分子影像產(chǎn)品的研究與發(fā)展，是伴隨著分子影像成像理論和成像算法的發(fā)展而逐步發(fā)展的。在熒光標記的分子成像方面，目前世界上僅有少數(shù)實驗室研制成功可以對小動物進行跟蹤性在體熒光斷層分子影像的系統(tǒng)，并接連在Nature/Science上發(fā)表一系列突破性研究進展。

　　近年來，國外某些公司改進了現(xiàn)有的體外熒光成像技術(shù)，發(fā)展出適用于動物體內(nèi)的成像系統(tǒng)。熒光發(fā)光是通過激發(fā)光激發(fā)熒光基團到達高能量狀態(tài)，而后產(chǎn)生發(fā)射光。常用的有綠色熒光蛋白(GFP)、紅色熒光蛋白(DsRed)及其他熒光報告基團，標記方法與體外熒光成像相似。熒光成像具有費用低廉和操作簡單等優(yōu)點。 同生物發(fā)光在動物體內(nèi)的穿透性相似，紅光的穿透性在體內(nèi)比藍綠光的穿透性要好得多，近紅外熒光為觀測生理指標的最佳選擇。現(xiàn)有技術(shù)采用不同的原理，盡量降低背景信號，獲取機體中熒光的準確信息。目前以精諾真公司采用的光譜分離技術(shù)和GE-ART 公司的時域(time-domain, TD)光學(xué)分子成像技術(shù)為熒光成像為主要代表，此外，KODAK公司的光學(xué)分子影像設(shè)備也占有一定的市場份額。

　　Xenogen的IVIS系統(tǒng)可檢測波長范圍400-950nm的熒光，通過六塊不同的激發(fā)光濾鏡獲得所需的特定激發(fā)光波長。光線通過第二塊藍色漂移背景光濾鏡(blue-shifted background filters)，使得初始的激發(fā)光產(chǎn)生輕微的藍色漂移。以不同波長的激發(fā)光，在不激發(fā)熒光報告基團時激發(fā)組織的自發(fā)熒光，從而將靶信號與背景光區(qū)分開，消除自發(fā)熒光。分子成像過程中，光子在組織中有很強的散射性。通過觀測發(fā)射光子從散射介質(zhì)中通過的時間而將靶點信號與背景信號區(qū)分開，獲得滿意的效果，這就是時域光學(xué)分子成像技術(shù)(time domain optical imaging, TDOI)。以GE 公司的時域光學(xué)分子成像為例，是用直徑1mm的細束狀脈沖激光逐點掃描被檢動物。用光電倍增管記錄熒光強度，最后用電腦將數(shù)據(jù)復(fù)原得到圖像。依據(jù)熒光發(fā)光點在生物體內(nèi)深度的不同，從而到達光電倍增管時間的不同來測定熒光點的深度。深度辨別在評定腫瘤生長、分布及轉(zhuǎn)移等方面具有重要的作用。組織的散射也可能提示疾病或生理過程的其他信息，例如癌細胞及周圍組織在散射性質(zhì)方面表現(xiàn)出不同的差異。利用時域光學(xué)分子成像時，由于激光直徑僅為1mm，掃描的速度受到影響。對于大面積被檢物或整體動物而言，則需要相當(dāng)長的檢測時間。所以文獻報道這種技術(shù)一般只用于動物的局部成像。而且由于激光成像的單波段特性，不同的熒光物質(zhì)需要不同的激發(fā)光源，儀器操作及信號分析也相當(dāng)復(fù)雜。下面就以Xenogen、KODAK和GE-ART三家公司的代表性產(chǎn)品為例，具體分析各種儀器的優(yōu)缺點

國外光學(xué)分子影像設(shè)備調(diào)研分析

○1精諾真體內(nèi)可見光成像系統(tǒng)----Xenogen
　　以Xenogen公司的IVIS Imaging System 200系列體內(nèi)可見光成像系統(tǒng)為例：
　　特點：IVIS Imaging System 200系列可以做激發(fā)熒光和自發(fā)熒光斷層成像，可實現(xiàn)三維熒光光源的重建。它的探測深度為：顱內(nèi)可達3-4cm，分辨率為1-3mm。
　　缺陷：若體內(nèi)有兩個光源信號，體外探測器探測到的將是兩個光源信號的疊加，從而導(dǎo)致重建光源位置與實際光源位置偏差較大；隨著體內(nèi)光源位置深度的增加，重建光源誤差將隨之增大；光源重建過程中假定整個生物組織內(nèi)部是均勻介質(zhì)，不能很好的對光源進行成像，光源的位置以及大小誤差較大。

○2 KODAK高性能數(shù)碼成像系統(tǒng)----KODAK
　　以KODAK公司的Image Station in-Vivo FX成像系統(tǒng)為例：
　　特點：僅能進行二維成像，分辨率僅為cm級。
　　缺陷：不能進行三維成像，故不能精確顯示體內(nèi)熒光光源的深度，這是該系統(tǒng)的致命缺陷；系統(tǒng)分辨率較低。

○3小動物光學(xué)分子成像系統(tǒng)----GE
　　以GE Healthcare通用電氣醫(yī)療集團的eXplore Optix小動物光學(xué)分子成像系統(tǒng)為例：
　　特點：該設(shè)備是激發(fā)熒光成像設(shè)備，光源重建過程是時域重建與動物輪廓像的后期融合。它的探測深度：靈敏度高的時候，為1.5-2cm；靈敏度低的時候，為3-4cm。分辨率為0.5-3mm。在體模表面下方5-9mm處，eXplore Optix可探測1nm的熒光信號(670nm激發(fā)信號，700nm發(fā)射信號)，并能對濃度和深度進行精確恢復(fù)。此外，該設(shè)備還能進行熒光壽命的探測。
　　缺陷：該設(shè)備僅能實現(xiàn)激發(fā)熒光斷層成像，重建方法是采用的時域重建而非連續(xù)波方法，故不能實現(xiàn)自發(fā)熒光斷層成像；光源的2D深度和濃度重建，而不是3D。

　　綜上所述，雖然國外已經(jīng)做出了光學(xué)分子成像設(shè)備，但在不同程度上還是有著一定的缺陷，這為我們研制開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的光學(xué)分子成像設(shè)備或原型系統(tǒng)帶來了契機。

國內(nèi)光學(xué)分子成像設(shè)備的研制
　　國內(nèi)，清華大學(xué)、天津大學(xué)等科研單位正在研制激發(fā)熒光斷層成像原型系統(tǒng)。截止到目前為止，國內(nèi)還沒有擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的光學(xué)分子成像設(shè)備。在綜合上述三種國外光學(xué)分子成像設(shè)備的優(yōu)點并對缺陷進行了改進之后，我們構(gòu)建了BLT原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括熒光信號采集裝置、圖像信號預(yù)處理模塊以及計算機系統(tǒng)，可以完成自發(fā)熒光斷層成像。我們搭建的BLT原型系統(tǒng)與國外的光學(xué)分子成像設(shè)備相比，主要優(yōu)勢將體現(xiàn)在：
　　該系統(tǒng)能進行自發(fā)熒光斷層成像，可以對體內(nèi)熒光光源進行精確的定位并能準確探測熒光強度，同時還可以完成生物組織光學(xué)特性的在體測量；
　　該系統(tǒng)的性能指標達到國際水平，部分超過國際水平。本系統(tǒng)重點解決的是非均勻介質(zhì)生物組織體內(nèi)的熒光光源重建問題，故能精確地對熒光光源進行成像，與真實光源相比較，重建光源的位置以及大小誤差不大。