小動光學(xué)活體成像主要采用生物發(fā)光(bioluminescence)與熒光(fluorescence)兩種技術(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶(Luciferase)基因標(biāo)記細(xì)胞或DNA，而熒光技術(shù)則采用熒光報告基團(tuán)(GFP、RFP, Cyt及dyes等)進(jìn)行標(biāo)記。利用一套非常靈敏的光學(xué)檢測儀器，讓研究人員能夠直接監(jiān)控活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動和基因行為。因其操作極其簡單、所得結(jié)果直觀、靈敏度高等特點(diǎn)，在剛剛發(fā)展起來的幾年時間內(nèi)，已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等方面。

　　小動物光聲活體成像是近年來發(fā)展起來的一種無損醫(yī)學(xué)成像方法，它結(jié)合了光學(xué)成像的高對比度特性和超聲成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高對比度的組織成像。該系統(tǒng)的購置充分考慮了科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用的需求，可針對小動物活體進(jìn)行心血管疾病(血管生成、心肌炎、血栓、心梗等)、 淋巴、腫瘤、神經(jīng)系統(tǒng)、血液病、新型分子探針、血紅蛋白濃度和血氧飽和度測量和功能影像等方面的前沿性研究，將進(jìn)一步提升科研單位在這些領(lǐng)域的研究水平和地位。光聲技術(shù)具有比近紅外技術(shù)更好的生物組織穿透性，同時還具有分辨率高、無副作用等特點(diǎn)，并正逐步成為生物組織無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的另一研究熱點(diǎn)。

　　鑒于光學(xué)活體與光聲活體都可以進(jìn)行小動物體內(nèi)活體成像，因此可能會有人對這兩類技術(shù)產(chǎn)生混淆，下面我們就看一下這兩者都有什么區(qū)別。

　　1. 成像模式。

　　光學(xué)活體成像多采用2-D成像模式，得到的是平面二維圖像。圖像不具有深度，無法得到深度信息，因此動物臟器堆積在一起，無法確切判定熒光信號的來源。而光聲成像多采用3-D成像模式，得到的是立體三維結(jié)構(gòu)圖像，可從三維方向任意切割觀察各個角度信息。真正的3-D成像模式已經(jīng)成為分子影像產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，所以從這一點(diǎn)看，光聲成像是符合分子影像發(fā)展的發(fā)展規(guī)律的。

　　2.分辨率。

　　光學(xué)活體成像通常具有微米級光學(xué)平面分辨率，無空間分辨率。光聲成像具有微米級的三維空間分辨率，且是等向性(isotropic)分辨率。等向性分辨率更能產(chǎn)生高質(zhì)量、均一、清晰的圖像。

　　3.光源。

　　光學(xué)活體成像通常采用氙燈配合濾光片產(chǎn)生不同的波長組合，濾光片的選擇總是伴隨成本的增加。而且限于空間大小，濾光片數(shù)量不可能無限擴(kuò)大，氙燈造價比激光器便宜，但穩(wěn)定性和單色性方面較差。光聲成像一般采用OPO近紅外可調(diào)式脈沖激光器，激光器可以1nm步進(jìn)調(diào)節(jié)，一般可從680-950nm波長連續(xù)可調(diào)。激光能量穩(wěn)定，使用壽命較長�；�于激光器的光學(xué)設(shè)備已經(jīng)是分子影像產(chǎn)品研發(fā)的首選。

　　4.靈敏度。

　　光學(xué)和光聲成像都具有至少納摩爾級的靈敏度。但是光學(xué)活體成像會伴隨動物體毛的反射信號，常常受到干擾，使其真實(shí)靈敏度大打折扣。而光聲信號則得益于近紅外物質(zhì)的抗干擾性，靈敏度還取決于能夠從背景中區(qū)分出目的信號的能力，所以優(yōu)于光學(xué)成像設(shè)備。

　　5.抗干擾能力。

　　光學(xué)成像由于受到像小鼠體毛類的影響，活體成像往往伴隨非常大的反射和散射信號，無法對具體部位實(shí)施準(zhǔn)確定。光聲成像由于光聲是由激光發(fā)射，用超聲檢測，完全避免了光學(xué)的散射和反射燈現(xiàn)象，能夠呈現(xiàn)非常準(zhǔn)確清晰的局部定位圖像。光聲就是結(jié)合光學(xué)和聲學(xué)的優(yōu)勢，具有高達(dá)7cm的穿透深度，避免了信號的干擾，因此光聲在抗干擾方面具有絕對優(yōu)勢。

　　6.信號采集方式。

　　光學(xué)成像采用CCD系統(tǒng)來采集，得到平面二維的圖片。而光聲信號大多采用128個探測器檢測，得到的是立體三維的信號信息。

　　7.動力學(xué)研究。

　　光學(xué)成像只能得到平面二維的圖像信息，光聲可對目的代謝物進(jìn)行各臟器三維分布研究。3D成像的一個優(yōu)勢在于可進(jìn)行代謝、藥代動力學(xué)、生物分布等分析。

　　因此綜合以上各方面，我們可以看出光聲成像已經(jīng)成為分子影像發(fā)展的一個趨勢，最近的一系列研究表明，光聲成像將很快邁向臨床應(yīng)用。