小动物活体三维多模态荧光成像系统是一种基于分子影像技术的高精度科研设备，通过整合生物发光、荧光、切伦科夫辐射及CT/MRI等多模态成像功能，实现活体动物体内光学信号的精确定量与三维重构，广泛应用于肿瘤学、干细胞研究、药物开发及代谢性疾病分析等领域。

一、核心功能与技术特点

1.多模态成像能力

生物发光成像：利用荧光素酶（如萤火虫、海肾荧光素酶）与底物反应产生光信号，无需激发光，背景噪声低，灵敏度极高（可检测皮下少于50个细胞）。

荧光成像：通过特定波长激发光激发荧光探针（如荧光蛋白、量子点），支持多光谱扫描和光谱分离技术，去除组织自发荧光干扰，实现浅层与深层信号的双重检测。

切伦科夫辐射成像：基于放射性同位素衰变产生的切伦科夫光，用于特异性成像放射性药物分布。

CT/MRI融合成像：集成X光、激光或LED光源，结合CT扫描数据，实现光学信号与解剖结构的精准匹配，三维重构精度达±0.5mm。

2.高灵敏度与低噪声设计

超低温CCD相机：采用背照式、背部薄化科学一级CCD芯片，工作温度达绝对-90℃至-100℃，暗电流极低，信噪比高。

大光圈定焦镜头：f/0.95-f/1大光圈设计，提高光透过性，增强感光效率（QE感光效率高达95%）。

高效滤光片组：配置10-28组窄带宽滤光片（覆盖415-850nm波段），支持多光谱成像与光谱分离。

3.三维重构与定量分析

激光扫描与断层重建：通过三维激光扫描仪或旋转生物反应器获取动物体表拓扑结构，结合光学信号深度信息，重构体内信号源的三维模型。

定量输出：软件可分析目标区域的绝对光子数量、空间分布热图、信号深度、发光体积及细胞数量，为实验数据提供量化支撑。

.高通量与多物种兼容性

大成像视野：支持250mm×250mm视野，可同时成像5只小鼠，或实现局部位置精准成像。

多物种兼容：部分型号可兼容斑马鱼、大鼠、兔子等多物种研究，满足不同实验需求。

二、关键技术参数对比

设备型号 核心优势 典型应用场景

IVIS Spectrum 28组高效滤光片、光谱分离算法、支持CT/MRI融合成像 肿瘤生长与转移监测、药物疗效评估

AniView Kirin 超低温CCD（-90℃）、f/0.95大光圈镜头、三通道气体麻醉、智能热风循环系统 干细胞追踪、基因治疗实时监控

MILabs小动物活体三维多模式成像系统 分辨率20μm、23×23cm成像视野、支持3只小鼠同步三维扫描、CT扫描功能 骨相关研究、代谢性疾病分析

InSyTe FLECT/CT 荧光断层成像与X射线CT扫描一体化、360°旋转探测器、高分辨高对比度CT扫描 放射性药物研发、肿瘤微环境研究

三、应用场景与科学价值

1.肿瘤学研究

肿瘤生长与转移监测：通过生物发光标记肿瘤细胞，实时追踪癌细胞在体内的动态分布及转移过程。

药物疗效评估：量化分析药物处理后肿瘤信号强度的变化，评估候选药物的靶向性与代谢特征。

肿瘤微环境研究：结合荧光成像，观察肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）、免疫细胞（如T细胞）的相互作用。

2.干细胞与基因治疗

干细胞移植追踪：利用荧光蛋白标记干细胞，监测其在体内的存活、分化及迁移路径。

基因表达实时监控：通过生物发光报告基因系统，动态分析治疗基因的表达水平及调控机制。

3.药物开发与代谢研究

药物靶向性验证：利用荧光或放射性同位素标记药物，观察其在靶器官的分布与蓄积情况。

药代动力学分析：结合切伦科夫辐射成像，定量测量药物在体内的代谢速率与排泄途径。

4.代谢性疾病与免疫学研究

脂肪组织分布定量：通过荧光成像测量脂肪组织体积，误差率<3%，用于肥胖与糖尿病研究。

免疫细胞动态监测：标记免疫细胞（如CAR-T细胞），观察其在体内的扩增、浸润及杀伤效应。

四、操作规范与维护要点

1.实验前准备

动物处理：对动物进行备皮处理并禁食12小时，发光成像需注射底物后延时5-8分钟。

设备校准：每月执行标准光源测试，确保信号衰减率<5%/年。

2.成像参数优化

荧光成像：采用透射激发模块可降低表面反射噪声40%。

麻醉控制：麻醉气体流量控制在0.8-1.2L/min，热风温度维持37±0.5℃以减少动物应激反应。

3.系统维护

清洁保养：定期清洁光学镜头与滤光片，避免灰尘或污渍影响成像质量。

软件更新：及时更新成像与分析软件，以支持最新算法与功能。