小动物活体科研中,光学成像是观察微血管、分子探针分布的常用手段。但传统荧光、共聚焦等光学成像存在与生俱来的短板,受生物组织光散射效应限制,有效成像深度大多仅在 100μm 以内,仅能够观测组织浅层。想要获取皮下、脑部、脏器深处的结构信息,传统光学成像便显得力不从心。
反观超声成像,虽然可以实现厘米级穿透深度,却受声波波长约束,微观分辨率不足,难以分辨细小微血管、细微病灶等微观结构。长期以来,科研人员陷入两难:浅层看得到细节却钻不深,深度够了又丢失微观信息。很多研究只能依靠终点解剖、组织切片完成观测,不仅需要牺牲大量实验动物,还无法实现同一只动物的动态时序追踪,个体差异干扰实验结果,也很难捕捉疾病发生发展过程中的实时变化,制约脑科学、肿瘤、分子探针等方向的研究推进。
针对深度与分辨率难以兼顾的行业痛点,光影细胞小动物活体多模态光声超声成像平台,融合光声、超声双重成像优势,打破传统成像 “深度‑分辨率” 的博弈困境,为深部组织活体观测提供全新解决方案。
光声成像的核心原理是纳秒脉冲激光照射生物组织,组织内具有光吸收特性的分子吸收光能后发生瞬时热膨胀,进而激发超声波。超声探测器接收信号完成图像重建,既保留光学成像的分子特异性对比度,又拥有超声的穿透能力。系统最高可实现 6mm 组织成像深度,光声横向分辨率可达 3μm,兼顾大探测深度与微米级精细分辨能力。
系统支持无标记活体成像,无需注射造影剂,就可以对血红蛋白、黑色素等内源性物质直接成像,清晰呈现脑血管、脏器微血管网络,可反复对同一动物开展长时间动态观测,大幅减少动物使用量。同时兼容 532nm、1064nm 以及近红外一、二区多波长配置,针对 ICG、金纳米棒等外源性分子探针与纳米材料实现特异性识别,满足分子影像相关实验需求。软件支持二维、三维多模态图像融合重建,定量输出血管密度、血管直径、信号强度等关键参数,把图像信息转化为可统计分析的量化数据。
设备适配多类前沿科研场景。在脑科学研究中,可以无创监测小鼠脑血管缺血‑再灌注全过程,对脑膜淋巴管、胶状淋巴系统开展三维活体观测,助力阿尔茨海默病、脑损伤机制研究。肿瘤方向,能够动态追踪肿瘤新生血管变化,实时评价光动力、光热治疗效果,观测纳米探针在肿瘤部位的富集代谢过程。拓展微导管内窥模块之后,还可以穿透消化道、血管管壁,获取管壁全层血管与脂质信息,用于动脉粥样硬化易损斑块、消化道早癌的临床前研究;也可应用于皮瓣血供评估、眼部微血管等皮肤与外周组织研究。
传统切片终点观察只能获取某一个时间点静态结果,而光声多模态成像实现活体、无创、动态观测,追踪同一只动物从造模到给药后的完整变化过程。将光声超声多模态成像引入实验方案,可以有效弥补浅层光学成像的局限,为神经、肿瘤、分子材料、心血管等方向课题提供可靠的活体影像学数据支撑。