五種小動物活體成像專用設備特點、應用及優缺點比較三

4.小動物MRI

MRI是依據所釋放的能量在物質內部不同結構環境中不同的衰減，而繪制出物體內部的結構圖像。相對于CT，MRI具有無電離輻射性(放射線)損害，高度的軟組織分辨能力，無需使用對比劑即可顯示血管結構等獨特優點。對于核素和可見光成像，小動物MRI的優勢是具有微米級的高分辨率及低毒性；在某些應用中，MRI能同時獲得生理、分子和解剖學的信息，這些正是核醫學、光學成像的弱點。對于小動物研究，小動物MRI是一個功能強大、多用途的成像系統^[22]，但是MRI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^[14]。所以它不是最理想的成像系統，隨著多模式平臺的發展，如MRI/PET，可以從一個儀器中得到更全面的信息。

最近，動物MRI發展的焦點集中在新的增強對比因子以增加敏感度和特異性。增強對比因子分為非特異性的、靶向性的和智能性的^[23]。非特異探針如螯合釓顯示非特異的分散模式，用于測量組織灌注率和血管的滲透率；靶向探針如釓標記的抗生物素蛋白和膜聯蛋白順磁性氧化鐵顆粒被設計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) 可用于標記癌細胞、造血細胞、干細胞、吞噬細胞和胰島細胞等，在體外或體內標記后進行體內跟蹤，了解正常細胞或癌細胞的生物學行為或轉移、代謝的規律^[24]；膜聯蛋白V順磁性氧化鐵顆粒被用來檢測凋亡細胞，因為凋亡細胞磷脂酰絲氨酸暴露在細胞表面，導致與其有高特異性結合的膜聯蛋白V（Annexin V）的攝取增加^[25]。智能探針和靶向探針一樣有一特異靶點，但不同的是在和特異配體作用以后探針信號才改變，才可以被檢測出。

目前MRI分子影像圖像僅僅局限于臨床前期的動物研究中，MRI分子影像距離真正的臨床分子影像圖像還有很遠的路程，需要設計新的分子探針來適應臨床診斷和治療的需要。

5.小動物超聲

超聲基于聲波在軟組織傳播而成像，由于無輻射、操作簡單、圖像直觀、價格便宜等優勢在臨床上廣泛應用。在小動物研究中，由于所達到組織深度的限制和成像的質量容易受到骨或軟組織中的空氣的影響而產生假象。所以超聲不像其他動物成像技術那樣應用廣泛，應用主要集中在生理結構易受外界影響的膀胱和血管^[26]，此外小動物超聲在轉基因動物的產前發育研究中有很大優勢^[27]。

小動物活體成像設備主要特點

6. 發展與展望

傳統的形態學成像技術，如CT、MRI和超聲等有較高的空間分辨率，但他們的共同缺點是直到組織結構變化才能檢測到疾病，即對疾病的敏感性較低，而這時疾病通常已到中晚期；功能成像技術，如可見光成像、核素成像則能通過分子和細胞的變化檢測到疾病，例如腫瘤在導致組織結構變化之前就可通過核素成像被檢測到，但功能成像技術的空間分辨率較低，結構信息不足^[28]。由于每種成像技術都有其獨特的優勢和局限性，結合幾種技術的多模式成像平臺，象PET/SPECT/CT，FMT–CT, FMT–MRI , PET–MRI等應運而生，這些多模式成像平臺促進了圖像的重構和數據的可視^[29]。例如PET/SPECT–CT、PET/SPECT–MRI將PET顯像與高分辨率、非侵入性解剖學顯像如CT、MRI等結合起來，這樣在研究中即可獲得生物功能信息又得到解剖結構信息。

如PET與CT兩種不同成像原理的設備同機組合，不是其功能的簡單相加，而是在此基礎上進行圖像融合，圖像融合處理系統利用各自成像方式的特點對兩種圖像進行空間配準與結合，將影像數據注冊后合成為一個單一的影像。PET-CT同機融合具有相同的定位坐標系統，動物掃描時不必改變位置，即可進行PET-CT同機采集，避免了由于動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 圖像重建過程中降低顯像噪音、提高圖像質量。小動物專用PET/CT掃描儀將極大提高PET顯像的準確性。幾種技術結合的多模式成像平臺是動物活體成像的一個發展趨勢。

隨著分子生物學及相關技術的發展，各種成像技術應用更廣泛，成像系統要求能絕對定量、分辨率高、標準化、數字化、綜合性、在系統中對分子活動敏感并與其他分子檢測方式互相補償及整合。與此同時，作為動物顯像的技術平臺，動物成像技術將在生命科學、醫藥研究中發揮著越來越重要的作用。

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