活体小动物成像系统是一种前沿性的临床前分子影像技术平台，它将分子及细胞生物学技术从体外研究水平发展到活体动物研究水平。以下是对该系统的详细介绍：

一、系统概述

小动物活体成像系统主要用于化学、生物学、药学以及自然科学相关工程与技术领域的研究。该系统通过采用生物发光与荧光探针标记研究对象，借助灵敏的光学检测仪器，直接在活体动物水平监测疾病的发展变化，并开展相关药物的临床前研发。

二、技术原理

1.标记原理：

生物发光：利用荧光素酶基因标记细胞或DNA。当外源给予荧光素作为底物时，荧光素酶在ATP及氧气的存在条件下催化荧光素的氧化反应，产生发光现象。

荧光技术：采用荧光报告基团（如GFP、RFR Cyt及dyes等）进行标记。荧光发光是通过激发光激发荧光基团到达高能量状态，而后产生发射光。

2.光学原理：

光在哺乳动物组织内传播时会被散射和吸收。在偏红光区域，大量的光可以穿过组织和皮肤而被检测到。

可见光体内成像技术的基本原理在于光可以穿透实验动物的组织，并且可由仪器量化检测到的光强度，从而反映出细胞的数量。

三、系统组成与特点

1.冷CCD慢速扫描相机：

如NightOWL ⅡLB 983配备了冷CCD慢速扫描相机系统，具有高分辨率和宽动态检测范围。

有效的Peltier冷却系统可保持CCD在低温下工作，减小背景电流的干扰，提高仪器图像信号采集的灵敏度。

2.暗箱：

暗箱采用独特设计，密闭性好，可防止任何干扰信号的透入。

暗箱内具有高刚性自动升降系统，可根据样本的实际大小自动调节焦距，以实现最佳成像效果。

3.成像软件：

成像软件用于控制成像过程、图像分析和数据处理。

软件功能强大，可以加快实验速度，方便大批量的实验。

四、应用领域

小动物活体成像系统已被广泛应用于临床前疾病研究的各个领域，包括：

1.癌症研究：直接快速地测量各种癌症模型中肿瘤的生长和转移，并可对癌症治疗中癌细胞的变化进行实时观测和评估。

2.心血管疾病研究：观测心脏结构和功能的变化，以及心血管疾病的发展过程。

3.神经疾病研究：研究神经系统的结构和功能，以及神经疾病的发展过程。

4.炎症疾病研究：观测炎症的发展过程，以及炎症对组织的影响。

5.免疫学及干细胞研究：实时观测活体动物体内干细胞的造血过程及动力学变化，以及免疫系统中病原的转移途径及抗性蛋白表达的改变。

五、发展趋势

随着技术的不断发展，小动物活体成像系统也在不断改进和完善。例如，近红外二区荧光成像技术的出现，提高了成像分辨率，降低了荧光散射与组织自发荧光的影响。此外，光片荧光显微成像技术也被应用于小动物活体成像领域，实现了三维成像和深层组织成像。

总结

小动物活体成像系统是一种功能全面、灵敏度高、成像效果清晰的医学科研仪器。它在生命科学、医学研究及药物开发等方面发挥着重要作用，为疾病的研究和治疗提供了有力的支持。