产品介绍
Nexus 128小动物光声成像，可针对小动物活体进行3D高分辨率、高对比度光声成像，用于心血管疾病（血管生成、心肌炎、血栓、心梗等）、淋巴、肿瘤、神经系统、血液病、新型分子探针（纳米探针）、血红蛋白浓度和血氧饱和度测量和功能影像等方面的前沿性研究，将进一步提升科研单位在这些领域的研究水平和地位。
光声成像是衡量综合性大学中生命科学、基础医学和化学等领域科研水平和科研工作深度的标志性先进分子成像研究仪器，目前开始在国内发展，正在成为教学、科研和重点学科、重点实验室建设必备的分析测试研究手段。鉴于光声技术具有比近红外技术更好的生物组织穿透性，同时还具有分辨率高、无副作用等特点，正逐步成为生物组织无损检测技术领域的另一研究热点。
一、技术原理
当一束光照射到生物组织上，生物组织吸收光能量而产生热膨胀，伴随着热膨胀会产生超声波，吸收光能量的多少决定了产生的超声波的强度。于是不同的组织就会产生不同强度的超声波，可以用来区分正常组织和病变组织。光声成像技术检测的是超声信号（该技术克服了光学成像技术在成像深度与分辨率上不可兼得的不足），反映的是光能量吸收的差异（补充超声成像技术在对比度和功能性方面的缺陷），结合光学和超声这两种成像技术各自的优点，能实现对组织体较大深度的高分辨率、高对比度的功能成像。
近红外小动物光声成像是一种在生物医学基础研究和疾病相关的应用研究中都具有广阔前景的新技术。以动物模型为对象的生物医学研究可以避免在人体进行实验带来的风险，克服某些疾病潜伏期长、病程长的缺点，并且可以严格控制动物实验条件、减少个体差异的影响，是目前动物模型研究中不可或缺的工具之一。
二、两种不同模式的光声成像
从光声成像模式上来看，近红外光声系统可以分为两种方式，一种是基于传统的切片式的2-D成像方式，另一种是真正的3-D光声成像系统。这两种系统最大的区别在于，真正的3-D成像具有各个方向性完全相等的分辨率。而基于传统切片式扫描的系统，在每个切片中心较为狭小的区域具有较高分辨率，而在切片中心以外80%的边缘区域具有较差的分辨率。当这些分辨率不等的切片重建之后组成3-D图像后，得到的是模糊的、不连续的图像，将会大大降低扫描结果的总体分辨率，影响数据的精确性。
Endra Nexus 128是目前市场上唯一一款完全的3-D光声成像系统，能够精确确定探针在组织中的分布，而其他的光声系统是基于切片式的扫描系统。完全的3-D光声成像系统从而决定了Nexus128在空间分辨率、灵敏度、动物处理速度、扫描速度和通量方面都优于其他同类产品，具体原因如下：
等向性分辨率 (Isotropic resolution)：完全的3-D系统在各个方向上具有相同的分辨率。而基于切片式的2-D成像在中心具有一种分辨率，而在外侧就会是另外一种分比率，势必造成分辨率不均一，组成3-D图像就会产生模糊、图像不均一的现象。
灵敏度：完全的3D系统在激光脉冲发生时就能从整个体积来检测光声信号。
通量 ( 扫描速度 ): 完全的3-D系统扫描整个体积仅需3秒钟，而切片式的扫描则需要8分钟或更长的时间来完成。
动物定位：在完全的3-D系统中动物扫描时位置是固定不动的，换能器和动物不发生接触。Endra提供两套动物托盘，因而可以加快动物处理的速度。
三、近红外小动物光声成像系统的应用
近红外小动物光声成像可广泛应用于新型造影剂（探针）的研发、纳米材料临床应用分析、心血管、药物代谢、疾病早期诊断、肿瘤疗效观察、基因表达研究、干细胞及免疫研究等领域。
3.1 光学造影剂应用
我们人体内有许多的成分都是内源性造影剂，例如血红蛋白就是一个很好的内源性造影剂，而携带了氧的血红蛋白在另外的波长会有较大的吸收，所以根据这个原理光声就可以测量血红蛋白浓度和血氧饱和度。体内的软组织、肿瘤内的新生血管也是良好的造影剂，肿瘤的血管新生其原理也是基于血管活动十分活跃，因此含有的血红蛋白浓度高于肿瘤内部结构，基于血红蛋白检测的光声波长就可以实施肿瘤血管新生的分析。
外源性的造影剂，只要其吸收波长在680nm~950nm之间，都可以用光声成像系统来实施检测，例如常用的ICG、几乎所有的纳米材料等，都能在光声系统中产生很好的检测信号。
3.2 纳米材料(新型造影剂)中的应用
纳米材料由于其均一的分散性和纳米级粒度而导致其在近红外有较好的光吸收，这也是光声成像的基础。Endra Nexus 128由于其激发波长是处于680-950纳米，因此所有纳米材料包括碳纳米管(carbon nanotubes)、金纳米棒(gold nanorods)、金纳米笼(gold nanocages)和金纳米球(gold nanospheres)都可以在这个波长内有相应的光吸收，这对于新型纳米探针研究十分有益。
由于Endra Nexus 128光声系统具有非侵入性探测的特点，同时也因为它是真正的3-D成像，因此非常适合于对实验动物的连续观察。在探针被注入实验动物体内后，可以间断性地来扫描实验动物，从而得到探针在体内被摄入、吸收、清除的动态信息。
例如为研究金纳米棒在小鼠移植肿瘤中的动态分布过程，在注射纳米探针后每隔15分钟扫描一次动物，共扫描5次，总时间达到75分钟。扫描后的光声图像可以在软件内融合、并生成相应的动态曲线，方便我们的分析。
从软件分析的界面可以看出，应用Nexus 128可以实现探针实验研究的各个方面，这包括比较不同探针的吸收时间、比较肿瘤不同区域吸收时间、检验不同吸收时间探针浓度效果和检验靶向探针在肿瘤内部的3-D分布状况等。这些应用对于探针研发、临床前评估都是至关重要的。
3.3 解剖学应用
由于生物机体的肌肉、骨骼、蛋白质等在近红外区域都有一定程度的吸收，作为内源性造影剂，在光声扫描下可以呈现不同的光声信号，因而可以作为解剖学成像的一个手段。在下图的光声成像中，我们可以清楚看到鼠的各个解剖学结构。
3.4 肿瘤学应用
3.4.1 肿瘤形态学
光声由于其具有的高分辨率，因此可以在肿瘤形态学研究中发挥自己独特的优势。同时又由于光声检测是一种非侵入性、无损的检测方式，因此对于实验材料来讲是没有任何危害的，因此对于研究结果的解释更加科学合理。
3.4.2 肿瘤灌注
由于肿瘤外周和内部结构不同，因此会造成这两个不同区域对于造影剂的吸收产生不同的行为。肿瘤外周灌注通常是吸收较快，因为那里有较多的血管新生，代谢旺盛，因而清除速度也快，曲线呈现快升快降模式；相反，肿瘤内部由于代谢较慢，灌注呈现慢升慢降模式，且总体信号峰值大大低于肿瘤外周信号。这可以用于肿瘤状态测定，如果这两个峰值在时间上逐渐靠近，说明肿瘤得到了抑制，向预后良好方向发展，反之表明肿瘤恶化。
近红外小动物光声成像系统的代表：Endra Nexus 128
Endra公司是由辉瑞、默克、强生、雅培、Lilly、诺华诺德、阿斯特拉等七大制药公司组成的Enlight Biosciences实体投资成立的。Endra发展光声的历史可以追溯到2001年，迄今已有九年的历史，目前Endra已经在肿瘤生物学和探针研发方面开展了3年多的应用性研究。
Endra Nexus 128有专门的动物准备台，对小鼠做光学成像，可以和光声的图片以及超声图像融合提供定位。
Nexus 128硬件部分使用起来十分方便，处理动物也十分简单，因此可以实现快速的动物扫描。由于Endra可为用户选配多个动物托盘（animal tray），因此在一个动物正在扫描时，另外的动物托盘可以同时进行动物麻醉和造影剂注射，因此大大提高了动物处理速度。
从上图可以看出，操作Nexus 128的步骤十分简单。第一步就是动物的前处理，在麻醉盒中实施动物麻醉，现在有众多的商业化系统可以实施小动物的麻醉。第二步把麻醉后的动物放在动物托盘上，如有造影剂，可在此时通过眼部或尾静脉注射造影剂。然后摆好位置，在动物处理台上进行白光成像，为与光声定位提供可见光图像。第三步，把动物托盘移至Nexus 128上，按照高位和地位两个位置选择不同的固定位置进行固定，盖上仓门就可进行动物光声扫描了。
Nexus 128的动物托盘卡槽有高位和低位两个可选位置，分别对应于皮下肿瘤扫描和全身成像扫描，给用户使用带来便利和更高的分辨率，使实验结果更加准确可靠。
Nexus 128配备的动物处理台，内置光学摄像头，可以记录动物的体位，然后把位置信息记录下来。在接下来的图像重建中，可以与光声位置融合，从而使实验结果的解释更加科学合理。
Nexus 128系统采用一个PC工作站来捕获数据，用另一台Mac机来实施数据的重建，这样可以做到捕获和重建互不干扰，在重建的同时可以同时进行下一步的数据捕获。
Nexus 128输出的DICOM格式图像可被所有3-D处理软件识别，因此可以实现图像处理的融合和比较。
应用Nexus 128的软件，可以对动物位置进行定位，实现与光声图像的融合，从而合理解释实验结果。同时应用3-D分析软件可以进行特定区域选取、特定体积选取、3-D视野显示、吸收剂量计算、动态探针摄取过程计算、不同时段图像融合、剂量时间动态分布、不同探针吸收过程比较、肿瘤内外剂量计算等各项任务。
Endra Nexus 128与其它产品相比具有以下优势：
真正的全角度3D成像，提供精确定位，可提供较高的图片对比度和分辨率。
可以连接气体麻醉，动物准备时间短（1分钟左右），节省时间，提高使用率，每小时可完成20只小鼠，同时成像后动物可以马上恢复。实验动物放在专门的托盘上面，不必浸在特殊的液体里。所以可以对任何部分（如脑部）做活体成像。
已经成功应用于检测血红蛋白，氧合血红蛋白，ICG，IR800，量子点，纳米金等多种荧光染料和光声造影剂。
全球用户最多，已被欧美日韩等多个著名科研单位选用，性能得到了充分认可。
拥有全球光声领域最权威的科学家顾问团队。
总之，Endra小动物光声成像系统是一种新型的无损伤活体成像模式，它同时具备光学成像的高对比度特性和超声成像的高穿透深度特性，可以提供高分辨率和高对比度的组织成像。Endra成像系统既可以实现内源性结构成像，也可以在对比增强剂辅助下得到对比度更高的图像。它可以应用于心血管、药物代谢、疾病早期诊断、基因表达研究、干细胞及免疫、肿瘤生物学，脑神经生物学等各研究领域，为科学研究提供更可靠更全面的实验数据。
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