IVIS Spectrum**小動物活體光學成像系統

IVIS Spectrum 小動物活體光學成像技術代表了目前活體光學成像系統的**水平。系統同時具備二維及三維斷層水平的生物發光、熒光、切倫科夫輻射成像功能，能夠無創傷地在活體動物水平對疾病的發生發展及治療、細胞的動態變化、基因的實時表達進行長期觀測。基于**的硬件配置，系統具備了業內公認**靈敏度的生物發光及熒光成像性能，并且是目前**同時具備生物發光和熒光三維成像性能的系統，因此能夠和其它模式的三維影像系統（如MRI、CT 及PET 等）聯合使用，將不同模式的三維影像進行融合，實現功能性成像與結構性成像的結合。

主要性能

·高靈敏度生物發光及熒光成像

·3D 斷層掃描及重建

·精確定量

·高通量

·高分辨率（達20微米）

·28個高效濾光片，覆蓋430-850nm全波段

–實現基于多光譜掃描的高品質光譜分離成像

–實現基于光譜分離成像而進行的背景去除及多探針成像

·多模式成像及影像融合

特點一：全面而先進的熒光成像解決方案

熒光反射及透射成像功能

大多數活體光學成像系統均采用反射照明而激發體內熒光信號，此方式由于是全身激發，故存在激發光能量分散且全身組織自發背景熒光強的缺陷，因而對體內深層熒光信號的檢測效果較差。IVIS Spectrum在具備熒光反射激發模式的基礎上，開創性地整合了透射激發模式，即通過光纖將光源能量引至實驗動物底部，進而從動物底部進行多點透射激發掃描，在集中激發能量的同時，減少了自發背景熒光的產生，**地解決了深層熒光成像的問題。

長壽命高透光率窄帶寬濾光片

為了實現**品質的熒光成像性能，IVIS Spectrum配置了豐富且優質的熒光濾光片，光譜覆蓋包括從藍光至近紅外光波段的全部區域，并且，所有濾光片的加工制作均采用***的硬涂層技術，在保證高透光率（95%以上）的同時具備長壽命耐損傷品質。

·標配10塊窄帶激發光濾片：415 nm – 760 nm (30 nm 帶寬)

·標配18塊窄帶發射光濾片：490 nm – 850 nm (20 nm 帶寬)

圖1. 窄帶寬激發光和發射光濾片

特點二：靈活可調的成像視野

圖3. IVIS Spectrum具備靈活的視野調節性能，可以實現從體外單個細胞的高分辨率成像至5只小鼠全身同時成像

特點三：業內公認**靈敏度的生物發光成像

基于-90℃制冷的CCD 相機、大尺寸高量子效率CCD 芯片及大光圈鏡頭，IVIS Spectrum 具備了****的超高生物發光檢測靈敏度，可以實現對以螢火蟲熒光素酶、海腎熒光素酶、細菌熒光素酶等多種熒光素酶為報告探針的發光信號進行快速準確的成像檢測。這種超靈敏的檢測能力，使研究者能夠在活體動物水平觀測到低至個位數級別的細胞信號，進而幫助研究者盡早地對疾病的發生發展進行監測和分析。

圖4. （上圖）在4T1-luc2腫瘤細胞皮下注射當天的活體裸鼠上檢測到所注射5個細胞發出的信號，以及之后長期觀測的結果；（下圖）對左心室注射的MDA-MB-231-luc2腫瘤細胞在活體小鼠體內轉移的長期觀測。

圖 5. 長期觀測C57BL/6小鼠顱內移植GL261-luc2膠質瘤細胞在體內的發展情況。

特點四：強大的熒光成像性能

使用IVIS Spectrum，研究者可以實現對熒光蛋白、熒光染料、納米顆粒、量子點、功能性熒光試劑等熒光類探針進行成像。另外，IVIS Spectrum由于配置了豐富且優質的熒光濾光片，以及業內公認金標準的光譜分離分析算法，因而具備強大的光譜分離成像功能，能夠實現組織自發背景熒光的**去除，有效提高熒光成像的靈敏度和準確性，并滿足多探針成像的需求。

除了提供高性能儀器，PerkinElmer還為使用者研發出豐富的活體熒光成像配套試劑，以幫助研究者更便捷快速的獲取實驗數據。而IVIS Spectrum是與這些配套試劑結合使用的**選擇。

圖6. 在活體小鼠中，利用IVIS Spectrum及功能性熒光試劑MMPSense 680和ProSense750EX，監測基質金屬蛋白酶（MMP）和組織蛋白酶（cathepsin）在4T1-luc2腫瘤細胞發生骨轉移過程中的活性。

圖7. 在右下肢關節炎小鼠模型中，利用IVIS Spectrum觀測由VivoTrack680熒光染料標記的巨噬細胞對炎癥發生區域的靶向富集。

特點五：利用先進的光譜分離技術實現多光譜成像

IVIS Spectrum配套的Living Image成像和分析軟件內置了功能強大的光譜分離算法，憑借該算法，研究者在基于多光譜成像結果的基礎上，可以對不同探針信號的光譜信息進行繪制和拆分，而實現組織自發背景熒光去除及多探針成像。由于軟件內置了Imaging Wizard成像及分析向導模塊，一步步引導進行圖像獲取及分析，因此，研究者可以輕松便捷地完成包括上述多光譜分離在內的所有成像及分析操作。

結合先進的光譜分離算法及豐富的窄帶濾光片，組織自發背景熒光的干擾及多探針成像的困擾將不復存在。圖8展示了利用光譜分離功能實現的4種熒光探針同時成像的結果。

圖8. 利用光譜分離技術對4種熒光探針進行成像。4種探針分別為：肝臟中的VivoTag680、肺中的VivoTag750、腸道中的ICG以及綠色代表的組織自發背景熒光。

特點六：3D成像-對光學信號在體內進行精確定量和定位

二維成像只能實現對光學信號的相對定位和定量，而三維成像是解決上述問題的**途徑。IVIS Spectrum利用**的生物發光和熒光三維成像技術對動物體內的光學信號進行斷層掃描，并通過先進的模型算法對成像結果進行三維重建。重建出的三維結果可利用軟件進行分析，獲得光學信號在體內的深度、發光體積、發光強度、細胞數量、探針濃度等三維定量信息，以及結合數字器官圖而顯示的器官定位信息（圖9、10）。

圖9. 生物發光三維成像顯示GL261-luc2膠質瘤在顱內的定位

圖 10. 熒光三維成像顯示(a)tdTomato標記的P3CM前列腺癌細胞3D成像結果；(b)某750波段染料標記的抗體對P3CM細胞靶向3D成像結果；(c)上述腫瘤及抗體3D成像結果的融合影像

特點七：多模式影像融合

IVIS Spectrum 是當今*頂尖的活體光學成像系統，不僅是因為具備先進的二維及三維成像功能，而且具備與其它模式活體成像系統聯合使用的能力（圖 11、12和13），以實現功能性與結構性成像的融合，獲取更為全面和準確的研究結果。

圖11. 利用IVIS Spectrum對生物發光腫瘤MDA-MB-231-luc2進行三維成像（橙色），并與利用Quantum FX microCT對實驗小鼠骨架進行三維成像的結果融合。

圖 12. A)U-87MG-luc2膠質瘤3D光學信號與實驗小鼠骨架microCT成像信號融合影像；B)生物發光肺炎鏈球菌3D光學信號與實驗小鼠骨架microCT成像信號融合影像。

圖 13. 生物發光腫瘤細胞MDA-MB-231-luc-D3H2ln在小鼠體內轉移的3D信號與實驗小鼠骨架microCT成像信號融合影像。