小动物活体成像技术_浙江大学汇总
小动物活体成像技术的原理及操作方法
⼩动物活体成像技术的原理及操作⽅法2、⽣物发光成像活体⽣物荧光成像技术就是指在⼩的哺乳动物体内利⽤报告基因-荧光素酶基因表达所产⽣的荧光素酶蛋⽩与其⼩分⼦底物荧光素在氧、Mg2+离⼦存在的条件下消耗ATP发⽣氧化反应,将部分化学能转变为可见光能释放。
然后在体外利⽤敏感的CCD设备形成图像。
荧光素酶基因可以被插⼊多种基因的启动⼦,成为某种基因的报告基因,通过监测报告基因从⽽实现对⽬标基因的监测。
⽣物荧光实质就是⼀种化学荧光,萤⽕⾍荧光素酶在氧化其特有底物荧光素的过程中可以释放波长⼴泛的可见光光⼦,其平均波长为560 nm(460—630 nm),这其中包括重要的波长超过600 nm的红光成分。
在哺乳动物体内⾎红蛋⽩就是吸收可见光的主要成分,能吸收中蓝绿光波段的⼤部分可见光;⽔与脂质主要吸收红外线,但其均对波长为590—800 nm的红光⾄近红外线吸收能⼒较差,因此波长超过6 00 nm的红光虽然有部分散射消耗但⼤部分可以穿透哺乳动物组织被⾼灵敏的CCD检测到。
⽣物发光成像的优点可以⾮侵⼊性,实时连续动态监测体内的各种⽣物学过程,从⽽可以减少实验动物数量,及降低个体间差异的影响;由于背景噪声低,所以具有较⾼的敏感性;不需要外源性激发光,避免对体内正常细胞造成损伤,有利于长期观察;此外还有⽆放射性等其她优点。
然⽽⽣物发光也有⾃⾝的不⾜之处:例如波长依赖性的组织穿透能⼒,光在哺乳动物组织内传播时会被散射与吸收,光⼦遇到细胞膜与细胞质时会发⽣折射,⽽且不同类型的细胞与组织吸收光⼦的特性也不尽相同,其中⾎红蛋⽩就是吸收光⼦的主要物质;由于就是在体外检测体内发出的信号,因⽽受到体内发光源位置及深度影响;另外还需要外源性提供各种荧光素酶的底物,且底物在体内的分布与药动⼒学也会影响信号的产⽣;由于荧光素酶催化的⽣化反应需要氧⽓、镁离⼦及ATP等物质的参与,受到体内环境状态的影响。
⼆、⼩动物活体成像1、制作动物模型可根据实验需要通过尾静脉注射、⽪下移植、原位移植等⽅法接种已标记的细胞或组织。
细胞和活体动物多光谱影像系统-浙江大学
4)同时配备显微成像系统，提高分辨率。
一.申请理由（请说明1、购置本设备的必要性；2,能利用该设备的学科；3、本校是否有同类设备，能否共享；4、如果本校已有该类设备，说明这些设备的工作情况；5、国内外供货商以及相关设备的比较）
现代分子生物学的发展已经使人们对疾病的认识从表象深入到了分子层次，带动着疾病的诊断和治疗手段也开始进入分子时代。相对于传统的基于解剖结构和组织的诊断和治疗方法，分子影像技术针对在疾病发生发展过程中的关键生物分子设计探针，无疑可以更精确，更有效，所以成为发展极为迅速的学科之一。
浙江大学
科技创新平台
购置大型贵重精密仪器设备项目
可行性论证与审批表
设备名称：细胞和活体动物多光谱影像系统
平台名称：浙江加州纳米技术研究院中心
经费来源：省拔专项经费
项目负责人：程家安
填表日期：2006.6.10
浙江大学实验室与设备管理处制
（2005年10月版）
购置大型贵重精密仪器设备项目可行性论证与审批报告
徐宇虹（已通过培训）
购置提议人
购置附议人1
购置附议人2
购置附议人3
购置附议人4
姓名
徐宇虹
职称
教授
方向
签名
研究方向意见：
负责人：200年月日
科技创新平台意见：
负责人：200年月日
审批意见
实验室与设备管理处意见：
负责人：200年月日
主管部门意见：
负责人：200年月日
校领导审批意见：
负责人：200年月日
随着转基因技术与动物模型的飞速发展，越来越多的研究者采用动物影像设备来观察表型，研究疾病的发展过程，评估可能的治疗的效果。对于其中的一些关键性分子，通常的探测方法有离体和在体两种。分子影像技术作为一种在体探测方法，其优势在于可以快速、远距离、无损伤地在多个时间点对同一活体动物进行纵向观察，获得系统的信息。而实时的、高分辨率的影像又可以采用先进定量技术去获取必需的生物及化学参数，为了解疾病的发生发展机理，开展疾病的早期诊断和治疗，以及评价药物治疗效果提供可能性。所以小动物分显微多光谱影像分析系统（可见光420FL（波长范围420~720nm连续可调波长）。可用于细胞及组织切片的荧光多光谱分析。
小动物活体成像的原理
小动物活体成像的原理X射线成像是一种常见的医学成像技术，它利用X射线的穿透能力，将小动物的内部结构投影到X射线片上。
X射线片上的图像显示出不同组织的不同程度的吸收能力，从而形成清晰的图像。
这种技术特别适用于骨骼成像，可以帮助医生诊断骨折、畸形和其他骨骼问题。
然而，X射线成像对软组织的成像效果相对较差，因为软组织对X射线的吸收能力较低。
MRI（磁共振成像）是一种基于磁场和无线电波的成像技术，它可以生成高分辨率的图像，显示出小动物的内部结构和组织。
MRI利用磁场和无线电波与人体内的氢原子核相互作用，进而生成图像。
不同组织中的氢原子核会以不同的方式响应磁场和无线电波，从而形成不同的信号。
通过对这些信号的分析，可以得到高质量的图像，可以清晰地显示出小动物的内部结构。
PET（正电子发射断层成像）是一种核医学成像技术，它利用放射性同位素的分布来成像。
在PET扫描中，小动物被注射一种含有放射性同位素的物质，这种物质会发射出正电子。
当正电子与负电子相遇时，会产生两个相互运动的光子，这两个光子沿着相反的方向飞行。
PET仪器能够探测到这两个光子，并利用它们的信息来重建出小动物内部的三维图像。
PET扫描特别适用于研究小动物的代谢和功能活动，如脑部活动和肿瘤发展等。
除了以上介绍的成像技术，还有许多其他的小动物活体成像技术，如超声成像、光学成像和多光子显微镜等。
这些技术各有特点，可以用于不同类型的研究和临床应用中。
例如，超声成像是一种通过声波的反射和传播来成像的技术，可以实时观察小动物内部的结构和运动。
光学成像则利用光的散射和吸收特性来成像，适用于观察小动物的血流和氧合情况。
多光子显微镜则结合了光学和激光技术，可以实现高分辨率的三维成像。
小动物活体成像技术为科学家们提供了一种非侵入性的手段，可以深入了解小动物的内部结构和功能。
这些技术在医学研究、药物开发和疾病诊断等方面都有重要的应用价值。
随着科技的不断进步，相信小动物活体成像技术将会越来越先进，为科学家们带来更多的发现和突破。
小动物活体成像技术_浙江大学
小动物活体成像技术李冬梅万春丽李继承摘要：随着小动物成像技术的发展，活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用。
本文围绕五种小动物成像专用设备，综述其特点及主要应用，比较各种设备的优势和劣势，总结小动物活体成像设备的发展趋势。
关键词：小动物；活体；成像技术Small living animal imaging technologyLI Dong-Mei1 WAN Chun-li 2 LI Ji-Cheng 1（1Medical college of Zhejiang university，2Shanghai sciencelight biology sci&tech Co.,Ltd.）Abstract: With the development of small animal imaging technology, non-invasive imaging in small living animal models has gained increasing importance in pre-clinical research. Based on five kinds of small animal imaging special equipments, this article reviews their characteristics and illustrates their main applications. Meanwhile, this article also compares the advantages and limitations of these equipments and summarizes the trends of small living animal imaging equipments.Key words: small animal;living; imaging technology动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与手段，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施，同时大鼠、天竺鼠、小鼠等小动物由于诸多优势在生命科学、医学研究及药物开发等多个领域应用日益增多。
小动物活体成像技术的原理及操作方法
小动物活体成像技术的原理及操作方法小动物活体成像技术是一种用于非侵入性的观察小动物体内活动的技术。
它可以通过显影小动物的生物分子、细胞、组织、器官以及整体结构，从而获取关于它们的形态、功能和代谢信息。
在医学研究、药物研发和临床诊断中，小动物成像技术具有重要的应用价值。
1.光学成像：光学成像是利用光线通过生物组织时的散射和吸收特性来观察和记录组织的形态和功能。
这种技术包括荧光成像、双光子显微镜、光声成像等。
其中，荧光成像是利用特定的分子标记物与目标分子结合后的荧光信号进行成像，而双光子显微镜则采用长波长激光来更深入地穿透生物组织进行成像。
2. 核磁共振成像（MRI）：MRI利用静磁场和脉冲磁场来获取生物组织的形态和功能信息。
其原理是通过对核自旋在静磁场中的预cession以及脉冲磁场的激发和接收来获取信号，并通过计算重建成图像。
3.正电子发射断层扫描（PET）：PET利用放射性同位素标记的生物分子来观察和记录生物组织的代谢、功能和分布情况。
其原理是标记荧光物质与目标分子发生放射性衰变并释放正电子，然后通过正电子与电子相遇并发生湮灭反应，产生两个光子，再通过和PET仪器接收器相遇并形成探测信号，最终通过计算重建出成像。
1.选择合适的动物模型：根据实验目的和需要，选择适合的小动物模型，例如小鼠、大鼠等。
确保动物的健康和生理状况符合实验要求。
2.准备适当的标记物：根据研究需求，选择合适的标记物。
标记物可以是荧光染料、放射性同位素、磁共振对比剂等，用于标记目标分子或组织。
3.标记物注射或给药：将选择的标记物进行注射或给药，使其能够与目标分子或组织结合。
4.成像设备设置：根据实验要求，将成像设备进行适当的设置，例如调整光源、控制磁场强度等。
5.成像操作：对标记物注射或给药后的小动物进行成像操作。
操作过程中可以根据需要调整成像参数，如曝光时间、扫描时间等。
6.数据分析和解释：对成像结果进行数据分析和解释，提取关键信息，评估实验效果，并与其他实验数据进行比较和验证。
FMT小动物活体荧光断层成像技术的特点及优势
FMT小动物活体荧光断层成像技术的特点及优势1.动态观察：FMT技术能够实时观察小动物体内的荧光信号变化。
通过连续观察动物体内的荧光信号，可以了解不同时间点之间的动态变化，比如药物的代谢过程、细胞内信号传递的动态过程等。
2.低剂量成像：FMT技术只需要在小动物体内植入极小剂量的荧光探针，就可以获得高分辨率的成像数据。
相比于传统的放射性标记方法，FMT技术对动物体的伤害更小，更加安全。
3.三维成像：FMT技术采用断层成像技术，可以对小动物体内的荧光信号进行三维成像。
与传统的二维成像相比，三维成像可以提供更详细、准确的信息，更好地了解荧光信号在小动物体内的空间分布情况。
4.高灵敏度：FMT技术具有很高的灵敏度，可以检测到极低浓度的荧光信号。
这使得FMT技术在研究离子浓度、代谢产物等低浓度信号时具有优势，有助于了解生物分子在小动物体内的分布和转运情况。
1.非侵入性：FMT技术避免了传统成像方法中需要对小动物进行切割或特殊处理的步骤。
它通过植入荧光探针，来实现对小动物体内荧光信号的成像，避免了对小动物的伤害，减少了实验操作的复杂性。
2.多参数成像：FMT技术可以同时对多个荧光通道进行成像，获得多个参数的信息。
这使得研究人员可以通过观察不同荧光通道的信号，了解多个生物过程之间的关联性，为研究提供更全面的数据。
3.高通量成像：FMT技术可以实现对多个小动物进行高通量的成像，提高了实验效率和产出率。
这对于大规模筛选药物、评估治疗效果等研究具有重要意义。
总之，FMT小动物活体荧光断层成像技术具有非侵入性、动态观察、低剂量成像、三维成像和高灵敏度等特点，并且相比于传统的成像方法具有非侵入性、多参数成像和高通量成像等优势。
这使得FMT技术在生物医学研究中有着广泛的应用前景，可以用于研究小动物体内的荧光信号、生物分子的转运和代谢过程等。
ivis小动物活体成像原理
ivis小动物活体成像原理IVIS小动物活体成像技术是一种非常先进的体内活体成像技术，通过利用进阶成像技术，可以观察小动物体内的生物过程，对小动物模型的生理状况等进行研究，从而为治疗疾病的研发提供基础支持。
IVIS小动物活体成像技术的原理IVIS小动物活体成像技术的原理是利用各种光源激发小动物体内的荧光信号，通过荧光信号的强度或荧光成像分析来诊断或分析小动物的整体或某一组织器官的代谢。
荧光成像可以用于实时监测小动物模型的生理过程，观察细胞、分子和肿瘤的病理学表现，评估药品的治疗效果。
在IVIS小动物活体成像技术中，有三个主要的成像原理：1. 荧光素生物成像原理荧光素在小动物体内氧化成荧光素酶，荧光素酶可以将D-luciferin转化成氧化荧光素（Luciferase）。
Luciferase反应会放出能量以荧光形式发射，产生很强的荧光信号。
2. 量子点生物成像原理量子点是一种可以发光的半导体纳米粒子，由于量子点在空间和时间的分辨率非常细致，在感受器官、观察分子生物学过程方面得到了广泛的应用。
因此，量子点被广泛地应用在活体成像领域。
3. 彩色化学成像原理彩色化学成像采用与荧光素和量子点相比更加分散，但是可以通过化学发光实现成像，例如X荧光素染料（X-gal）是一种产生蓝色信号的底物，可以用来检测beta-加氧酶活性。
IVIS小动物活体成像技术的应用IVIS小动物活体成像技术已经成功地应用于心血管和内分泌疾病研究、生物感应和疫苗研发、神经退行性疾病、血液学、癌症和肿瘤治疗等方面。
其中，荧光素生物成像技术在肿瘤研究方面得到了广泛的应用。
研究人员可以使用体内植入的荧光素表达载体，作为标志基因，导入肿瘤细胞中，通过活体成像技术观察肿瘤初次出现、生长、扩散等现象，从而为治疗癌症提供了宝贵的信息和基础支持。
IVIS小动物活体成像技术的优势IVIS小动物活体成像技术比传统的动物实验更加高效和拥有更强的伦理意义。
传统的动物实验需要大量的动物和时间来获得有效的实验结果，还需要对动物进行不同层次的观察，而IVIS小动物活体成像技术不仅可以在同一小动物体内进行多个实验，而且需要的动物数量只有传统实验的十分之一，从而大大减少了对小动物的伦理影响。
五种常见的小动物活体成像技术
五种常见的小动物活体成像技术01前言动物活体成像技术是指应用影像学方法，在不损伤动物的前提下，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。
随着小动物成像技术的发展，活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出了各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。
小动物活体成像技术主要分为五大类：可见光成像(Optical)、核素成像(PET/SPECT)、计算机断层摄影成像 (CT)、核磁共振成像(MRI)、超声成像（Ultrasound)。
02小动物活体成像设备特点、应用及优缺点1.可见光成像设备体内可见光成像包括生物发光与荧光两种技术。
前者是动物体内的自发荧光，不需要激发光源，而后者则需要外界激发光源的激发。
1.1生物发光设备：生物发光是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应底物发生生化反应产生生物体内的光信号。
标记后的荧光素酶只有在活细胞内才会产生发光现象，并且发光强度与标记细胞的数目呈线性相关。
1.2荧光设备：荧光技术则采用荧光报告基因（GFP、RFP）或荧光染料（包括荧光量子点）等新型纳米标记材料进行标记，利用报告基因产生的生物发光、荧光蛋白质或染料产生的荧光就可以形成体内的生物光源。
可见光成像优势与应用：使用低能量、无辐射、对信号检测灵敏度高、实时监测标记的活体生物体内的细胞活动和基因行为，被广泛应用到监控转基因的表达、基因治疗、感染的进展、肿瘤的生长和转移、器官移植、毒理学、病毒感染和药学研究中。
可见光成像的主要缺点：二维平面成像、不能绝对定量。
发展前景：目前仅仅停留在仿体和小动物实验阶段,尚未进入临床应用，在许多方面仍需进一步改进和完善.寻找新的高量子效率荧光团，改进重建算法、拓展新型光学成像技术、提高图像分辨率是未来的重要任务。
2.核素成像设备PET、SPECT是核医学的两种显像技术，相同之处是都利用放射性核素的示踪原理进行显像，皆属于功能显像。
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小动物活体成像技术李冬梅万春丽李继承摘要：随着小动物成像技术的发展，活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用。
本文围绕五种小动物成像专用设备，综述其特点及主要应用，比较各种设备的优势和劣势，总结小动物活体成像设备的发展趋势。
关键词：小动物；活体；成像技术Small living animal imaging technologyLI Dong-Mei1 WAN Chun-li 2 LI Ji-Cheng 1（1Medical college of Zhejiang university，2Shanghai sciencelight biology sci&tech Co.,Ltd.）Abstract: With the development of small animal imaging technology, non-invasive imaging in small living animal models has gained increasing importance in pre-clinical research. Based on five kinds of small animal imaging special equipments, this article reviews their characteristics and illustrates their main applications. Meanwhile, this article also compares the advantages and limitations of these equipments and summarizes the trends of small living animal imaging equipments.Key words: small animal;living; imaging technology动物模型是现代生物医学研究中重要的实验方法与手段，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律和研究防治措施，同时大鼠、天竺鼠、小鼠等小动物由于诸多优势在生命科学、医学研究及药物开发等多个领域应用日益增多。
近年来各种影像技术在动物研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。
动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。
动物活体成像技术主要分为光学成像(optical imaging)、核素成像（PET/SPECT）、核磁共振成像（magnetic resonance imaging ，MRI）、计算机断层摄影（computed tomography，CT）成像和超声（ultrasound）成像五大类。
活体成像技术是在不损伤动物的前提下对其进行长期纵向研究的技术之一。
成像技术可以提供的数据有绝对定量和相对定量两种。
在样本中位置而改变，这类技术提供的为绝对定量信息，如CT、MRI和PET提供的为绝对定量信息；图像数据信号为样本位置依赖性的，如可见光成像中的生物发光、荧光、多光子显微镜技术属于相对定量范畴，但可以通过严格设计实验来定量[1]。
其中可见光成像和核素成像特别适合研究分子、代谢和生理学事件，称为功能成像；超声成像和CT则适合于解剖学成像，称为结构成像，MRI介于两者之间。
1 可见光成像体内可见光成像包括生物发光与荧光两种技术[2]。
生物发光是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应底物发生生化反应产生生物体内的光信号；而荧光技术则采用荧光报告基因（GFP、RFP）或荧光染料（包括荧光量子点）等新型纳米标记材料进行标记，利用报告基因产生的生物发光、荧光蛋白质或染料产生的荧光就可以形成体内的生物光源。
前者是动物体内的自发荧光，不需要激发光源，而后者则需要外界激发光源的激发[3]。
1.1 生物发光：哺乳动物生物发光，一般是将萤火虫荧光素酶（Firefly luciferase）基因整合到需观察细胞的染色体DNA上，以表达荧光素酶，培养出能稳定表达荧光素酶的细胞株，当细胞分裂、转移、分化时，荧光素酶也会得到持续稳定的表达[4]。
标记后的荧光素酶只有在活细胞内才会产生发光现象，并且发光强度与标记细胞的数目呈线性相关。
除萤火虫荧光素酶外，有时也会用到海肾荧光素酶（renilla Luciferase）[5]。
二者的底物不一样，萤火虫荧光素酶的底物是荧光素（D-luciferin），海肾荧光素酶的底物是腔肠素（coelentarizine）。
二者的发光波长不一样，前者所发的光波长在540~600nm，后者所发的光波长在460~540nm左右。
前者所发的光更容易透过组织，在体内的代谢较后者慢，而且特异性好。
所以，大部分活体实验使用萤火虫荧光素酶基因作为报告基因，如果需要双标记或特殊的实验，也可采用后者作为备选方案。
新问世的PpyRed红色漂移荧光素酶，把以前的荧光素酶的发光峰从562nm漂移到612 nm。
随着发光波长的增加，PpyRed红色漂移荧光素酶穿透性大大提高，被皮肤吸收的比例显著降低，且光的漫射现象减少，提高了分辨率。
总的说来，PpyRed红色漂移荧光素酶提高了活体生物发光成像的灵敏度和分辨率[6]。
对于细菌标记，一般利用发光酶基因操纵子luxABCDE或luxCDABE，其由控制的编码荧光素酶的基因和编码荧光素酶底物合成酶的基因组成。
利用这种办法进行标记的细菌会持续发光，不需要外源性底物。
但是一般细菌标记需要转座子的帮助把外源基因插入到细菌染色体内稳定表达。
通过荧光素酶基因标记的细菌进行的胃肠道排空的实验可以把活体成像的研究应用扩展到药物动力学、胃肠道功能学等领域[7]。
1.2荧光：荧光成像技术发展迅速，主要表现在成像探针的不断更新；光学成像系统不仅提供定量信息，还能提供三维立体图像和多项复杂的数据；红外线断层扫描重建、光谱分离、图像融合和多通道成像技术已经在许多成像系统常规应用。
随着小动物成像技术的发展，成像探针种类越来越多，功能越来越强大[8]。
量子点(quantum dots，QDs)荧光标记是纳米技术和体内荧光成像技术结合的一种新技术，除了能对活细胞实时长时间动态荧光观察与成像，对细胞间、细胞内及细胞器间的各种相互作用的原位实时动态示踪外，还可以标记在其他需要研究的物质上，如药物、特定的生物分子等，示踪其活动及作用，其在长时间生命活动监测及活体示踪方面具有独特的应用优势[9]。
可见光成像的主要缺点是二维？平面成像及不能绝对定量，新一代荧光分子断层成像（fluorescence molecular tomography, FMT）采用特定波长的激发光激发荧光分子产生荧光，通过图像重建提供目标的深度信息和对目标物进行立体成像，并且可以定量及多通道成像，能够在毫米量级的组织中检测与某种生理功能相关的荧光探针的浓度分布，在疾病特别是癌症的早期诊断、基因表达图谱、蛋白质功能研究、受体定位、细胞通路解释和检测小分子蛋白之间的相互作用等生物技术方面，有着重要的作用[10]。
几种基于荧光显微镜技术的方法适用于体外细胞也适合体内细胞的观察，如多光子显微技术、激光显微共聚焦技术和纤维光学方法等。
因为共聚焦显微术使用方便、耗费少，所以应用最广泛，但如果观察时间过长且组织光穿过率低，光毒性导致的细胞死亡是其应用的局限性之一[1]。
多光子显微技术能达到800 μm以上深度的空间分辨率，通过多通道检测不同标记的荧光物体，以及信号融合可得到三维图像信息，也可提供几个小时的高空间分辨率的成像[11]；虽然活体多光子显微成像系统提供的是相对定量的荧光信号，但它可以使用血管内定量参数及细胞迁移间隙定量。
可见光成像优势是使用低能量、无辐射、对信号检测灵敏度高、实时监测标记的活体生物体内的细胞活动和基因行为[12]，被广泛应用到监控转基因的表达、基因治疗、感染的进展、肿瘤的生长和转移、器官？移植、毒理学、病毒感染和药学研究中。
目前光学成像大多还处在以小动物为对象的基础研究阶段，但随着可见光成像技术的成熟和完善，针对临床研究前期的相关工作将陆续开展。
2 核素成像正电子发射断层成像技术(positron emission tomography，PET)和单光子发射计算机断层成像术(Single-Photon Emission Computed Tomography，SPECT)是核医学的两种显像技术。
临床PET、SPECT显像效果欠佳，分辨率较低（临床PET分辨率为4~8 mm），无法满足小动物显像研究的要求[13]。
小动物PET、SPECT专为小动物实验而设计，探测区域小，空间分辨率很高，可达1.0mm[13]，有些？动物PET使用活动的扫描架不只适合小动物也适合中等大小的动物[14]。
PET与SPECT相同之处是都利用放射性核素的示踪原理进行显像，皆属于功能显像。
除了一般的分子成像技术都具有的无创伤、同一批动物持续观察的优点外，小动物PET/SPECT与其他分子显像方法相比还具有以下显著优势：①具有标记的广泛性，有关生命活动的小分子、小分子药物、基因、配体、抗体等都可以被标记；②绝对定量；③对于浅部组织和深部组织都具有很高的灵敏度，能够测定感兴趣组织中p-摩尔，甚至f-摩尔数量级的配体浓度，对于大鼠的检测很方便；④可获得断层及三维信息，实现较精确的定位；⑤小动物PET/SPECT可以动态地获得秒数量级的动力学资料，能够对生理和药理过程进行快速显像；⑥可推广到人体[15]。
2.1 小动物PET：进行小动物PET显像，首先是利用医用回旋加速器发生的核反应，生产正电子放射性核素，通过有机合成、无机反应或生化合成制备各种小动物PET正电子显像剂或示踪物质。
显像剂引入体内定位于靶器官，利用PET显像仪采集信息显示不同断面图并给出定量生理参数。
小动物PET的优势在于特异性、敏感性和能定量示踪标记物，且PET使用的放射性核素多为动物生理活动需要的元素，因此不影响它的生物学功能，放射性标记物进入动物体内后，由于其本身的特点，能够聚集在特定的组织器官或参与组织细胞的代谢；半衰期超短，一般在十几分钟到几小时，适合于快速动态研究，如11C、15O、3N ，半衰期在20min以内[16]；同时湮没辐射产生的两个能量相等的γ光子互成180°，提供了很好的空间定位，所以正电子成像仪一般不需要机械准直器，采用电子准直，从而大大提高了探测灵敏度，改善了空间分辨率。
尽管小动物PET已取得了巨大发展，然而却面临以下挑战，空间分辨率和系统绝对灵敏度是影响PET图像质量的重要指标，但分辨率和灵敏度却是一对矛盾体，分辨率虽已达到1mm，但却降低了灵敏度；同时小动物PET在很大程度上缺少解剖结构信息和使用放射性核素，要求回旋加速器靠近成像设备[14]。