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产品原理

电子计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）

       小动物CT是用X射线束对生物体某部位一定厚度的层面进行扫描，根据不同组织对X线的吸收与透过率的不同，由探测器接收透过该层面的X射线，转变为可见光后，由光电转换变为电信号，再经模拟/数字转换器转为数字，输入计算机处理。计算机对数据进行处理后，就可摄下生物体被检查部位的断面或立体的图像，尤其适合于对骨骼等部位进行成像。

产品概况

       比利时Molecubes采用先进的小动物活体成像技术/核医光电技术及光学材料，将原本体积巨大、笨重的PET/SPECT/CT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，并只需较低的放射剂量和较短的成像时间，是市面上罕见的可做整只大/小鼠全身成像的台面式PET/SPECT/CT。

        Molecubes为模块化设计，PET、SPECT、CT为独立的仪器，可组成不同的模态：如单模态：单独的PET、SPECT、CT；双模态：PET-CT、SPECT-CT；或三模态：PET-CT-CT，等。

        软件设计友好，操作步骤在10步以内，简单易学。2017年投产以来已在全球安装使用100+台，得到广泛认可。

和整合多种功能为一体的竞争对手相比，模块化设计有很多益处：

1、速度快，通量高；如可同时开展PET和CT实验，交互使用，无需等待PET扫描结束后再开始CT扫描，可优化实验流程；

2、各模块具有优秀功能表现，无需相互妥协；

3、节约时间也意味着一次核素注射，可以完成更多只小动物的成像，较大程度提高了效率并降低成本；

4、通用的小动物床，可组合生成不同模态的图像数据，并能自动互相配准；如PET-CT、SPECT-CT、PET-SPECT-CT等图像，小动物床和Bruker MRI、SII LagoX 兼容，可生成PET-MRI、Optical-CT等图像；

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；

6、未来可依需求任意升级组合模块，灵活多变；

7、占地小、安装易、运输方便；

8、体积小巧，无需改造实验室，可放入生物安全柜，适合用于P3实验室的病毒研究。

产品特点

低放射剂量的CT

1、采用滑环360度设计，使CT成像时可进行连续性旋转扫描，避免影像重建时不同FOV影像拼接误差，与临床CT发展趋势一致。

2、分辨率高达50µm。

3、具有独特降噪技术、迭代重建算法，影像质量更好。

4、基于GPU的图像迭代重建算法可以很容易地重建达到15µm大小的等体积三维像素（isometrix voxel），从而获得很高的图像质量。

5、低放射剂量，小鼠放射剂量可低至<2mGy，对小动物伤害最小。

6、具有高精度呼吸门控和心跳门控。

7、有特殊自主屏蔽防护功能，机器外部任何距离<1μSv，符合FDA、CE标准。

8、可以放置于生物安全柜内运行，适合P3实验室。

9、PET/SPECT/CT通用的动物床，具备生理监控功能，可同时做4只小鼠或1只大鼠。

低放射剂量成像（降噪技术和迭代重建算法）：

对比增强CT：

广泛的应用领域

Molecubes CT的应用对象：

（1）活体（in vivo）：研究对象为活体小鼠和大鼠，可以实现生理代谢功能的纵向研究。和临床CT相似，活体小动物CT也能够进行呼吸/心跳门控和显影剂增强扫描；

（2）离体（in vitro）：研究对象是离体标本（如骨骼、牙齿）或各种材质的样品。也可以使用凝固型造影剂灌注活体动物，对心血管系统、泌尿系统或消化系统进行精细成像。

Molecubes CT的主要应用：

1、骨骼：由于骨骼与其它身体组织在X射线衰减性能方面有相对明显差别，因此骨骼研究是临床前CT最主要的应用之一。可进行皮质骨与骨小梁分析，其变化与骨质疏松、骨折、骨关节炎、局部缺血和遗传疾病等病症有关，也可以研究骨骼肿瘤。

2、牙齿及牙周组织：能从3D整体结构出发，对根管形态改变、龋齿破坏、牙组织密度变化、牙槽骨结构和力学特性的变化等情况进行研究。

3、生物材料：分析体外制备仿生材料的孔隙率、强度等参数；扫描需要置换的组织样品，获取三维图像；对医疗器械材料，如心脏支架、脑血管支架等进行成像分析；种植体兼容性分析；等。

4、疾病检测与研究：

（1）肿瘤学研究: 可研究肺肿瘤、脑瘤、非肠道肿瘤的发生、治疗评价等；CT能够检测肿瘤的性质，如肿瘤的生长形式、浸润性的生长程度，以及周围边界是否清晰，有没有完整的包膜等。

（2）骨骼研究：研究不同基因或信号通路对骨骼的数量或质量的影响、疾病状态对骨骼发育/修复的影响、细胞因子对骨折后组织修复时血管生长的影响，等。

（3）脑部研究: 主要用来诊断脑部血管病变以及颅内出血，检查不一定要用到显影剂。在有急性中风的情形下，可以排除出血的可能性。此外，在诊断有外伤的颅骨及颜面骨的骨折也有很大的用处。

（4）肺部研究: 在肺部组织的诊断上，对于急性或是慢性的变化都有很高的诊断价值，例如肺炎或是肿瘤。而一些间质组织的变化（肺实质，肺纤维等等），可以用薄切面的高解析设定来重建。

（5）心血管造影: 将显影剂通过心导管快速注入心腔或血管，使心脏和血管腔在CT照射下显影。利用造影剂CT，可显示血管系统及富有血液的组织器官。范围从动脉到心脏、肺、肾、肝脏等。可提供一个更好的软组织对比度达到更清晰的成像。

（6）心脏研究: 心脏断层影像的数据可搭配门控观察心脏的跳动，减少高速心跳造成的移动假影，另外也可以初步检查心肌的健康状态。

（7）体脂肪分布分析：研究脂肪组织分布规律、某些病理状态下的再分布（如Cushing综合征等）、肥胖与代谢-内分泌紊乱及心血管系统并发症间的联系。

（8）炎症、钙化（评价高脂血症对心脏瓣膜钙化的影响）、结石。

（9）纳米示踪剂：在泌尿、甲状腺、肿瘤领域研究与新型纳米示踪剂有关的应用，特别是纳米粒子运输机制，如经肾代谢的金纳米颗粒在正常以及损伤肾脏中的不同转运过程和分布特征。

5、新药开发：研究新的骨质疏松药物及疗效评价，等。

6、辅助定位：与临床前PET、SPECT合用，或与小动物活体光学成像合用，可以进行结构性成像，辅助定位。

7、其他：其他有机物或无机材料的结构检测，微型器件的质检和探伤，化石结构分析，等。

1、和PET组合的CT成像

PET/CT组合图像：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，动态成像最后肝脏不亮，说明没有药物残留。Dynamic 20 minute PET acquisition， 4.44 MBq (120 µCi) @ start acquisition。

2、和SPECT组合的CT成像

SPECT/CT组合图像，小鼠的骨骼成像：99mTc-HDP，94.35MBq (2.55mCi) @ start acquisition，采集时间60min。

3、和光学成像组合的CT成像

CT图像可以和小动物活体光学图像融合，用于结构性成像，辅助定位。

4、骨骼CT成像

骨骼肿瘤研究：大鼠活体CT显示肿瘤引起脑转移和骨转移，骨骼中产生大量空洞，FDK重建，50µm voxel size。

鼠的尾椎骨活体测量：高清晰度环形获取，获取时间：2min3s，ISRA重建，50µm voxel size。

鼠的脊椎骨活体测量：高清晰度环形获取，获取时间：4min，FDK重建，50和20µm voxel size。

用PMOD软件进行骨骼数据处理：在CT的扫描成像图上选择感兴趣区域（region of interest，ROI）做阈值分割等操作，可以将皮质骨（骨密质）和骨小梁（骨松质）进行分割，分别提取到不同组织区域，从而对它们的各种形态学特性进行研究和分析。

5、心跳/呼吸门控CT成像

心跳门控：活体小鼠注射显影增强剂Exitron 12000，超高时间分辨率（10ms），成像时间：2min40s。

呼吸门控：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%。

6、对比增强肿瘤CT成像

肿瘤研究：对比增强CT检查活体小鼠肝肿瘤：注射显影增强剂Exitron 12000，FDK重建，成像时间：4min，100µm voxel size。

7、新冠肺炎CT成像

检测活体叙利亚仓鼠的肺部CT影像：定性分析方法：根据CT影像进行病变程度评分；定量分析方法：通过分析像素密度在56-255范围内的图像部分，定量分析CT影像上的不含气肺体积（肺组织体积）（non-aerated lung volume）；通过分析像素密度在0-55范围内的图像部分，定量分析气管（airways）和含气肺体积（aerated lung volume）。影像表明：黄色箭头表示肺实变，蓝色箭头表示支气管扩张。