五种小动物活体成像专用设备特点、应用及优缺点比较三

4.小动物MRI

MRI是依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的衰减，而绘制出物体内部的结构图像。相对于CT，MRI具有无电离辐射性(放射线)损害，高度的软组织分辨能力，无需使用对比剂即可显示血管结构等独特优点。对于核素和可见光成像，小动物MRI的优势是具有微米级的高分辨率及低毒性；在某些应用中，MRI能同时获得生理、分子和解剖学的信息，这些正是核医学、光学成像的弱点。对于小动物研究，小动物MRI是一个功能强大、多用途的成像系统^[22]，但是MRI的敏感性较低（微克分子水平），与核医学成像技术的纳克分子水平相比，低几个数量级^[14]。所以它不是最理想的成像系统，随着多模式平台的发展，如MRI/PET，可以从一个仪器中得到更全面的信息。

最近，动物MRI发展的焦点集中在新的增强对比因子以增加敏感度和特异性。增强对比因子分为非特异性的、靶向性的和智能性的^[23]。非特异探针如螯合钆显示非特异的分散模式，用于测量组织灌注率和血管的渗透率；靶向探针如钆标记的抗生物素蛋白和膜联蛋白顺磁性氧化铁颗粒被设计成特异配体如多肽和抗体，如近年研制的超小顺磁性氧化铁(USPIO) 可用于标记癌细胞、造血细胞、干细胞、吞噬细胞和胰岛细胞等，在体外或体内标记后进行体内跟踪，了解正常细胞或癌细胞的生物学行为或转移、代谢的规律^[24]；膜联蛋白V顺磁性氧化铁颗粒被用来检测凋亡细胞，因为凋亡细胞磷脂酰丝氨酸暴露在细胞表面，导致与其有高特异性结合的膜联蛋白V（Annexin V）的摄取增加^[25]。智能探针和靶向探针一样有一特异靶点，但不同的是在和特异配体作用以后探针信号才改变，才可以被检测出。

目前MRI分子影像图像仅仅局限于临床前期的动物研究中，MRI分子影像距离真正的临床分子影像图像还有很远的路程，需要设计新的分子探针来适应临床诊断和治疗的需要。

5.小动物超声

超声基于声波在软组织传播而成像，由于无辐射、操作简单、图像直观、价格便宜等优势在临床上广泛应用。在小动物研究中，由于所达到组织深度的限制和成像的质量容易受到骨或软组织中的空气的影响而产生假象。所以超声不像其他动物成像技术那样应用广泛，应用主要集中在生理结构易受外界影响的膀胱和血管^[26]，此外小动物超声在转基因动物的产前发育研究中有很大优势^[27]。

小动物活体成像设备主要特点

6. 发展与展望

传统的形态学成像技术，如CT、MRI和超声等有较高的空间分辨率，但他们的共同缺点是直到组织结构变化才能检测到疾病，即对疾病的敏感性较低，而这时疾病通常已到中晚期；功能成像技术，如可见光成像、核素成像则能通过分子和细胞的变化检测到疾病，例如肿瘤在导致组织结构变化之前就可通过核素成像被检测到，但功能成像技术的空间分辨率较低，结构信息不足^[28]。由于每种成像技术都有其独特的优势和局限性，结合几种技术的多模式成像平台，象PET/SPECT/CT，FMT–CT, FMT–MRI , PET–MRI等应运而生，这些多模式成像平台促进了图像的重构和数据的可视^[29]。例如PET/SPECT–CT、PET/SPECT–MRI将PET显像与高分辨率、非侵入性解剖学显像如CT、MRI等结合起来，这样在研究中即可获得生物功能信息又得到解剖结构信息。

如PET与CT两种不同成像原理的设备同机组合，不是其功能的简单相加，而是在此基础上进行图像融合，图像融合处理系统利用各自成像方式的特点对两种图像进行空间配准与结合，将影像数据注册后合成为一个单一的影像。PET-CT同机融合具有相同的定位坐标系统，动物扫描时不必改变位置，即可进行PET-CT同机采集，避免了由于动物移位所造成的误差。CT除用于解剖定位外，还可提供一种快速低噪音衰减校正和部分体积校正方法，并在PET 图像重建过程中降低显像噪音、提高图像质量。小动物专用PET/CT扫描仪将极大提高PET显像的准确性。几种技术结合的多模式成像平台是动物活体成像的一个发展趋势。

随着分子生物学及相关技术的发展，各种成像技术应用更广泛，成像系统要求能绝对定量、分辨率高、标准化、数字化、综合性、在系统中对分子活动敏感并与其他分子检测方式互相补偿及整合。与此同时，作为动物显像的技术平台，动物成像技术将在生命科学、医药研究中发挥着越来越重要的作用。

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