活體成像（In Vivo Imaging）是一種能夠在活體生物體內實時監測生物過程的技術，廣泛應用于生物學、醫學和藥理學研究中。它不僅能夠提供高分辨率的圖像，還能動態跟蹤細胞、分子以及生理病理變化，極大地推動了基礎研究和臨床應用的發展。本文將詳細探討活體成像技術的基本原理、常用成像模式及其在各個領域的廣泛應用。

利用光與組織相互作用產生的信號進行成像，主要包括可見光、近紅外（NIR）熒光成像和生物發光成像。其中：

1、熒光成像

通過向目標對象注射熒光探針或標記物，在特定波長光照下激發產生熒光，再由相機捕捉熒光信號形成圖像。

2、生物發光成像

使用能夠發出可見光的酶類（如螢火蟲熒光素酶），當底物（如D-熒光素）被引入后，發生化學反應并釋放光子，從而實現成像。

為了克服單一成像方式的局限性，近年來出現了結合多種成像技術的多模態成像系統，例如PET/CT、SPECT/CT、MRI/PET等。這些系統可以同時獲取不同類型的影像信息，提高診斷準確性。

1. 光學成像

熒光成像：具有較高的靈敏度和空間分辨率，適用于細胞水平的研究；常用的熒光探針包括GFP、RFP等綠色熒光蛋白和紅色熒光蛋白。

生物發光成像：無需外部光源激發，減少了背景干擾，特別適合長期追蹤同一動物模型中的細胞活動。

2. 核醫學成像

正電子發射斷層掃描（PET）：基于放射性同位素標記的小分子示蹤劑，用于檢測代謝活性高的區域，常用于腫瘤、心血管疾病等領域。

單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）：類似于PET，但使用的是γ射線發射源，成本較低，適用于一些特定疾病的診斷。

3. 磁共振成像（MRI）

利用強磁場和射頻脈沖使氫原子核發生共振，重建出高質量的軟組織圖像，對腦部、心臟等器官有很好的顯示效果。

4. 超聲成像

利用高頻聲波反射原理成像，實時性強且無輻射危害，廣泛應用于婦產科、泌尿科等領域。

5. X射線計算機斷層攝影（CT）

通過X射線穿透物體后的衰減情況生成斷層圖像，主要用于骨骼系統和胸部疾病的檢查。

1. 細胞行為分析

研究細胞遷移、增殖、凋亡等基本生命過程，了解其調控機制。

2. 干細胞研究

監測干細胞分化方向及其在再生醫學中的潛力，探索新型治療策略。

3. 腫瘤研究

監測腫瘤殺傷效果，探索腫瘤治療新方法。

1. 藥效評估

在小鼠等動物模型中測試新藥的安全性和有效性，優化劑量方案。

2. 靶點發現

確定藥物作用的具體部位和途徑，為開發更精準的治療方法提供依據。

3. 毒性評價

評估藥物對重要器官（如肝、腎）的影響，確保用藥安全。

1. 癌癥早期檢測

發現微小轉移灶，指導手術切除范圍，預測術后復發風險。

2. 心血管疾病

測量血流速度、血管壁厚度等參數，評估動脈硬化程度。

3. 神經系統疾病

定位病變區域，監測神經退行性疾病進展，如阿爾茨海默病、帕金森病等。

1. 組織工程

構建人工組織和器官時，監控種子細胞的狀態，確保其正常生長和功能實現。

2. 細胞療法

跟蹤移植細胞的分布和存活情況，評估治療效果，降低免疫排斥反應的風險。

總之，活體成像技術將繼續生物醫學研究和臨床診療的進步，為人類健康事業做出更大貢獻。