小动物活体 PET 及 X 射线成像系统-G4

 小动物活体 PET 及 X 射线成像系统-G4

新一代小动物 PET 技术

小动物 PET 是转化医学研究的重要工具。G4是不折不扣的高性能 PET/X射线成像系统，其紧凑的空间设计、简单易用的操作流程以及出色的灵敏度和分辨率，能够充分满足研究人员对小动物 PET 成像的切实需求。

高性能的台式设计具有简易直观的工作流程，可方便安置于任何实验室中。G4   PET/X   射线成像系统引入独特的高灵敏度检测技术，因此可在更低辐射剂量的基础上，利用活体动物进行临床前转化医学相关研究。

图1.  利用[18F]FDG  及  G4PET/X  射线成像系统对皮下荷瘤小鼠的糖酵解组织进行成像

主要特点

·        高性能、高灵敏度临床前PET成像技术

·        3D PET 和 X 射线全身成像

·        小巧灵活的台式机身

·        全自动、快速图像重建

·        实时影像

·        简单易用的图像获取和分析软件

结构紧凑

最短的时间内生成 3D 定量 PET 和 X 射线数据

只有 18 英寸宽、24 英寸高的 G4 是业内最小的 PET 成像系统。它可安装在任何实验室内，只需最少的场地规划和培训，即可让现有工作人员立马上手运行。

图 2. G4 PET/X 射线成像系统的尺寸

技术

新一代 PET 成像系统

不同于传统的环状检测系统，G4 通过四面无缝拼接的平板检测器而接收信号，是目前市场上最灵敏的 PET 系统之一。

在这种高灵敏度下，只需微量核素探针即可成像，这意味着在保证高质量影像的同时，只需注射低 10 倍的探针剂量即可成像。

图 3. G4 PET/X 射线成像系统是专门用于小型啮齿类动物成像的高灵敏度、高分辨率的台式 PET 扫描仪。新的平板探测器结构不同于以往环状检测器结构。

图 4. 集成的多模态成像系统提供关于疾病分子机理的重要信息以及解剖学参考。使用 [18F]NaF 对骨代谢成像，方法是将 NaF 快速整合到骨中。增强的骨代谢是反映骨中肿瘤发生（包括转移性及原发性癌症）的一个指标。NaF PET成像（左）、X 射线成像（中）、PET + X 射线成像（右）

G4 工作流程

低投入，高产出

确保每天的研究工作都能顺利开展。简便易用和高性能是该系统的亮点所在。

精心设计的 G4 可最大限度提高工作效率，同时保持实验的准确性。凭借特有的麻醉及恒温工作站，在成像一个动物的同时，可进行另一只动物的成像前预备流程，进而减少准备时间，增加实验通量。

·        实验动物成像前预备工作

·        自动麻醉和加热

·        高效的动物准备过程

·        简化的工作流程

·        高通量性能

图 5. 便捷的成像前准备流程

图 6. 简化的 G4 工作流程允许单个工作人员用多种示踪物对多组动物成像。图像来自 Lazari et al, Fully Automated Production of Diverse [¹⁸F]-Labeled PET Tracers on the ELIXYS Multireactor Radio synthesizer Without Hardware Modification, JNMT, 2014.

成像盒及实验动物预处理工作站

温度和氧气的调控关乎研究的成功与否。这些关键因素可能会影响动物的生理机能，继而影响您的数据结果。利用G4成像前，只需将实验动物放置于成像盒中，并将成像盒接入动物预处理装置，即可自动完成实验动物的预麻醉和恒温操作。

·   吸入麻醉和持续恒温 (37 ^°C)

·   保证小鼠成像体位的一致性      

·   放置环境干扰及污染    

·   其他附件

- 导管线

- 用于动力学研究的血采样管线

- 用于安放动态研究所需的注射器槽      

MRI、CT、SPECT 的多模态连接装置

图 7. G4 成像盒及实验动物预处理工作站

操作简单，快速生成结果

G4 体积虽小，但性能强大，只需用鼠标进行3次点击，G4即可帮您完成实验动物的全身扫描、器官加载和分析。其高灵敏度、空间分辨率、易用性和重负载计算能力可助您以最简洁的操作快速获得优质的 PET 图像。

超快速的自动化图像重建

G4 通过利用高性能的CPU 阵列，以快速自动化地完成直方图绘制、图像处理和 3D 图像重建 — 这一切都将在数据采集后数分钟内完成。

实时监测动物实时呼吸和视频***

内置的视频摄像头可支持对实验动物的生理状况进行实时监测，保障安全、稳定的最佳成像环境。

可兼容大鼠和小鼠

尺寸小不代表容量低。G4 可用于小鼠和大鼠研究。

G4 软件

体验 G4 数据采集引擎

无论是经验丰富的用户还是新手，只需按照流程在软件上点击几下，G4 即可帮助您生成 3D 图像。

高速的 G4 数据采集引擎结合了最新的计算机处理能力、先进的断层图像重建和网络化技术，可快速获取、处理和管理图像数据。G4 软件：

·   通过直观的用户界面支持优化的工作流程，增加研究通量

·   优化的工作流程可实现同步的扫描创建、采集和重建

·   利用软件的自动化功能减少繁琐的簿记工作和用户输入错误

·   数分钟内生成数据

·   稳定的管理工具帮助记录用户和研究活动，同时用于开账单和研究参数核对据格式为标准DICOM格式

图8. 史无前例的桌面式PET/x 射线成像系统。过去，此类系统通常体积庞大，需要单独的安装空间，并且需要额外的底座，而 G4 PET/X 射线成像系统则不受场地的限制

小鼠器官对位功能

小鼠器官对位操作是一种专利算法，它将 PET 图像、X 射线投影和多个小鼠的 CT 图像数据库集中在一起，产生针对此小鼠的 3D 整合结果。该注册系统为用户提供了自动、稳定、可重复的器官水平定量分析。

例如，目前有超过 3000 个用于检测各种研究对象的 PET 成像探针正在开发中。小鼠器官对位功能可以帮助分析这些探针在各个器官的生物分布。

图 9. 应用于小鼠器官对位功能观测 Johns Hopkins研发的一种 新型 PET探针在小鼠体内的器官分布

图 10. 时间活性曲线显示了左侧肿瘤、右侧肿瘤、心脏、左肾和右肾中 PET 探针的定量分布

G4 可视化和分析

VivoQuant^TM 图像浏览和分析软件

VivoQuant 图像分析软件可用于处理和分析来自多个临床前成像模式（例如 PET、MR、CT、Optical 和 SPECT）的数据。

·   3D ROI定量圈选工具允许对大量的数据集进行简便 ROI 圈选定量

·   支持多模式和动态数据

·   定量工具可轻松实现活性浓度分析和 SUV 计算

·   以多种图像和动画格式轻松导出结果

·   时间活性曲线显示血浆和组织中的活性随时间改变的速率

InviCRO 的  iPACS  数据管理工具具有全面的图像储存、版本控制、研究规划、批量图像处理和报告生成功能，可满足您的数据管理需求

图 11. 使用 VivoQuant 软件对 G4 PET/X 射线成像系统获取的图像和数据进行浏览和分析

应用

肿瘤学

[¹⁸F]FDG PET 是常见的糖酵解检测技术，代表了绝大多数的临床 PET 研究。

图 12. 对小鼠皮下移植人源神经胶质瘤进行PET成像

中枢神经系统

使用 [¹⁸F]Fallypride PET 评估大鼠脑中多巴胺 D2/D3 受体表达。

图 13.将20 uCi [¹⁸F]Fallypride 注射入Balb/C 小鼠后 1 小时的成像结果，采集时间 10 分钟（左侧）。将 50 uCi [¹⁸F]Fallypride 注射入Sprague-Dawley 大鼠后 1 小时的成像结果，采集时间 30 分钟（右侧）

心脏学

[¹⁸F]FDG PET 可提供重要的心脏生理学和生物学信息，以此帮助研究人员探索新的治疗方法。

图 14. 对26 g 小鼠进行非门控 [18F]FDG PET 成像。不需要心脏监测，仍能解析难以辨认的右心室（上）、冠状面（左下）和矢状面（右下）

生物分布

G4 能够进行动态研究，以在活体动物水平实时监测体内生物分子的转运和代谢分布。因此，这不仅仅是关于图像，更是关于动力学的定量测量。

图 15. 选自小鼠尾静脉注射 43 uCi [¹⁸F]FDG 后 1 小时内动态扫描的画面。每个画面展示不同的冠状面图像，更好地展示了不同时间段的活性分布

图 16. 1 小时内 [¹⁸F]FDG 在小鼠主要器官中分布的时间活性曲线。(a) 1 小时期间的器官吸收情况。(b) 注射后前 26 秒的详细曲线

免疫 PET

抗体在靶向治疗剂的开发中发挥着重要的作用，并可作为有效的分子成像探针。抗体成像是一种灵敏、非侵入性的分子表征方法，可用于指导诊断、预后、治疗方案的选择和癌症治疗的监测。此类***性标记的抗体、双抗体和微抗体通常用 [⁶⁴Cu]、[⁸⁹Zr] 和 [¹²⁴I]标记。

图 17. 与小鼠数字器官图对位融合的 PET 图像，展示了健康小鼠肝脏对 ⁶⁴Cu ***性标记的微抗体摄入 4 小时后的吸收情况，扫描时间为 20 min。扫描期间整个小鼠中的活性是 3.7 uCi