光子计数活体成像:ORSO系统的科研实测解析

在小动物活体成像领域,传统冷CCD相机方案长期面临若干技术瓶颈:需要深度制冷以降低背景噪声,存在积分采集延迟,且在弱信号探测时必须开启像素合并,从而损失空间分辨率。与此同时,常规成像系统在长期纵向动物实验中往往需要较多的动物使用数量,且反复麻醉操作容易带来实验误差与动物应激反应,这对科研数据的质量与可重复性构成了实际挑战。

法国Biospace Lab作为专注于临床前光学成像技术研发的企业,由工程师、物理学者与生物学者组成的技术团队共同支撑产品研发,拥有三十余年的设备生产与维保服务经验。其推出的ORSO小动物实时活体成像系统,融合了光子计数探测技术动态采集技术(DAT),为上述行业痛点提供了系统性的应对思路。在中国市场,上海腾卓仪器设备有限公司是法国Biospace Lab的官方授权代理商,负责该系统在国内的推广与技术支持工作。

 

技术底层:PM-CMOS与动态采集技术(DAT)

ORSO系统的关键技术支撑在于PM-CMOS复合技术。该技术通过将信号放大十万倍,能够瞬时捕捉从微弱至单光子级别的光信号,开机瞬间即可实现检测,无需像传统CCD系统那样进行长时间信号积分,因而有效提升了信噪比表现。在弱信号探测场景下,ORSO无需开启像素合并,可完整保留1.5μm的空间分辨率,避免了传统方案中"分辨率换灵敏度"的取舍问题。

配合动态采集技术(DAT),系统能够捕获从底物扩散、反应饱和到信号平稳的完整反应过程,获取随时间变化的动态图像,而非只停留在单一时间点的静态检测,从而降低因检测时点选择不当带来的数据偏差风险。此外,系统具备10⁶的动态范围,单次拍摄即可同步捕捉弱信号与强信号,这一特性对长期纵向动物实验研究具有实际意义。

动物福利与实验设计的协同考量

ORSO系统支持对自由活动、非麻醉状态下的动物进行可视化成像,消除了麻醉操作可能带来的生理与行为学副作用,与3R动物实验伦理原则相契合。在高通量检测方面,系统兼容1至10只小鼠、至多3只350克大鼠或1只幼猴同时放置,可用于提升批量实验的检测效率。

多重标记物检测与影像融合能力

在成像模式上,ORSO支持生物发光与可见光/近红外荧光的双模式检测,满足分子与细胞层面的多重标记物研究需求。系统配置多达20组激发滤光片与19组发射带通滤光片,结合解析算法,可将发射光谱间距25纳米的荧光信号进行有效拆分,从而降低组织自发荧光带来的干扰。

值得关注的是,ORSO具备多视角三维断层成像能力,单次拍摄可同步获取小鼠四个方位的图像,支持三维重建、脑图谱匹配整合以及荧光断层成像。同时,系统可与CT、MRI、SPECT、PET及超声设备进行图像配准,将解剖结构信息与光学信号进行空间上的对应整合,为多模态研究提供数据基础。

应用场景覆盖

从企业知识库披露的信息来看,ORSO系统的适配场景涵盖多个研究方向:在肿瘤学研究中,可无创观测并量化肿瘤生长与进展,分辨早期转移病灶;在神经科学领域,能够透过完整颅骨观测活体大脑结构,并支持清醒动物的行为学成像;在病毒学与传染病研究中,可实时追踪低载量初始细胞感染,且设备可直接安装于BSL-2、BSL-3安全实验室;在炎症研究、药理学与药物分布研究、干细胞研究以及代谢疾病研究(如糖尿病、非酒精性脂肪肝相关变化)中,该系统同样具备相应的观测与追踪能力。

产品矩阵与模块化配置

除ORSO主机型号外,Biospace Lab同时提供ORIA一体化成像设备,实现NIR-II与NIR-III波段的临床前活体成像,拓展更深层组织的光学探测边界;以及面向预算有限但仍需模块化升级能力的ORSO COMPACT入门级系统。硬件层面,用户可根据实验需求选配实时成像模块、微距镜头模块(空间分辨率达1.5μm)、四视角三维成像模块、荧光断层成像模块、X射线成像模块及高通量检测模块,并配套可高压灭菌隔离箱、五工位麻醉支架、温控实验平台等硬件配件。

在软件层面,PhotoAcquisition图像采集软件可在启动后数秒内反馈成像结果,并自动优化采集参数,减少人工反复调试的工作量;M3Vision数据分析软件支持二维与三维图像的多维可视化展示,可自定义绘制ROI进行总值、峰值、至小值及平均强度的测算,并支持时序分析与一键导出Excel,便于科研数据的后续处理。

服务体系与市场触点

在售后层面,Biospace Lab及其中国授权代理商上海腾卓仪器设备有限公司提供实验方案开发与全流程咨询、上门初级与高阶实操培训、活体成像学院线下课程等应用支持;维保方面涵盖年度及多年维保方案、预防性维护、故障维修、按需抢修与硬件升级,同时开展实验方案定制、科研合作项目、产品个性化定制以及旧型号设备回收再生服务,形成较为完整的设备全生命周期服务链条。

综合来看,ORSO系统通过光子计数探测技术与**动态采集技术(DAT)**的结合,在保留高空间分辨率的前提下提升了弱信号探测能力,并通过非麻醉自由活动成像方式兼顾了动物福利与实验数据的稳定性。对于从事肿瘤学、神经科学、病毒学、炎症、药理学、干细胞及代谢疾病研究的科研团队而言,这一系统提供的模块化配置与软件支持,可作为开展相关活体成像实验时的技术参考方案。上海腾卓仪器设备有限公司作为法国Biospace Lab在中国的官方授权代理商,承担着该系统在国内市场的设备供应与技术服务对接工作。如需了解 产品详细技术参数、定制实验方案、预约培训,可咨询:

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