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高通量小動(dòng)物活體光學(xué)成像系統(tǒng)-SpectrumBL

主要性能

·超高靈敏度生物發(fā)光成像、化學(xué)發(fā)光成像和切倫科夫成像

·高通量（10只小鼠）成像

·高分辨率（達(dá)20微米）

·3D生物發(fā)光斷層重建成像

·3D光學(xué)數(shù)據(jù)可與microCT/PET/SPECT/MRI融合

·國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的NIST光學(xué)**校準(zhǔn)

·可升級(jí)到IVIS Spectrum從而具備**熒光成像能力

IVIS^® SpectrumBL 小動(dòng)物活體光學(xué)成像系統(tǒng)同時(shí)具備高通量二維及三維斷層水平的生物發(fā)光、化學(xué)發(fā)光和切倫科夫輻射成像功能。

SpectrumBL 可進(jìn)行10 只小鼠同時(shí)成像，能夠真正意義上對(duì)大批量小鼠進(jìn)行高通量長(zhǎng)時(shí)程成像研究。它所采用的獨(dú)特光學(xué)成像技術(shù)有利于在活體動(dòng)物內(nèi)開(kāi)展疾病發(fā)生發(fā)展，細(xì)胞動(dòng)態(tài)變化以及基因表達(dá)模式的非侵入性長(zhǎng)時(shí)程研究。

高通量生物發(fā)光成像

與其他IVIS成像系統(tǒng)一樣，IVIS SpectrumBL提供**的生物發(fā)光靈敏度，能夠一次進(jìn)行10只小鼠的成像（圖1）。SpectrumBL標(biāo)配了10個(gè)小鼠麻醉面罩，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)程的研究可減少一半的成像時(shí)間，從而極大地提高藥物研發(fā)工作進(jìn)度。圖1顯示使用SpectrumBL，每年通過(guò)小動(dòng)物活體成像得以分析和驗(yàn)證的化合物數(shù)量可增加120%。在早期臨床前藥物研發(fā)階段，這些化合物經(jīng)過(guò)活體水平的靶向或生物標(biāo)記物的篩選驗(yàn)證后能極大提高后期臨床階段的研發(fā)效率。

圖1.使用 SpectrumBL 同時(shí)進(jìn)行 10 只小鼠活體成像。右側(cè)圖表顯示 SpectrumBL 的高通量成像能力使得更多的藥物可以進(jìn)行活體測(cè)試。

業(yè)內(nèi)公認(rèn)**靈敏度的生物發(fā)光成像

基于-90℃制冷的CCD相機(jī)、大尺寸高量子效率CCD芯片及大光圈鏡頭，IVIS SpectrumBL具備了****的超高生物發(fā)光檢測(cè)靈敏度?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)以螢火蟲熒光素酶、海腎熒光素酶、細(xì)菌熒光素酶等多種熒光素酶為報(bào)告探針的發(fā)光信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的成像檢測(cè)。這種超靈敏的檢測(cè)能力，使研究者能夠在活體動(dòng)物水平觀測(cè)到低至單細(xì)胞數(shù)量級(jí)別的信號(hào)，進(jìn)而幫助研究者在活體水平監(jiān)測(cè)到腫瘤的早期微轉(zhuǎn)移并對(duì)腫瘤的發(fā)展進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)程的活體跟蹤研究。其它應(yīng)用還包括傳染病研究（圖3），干細(xì)胞追蹤以及毒理學(xué)研究。

圖2. 在 4T1-luc2 腫瘤細(xì)胞皮下注射的活體裸鼠上可檢測(cè)到單個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信號(hào) (A)，對(duì) NCI-H460-luc2 肺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)情況進(jìn)行活體監(jiān)測(cè) (B)，對(duì)左心室注射的 MDA-MB-231-luc2 腫瘤細(xì)胞在活體小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)移進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè) (C)。

圖3. 對(duì)尿路感染，肺炎和腦膜炎小鼠模型進(jìn)行傳染病進(jìn)展示蹤研究。

切倫科夫成像-優(yōu)化的軟件大大加速工作流程

Living Image^® 軟件通過(guò)非常直觀的數(shù)據(jù)采集、分析和數(shù)據(jù)組織操作流程使得IVIS技術(shù)得以迅速普及。SpectrumBL 還添加了一些新的功能，如適合切倫科夫成像的成像模塊。軟件可以引導(dǎo)用戶對(duì)相機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高檢測(cè)動(dòng)物體內(nèi)的放射性核素所發(fā)出光信號(hào)時(shí)的信噪比。

Living Image 還支持動(dòng)態(tài)對(duì)比增強(qiáng)（DyCETM）成像技術(shù)，能便捷地對(duì)放射性藥物的活體生物學(xué)分布進(jìn)行掃描，并通過(guò)光譜分離可以將放射性核素信號(hào)與其他光譜差異較大的發(fā)光信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將放射性核素經(jīng)尾靜脈注入小動(dòng)物體內(nèi)，利用DyCE 成像模塊獲取多時(shí)間點(diǎn)的系列動(dòng)態(tài)圖像，通過(guò)專有的算法在數(shù)分鐘內(nèi)即可對(duì)放射性核素在體內(nèi)主要臟器的分布進(jìn)行呈現(xiàn)（圖4）。DyCE 成像模塊套裝包含了多角度成像平臺(tái)和專業(yè)軟件，該軟件拓展了Living Image 軟件的功能，并適用于所有的IVIS 成像系統(tǒng)。

圖4.向右側(cè)腹攜帶 4T1-luc2 皮下腫瘤的小鼠尾靜脈注射 315 μCi 18F-FDG。從注射后 55 秒開(kāi)始進(jìn)行動(dòng)態(tài)成像，通過(guò)切倫科夫輻射成像觀測(cè) 18F-FDG 在小鼠體內(nèi)的分布。

高級(jí)3D 成像分析算法便于與MicroCT 成像進(jìn)行數(shù)據(jù)融合

二維成像只能實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)信號(hào)的相對(duì)定位和定量，而三維成像是解決上述問(wèn)題的**途徑。IVIS SpectrumBL 利用**的生物發(fā)光三維成像技術(shù)對(duì)動(dòng)物體內(nèi)的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行斷層掃描，并通過(guò)先進(jìn)的模型算法對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行三維重建。重建出的三維結(jié)果可利用軟件進(jìn)行分析，獲得光學(xué)信號(hào)在體內(nèi)的深度、發(fā)光體積、發(fā)光強(qiáng)度、細(xì)胞數(shù)量等三維定量信息，以及結(jié)合小鼠數(shù)字器官模型而顯示的器官定位信息（圖5）。

三維斷層掃描和重建軟件可以對(duì)腫瘤內(nèi)部的細(xì)胞數(shù)量進(jìn)行定量。三維生物發(fā)光信號(hào)的定量數(shù)據(jù)還可與Quantum FX microCT數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)縫融合（圖6）。

圖5. 生物發(fā)光三維成像顯示 GL261-luc2 膠質(zhì)瘤在顱內(nèi)的精確定位。

圖6. 小鼠通過(guò)心臟注射具有溶骨效應(yīng)的 MDA-MB-231-luc-D3H2Ln 腫瘤細(xì)胞，該腫瘤細(xì)胞的三維生物發(fā)光成像與 Quantum FX 的結(jié)構(gòu)成像數(shù)據(jù)可以進(jìn)行**融合。