在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，近紅外二區(qū)活體寬場(chǎng)熒光成像系統(tǒng)正逐漸嶄露頭角，成為科研人員探索生命奧秘的得力助手。今天，就帶大家深入了解一下這項(xiàng)前沿技術(shù)。

一、近紅外二區(qū)成像的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

      傳統(tǒng)的生物成像窗口主要集中在可見(jiàn)光和近紅外一區(qū)，然而這些波段在成像時(shí)存在諸多限制。光在生物組織中傳播時(shí)，會(huì)受到吸收和散射作用的影響，導(dǎo)致成像深度有限，圖像的信背比不理想，成像對(duì)象常常局限于細(xì)胞及厚度較薄的組織樣品。而且，生物組織的自發(fā)熒光會(huì)成為圖像背景干擾，降低圖像信背比，使目標(biāo)信號(hào)的清晰度下降。此外，較短波長(zhǎng)的激發(fā)光光子能量更高，安全閾值較低，過(guò)強(qiáng)的激發(fā)光可能會(huì)對(duì)生物組織造成損傷。

      近紅外二區(qū)（900-1880 nm）熒光成像則有效克服了這些問(wèn)題。由于其波長(zhǎng)較長(zhǎng)，光在生物組織中的散射和吸收顯著減少，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更深的組織穿透。同時(shí)，近紅外二區(qū)熒光成像的背景干擾更小，能夠提供更高的信背比和空間分辨率，讓我們可以更清晰地觀察生物體內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)和生理過(guò)程。 

二、近紅外二區(qū)活體寬場(chǎng)熒光成像系統(tǒng)的工作原理

      該成像系統(tǒng)主要包括信號(hào)激發(fā)、信號(hào)收集和信號(hào)探測(cè)三個(gè)關(guān)鍵組件。當(dāng)在細(xì)胞或組織中加入近紅外二區(qū)熒光探針標(biāo)記物后，特定波長(zhǎng)的光源經(jīng)由激發(fā)光路照射標(biāo)記物，使其發(fā)出熒光。激發(fā)的熒光信號(hào)通過(guò)發(fā)射光路進(jìn)行收集、分光、過(guò)濾和聚焦，然后進(jìn)入光電探測(cè)器。光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并進(jìn)行放大、分析處理，最終生成可供觀察和分析的圖像。

圖1：近紅外二區(qū)活體寬場(chǎng)熒光成像系統(tǒng)

三、系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域

（一）高分辨率與大深度成像

      近紅外二區(qū)活體寬場(chǎng)熒光成像系統(tǒng)能夠在高分辨率下實(shí)現(xiàn)大深度組織成像，這對(duì)于研究深層組織的生理和病理過(guò)程具有重要意義。在腫瘤研究中，可以清晰地觀察腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移以及腫瘤血管的生成情況，為腫瘤的早期診斷和治療提供有力依據(jù)。在神經(jīng)科學(xué)研究中，能夠穿透顱骨對(duì)大腦深部的神經(jīng)元活動(dòng)進(jìn)行成像，幫助我們深入了解大腦的功能和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)制。

（二）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

      該系統(tǒng)可以對(duì)生物體內(nèi)的動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，比如藥物在體內(nèi)的代謝過(guò)程、血液流動(dòng)情況等。通過(guò)實(shí)時(shí)獲取這些信息，科研人員可以更好地研究藥物的療效和作用機(jī)制，以及心血管系統(tǒng)的生理功能。

圖2：小鼠后肢血流成像

（三）多模態(tài)成像潛力

      近紅外二區(qū)活體寬場(chǎng)熒光成像系統(tǒng)還具有與其他成像技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多模態(tài)成像的潛力。與光聲成像結(jié)合，可以同時(shí)獲取組織的光學(xué)和聲學(xué)信息，提高對(duì)生物組織的識(shí)別和診斷能力；與磁共振成像（MRI）結(jié)合，則能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)信息和功能信息融合，為醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供更全面、準(zhǔn)確的信息。 

四、上海數(shù)聯(lián)生物在近紅外二區(qū)成像領(lǐng)域的探索

      上海數(shù)聯(lián)生物一直致力于生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，在近紅外二區(qū)活體寬場(chǎng)熒光成像系統(tǒng)方面取得了一系列成果。我們的團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化成像系統(tǒng)的性能，提高其分辨率、靈敏度和穩(wěn)定性，同時(shí)積極探索該技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。

      在科研合作方面，我們與多所高校和科研機(jī)構(gòu)建立了緊密的合作關(guān)系，共同開(kāi)展近紅外二區(qū)成像技術(shù)在腫瘤、神經(jīng)科學(xué)、心血管疾病等領(lǐng)域的研究。通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，加速了技術(shù)的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用，為生物醫(yī)學(xué)研究提供了更先進(jìn)的工具和解決方案。