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小動(dòng)物活體成像技術(shù)原理及應(yīng)用為什么需要小動(dòng)物活體成像?microPETmicroCTmicroSPECTmicroMRIOpticalbioluminescenceOpticalfluorescence光學(xué)成像
Opticalimaging1.高通量2.無(wú)輻射問(wèn)題3.操作簡(jiǎn)易4.
功能性成像5.
多模式成像
(生物發(fā)光
及熒光
)光學(xué)成像的優(yōu)勢(shì)CCDOpticsBioluminescentSource光學(xué)成像原理-活體成像體內(nèi)光源發(fā)出的光,經(jīng)過(guò)散射吸收後到達(dá)表面形成光斑。透過(guò)靈敏的光學(xué)元件及CCD,可將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)成電子信號(hào),再轉(zhuǎn)換成圖像輸出。FluorescentdyesLabelCellsLabelBacteria+ATPandO2–LivecellsQuantumdotsandNanoparticlesFluorescentProteins+excitationlightsourceLabelProteinsLuciferaseTransfetin Directcell/proteinlabelingImagingBasics–ReporterMoleculesDirectcell/proteinlabelingTransfectionGeneticMarker+D-luciferinsubstrate-90℃-50℃-30℃超高靈敏度CCD—最低的溫度最少的噪音CCD的工作溫度為絕對(duì)-900C(環(huán)境溫度低達(dá)-1200C左右)。CCD噪音主要包括暗電流和讀出噪音,而CCD工作發(fā)熱是暗電流和讀數(shù)噪音的主要來(lái)源,工作溫度越低,暗電流越小,讀數(shù)噪音越小,信噪比越高。量子效率(QuantumEfficiency)——發(fā)射出的光子數(shù)量與檢測(cè)器光子數(shù)的比值,用以表訴CCD在不同波長(zhǎng)下的響應(yīng)值
在同一波長(zhǎng)下QE值越高CCD品質(zhì)越好CCD對(duì)于不同波長(zhǎng)的光的響應(yīng)時(shí)間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靈敏度CCD—最高的量子效率在光信號(hào)到達(dá)CCD芯片之間的光路上去掉多硅層和二氧化硅層,可大大提高CCD的量子效率,量子效率越高,代表CCD獲取光信號(hào)的能力越強(qiáng),因此檢測(cè)靈敏度越高。Cooled(absolute-90C)camerawithlargeCCDchipareaforhighsensitivitylightdetectionLowf-numberand
largediameterlensPrecisionfiltersGiveshighsensitivityanduniformlightcollection
超高靈敏度CCD-最高的體內(nèi)檢測(cè)靈敏度Mostsensitivesystemavailable
Resolvesmultiplebioluminescentreporters
DetectsdowntoevenasinglecellinvivoInvivoimagingofs.c.implantedTcellstransducedwithoptimizedfireflyluciferase(left)anda‘single’4T1breastcancercell(right)Singlecell(flux:460-528photons/sec)Rabinovichetal,PNAS,2008Kimetal,PLOs,2010多光譜分離技術(shù)
透射成像技術(shù)
定量標(biāo)準(zhǔn)
定量標(biāo)準(zhǔn)方面:對(duì)于生物發(fā)光信號(hào)定量,IVIS技術(shù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)是動(dòng)物體表絕對(duì)發(fā)光量,即單位時(shí)間、單位面積、單位弧度從動(dòng)物體表發(fā)出的絕對(duì)光子數(shù)(photons/sec/cm2/sr),應(yīng)用這種定量標(biāo)準(zhǔn),可保證研究人員對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)或應(yīng)用不同拍攝參數(shù)進(jìn)行成像的結(jié)果具有可比性及可重復(fù)性;對(duì)于熒光信號(hào)定量,IVIS技術(shù)充分考慮到了激發(fā)光的波動(dòng)及激發(fā)區(qū)域的不均勻性等特點(diǎn),而采用RadiantEfficiency(photons/sec/cm2/sr/uw/cm2)為定量單位,同樣保證了定量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度及重復(fù)性一小時(shí)內(nèi)1500元,一小時(shí)后1000元/小時(shí);院
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