隨著近幾十年在基因組、蛋白質(zhì)組及代謝組學(xué)的重大突破，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)正逐漸使用分子手段診斷和治療疾病，而這一過程越來越依賴于其相關(guān)的分子過程。分子成像技術(shù)就是利用非侵入性的活體影像檢測來提供疾病特異性的分子信息，其操作簡便及直觀性成為研究小動物活體成像的一種理想方法。利用這種成像技術(shù),可以直接實(shí)時觀察標(biāo)記的基因及細(xì)胞在活體動物體內(nèi)的活動及反應(yīng).利用光學(xué)標(biāo)記的轉(zhuǎn)基因動物模型可以研究疾病的發(fā)生發(fā)展過程,進(jìn)行藥物研究及篩選等。

活體動物體內(nèi)光學(xué)成像技術(shù)一般分為生物發(fā)光和熒光成像。雖然生物發(fā)光具有靈敏度高，特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是其固有的劣勢局限了在人類疾病臨床中的應(yīng)用。而熒光成像系統(tǒng)具有潛在的臨床疾病追蹤治療的應(yīng)用，這類成像系統(tǒng)也存在一些缺陷：

1) 在激發(fā)狀態(tài)下，生物體內(nèi)在物質(zhì)，如血紅素，黑色素以及脂質(zhì)會產(chǎn)生熒光干擾；
2) 組織內(nèi)部的標(biāo)記靶點(diǎn)，需要較高能量的激發(fā)光，同時造成很強(qiáng)的非特異性熒光背景；
3) 背景噪音高，信噪比較低；
4) 靈敏度較低

為此，著名的LI-COR公司開發(fā)的Pearl Imager活體成像系統(tǒng)（圖1）極大的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)熒光成像的缺點(diǎn)，其獨(dú)特的近紅外熒光優(yōu)勢大大推動了熒光成像在各種生命活動、疾病過程深入認(rèn)識中的應(yīng)用。

Pearl Imager熒光成像技術(shù)原理：
Pearl Imager熒光成像技術(shù)采用近紅外熒光報(bào)告基團(tuán)（IRDye 800CW, Cy7, and Alexa Fluor 750）標(biāo)記抗體，配基，小分子，多肽等，利用靈敏的CCD光學(xué)檢測儀器，捕獲受激發(fā)產(chǎn)生的紅外熒光信號，直接檢測活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動，觀測活體動物體內(nèi)腫瘤的生長及轉(zhuǎn)移、疾病的發(fā)生發(fā)展、基因的表達(dá)及反應(yīng)等生物學(xué)過程。

Pearl Imager熒光成像技術(shù)特點(diǎn)：
對于任何的活體光學(xué)成像系統(tǒng)，檢測組織滲透的深度是考慮最多的因素，而這一因素又和光吸收；光散射；熒光發(fā)散以及組織吸收系數(shù)息息相關(guān)。良好的背景噪音和信噪比，較高的靈敏度也是活體成像的關(guān)鍵之一。傳統(tǒng)的熒光成像系統(tǒng)在上述方面都存在著一定的缺陷，阻礙了熒光成像的應(yīng)用。Pearl Imager活體熒光成像系統(tǒng)的推出極大地彌補(bǔ)了這些致命傷。下面我們主要介紹一下Pearl Imager熒光成像技術(shù)特點(diǎn)：

1. 近紅外熒光標(biāo)記
1) 較低的光吸收和光散射，較低的組織吸收系數(shù)，水溶解性好，信噪比高
光吸收﹑光散射﹑熒光發(fā)散這三種參數(shù)反映了光子和活體組織的相互作用，而光的吸收和散射很大程度上取決于激發(fā)光源，通常由于生物活體內(nèi)的很多物質(zhì)，譬如血紅素，黑色素以及脂質(zhì)對于激發(fā)光具有一定的吸收度，而這種吸收度是隨著激發(fā)熒光波長的不同而變化的，即波長越長，活體對于光的吸收和散射程度越低。但是，在大于900nm波長的紅外光下，吸水性又會導(dǎo)致高的背景噪音。近紅外熒光自身的特點(diǎn)恰好彌補(bǔ)了這些不利的因素，更有利于活體的成像分析。

2) 理想的組織滲透性
一般，在波長小于700nm的光源下，由于光的高吸收和高散射性，熒光對于組織滲透的深度只有幾毫米，光學(xué)成像系統(tǒng)只能對活體組織進(jìn)行表面的成像分析。只有在近紅外波長(700-900nm)下，較低的組織吸收系數(shù)，使得組織滲透的深度能夠達(dá)到幾厘米。而且紅光的穿透性在動物體內(nèi)比藍(lán)綠光的穿透性要好得多，尤以近紅外熒光為觀測生理指標(biāo)的最佳選擇。

3) 受活體內(nèi)自發(fā)熒光干擾小，特異性強(qiáng)，靈敏度高
在近紅外區(qū)，活體內(nèi)物質(zhì)自發(fā)熒光對于成像干擾小，靈敏度高使得近紅外熒光染料基團(tuán)成為非常理想的動物活體成像標(biāo)記物質(zhì)。
比較不同激發(fā)波長下活體成像背景噪音以及靈敏度：近紅外波長（圖3左）相比可見光（圖3右）具有更高的靈敏度而且檢測線形范圍廣。

4) 無放射性，無毒性，游離熒光染料清除快
近紅外熒光不具有輻射，對生物活體沒有危害，而且游離的熒光基團(tuán)在生物體內(nèi)能夠很快淬滅清除。

2. 功能強(qiáng)大的軟件支持
1) 快速成像
系統(tǒng)可以在少于30秒（一般20秒）內(nèi)對活體完成白光，雙通道熒光（700nm和800nm）的成像（圖4），極大地減少了對于活體的壓迫傷害，有利于得到更加真實(shí)可靠的影像信息，獲取機(jī)體中熒光的準(zhǔn)確信息。對于雙通道的圖像可以自動疊加生成。

2) 簡便的一鍵操作
真正意義的一鍵操作，可以得到一系列連續(xù)的圖像，方便了后續(xù)的處理分析。一鍵查看平臺模式一次進(jìn)行多數(shù)據(jù)比對，進(jìn)行定量分析。利用ROI軟件可以選定感興趣的區(qū)域進(jìn)行分析。

3) 具有寬廣的線性范圍
由于系統(tǒng)線形范圍大，在成像前不需要調(diào)整濾光片以及成像設(shè)置，也不需要擔(dān)心圖片過曝光或者過飽和現(xiàn)象，極大地避免了重復(fù)曝光的操作（圖5）。

4) 獨(dú)特的設(shè)計(jì)
PearlTM Imager 活體熒光成像系統(tǒng)配有專門的成像抽屜（圖6左）和成像床（圖6右）。成像床與麻醉氣體進(jìn)出口緊密接合，并且控制氣體的流速，獨(dú)特的木炭過濾裝置盡可能的避免對操作者的傷害。同時溫控型成像床也保證了成像活體的體溫。

5) 強(qiáng)大的結(jié)合功能
Pearl Imager活體熒光成像系統(tǒng)不僅具有專利的消除背景噪音技術(shù)，而且其CCD光學(xué)檢測裝置是經(jīng)過特定優(yōu)化耦合了近紅外熒光技術(shù)。系統(tǒng)不但輕巧便攜，同時可以i結(jié)合Odyssey系統(tǒng)進(jìn)一步地對成像數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析。