PhotoSound小动物活体荧光成像

TRITOM- 基于光声荧光成像（PAFT）技术的小动物活体成像系统

TriTom基于光声荧光断层扫描（PAFT）技术，高性能展示小动物模型的全身成像和体内表征。该双模态系统集成了光声断层扫描和荧光分子断层扫描技术，同时兼具创新、紧凑的设计，能够同时用两种模式进行3D成像。结合高分辨光声成像和高对比荧光成像，TriTom在提供三维解剖、功能和分子数据的同时，保持了优越的分子灵敏度。广泛应用于临床前研究包括：肿瘤、毒理学、组织工程和再生、心血管和发育生物学。

台式设计：

产品应用：

1. 大脑解剖成像

摘要：小鼠大脑内部和周围血管系统的成像对建立空白对照至关重要。通过PhotoSound TriTom成像平台对死后发生4T1-luc转移的BALC/c小鼠进行光声成像（PAI）扫描可获得相应信息。光声成像是一种无创成像方法，可获得组织和血管的高分辨率三维数据。小鼠头部的成像波长分别为750 nm和532 nm。

图1: 成像小鼠于532 nm处的最大强度投影体积渲染（Maximum intensity projection volume render），高强度信号表现为黄色，旋转角度分别展示于下侧小图的右上方

图2: 7 mm脑片使用750 nm激发得到的光声重构三维数据的最大强度投影（Maximum intensity projection，MIP）。小鼠大脑在小脑/髓质附近的横切面：（1）横窦；（2）上矢状窦；（3）窦汇；（4）耳动脉；（5）脑动脉；（6）眼动脉；（7）颈内静脉；（8）肱动脉；（9）硫酸铜管

2. 小动物全身成像

非侵入式小动物全身成像对于理解解剖结构和功能之间的基本关系至关重要。传统光学成像具有较高的空间分辨率，但穿透深度较浅（1 – 2 mm）。而传统的非光学技术，如MRI和PET虽能提供更大的穿透深度，但成本高，采集时间长，往往使用对机体有损伤的电离辐射，或需要外源性造影剂。与之相比，光声成像则利用了组织，特别是血红蛋白的固有光学特性，可在不注射外源性造影剂的情况下获得小鼠表层和深层富含血液结构的高分辨率图像。

图3：小动物全身光声成像，使用TriTom在800 nm处激发，受试动物为Nu/Nu裸鼠

3. 小动物功能成像

除了全身成像，光声还可以用于生理过程的功能成像，包括监测血氧、肿瘤生长或治疗效果。造影剂，如ICG、纳米颗粒等，可用于评估血流动力学或血管生物标志物的靶向成像。下方图片分别为肾脏（图4）和肝脏（图5）血管系统的高分辨率图像，展示了检测浅层和深层组织病理生理异常的能力。

图4：最大强度全身光声成像，由750 nm激发光于雌性Nu/Nu裸鼠成像获得，1）脊髓；2）左肾；3）右肾；4）髂动脉，比例尺：5 mm

图5：最大强度肝脏光声成像，由750 nm激发光获得，比例尺：5 mm

4. 小鼠脊髓成像

摘要：寻找无创的、在体脊柱成像方法对于改进手术技术和在不造成进一步神经损伤的情况下监测脊柱损伤至关重要。光声成像（PAI）已被证明是一种低成本、安全、信息丰富的脊柱成像方式，因为它可以在不使用电离辐射的情况下扫描骨组织。在本应用中，作者使用TriTom光声成像系统在850 nm激光波长下扫描死后nu/nu裸鼠的脊柱。在光声图像中标记椎体和脊柱的特征，并与类似的MRI解剖图像进行比较。

图6: 光声二维切面成像（矢状面和冠状面，850 nm激发）：1）多根胸部与腰部椎骨；2）肋骨；3）灰质与白质；4）肾脏。胸部与腰部以白色虚线区分。

5. 异种移植肿瘤成像

摘要：研究小鼠疾病是了解人类癌症转移的重要步骤和方式。皮下注射BT-474细胞系（一种人类乳腺癌）感染小鼠后，可通过光声成像（PAI）追踪转移瘤的生长。作为一种非侵入性成像方式，光声可以生成肿瘤等解剖对象深度和尺寸的详细三维数据。在该报告中，作者使用2岁Nu/Nu裸鼠感染BT-474异种移植瘤，并用PhotoSound TriTom系统在800 nm和532 nm激光波长下进行体内成像。

图7：最大强度全身成像（532 nm激发血管成像，标记为黄色；800 nm激发肿瘤成像，标记为红色），下方为不同旋转角度的成像。

6. 淋巴引流成像

摘要：通过对淋巴引流的造影剂追踪，可有效研究淋巴结转移的进展，这对评估癌症分期和患者预后至关重要。作者以健康的Nu/Nu裸鼠为实验对象，将50 μL 1:1混合的乙二醇-壳聚糖包覆金纳米颗粒（GC-AuNPs）与吲哚青绿（ICG）的溶液（浓度均为50 μg/mL）皮下注射于乳腺右侧脂肪垫中。注射约17小时后，使用TriTom系统对小鼠进行光声扫描。结果显示，注射的GC-AuNPs/ICG造影剂已从乳腺脂肪垫排至右侧髂下淋巴结。

图8：A）小鼠皮肤（532 nm，黄色）与高光声信号物质（770 nm，绿色）的光声三维成像，1为右侧髂下淋巴结，2为注射部位；B）与A相同解剖位置的光学成像对比。

图9：荧光三维成像（770 nm，蓝色）和高光声信号物质（770 nm，绿色）光声成像图。1为右侧髂下淋巴结，2为注射部位。

7. 神经成像

脑成像，或神经成像，可用于了解大脑功能和行为之间的关系，并研究神经和精神疾病的潜在原因。同时，对于理解大脑特定区域之间的关系以及它们的功能也很重要。然而，目前还没有一种成像方法能够准确地描绘出大脑复杂的解剖和生理过程。光声断层扫描（PAT）作为一种非侵入性和非电离成像方式，可作为神经科学临床前研究中使用的传统成像技术的补充工具，如磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）和正电子发射断层扫描（PET），能够获得高对比度、高分辨率、大深度的光吸收图像。

图10 雌性BALB/c小鼠在532 nm（橙色）和750 nm（灰色）激发下死后躯干上部和大脑的光声组合图像

图11 不同垂直位移下的750 nm 光声成像二维切片：1）手臂；2）小脑；3）耳动脉；4）脑动脉；5）髓质；6）脑廓；7）横窦；8）窦汇合处；9）舌下静脉；10）面静脉；11）颞浅静脉；12）蛛网膜下腔；13）右眼；14）左眼；15）视神经道。比例尺= 5 mm。