光学成像与光声成像对比

小动光学活体成像主要采用生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。生物发光是用荧光素酶（Luciferase）基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记。利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点，在刚刚发展起来的几年时间内，已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。

小动物光声活体成像是近年来发展起来的一种无损医学成像方法，它结合了光学成像的高对比度特性和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，并正逐步成为生物组织无损检测技术领域的另一研究热点。

鉴于光学活体与光声活体都可以进行小动物体内活体成像，因此可能会有人对这两类技术产生混淆，下面我们就看一下这两者都有什么区别。

1. 成像模式。

光学活体成像多采用2-D成像模式，得到的是平面二维图像。图像不具有深度，无法得到深度信息，因此动物脏器堆积在一起，无法确切判定荧光信号的来源。而光声成像多采用3-D成像模式，得到的是立体三维结构图像，可从三维方向任意切割观察各个角度信息。真正的3-D成像模式已经成为分子影像产品的发展趋势，所以从这一点看，光声成像是符合分子影像发展的发展规律的。

2.分辨率。

光学活体成像通常具有微米级光学平面分辨率，无空间分辨率。光声成像具有微米级的三维空间分辨率，且是等向性(isotropic)分辨率。等向性分辨率更能产生高质量、均一、清晰的图像。

3.光源。

光学活体成像通常采用氙灯配合滤光片产生不同的波长组合，滤光片的选择总是伴随成本的增加。而且限于空间大小，滤光片数量不可能无限扩大，氙灯造价比激光器便宜，但稳定性和单色性方面较差。光声成像一般采用OPO近红外可调式脉冲激光器，激光器可以1nm步进调节，一般可从680-950nm波长连续可调。激光能量稳定，使用寿命较长。基于激光器的光学设备已经是分子影像产品研发的首选。

4.灵敏度。

光学和光声成像都具有至少纳摩尔级的灵敏度。但是光学活体成像会伴随动物体毛的反射信号，常常受到干扰，使其真实灵敏度大打折扣。而光声信号则得益于近红外物质的抗干扰性，灵敏度还取决于能够从背景中区分出目的信号的能力，所以优于光学成像设备。

5.抗干扰能力。

光学成像由于受到像小鼠体毛类的影响，活体成像往往伴随非常大的反射和散射信号，无法对具体部位实施准确定。光声成像由于光声是由激光发射，用超声检测，完全避免了光学的散射和反射灯现象，能够呈现非常准确清晰的局部定位图像。光声就是结合光学和声学的优势，具有高达7cm的穿透深度，避免了信号的干扰，因此光声在抗干扰方面具有绝对优势。

6.信号采集方式。

光学成像采用CCD系统来采集，得到平面二维的图片。而光声信号大多采用128个探测器检测，得到的是立体三维的信号信息。

7.动力学研究。

光学成像只能得到平面二维的图像信息，光声可对目的代谢物进行各脏器三维分布研究。3D成像的一个优势在于可进行代谢、药代动力学、生物分布等分析。

因此综合以上各方面，我们可以看出光声成像已经成为分子影像发展的一个趋势，最近的一系列研究表明，光声成像将很快迈向临床应用。

例如，Endra Nexus 128光声成像系统，这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。

（Endra公司简介：美国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致力于真正的3-D成像系统；迄今为止，Endra Nexus 128是装机量最多，使用率最高的3-D成像系统。）