• MENU

    儀器設備
    個性化儀器
    小動物活體成像
    小動物活體成像
    In vivo imaging

    成像基礎概念


    1999年,美國哈佛大學Weissleder等人提出了分子影像學(molecular imaging)的概念——應用影像學方法,對活體狀態下的生物過程進行細胞和分子水平的定性和定量研究。

    分子成像技術主要分為光學成像、核素成像、磁共振成像和超聲成像、CT成像五大類。

    (1) 光學成像
    活體動物體內光學成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物發光(bioluminescence)與熒光(fluorescence)兩種技術。

    (2) 核素成像
    核素成像技術用于發現易于為核素標記的既定靶目標底物的存在,或用于追蹤小量標記基因藥物和進行許多藥物抵抗或病毒載體的傳送。包括微PET、微SPECT。



    (3) 磁共振成像
    磁共振(MRI)分子影像學的優勢在于它的高分辨率(已達到μm級),同時可獲得解剖及生理信息。這些正是核醫學、光學成像的弱點。但是MRI分子影像學也有其弱點,它的敏感性較低(微克分子水平),與核醫學成像技術的納克分子水平相比,低幾個數量級。

    (4) 超聲成像
    超聲分子影像學是近幾年超聲醫學在分子影像學方面的研究熱點。它是利用超聲微泡造影劑介導來發現疾病早期在細胞和分子水平的變化,有利于人們更早、更準確地診斷疾病。

    (5) CT成像
    CT成像是利用組織的密度不同造成對X射線透過率的不同而對人體成像的臨床檢測技術。近來,由于具有更高的分辨率與靈敏度的微CT的出現,使這項傳統的技術也進入分子成像領域。



    成像分類 - 對比

    名稱 成像手 優勢 劣勢 傷害 算法依賴
    MRI-核磁共振成像 磁場 軟組織分辨率高,最高1mm空間分辨率,可獲取波譜數據(化學訊號) 掃描較慢15分鐘以上,時間分辨率較低 無電離輻射損傷
    CT-計算機斷層掃描 X射線,
    γ射線
    硬組織分辨率較高,最高4-2mm空間分表率 軟組織成像空間分辨率極低,只能獲取圖像數據 有電離輻射損傷
    PET-正電子發射型計算機斷層顯像 γ射線 可測試代謝速度,物質富集程度,可定量,化學訊號靈敏度最高 需要放射性同位素作為顯影劑-圖像(解剖學)數據較少(無顯影劑看不見) 有電離輻射損傷
    名稱 成像手 優勢 劣勢 傷害 算法依賴
    Pact-光聲斷層成像 光聲效應 軟組織分辨率高,最高100μm空間分辨率,時間分辨率最高,對血流和器官運動較敏感 成像深度較淺 無電離輻射損傷
    Usct-超聲斷層成像 超聲 軟組織分辨率高,最高500μm空間分辨時間分辨率高,對血流和器官運動較敏感 成像深度較淺,會受充氣的中空腔體干擾??諝飧蓴_顯著。 無電離輻射損傷
    生物發光 自發熒光,活體細胞 背景噪音低 一般是二維成像,提供化學訊號,缺乏精確解剖學訊息,有成像時間限制 無電離輻射損傷
    熒光 熒光(需要激光源) 可以定量及多通道成像,能夠在毫米量級的組織中檢測與某種生理功能相關的熒光探針的濃度分布 一般是二維成像,提供化學訊號,缺乏精確解剖學訊息,背景噪音大,有成像時間限制 無電離輻射

    像素

    鏡頭所能覆蓋成像范圍/所有像素點加總成像面積
    ——視野FOV(越大越好)



    單個像素點 single Pixel size對應的成像物體實際空間尺寸——空間分辨率Spatial resolution(越小越好)


    單個像素點 single Pixel size掃面生成圖像的時間——時間分辨率Temporal resolution(越快越好)


    像素點? Pixel size成像面積一定情況下像素點數量——像素分辨率Pixel resolution(越多越好



    層析掃描——掃描角度決定切面角度
    (可調范圍越大越自由越好)

    以心臟為例:房間隔、室間隔把心臟分為左右心房和左右心室,而房間隔、室間隔長軸在水平面和正中線成50°~60°夾角,因此,只有在左前斜位片才是正對心尖,在這個角度看心臟,勉強可以認為它對稱。所以,心臟在水平面上應該是這個樣子(圖2左),千萬不能想象成右圖這個樣子(圖2右)。


    總結:優勢

    第一,分子成像能夠反映細胞或基因表達的空間和時間分布,從而了解活體動物體內的相關生物學過程、特異性基因功能和相互作用。

    第二,由于可以對同一個研究個體進行長時間反復跟蹤成像,既可以提高數據的可比性,避免個體差異對試驗結果的可影響,又不需要殺死模式動物,節省了大筆科研費用。

    第三,尤其在藥物開發方面,獲得更詳細的分子或基因述水平的數據。

    第四,在轉基因動物、動物基因打靶或制藥研究過程中,分子成像能對動物的性狀進行跟蹤檢測,對表型進行直接觀測和(定量)分析。


    小動物活體成像選擇邏輯

    1) 成像動物體積,是否需要同時多個動物成像。

    2) 成像深度,與成像分辨率。是否需要詳細解剖學結構訊息。最小尺寸需求。(空間分辨率)

    3) 涉及代謝循環如血液,心臟,血管,神經等涉及成像速度。(時間分辨率)

    4) 是否需要化學訊號傳遞濃度和分布訊息。

    5) 對侵入性要求,例如是否接受電離輻射,大腦侵入性外傷。

    6) 成像組織為硬組織(骨骼,牙齒)或是軟組織(肝,腎)含水量,成像所需標志物或探針與組織的結合度。

    7) 成像部位是否存在空腔。

    高速光聲顯微鏡

    High-Speed Photoacoustic Microscopy

    © 上海迪發儀器儀表有限公司  2023 版權所有 滬ICP備11012947號-2
    国产精品久久亚洲不卡动漫,天天久久久久久精品影院,人人狠,日韩精品一区二区三区免费视频