小动物光声成像系统技术文档

目录

一． (2)

多模式光声成像系统原理 (2)

Endra Nexus 128技术优势 (3)

1 优异的科研级激光器系统 (4)

2 探测器系统与真正的3-D成像 (4)

3 方便快捷科学的动物处理系统 (5)

4 分辨率和灵敏度 (5)

5 穿透深度 (6)

6.操作步骤简单 (6)

7 光声图像定位 (7)

8 强大的软件处理功能 (7)

9卓越的科学顾问团队 (7)

Endra Nexus 128系统硬件配置 (7)

二Endra Nexus 128系统科研应用 (8)

2.1 肿瘤学应用 (8)

2.1.1 肿瘤形态学 (8)

2.1.2 肿瘤灌注 (9)

2.1.3 探针吸收-动态扫描 (9)

2.1.4肿瘤治疗 (10)

2.2 纳米材料(新型造影剂)中的应用 (10)

2.3 解剖学应用 (12)

2.4 光学造影剂应用 (12)

三同动物活体荧光成像比较 (15)

一．

多模式光声成像系统原理

当一束光照射到生物组织上，生物组织吸收光能量而产生热膨胀，伴随着热膨胀会产生超声波，吸收光能量的多少决定了产生的超声波的强度。于是不同的组织就会产生不同强度的超声波，可以用来区分正常组织和病变组织。光声成像技术检测的是超声信号（该技术克服了光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足），反映的是光能量吸收的差异（补充超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷），结合光学和超声这两种成像技术各自的优点，能实现对组织体较大深度的高分辨率、高对比度的功能成像。

Endra Nexus 128多模式小动物光声成像是一种在生物医学基础研究和疾病相关的应用研究中都具有广阔前景的新技术。以动物模型为对象的生物医学研究可以避免在人体进行实验带来的风险，克服某些疾病潜伏期长、病程长的缺点，并且可以严格控制动物实验条件、减少个体差异的影响，是目前动物模型研究中不可或缺的工具之一。

Endra Nexus 128多模式光声成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了纯光学成像的高对比度特性和纯超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。该系统的购置充分考虑了科学研究和实际应用的需求，可针对小动物活体进行心血管疾病（血管生成、心肌炎、血栓、心梗等）、淋巴、肿瘤、神经系统、血液病、新型分子探针、血红蛋白浓度和血氧饱和度测量和功能影像等方面的前沿性研究，将进一步提升科研单位在这些领域的研究水平和地位。

光声成像是衡量综合性大学中生命科学、基础医学和化学等领域科研水平和科研工作深度的标志性先进分子成像研究仪器，目前开始在国内发展，正在成为教学、科研和重点学科、重点实验室建设必备的分析测试研究手段。

Endra Nexus 128多模式光声成像系统集合了近红外实时荧光成像、超声波成像和光声成像三种成像模式与一体，致力于小动物的分子影像学研究，光声技术具有比近红外技术更好的生物组织穿透性，同时还具有分辨率高、无副作用等特点，正逐步成为生物组织无损检测技术领域的另一研究热点。多模式的组合使得我们可以拓展更多的研究领域，在一个集成的系统中实施超声、荧光、和光声三种方式检测，使得我们可以从多模式、多角度、多手段中来解释实验结果，使得研究结果可以在一个集成系统中互相得到印证和确证，提高科学实验的精确性，使实验结果的解释更加合理。

Endra Nexus 128技术优势

Endra公司是由辉瑞、默克、强生、雅培、Lilly、诺华诺德、阿斯特拉等七大制药公司组成的Enlight Biosciences实体投资成立的。Endra发展光声的历史可以追溯到2001年，迄今已有九年的历史，目前Endra已经在肿瘤生物学和探针研发方面开展了3年多的应用性研究。

Endra Nexus 128小动物光声成像是Endra研发生产，是目前市场上唯一一款完全的3-D 光声成像系统，能够精确确定探针在组织中的分布，而其他的光声系统是基于切片式的扫描系统。完全的3-D光声成像系统从而决定了Nexus128在空间分辨率、灵敏度、动物处理速度、扫描速度和通量方面都优于其他同类产品。

综合分析3-D光声成像的优势，具体体现在以下几个方面。

1 优异的科研级激光器系统

Endra Nexus128使用OPO可调谐脉冲近红外激光器（一类激光器，最大功率不操过20mJ/脉冲，对实验动物和操作人员无损伤，符合ANSI关于激光在实验动物上使用的标准)。完全满足小动物近红外激发的需求。激光调谐范围680-950nm，脉冲频率20Hz。该激光器属于科研级激光器，牢固可靠，且应用于多项科学研究应用中。单元部件完全密封不需要维护。

其他系统的激光器是为桌面型物理研究设计的，在生物学应用研究领域没有任何可参考的数据。Nexus 128拥有一个有效的光学系统（无光纤无能量损失），激光达到动物身上的能量与其他系统一样。Nexus128激光达到动物的能量是符合ANSI激光标准的，iThera超出这个标准4倍，将直接导致发表国际论文时审查上的麻烦。

2 探测器系统与真正的3-D成像

在过去的15年中，每一个医疗成像技术都因灵敏度和等向分辨率的原因趋向于3-D成像，Endra 可以做成2-D成像但愿意投资做真正的3-D成像系统，ENDRA唯一的一个真正的商业化3D光声成像系统。

Nexus128的探测器是由128个立体式螺旋排列的超声信号接收器组成的半球形阵列。螺旋形立体聚焦设计。拥有128个电子通道，中心频率为5MHz。高精度的旋转马达控制探测器完成360度旋转。探测器负责接收超声波信号，并转换成相应的电学信号，然后发送给计算机处理。Nexus128是真正的3-D成像，非切片式设计，一次扫描呈现完整的体积信息。

Nexus换能器设计得恰好能够接收每次激光脉冲成像来自整个体积的超声信息，声学接收器场设计就是针对和匹配动物被扫描区域的。

Nexus128具有等向性分辨率(Isotropic resolution)：完全的3-D系统在各个方向上具有相同的分辨率。而基于切片式的2-D成像在中心具有一种分辨率，而在外侧就会是另外一种分比率，势必造成分辨率不均一，组成3-D图像就会产生模糊、图像不均一的现象。

灵敏度Sensitivity：完全的3D系统在激光脉冲发生时就能从整个体积来检测光声信号。

通量Throughput (扫描速度scan speed): 完全的3-D系统扫描整个体积仅需3秒钟，而切片式的扫描则需要更长的时间来完成。

动物定位Animal positioning：在完全的3-D系统中动物扫描时位置是固定不动的，换能器和动物不发生接触。Endra提供两套动物托盘，因而可以加快动物处理的速度。