小動(dòng)物活體成像技術(shù)作為一種非侵入性的研究方法，在生物醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮著重要作用。它允許研究人員在不傷害動(dòng)物的情況下，實(shí)時(shí)觀察動(dòng)物體內(nèi)的生物發(fā)光或熒光信號(hào)，從而追蹤細(xì)胞、基因表達(dá)、疾病進(jìn)展等生物學(xué)過程。為了確保成像結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，合理設(shè)置成像參數(shù)至關(guān)重要。本文將詳細(xì)介紹小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)的成像參數(shù)設(shè)置指南，幫助研究人員更好地掌握這一技術(shù)。

一、成像前準(zhǔn)備

在進(jìn)行小動(dòng)物活體成像之前，需要做好充分的準(zhǔn)備工作。這包括檢查成像系統(tǒng)、動(dòng)物模型、麻醉設(shè)備以及成像所需的各種試劑和材料。

成像系統(tǒng)檢查：確保成像系統(tǒng)的各個(gè)部件（如相機(jī)、光源、濾光片等）處于正常工作狀態(tài)。檢查相機(jī)的冷卻系統(tǒng)，確保其能夠降溫至所需的溫度（-20℃左右），以提高成像的靈敏度和信噪比。同時(shí)，檢查成像軟件的版本，確保其為最新版本，以利用最新的功能和優(yōu)化。

動(dòng)物模型準(zhǔn)備：根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的動(dòng)物模型，如小鼠、大鼠等。在進(jìn)行成像前，需要對(duì)動(dòng)物進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，如脫毛（?duì)于熒光成像，避免皮毛的自發(fā)熒光干擾）、標(biāo)記（如注射熒光標(biāo)記物或熒光素酶標(biāo)記的細(xì)胞）等。

麻醉設(shè)備準(zhǔn)備：小動(dòng)物活體成像通常需要在動(dòng)物麻醉的狀態(tài)下進(jìn)行，以確保動(dòng)物在成像過程中保持靜止。因此，需要準(zhǔn)備好麻醉設(shè)備，如氣體麻醉機(jī)（常用異氟烷作為麻醉劑）或注射麻醉劑（如水合氯醛、戊巴比妥鈉等）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇合適的麻醉方式，并設(shè)置好麻醉參數(shù)。

試劑和材料準(zhǔn)備：對(duì)于生物發(fā)光成像，需要準(zhǔn)備熒光素底物（如D-熒光素）。熒光素底物應(yīng)在成像當(dāng)天新鮮配制，并按照動(dòng)物的體重計(jì)算注射劑量（通常為150mg/kg體重）。對(duì)于熒光成像，則需要準(zhǔn)備相應(yīng)的熒光標(biāo)記物或熒光染料。

二、成像參數(shù)設(shè)置

在成像前，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求合理設(shè)置成像參數(shù)。這些參數(shù)包括成像模式、曝光時(shí)間、Binning值、濾光片選擇等。

成像模式選擇

生物發(fā)光成像（BLI）：當(dāng)使用熒光素酶標(biāo)記的細(xì)胞或基因進(jìn)行成像時(shí)，應(yīng)選擇生物發(fā)光成像模式。在此模式下，熒光素酶與熒光素底物在氧和Mg2?離子的存在下發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生可見光。成像系統(tǒng)通過檢測(cè)這些光信號(hào)來反映標(biāo)記物在動(dòng)物體內(nèi)的分布和變化。

熒光成像（FLI）：當(dāng)使用熒光標(biāo)記物或熒光染料進(jìn)行成像時(shí)，應(yīng)選擇熒光成像模式。在此模式下，成像系統(tǒng)通過激發(fā)光激發(fā)熒光標(biāo)記物或染料達(dá)到高能量狀態(tài)，然后產(chǎn)生發(fā)射光。通過檢測(cè)這些發(fā)射光信號(hào)來反映標(biāo)記物在動(dòng)物體內(nèi)的分布和變化。

曝光時(shí)間設(shè)置

曝光時(shí)間是影響成像結(jié)果的重要因素之一。曝光時(shí)間過短可能導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度不足，無法清晰顯示標(biāo)記物在動(dòng)物體內(nèi)的分布；曝光時(shí)間過長則可能增加背景噪音，降低信噪比。因此，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和動(dòng)物模型的特點(diǎn)合理設(shè)置曝光時(shí)間。

對(duì)于生物發(fā)光成像，曝光時(shí)間可以設(shè)置為30秒到1分鐘不等。如果信號(hào)較弱，可以適當(dāng)延長曝光時(shí)間。但需要注意的是，曝光時(shí)間的延長也會(huì)增加背景噪音的積累，因此需要在信號(hào)強(qiáng)度和背景噪音之間進(jìn)行權(quán)衡。

對(duì)于熒光成像，曝光時(shí)間通常較短，一般在10秒以內(nèi)。但具體曝光時(shí)間還需要根據(jù)熒光標(biāo)記物的亮度、動(dòng)物模型的特點(diǎn)以及成像系統(tǒng)的靈敏度等因素進(jìn)行調(diào)整。

Binning值設(shè)置

Binning值是指相機(jī)像素的合并方式。通過增加Binning值，可以提高相機(jī)的靈敏度，但也會(huì)降低圖像的分辨率。因此，需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求合理設(shè)置Binning值。

在大多數(shù)情況下，Binning值可以設(shè)置為1:1（即不進(jìn)行像素合并）。但在信號(hào)較弱的情況下，可以適當(dāng)增加Binning值以提高靈敏度。但需要注意的是，Binning值的增加也會(huì)降低圖像的分辨率和細(xì)節(jié)表現(xiàn)能力。

濾光片選擇

濾光片是成像系統(tǒng)中用于選擇特定波長光線的部件。在熒光成像中，需要根據(jù)熒光標(biāo)記物的激發(fā)和發(fā)射波長選擇合適的激發(fā)濾光片和發(fā)射濾光片。

激發(fā)濾光片用于選擇能夠激發(fā)熒光標(biāo)記物的光線波長；發(fā)射濾光片則用于選擇熒光標(biāo)記物發(fā)射的光線波長。通過合理選擇濾光片組合，可以最大程度地減少背景噪音的干擾，提高成像的信噪比和分辨率。

對(duì)于生物發(fā)光成像，由于熒光素酶產(chǎn)生的光信號(hào)波長范圍較寬（通常在400-600nm之間），因此通常不需要使用特定的激發(fā)濾光片。但可以使用發(fā)射濾光片來進(jìn)一步減少背景噪音的干擾。

三、成像過程操作

在成像過程中，需要按照以下步驟進(jìn)行操作：

麻醉動(dòng)物：將動(dòng)物放入麻醉設(shè)備中進(jìn)行麻醉。確保動(dòng)物在成像過程中保持靜止?fàn)顟B(tài)以減少運(yùn)動(dòng)偽影的干擾。

擺放動(dòng)物：將麻醉后的動(dòng)物擺放到成像系統(tǒng)的動(dòng)物平臺(tái)上。確保動(dòng)物的身體成直線、四肢全展開以便于成像。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求調(diào)整動(dòng)物的高度和位置以確保成像視野的合適性。

設(shè)置成像參數(shù)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置成像參數(shù)（如成像模式、曝光時(shí)間、Binning值、濾光片選擇等）。確保所有參數(shù)設(shè)置正確無誤后進(jìn)行成像操作。

獲取成像圖片：點(diǎn)擊成像軟件的“獲取圖片”按鈕開始成像過程。成像結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保存成像圖片到指定的文件夾中。

圖像處理與分析：使用成像軟件對(duì)獲取的圖片進(jìn)行處理和分析。包括調(diào)整圖像的對(duì)比度、亮度等參數(shù)以優(yōu)化顯示效果；使用ROI（感興趣區(qū)域）工具選擇特定的區(qū)域進(jìn)行定量分析（如計(jì)算發(fā)光面積、總光子數(shù)、光子強(qiáng)度等參數(shù)）。

四、成像后注意事項(xiàng)

在成像結(jié)束后，需要做好以下工作以確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性：

保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：將成像圖片和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保存到指定的文件夾中以便后續(xù)分析和使用。確保數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。

清洗成像系統(tǒng)：在成像結(jié)束后及時(shí)清洗成像系統(tǒng)的各個(gè)部件（如相機(jī)鏡頭、濾光片等）以去除殘留的熒光素底物或其他污染物。這有助于保持成像系統(tǒng)的清潔度和靈敏度并延長其使用壽命。

動(dòng)物處理：在成像結(jié)束后及時(shí)對(duì)動(dòng)物進(jìn)行處理（如蘇醒、放回飼養(yǎng)籠中等）。確保動(dòng)物在成像過程中未受到過度傷害并盡快恢復(fù)其正常生理狀態(tài)。

小動(dòng)物活體成像技術(shù)作為一種非侵入性的研究方法在生物醫(yī)學(xué)研究中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過合理設(shè)置成像參數(shù)和規(guī)范操作流程可以獲得高質(zhì)量的成像結(jié)果并為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)分析提供有力支持。未來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展小動(dòng)物活體成像技術(shù)將在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用并為生物醫(yī)學(xué)研究做出更大的貢獻(xiàn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，研究人員還需要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)要求和動(dòng)物模型的特點(diǎn)對(duì)成像參數(shù)進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化。同時(shí)還需要關(guān)注成像系統(tǒng)的更新和維護(hù)工作以確保其始終處于良好的工作狀態(tài)并為實(shí)驗(yàn)提供可靠的技術(shù)支持。通過不斷探索和實(shí)踐小動(dòng)物活體成像技術(shù)將在生物醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮更加重要的作用。