创新型模块化台式小动物成像在临床前PET/CT/SPECT的应用
2020-03-27 来源:本站 点击次数:2428
（ 一） 什么是模块化小动物成像系统？
1.1 模块化成像系统的优势
图 1. Molecubes 的模块化台式小动物 PET/CT/SPECT【 1】 。
比利时 Molecubes 模块化台式小动物成像系统采用先进的小动物活体成像技术， 将原
本体积巨大、 笨重的 PET/CT/SPECT 仪器设计成结构紧凑、 运输安装方便的台面式仪器， 同
时提供高分辨率和高灵敏度， 是市面上可做整只大鼠全身成像的桌面式
PET/CT/SPECT。
Molecubes 为模块化设计， PET、 CT、 SPECT 为独立的仪器， 可组成不同的模态： 如单模
态： 单独的 PET、 CT、 SPECT； 双模态： PET-CT、 SPECT-CT； 或三模态： PET-CT-CT， 等。
模块化设计有很多益处：
1.1.1 速度快， 通量高； 如可同时开展 PET 和 CT 实验， 交互使用， 可优化实验流程；
1.1.2 各模块化具有优功能表现， 无需相互妥协；
1.1.3 一次核素注射， 可以完成更多只小动物的成像， 极大地提高了效率并降低成本；
1.1.4 通用的小动物床， 能自动互相配准， 可生成不同模态组合的图像数据；
1.1.5 如某一模块维修不影响其他模块功能及使用， 其他模块不停机；
1.1.6 可依需求任意升级组合模块， 灵活多变；
1.1.7 占地小、 安装易、 运输方便。
1.2 开发团队介绍
Molecubes 成立于比利时根特大学（ 比利时学术排名第一） ， 整个开发团队 20 年来专
注于图像重建， 拥有 15 年的蒙特卡洛模拟经验和 10 年的成像设备研发经历。 软硬件的设计
者原本即为使用者， 深知用户需求， 采用新的核医光电技术及光学材料研发而成， 将使用
的难度及学习时间降到低。 2016 年投产以来已在全球销售 100+台， 远超其他同类产品。
（ 二） 技术
2.1 高质量的 PET
2.1.1 PET 模块采用先进的连续型单晶技术：
Molecubes 的 PET 模块使用连续型的单晶 LYSO， 而不是由小晶体组合而成， 使探测器能够更
准确的获得光子在闪烁晶体中能量沉积的位置与时间(DOI)， 具有更高的光子探测效率， 提
高系统的空间分辨率、 时间分辨率、 灵敏度， 进而提高系统的成像质量， 降低成本。 符合
PET 技术的发展趋势。
图 2.Molecubes 的 PET 连续型单晶技术 vs 像素化多晶技术。
2.1.2 在整个视场具有一致的亚毫米级别分辨率（0.85mm） 。
2.1.3 探测器靠近动物， 同时具有高分辨率与高灵敏度。
2.1.4 支持低剂量小动物动态成像。
2.1.5 单床可满足 1 只大鼠全身成像或 4 只小鼠同时成像， 无需拼接， 可以动态扫描成像。
图 3. PET-PDAC 小鼠模型（12.11MBq（327µCi） [18F]FDG， 采集时间： 10min） ， 研究胰腺肿瘤， 发现肾脏也有转移【1】 。
图 4. PET 具有高分辨率， 可以做斑马鱼成像【1】 。
2.2 超低放射剂量的 CT
2.2.1 采用滑环 360 度设计， 避免影像重建时不同 FOV 影像拼接误差。
2.2.2 CT 模块的分辨率为 29µm。
2.2.3 具有降噪技术、 迭代重建算法， 放射剂量仅有<4mGy 时也能得到噪音水平很低的非常
优质的清晰图像， 小鼠低放射剂量可达到<2.8mGy。
2.2.4 可满足 1 只大鼠全身成像或 4 只小鼠同时成像， 可以动态扫描成像。
2.2.5 带自主屏蔽防护功能， 符合 FDA 标准。
图 5. CT 呼吸门控图： 超高时间分辨率（10ms） ， 4min， 390mGy。 左图： 整体整合的图。 中图： 呼气结束时的图， 右图： 吸气结束时的图， 两者显示肺的容积相差 34%【1】 。
2.3 理想的 SPECT
2.3.1 SPECT 模块可使用三种不同放射核素同时成像。
2.3.2 专利的不同规格的准直器设计， 采用 3D 打印技术， 非常轻便小巧， 客户可根据被测
小动物的体积种类自行替换， 方便快捷。
2.3.3 可满足 1 只大鼠全身成像或 4 只小鼠同时成像， 可以动态扫描成像。
图 6. Molecubes 的 SPECT 准直器， 重量仅为其他品牌的 1/3【1】 。
图 7. 不同放射性剂量的 SPECT 图像对比， 可以低剂量成像【1】 。
2.4 组合图像
2.4.1 PET/CT/SPECT 通用的小动物床， 小动物成像时固定。
2.4.2 可得到组合的图像， 图像完美叠加吻合， 如 PET-CT、 SPECT-CT 组合图像， 同时提供
功能性成像和结构性成像信息。
图 8. 来自肺肿瘤模型研究的小鼠的 PET(左)和 PET/CT（ 右） 图像， 6.47MBq（ 175μ Ci）
[18F]FDG， 15min PET【1】 【2】 。
图 9. SPECT/CT 组合图像， 检测小鼠的甲状腺（9.4MBq（250µCi） I123， 采集时间： 30min）。
图 10. 大鼠骨骼的 PET/CT 成像（10.29MBq(283µCi) [18F]NaF， 采集时间： 45min） 。
图 11.药物代谢研究： 20min 动态 PET/CT 图像， 药物对肝脏有毒性， 不能残留在肝脏里， 动
态成像最后肝脏不亮， 说明没有药物残留【1】 。
2.5 功能强大的小动物床
2.5.1 PET/CT/SPECT 都配备小动物床， 固定小动物， 互相通用， 适合拍摄组合图像。
2.5.2 可同时监控小动物心率、 呼吸、 体温等生理指标， 可保持体温。
2.5.3 预留鼠尾位置孔， 便于鼠尾注射进行动态成像。
2.5.4 可同时做 4 只小鼠或 1 只大鼠。
2.5.5 小动物床与 Bruker 的 MRI 兼容。
图 12. 小动物床配置图【1】 。
图 13. 4 只小鼠 3D 动态图【1】 。
2.6 使用便捷性
2.6.1 PET/SPECT/CT 控制电脑为苹果的 iPad； 分析数据是苹果的 Mac Workstation；
2.6.2 软件设计友好， 用户使用界面简单直观， 整个软件操作在 10 步以内， 任何研究人员
在半天的培训后都可以进行仪器操作成像。
（ 三） 应用领域
3.1 肿瘤学研究： 肿瘤发生、 代谢、 细胞凋亡、 淋巴管成像、 乏氧成像、 肿瘤受体研究、 肿
瘤基因成像、 肿瘤治疗评价等；
3.2 神经系统疾病研究： 脑灌注成像、 脑受体成像、 脑部代谢成像、 神经退行性疾病研究（ 阿
茨海默氏病、 帕金森） 、 炎症分子影像等；
3.3 心血管系统疾病研究： 心脏病(冠心病、 心衰、 心脏移植后评价)、 动脉粥样硬化、 血栓、
心脏神经受体研究等；
3.4 基因治疗成像： 基因治疗的分子影像评价；
3.5 细胞示踪技术： 干细胞治疗、 各类疾病(神经系统疾病、 心肌梗死等)细胞治疗后评价；
3.6 新药研发： 临床前实验 （ 生物分布、 药代动力学） 、 药物靶点确认、 药物先导化合物
筛选；
3.7 其他： 感染性疾病、 代谢类疾病研究等。
（ 四） 总结
Molecubes 模块化台式小动物成像系统集合了新的核医光电技术、 光学材料和模块化
设计理念， 是啮齿类小动物 PET/CT/SPECT。
更多资讯， 请联系： 森西科技有限公司， 电话： 010-61666616， 热线: 400-687-6366，
邮箱： info@sinsitech.com， 网址： www.senxikeji.com。 扫描以下二维码， 关注微信公众
号， 获得更多信息：
参考文献：
【 1】 Molecubes 网站： http://www.molecubes.com/
【 2】 图片来自于 Feldser Lab， 美国宾夕法尼亚大学
1.1 模块化成像系统的优势
图 1. Molecubes 的模块化台式小动物 PET/CT/SPECT【 1】 。
比利时 Molecubes 模块化台式小动物成像系统采用先进的小动物活体成像技术， 将原
本体积巨大、 笨重的 PET/CT/SPECT 仪器设计成结构紧凑、 运输安装方便的台面式仪器， 同
时提供高分辨率和高灵敏度， 是市面上可做整只大鼠全身成像的桌面式
PET/CT/SPECT。
Molecubes 为模块化设计， PET、 CT、 SPECT 为独立的仪器， 可组成不同的模态： 如单模
态： 单独的 PET、 CT、 SPECT； 双模态： PET-CT、 SPECT-CT； 或三模态： PET-CT-CT， 等。
模块化设计有很多益处：
1.1.1 速度快， 通量高； 如可同时开展 PET 和 CT 实验， 交互使用， 可优化实验流程；
1.1.2 各模块化具有优功能表现， 无需相互妥协；
1.1.3 一次核素注射， 可以完成更多只小动物的成像， 极大地提高了效率并降低成本；
1.1.4 通用的小动物床， 能自动互相配准， 可生成不同模态组合的图像数据；
1.1.5 如某一模块维修不影响其他模块功能及使用， 其他模块不停机；
1.1.6 可依需求任意升级组合模块， 灵活多变；
1.1.7 占地小、 安装易、 运输方便。
1.2 开发团队介绍
Molecubes 成立于比利时根特大学（ 比利时学术排名第一） ， 整个开发团队 20 年来专
注于图像重建， 拥有 15 年的蒙特卡洛模拟经验和 10 年的成像设备研发经历。 软硬件的设计
者原本即为使用者， 深知用户需求， 采用新的核医光电技术及光学材料研发而成， 将使用
的难度及学习时间降到低。 2016 年投产以来已在全球销售 100+台， 远超其他同类产品。
（ 二） 技术
2.1 高质量的 PET
2.1.1 PET 模块采用先进的连续型单晶技术：
Molecubes 的 PET 模块使用连续型的单晶 LYSO， 而不是由小晶体组合而成， 使探测器能够更
准确的获得光子在闪烁晶体中能量沉积的位置与时间(DOI)， 具有更高的光子探测效率， 提
高系统的空间分辨率、 时间分辨率、 灵敏度， 进而提高系统的成像质量， 降低成本。 符合
PET 技术的发展趋势。
图 2.Molecubes 的 PET 连续型单晶技术 vs 像素化多晶技术。
2.1.2 在整个视场具有一致的亚毫米级别分辨率（0.85mm） 。
2.1.3 探测器靠近动物， 同时具有高分辨率与高灵敏度。
2.1.4 支持低剂量小动物动态成像。
2.1.5 单床可满足 1 只大鼠全身成像或 4 只小鼠同时成像， 无需拼接， 可以动态扫描成像。
图 3. PET-PDAC 小鼠模型（12.11MBq（327µCi） [18F]FDG， 采集时间： 10min） ， 研究胰腺肿瘤， 发现肾脏也有转移【1】 。
图 4. PET 具有高分辨率， 可以做斑马鱼成像【1】 。
2.2 超低放射剂量的 CT
2.2.1 采用滑环 360 度设计， 避免影像重建时不同 FOV 影像拼接误差。
2.2.2 CT 模块的分辨率为 29µm。
2.2.3 具有降噪技术、 迭代重建算法， 放射剂量仅有<4mGy 时也能得到噪音水平很低的非常
优质的清晰图像， 小鼠低放射剂量可达到<2.8mGy。
2.2.4 可满足 1 只大鼠全身成像或 4 只小鼠同时成像， 可以动态扫描成像。
2.2.5 带自主屏蔽防护功能， 符合 FDA 标准。
图 5. CT 呼吸门控图： 超高时间分辨率（10ms） ， 4min， 390mGy。 左图： 整体整合的图。 中图： 呼气结束时的图， 右图： 吸气结束时的图， 两者显示肺的容积相差 34%【1】 。
2.3 理想的 SPECT
2.3.1 SPECT 模块可使用三种不同放射核素同时成像。
2.3.2 专利的不同规格的准直器设计， 采用 3D 打印技术， 非常轻便小巧， 客户可根据被测
小动物的体积种类自行替换， 方便快捷。
2.3.3 可满足 1 只大鼠全身成像或 4 只小鼠同时成像， 可以动态扫描成像。
图 6. Molecubes 的 SPECT 准直器， 重量仅为其他品牌的 1/3【1】 。
图 7. 不同放射性剂量的 SPECT 图像对比， 可以低剂量成像【1】 。
2.4 组合图像
2.4.1 PET/CT/SPECT 通用的小动物床， 小动物成像时固定。
2.4.2 可得到组合的图像， 图像完美叠加吻合， 如 PET-CT、 SPECT-CT 组合图像， 同时提供
功能性成像和结构性成像信息。
图 8. 来自肺肿瘤模型研究的小鼠的 PET(左)和 PET/CT（ 右） 图像， 6.47MBq（ 175μ Ci）
[18F]FDG， 15min PET【1】 【2】 。
图 9. SPECT/CT 组合图像， 检测小鼠的甲状腺（9.4MBq（250µCi） I123， 采集时间： 30min）。
图 10. 大鼠骨骼的 PET/CT 成像（10.29MBq(283µCi) [18F]NaF， 采集时间： 45min） 。
图 11.药物代谢研究： 20min 动态 PET/CT 图像， 药物对肝脏有毒性， 不能残留在肝脏里， 动
态成像最后肝脏不亮， 说明没有药物残留【1】 。
2.5 功能强大的小动物床
2.5.1 PET/CT/SPECT 都配备小动物床， 固定小动物， 互相通用， 适合拍摄组合图像。
2.5.2 可同时监控小动物心率、 呼吸、 体温等生理指标， 可保持体温。
2.5.3 预留鼠尾位置孔， 便于鼠尾注射进行动态成像。
2.5.4 可同时做 4 只小鼠或 1 只大鼠。
2.5.5 小动物床与 Bruker 的 MRI 兼容。
图 12. 小动物床配置图【1】 。
图 13. 4 只小鼠 3D 动态图【1】 。
2.6 使用便捷性
2.6.1 PET/SPECT/CT 控制电脑为苹果的 iPad； 分析数据是苹果的 Mac Workstation；
2.6.2 软件设计友好， 用户使用界面简单直观， 整个软件操作在 10 步以内， 任何研究人员
在半天的培训后都可以进行仪器操作成像。
（ 三） 应用领域
3.1 肿瘤学研究： 肿瘤发生、 代谢、 细胞凋亡、 淋巴管成像、 乏氧成像、 肿瘤受体研究、 肿
瘤基因成像、 肿瘤治疗评价等；
3.2 神经系统疾病研究： 脑灌注成像、 脑受体成像、 脑部代谢成像、 神经退行性疾病研究（ 阿
茨海默氏病、 帕金森） 、 炎症分子影像等；
3.3 心血管系统疾病研究： 心脏病(冠心病、 心衰、 心脏移植后评价)、 动脉粥样硬化、 血栓、
心脏神经受体研究等；
3.4 基因治疗成像： 基因治疗的分子影像评价；
3.5 细胞示踪技术： 干细胞治疗、 各类疾病(神经系统疾病、 心肌梗死等)细胞治疗后评价；
3.6 新药研发： 临床前实验 （ 生物分布、 药代动力学） 、 药物靶点确认、 药物先导化合物
筛选；
3.7 其他： 感染性疾病、 代谢类疾病研究等。
（ 四） 总结
Molecubes 模块化台式小动物成像系统集合了新的核医光电技术、 光学材料和模块化
设计理念， 是啮齿类小动物 PET/CT/SPECT。
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【 1】 Molecubes 网站： http://www.molecubes.com/
【 2】 图片来自于 Feldser Lab， 美国宾夕法尼亚大学
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