小动物活体成像技术原理及应用.

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1 小动物活体成像技术原理及应用

2 为什么需要小动物活体成像？

3 光学成像 Optical imaging microPET microSPECT microCT
microMRI Optical bioluminescence Optical fluorescence

4 1.高通量 2.无辐射问题 3.操作简易 4. 功能性成像 5. 多模式成像 (生物发光 及 荧光 ) 光学成像的优势

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7 光学成像原理-活体成像 体内光源发出的光，经过散射吸收後到达表面形成光斑。
透过灵敏的光学元件及CCD， 可将光学信号转成电子信号， 再转换成图像输出。 CCD Optics Bioluminescent Source

8 Quantum dots and Nanoparticles
Imaging Basics – Reporter Molecules Fluorescent dyes Label Cells Label Bacteria + ATP and O2 – Live cells Quantum dots and Nanoparticles Fluorescent Proteins + excitation light source Label Proteins Luciferase Transfetin Direct cell/protein labeling + D-luciferin substrate Transfection Direct cell/protein labeling Genetic Marker

9 超高灵敏度CCD—最低的温度最少的噪音 -90℃ -50℃ -30℃
CCD的工作温度为绝对-900C（环境温度低达 -1200C左右）。CCD噪音主要包括暗电流和读出噪音，而CCD工作发热是暗电流和读数噪音的主要来源，工作温度越低，暗电流越小，读数噪音越小，信噪比越高。

10 量子效率(Quantum Efficiency)—— 发射出的光子数量与检测器光子数的比值，用以表诉CCD在不同波长下的响应值
在同一波长下QE值越高CCD品质越好 CCD对于不同波长的光的响 应时间的敏感度不同 背照式CCD比前照式CCD有更好的量子效率 超高灵敏度CCD—最高的量子效率 在光信号到达CCD芯片之间的光路上去掉多硅层和二氧化硅层，可大大提高CCD的量子效率，量子效率越高，代表CCD获取光信号的能力越强，因此检测灵敏度越高。

11 Cooled (absolute -90C) camera with large CCD chip area for high sensitivity light detection
Low f-number and large diameter lens Precision filters Gives high sensitivity and uniform light collection 超高灵敏度CCD-最高的体内检测灵敏度 Most sensitive system available Resolves multiple bioluminescent reporters Detects down to even a single cell in vivo In vivo imaging of s.c. implanted T cells transduced with optimized firefly luciferase (left) and a ‘single’ 4T1 breast cancer cell (right) Single cell (flux: photons/sec) Rabinovich et al, PNAS,2008 Kim et al, PLOs, 2010

12 多光谱分离技术

13 透射成像技术

14 定量标准 定量标准方面：对于生物发光信号定量，IVIS技术检测的数据是动物体表绝对发光量，即单位时间、单位面积、单位弧度从动物体表发出的绝对光子数（photons/sec/cm2/sr），应用这种定量标准，可保证研究人员对不同时间点或应用不同拍摄参数进行成像的结果具有可比性及可重复性；对于荧光信号定量，IVIS技术充分考虑到了激发光的波动及激发区域的不均匀性等特点，而采用Radiant Efficiency（photons/sec/cm2/sr/uw/cm2）为定量单位，同样保证了定量数据的准确度及重复性

15 设备使用相关说明 一小时内1500元，一小时后1000元/小时；院内5折，校内8折