科州，對(duì)整個(gè)小鼠進(jìn)行一次掃描大約需15分鐘，更高分辨率的掃描需要更長(zhǎng)時(shí)間的掃描16。小CT系統(tǒng)在小動(dòng)物骨和肺部組織檢查等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于骨的研究，分辨率限制在15dm,如果在小梁水平上分析，負(fù)荷也被考慮在內(nèi)；小CT也常應(yīng)用在呼吸系統(tǒng)疾?。ㄈ缦?、慢性阻塞性肺疾?。┑臋z測(cè)，為避免呼吸和其他人為因素造成的動(dòng)物固定器移動(dòng)，現(xiàn)在多用附加組件來(lái)控制呼吸和使人為因素最小化；特異對(duì)比因子的使用可以進(jìn)一步促進(jìn)軟組織的研究如心血管發(fā)生、腫瘤生長(zhǎng)等。高分辨率小CT系統(tǒng)在研究軟組織腫瘤和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的特征

19、性結(jié)構(gòu)上取得了較好的效果14。第一代小CT的主要缺點(diǎn)是即使使用特異對(duì)比因子、高輻射劑量和長(zhǎng)時(shí)間的掃描，對(duì)軟組織的相對(duì)分辨率仍很低。第二代小CT系統(tǒng)組合了很多在臨床上使用的技術(shù)，配置了小探測(cè)器組件和更強(qiáng)大的X線管，可實(shí)現(xiàn)更快地掃描整個(gè)動(dòng)物（0.8s）,并可使用臨床對(duì)比劑（造影劑）而且使灌注研究成為可能。此外，使用碘酸鹽造影劑顯著地改善了圖像的對(duì)比度，能夠看清更小直徑的血管（20dm）。這項(xiàng)技術(shù)主要的不足是還必須暴露在電離輻射下，特別是持續(xù)反復(fù)的研究，電離輻射可能改變腫瘤學(xué)等方面的研究14。為了使CT具有分子成像能力，特異CT探針被設(shè)計(jì)出，探針在CT掃描時(shí)同時(shí)使用21。遺憾的是，對(duì)比劑的使用導(dǎo)致射

20、線的危害。因?yàn)槊舾卸群涂臻g分辨率也依賴于CT暴露的時(shí)間和對(duì)比劑使用的數(shù)量。4 .小動(dòng)物MRIMRI是依據(jù)所釋放的能量在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)環(huán)境中不同的衰減，而繪制出物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像。相對(duì)于CT,MRI具有無(wú)電離輻射性（放射線）損害，高度的軟組織分辨能力，無(wú)需使用對(duì)比劑即可顯示血管結(jié)構(gòu)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于核素和可見(jiàn)光成像，小動(dòng)物MRI的優(yōu)勢(shì)是具有微米級(jí)的高分辨率及低毒性；在某些應(yīng)用中，MRI能同時(shí)獲得生理、分子和解剖學(xué)的信息，這些正是核醫(yī)學(xué)、光學(xué)成像的弱點(diǎn)。對(duì)于小動(dòng)物研究，小動(dòng)物MRI是一個(gè)功能強(qiáng)大、多用途的成像系統(tǒng)22,但是MRI的敏感性較低（微克分子水平），與核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的納克分子水平相比，低幾

21、個(gè)數(shù)量級(jí)14。所以它不是最理想的成像系統(tǒng)，隨著多模式平臺(tái)的發(fā)展，如MRI/PET,可以從一個(gè)儀器中得到更全面的信息。最近，動(dòng)物MRI發(fā)展的焦點(diǎn)集中在新的增強(qiáng)對(duì)比因子以增加敏感度和特異性。增強(qiáng)對(duì)比因子分為非特異性的、靶向性的和智能性的23。非特異探針如螯合鈕顯示非特異的分散模式，用于測(cè)量組織灌注率和血管的滲透率；靶向探針如鈕標(biāo)記的抗生物素蛋白和膜聯(lián)蛋白順磁性氧化鐵顆粒被設(shè)計(jì)成特異配體如多肽和抗體，如近年研制的超小順磁性氧化鐵（USPIO）可用于標(biāo)記癌細(xì)胞、造血細(xì)胞、干細(xì)胞、吞噬細(xì)胞和胰島細(xì)胞等，在體外或體內(nèi)標(biāo)記后進(jìn)行體內(nèi)跟蹤，了解正常細(xì)胞或癌細(xì)胞的生物學(xué)行為或轉(zhuǎn)移、代謝的規(guī)律24；膜聯(lián)蛋白M順磁

22、性氧化鐵顆粒被用來(lái)檢測(cè)凋亡細(xì)胞，因?yàn)榈蛲黾?xì)胞磷脂酰絲氨酸暴露在細(xì)胞表面，導(dǎo)致與其有高特異性結(jié)合的膜聯(lián)蛋白V（AnnexinV）的攝取增加25。智能探針和靶向探針一樣有一特異靶點(diǎn)，但不同的是在和特異配體作用以后探針信號(hào)才改變，才可以被檢測(cè)出。目前MRI分子影像圖像僅僅局限于臨床前期的動(dòng)物研究中，MRI分子影像距離真正的臨床分子影像圖像還有很遠(yuǎn)的路程，需要設(shè)計(jì)新的分子探針來(lái)適應(yīng)臨床診斷和治療的需要。5 .小動(dòng)物超聲超聲基于聲波在軟組織傳播而成像，由于無(wú)輻射、操作簡(jiǎn)單、圖像直觀、價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)在臨床上廣泛應(yīng)用。在小動(dòng)物研究中，由于所達(dá)到組織深度的限制和成像的質(zhì)量容易受到骨或軟組織中的空氣的影響而產(chǎn)生

23、假象。所以超聲不像其他動(dòng)物成像技術(shù)那樣應(yīng)用廣泛，應(yīng)用主要集中在生理結(jié)構(gòu)易受外界影響的膀胱和血管26,此外小動(dòng)物超聲在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的產(chǎn)前發(fā)育研究中有很大優(yōu)勢(shì)27小動(dòng)物活體成像設(shè)備主要特點(diǎn)主要成像技術(shù)空間分辨率敏感度成像深度掃描時(shí)間定量成像因子靶點(diǎn)小動(dòng)物研究中主要應(yīng)用生物發(fā)光35mmp-nmol12cm數(shù)分鐘否熒光素分子基因表達(dá)，細(xì)胞和細(xì)菌的示蹤熒光23mmp-nmol<1cm數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘否熒光物質(zhì)生理功能分子疾病淺表的分子事件的快速掃描FMT1mmp-nmol<10cm數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)是近紅外線染料生理功能分子報(bào)告熒光染料的定量成像PET12mmp-nmol無(wú)限制數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)是18f

24、-,64Cu-,11C-標(biāo)記復(fù)合物生理功能分子多種示蹤物的多功能成像SPECT12mmp-nmol無(wú)限制數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)是99mTc-等標(biāo)記復(fù)合物生理功能分子對(duì)標(biāo)記的抗體、蛋白和肽類成像CT15100mm-cmol無(wú)限制數(shù)分鐘是碘酸鹽分子解剖結(jié)構(gòu)生理功能肺和骨的成像MRI10100mg-mmol無(wú)限制數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)是螯化的順磁顆粒解剖結(jié)構(gòu)生理功能分子多功能成像并有軟組織高對(duì)比度超聲50500mmmmolmmcm數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘是微氣泡解剖結(jié)構(gòu)生理功能血管和介入成像動(dòng)物胚胎發(fā)育6 .發(fā)展與展望傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)成像技術(shù)，如CT、MRI和超聲等有較高的空間分辨率，但他們的共同缺點(diǎn)是直到組織結(jié)構(gòu)變化才能檢測(cè)到

25、疾病，即對(duì)疾病的敏感性較低，而這時(shí)疾病通常已到中晚期；功能成像技術(shù)，如可見(jiàn)光成像、核素成像則能通過(guò)分子和細(xì)胞的變化檢測(cè)到疾病，例如腫瘤在導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)變化之前就可通過(guò)核素成像被檢測(cè)到，但功能成像技術(shù)的空間分辨率較低，結(jié)構(gòu)信息不足28。由于每種成像技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限性，結(jié)合幾種技術(shù)的多模式成像平臺(tái)，象PET/SPECT/CT,FMT-CT,FMTHMRI,PETWRI等應(yīng)運(yùn)而生，這些多模式成像平臺(tái)促進(jìn)了圖像的重構(gòu)和數(shù)據(jù)的可視29。例如PET/SPECT-CT>PET/SPECTWRI將PET顯像與高分辨率、非侵入性解剖學(xué)顯像如CT、MRI等結(jié)合起來(lái)，這樣在研究中即可獲得生物功能信息又

26、得到解剖結(jié)構(gòu)信息。如PET與CT兩種不同成像原理的設(shè)備同機(jī)組合，不是其功能的簡(jiǎn)單相加，而是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圖像融合，圖像融合處理系統(tǒng)利用各自成像方式的特點(diǎn)對(duì)兩種圖像進(jìn)行空間配準(zhǔn)與結(jié)合，將影像數(shù)據(jù)注冊(cè)后合成為一個(gè)單一的影像。PET-CT同機(jī)融合具有相同的定位坐標(biāo)系統(tǒng)，動(dòng)物掃描時(shí)不必改變位置，即可進(jìn)行PET-CT同機(jī)采集，避免了由于動(dòng)物移位所造成的誤差。CT除用于解剖定位外，還可提供一種快速低噪音衰減校正和部分體積校正方法，并在PET圖像重建過(guò)程中降低顯像噪音、提高圖像質(zhì)量。小動(dòng)物專用PET/CT掃描儀將極大提高PET顯像的準(zhǔn)確性。幾種技術(shù)結(jié)合的多模式成像平臺(tái)是動(dòng)物活體成像的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。隨著分子生

27、物學(xué)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，各種成像技術(shù)應(yīng)用更廣泛，成像系統(tǒng)要求能絕對(duì)定量、分辨率高、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、綜合性、在系統(tǒng)中對(duì)分子活動(dòng)敏感并與其他分子檢測(cè)方式動(dòng)物成像技術(shù)將在生命科學(xué)、醫(yī)藥互相補(bǔ)償及整合。與此同時(shí)，作為動(dòng)物顯像的技術(shù)平臺(tái),研究中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。參考文獻(xiàn)：1WeisslederR,PittetMJ.ImagingintheeraofmolecularoncologyJ.Nature,2008,452(7187):580-589.2王怡,詹林盛.活體動(dòng)物體內(nèi)光學(xué)成像技術(shù)的研究進(jìn)展及其應(yīng)用J.生物技術(shù)通訊，2007,18(6):1033-1035.3張怡，韓或，趙春林.活體動(dòng)物體內(nèi)光學(xué)成

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