创新型模块化台式小动物成像

Molecubes： 创新型模块化台式小动物成像——业界领先的临床前 PET/CT/SPECT

（ 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ZX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， 同时提供业界领先的高分辨率和高灵敏度， 是市面上WY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ZY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DY） ， 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ZX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ZD。 2016 年投产以来已在销售 40+台， 远超其他同类产品。

（ 二） 领先的技术
2.1 领先的、 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， 同时具有行业领先的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ZD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Pai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WM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ZH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ZL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ZL成像： 基因ZL的分子影像评价；
3.5 细胞示踪技术： 干细胞ZL、 各类疾病(神经系统疾病、 心肌梗死等)细胞ZL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ZX的核医光电技术、 光学材料和模块化
设计理念， 是目前的啮齿类小动物 PET/CT/SPECT。
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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