3D小动物活体成像系统

3D小动物活体成像系统

3D小动物活体成像系统ERI TM 600是一台用于对小鼠等动物进行完整活体顺磁成像的仪器,采用基于电子顺磁共振(EPR)技术开发的电子共振成像(ERI)方法,能够以高空间和时间分辨率监测生物体内的绝对氧含量,氧化还原态,氧化应激和pH等参数,并实时生成2D/3D图像,配置有温度控制与呼吸监测仪,保证生物体的生理活动正常。


应用领域

+  肿瘤实时监测成像

+  神经退行性疾病诊断

+  脑神经系统疾病氧化还原状态成像

+  缺氧区域氧浓度监测与缺氧机制研究

+  活性氧成像和氧化应激



ERI TM 600工作原理


向小动物体内注射含未成对电子的自旋探针,小鼠内的生理环境会影响自旋探针的波谱特性,

当施加一个磁场时,仪器可检测未成对电子在外加磁场中的跃迁,进而获得探针在每个位置的含量,

摄取及排出速率和转化速率等数据并构建图像。



ERI TM 600设备参数


+  主磁体磁感应强度0.022T

+  梯度磁感应强度13 Gs/cm

+  调制幅度40 Gs

+  检测体积20 cm3

+  检测直径38 mm

+  空间分辨率600 µm

+  时间分辨率:最高300 ms

■  温控检测室&麻醉器

■  软件

■  小鼠整体3D动态电子共振成像


向小鼠体内注射自旋探针后,仪器检测探针信号强度:探针先散布至全身,随着时间推移在膀胱中聚集。每张三维图像成像间隔4.5 s,由225张投射图像组合而成。


图1  自旋探针在小鼠体内的

空间分布








■   4D肿瘤血氧定量 


裸鼠植入LNCap(人前列腺癌)12天后,注射自旋探针,整体检测氧分压。肿瘤病灶区域相比其他区域氧分压显著降低。三维图像成像间隔8 min,由8000张投射图像组合而成。




1. Elas, Martyna, et al. "Electron Paramagnetic Resonance Imaging-Solo and Orchestra." Medical Imaging Methods. Springer, Singapore, 2019. 1-42.

2. Gonet, Michal, Boris Epel, and Martyna Elas. "Data processing of 3D and 4D in-vivo electron paramagnetic resonance imaging co-registered with ultrasound. 3D printing as a registration tool." Computers & Electrical Engineering 74 (2019): 130-137.

3. Elas, M. "Martyna Elas, Martyna Krzykawska-Serda, Michał Gonet, Anna Kozińska, and Przemysław M. Płonka." Medical Imaging Methods: Recent Trends (2019): 1

4. Czechowski, T., et al. "Adaptive Modulation Amplitude in 2D Spectral-Spatial EPR Imaging." Acta Physica Polonica A 133.3 (2018): 710-712.

5. Penkala, Krzysztof, et al. "Graphene-based electrochemical biosensing system for medical diagnostics." 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). IEEE, 2017.

6. Chlewicki, Wojciech, et al. "Performance of image reconstrucion algorithms in electron paramagnetic resonance tomography with multiharmonic analysis." 2017 IEEE 37th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). IEEE, 2017.


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