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一、     药代动力学简述

药代动力学（Pharmacokinetics）是研究药物在动物体内的含量随时间变化规律的科学，是药理学的一种。研究的是药物在机体内的吸收、分布、代谢及排泄的过程。可应用在药物ZL、临床药理、分子药理、生物化学、生物药剂、分析化学、药剂、药理及毒理等多种科学领域中。对指导新药设计、优化给YF案，改进剂量，提供GX、SX（或缓释）、低毒(或低副作用）的药物制剂，已经发挥了重大作用。 

       二、药代动力学研究所需的工具

1. Micro PET/CT

实现打药与采集同步进行，即边注射边采集，全程监控药物在受体代谢过程，是小动物PET/CT设备在临床前药物开发过程中价值的Z有效体现。

Super Nova® PET/CT（平生YL）设备支持药代动力学所需的动态PET影像的采集和重建，可在药物注射入动物体内的diyi时间开始观察药物在体内的分布和代谢，并对活体组织中的生理生化过程做出定量分析，从而对药物剂量、作用部位、可能发生的毒副作用等做出前瞻性判断。

Eg1. 小鼠全身代谢成像

对小鼠尾静脉注射18F标记的FDG，使用Super Nova® PET/CT（平生YL）进行动态数据采集和重建，可以观察到第1秒到1小时后18F-FDG的小鼠体内的分布变化。

Eg2. 不同组织器官的分布和代谢情况

对上述动态数据的不同组织区域选取ROI进行定量分析，可获得18F-FDG进入小鼠体内以后在各组织器官的分布和代谢情况，得到正常小鼠组织器官对该药物代谢的时间活度曲线（TAC）。

2.    专业的影像分析软件PMOD

PMOD软件具备强大全面的功能：

（1）药物代谢研究分析

药物的吸收、停留、代谢的整个过程，不同组织和器官之间的相关影响用参数K1、K2等量化并且用不同的颜色在图像中显示。

（2）全身组织和器官模型

心脏、脑部、内脏模型，图像处理和数据分析时自动与模型进行对比。

（3）人体和小动物的图像

大鼠、小鼠和人体的相关数据，自动进行数据对比和模型套用。

（4）全面满足医学图像分析的所有功能（如下表）：

Eg.3  小鼠脑部分区的TAC

如下实验中，对正常小鼠注射18F-Fallypride后，用Super Nova® PET/CT（平生YL）进行动态扫描及动态重建，重建图像利用PMOD的 PFUS模块，对小鼠的脑部区域进行分区，可勾勒出小脑、下丘脑、海马体等不同脑部区域。

对不同时间片中的脑分区分别进行定量计算，可绘制出脑分区内核素剂量随时间变化的TAC曲线，如下图。

3.    血液放射性活度分析仪Twilite

•功能：适用于药物动力学血液放射活度实时量测研究

•实验对象：小型实验动物至更大的个体（包括人体）

•原理：通过测量动脉输入函数（AIF），与PET得到的数据图像结合，利用PMOD软件进行动力学建模与图像分析，得出实验体内放射性物质的代谢情况。

•应用：药代动力学方面各参数的确定具有重大意义、 对临床的药物评价和药效评价具有重大指导意义

注：平生公司为该产品的ZG总代理

        三、药代动力学中的模型分析

进一步，药代动力学可通过“速率类型”和“数学模型与隔室”这两个要素来分析药物体内动态规律。

为了定量地分析体内药物的动力学过程，通常用房室模型模拟人体或生物体，将人体或生物体分为若干房室，只要体内某些部位的转运速率相同，均可归为一个房室，房室的划分与解剖位置或生理功能无关。

在不适用房室模型的场合，还有其他模型被提出，比如图模型（Graphical model, Graphical plot）和像素级药代动力学参数图（Pixel wise kinetic modeling）等。

在药代动力学研究过程中，建立正确的模型是至关重要的。

Eg.4房室模型分析的实例

仍以正常小鼠注射18F-Fallypride的动态实验结果为分析对象，以该小鼠的小脑为参考组织，将该小鼠的纹状体作为一个房室研究对象，选用 Simplified Reference Tissue Model作为药代动力学的房室模型，利用PMOD的PKIN可分析得到纹状体的药代动力学曲线，如下图，其中BPnd表示药物达到平衡后组织中与受体结合的药物与未与受体结合的药物的浓度比值。

四、Micro PET/CT用作总结

Micro PET/CT是定量化的核医学影像工具，为研究药代动力学提供了无创方法。可在PET图像中测量每个器官中的药物浓度随时间变化的曲线，因而能够动态地、定量地从分子水平观察药物在活体内的吸收、分布、代谢、排泄等过程。可以观测药物是否穿越血脑屏障，是否有器官特异性的聚集，是否识别靶受体以及血浆与组织中药物含量比值，适时监测动物生理、生化过程及各种药物作用于疾病进程的效果。因此，Micro PET/CT是预临床领域不可或缺的必要工具。

一、产品简介

产地：瑞士     

功能：适用于药物动力学血液放射活度实时量测研究

实验对象：小型实验动物至更大的个体（包括人体）

原理：通过测量动脉输入函数（AIF），与PET得到的数据图像结合，利用PMOD软件进行动力学建模与图像分析，得出实验体内放射性物质的代谢情况

应用：药代动力学方面各参数的确定具有重大意义、对临床的药物评价和药效评价具有重大指导意义。

二、系统核心——探测头

1.      组成：由 2根LYSO 晶体与屏蔽外来辐射的YL级钨加工制成

2.  特点：

（1）探测头端完全没有任何电子零件，能够避免来自其他设备所造成的电磁干扰问题；

（2）尺寸设计精巧，适合使用于小动物正子造影系统中；

（3）搭配动、静脉分流管，可测得全血的动脉输入函数（arterial input function, AIF）而不必将血液抽离体外。 

三、数据采集与处理

数据采集：使用 PSAMPLE 软件（PMOD 公司开发），通过 TCP/IP 介面传输，允许同时记录多套 Swisstrace 系统的信号。内置的DHCP配置使得数据采集非常简单，在服务期内不间断地提供远程固件更新。 

数据处理：1) PMOD 软件的功能模块可对取得的放射活度信号进行全面的离线分析。只需点击一下鼠标即可将数据传输到动力学建模软件PKIN上。2) 此系统也可脱离计算机独立使用。仪器前方的触摸式面板可直接进行操作，并即时显示测量数据。

四、小动物实验架构

结构说明：动静脉分流管（小鼠用PE10，大鼠用PE50）可同时用于血压量测、药物注射及血液样本采集等其他功能。 

如上图，由蠕动泵驱动的血液从股动脉通过探测头并返回到股静脉。两个三通阀t1和t2分别用于示踪剂注入和血液采样。 

五、系统性能

六、发表论文

    自由基是具有非偶电子的基团或原子，它具有非常强的化学反应活性。在生物体内，自由基高度的化学活性使得它可以与各类生物大分子反应使其变性，这使它成为了一把生物体的“双刃剑”：在炎症反应中自由基可以攻击外来病原体来保护生物体自身，而过度的自由基又会导致DNA变性甚至细胞坏死和凋亡。因此检测自由基的含量，尤其是在体内检测尤为重要。

    以一氧化氮为代表的自由基药物一直是药物学研究的难题。传统的药代动力学自由基测量，需要从生物体的不同部位提取体液，然后再使用电子顺磁共振波谱仪（electron paramagnetic resonance，EPR）来测量体液样品内的自由基含量。然而如何在生物体内定点、定时、定量地检测释放自由基药物，以及如何在时间、空间、剂量上测量生物体内的自由基药物，一直是药代动力学领域的难题。

    波兰Novilet公司新推出的小动物活体自由基检测系统ERI TM 600，是一款可对小鼠与大鼠等动物进行活体顺磁成像的商业化仪器。ERI TM 600突破了传统电子顺磁共振波谱仪仅能对体外提取物进行定量分析的局限，实现了对小鼠体内的自由基药物进行长时间的3D/2D实时成像观测。同时ERI TM 600配置了温度控制与呼吸监测仪，有效保证小动物在成像时维系正常的生理活动。

ERI TM 600成像原理图

    ERI TM 600成像非常简单，仅需将小鼠麻醉之后，对荷瘤小鼠与对照小鼠注射OX063自旋探针即可。ERI TM 600在2分钟内可对小鼠进行255个投影扫描（25 cm²，精度500 μm），获得一系列的2D图像，然后通过软件对这些2D图像进行重构，获得小鼠的实时3D图像。

ERI TM 600成像结果

    近期发表于J. Phys. Chem.C的工作“Dynamic Electron Paramagnetic Resonance Imaging: Modern Technique for Biodistribution and Pharmacokinetic Imaging”表明与荷瘤小鼠相比，对照组小鼠探针（尤其在肿瘤部位）分布均匀。荷瘤小鼠探针的信号强度、峰值时间、流入流出比等药代动力学参数与对照小鼠差异明显。将3D成像图与小鼠体表照片相拟合，可以明显观察到肿瘤部位的ERI探针成像表征的药代动力学参数异常。ERI TM 600所得3D图像可以更加直观、准确、长时间地展现自由基药物在小鼠体内的药代动力学分布。

    作为ZG与世界进行先进技术、先进仪器交流的重要桥头堡，Quantum DesignZG于2020年初引进了波兰Novilet公司的先进产品小动物活体自由基检测系统——ERI TM 600，欢迎感兴趣的老师咨询！

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一、     心电门控的应用价值

影像检查中，由于组织或脏器的运动（例如呼吸、心跳等）容易使得影像设备（包括超声、X线CT以及MRI等）产生伪影，这会降低图像的分辨率及诊断价值。因而在心血管和呼吸疾病研究中，控制好由于心脏或隔膜的运动而对 Micro CT 图像产生的影响，是至关重要的。

为了获得更好质量的影像，一般运用诸如呼吸补偿和呼吸门控、心电门控和心电触发等技术来做影像修正。所谓心电门控就是为了减少或消除心腔及心脏大血管的搏动对图像造成的影响而采取的基于硬件的门控技术手段。

在Micro CT中和临床上类似，采用心电门控技术主要有两个目的：

（1）去除心腔和心脏大血管的搏动伪影；

（2）利用门控技术与扫描成像技术相配合，可以获得心脏大血管生理功能等信息。比如评价高脂血症对心脏瓣膜钙化的影响、心室功能和代谢评价、心肌梗死ZL评价等等。 

二、     心电门控下的图像

以下举例的是平生公司的Micro CT设备（型号NEMO）通过心电门控技术应用的扫描成像，可以有效地去除心跳导致的运动伪影。

三、        相关产品介绍

平生公司全系列的小动物活体影像产品（小动物PET/CT和小动物CT）都具备双门控技术，即利用先进的回顾性心电和呼吸门控技术实现了对心跳和呼吸的运动伪影控制，并配备动物的心跳、呼吸生理信息的监控系统。

前言

Micro CT是一种结合了影像学检查无创性和组织学检测高分辨率特点的技术，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Micro CT特别适合骨骼成像，骨骼参数的研究也是Micro CT的重要应用领域之一。在骨组织研究领域，Micro CT可以很好地研究骨结构和骨密度的数量性指标及微细改变，可指导组织工程、基因工程等科学研究，已逐渐发展为可加强甚至代替组织学分析的一种成熟的技术，Micro CT在各学科的广泛应用拥有广阔的市场前景，也将为各学科的研究带来新的发展机遇。

今天小编整理了个案例来列举，在常规的骨研究中，我们可以取得哪些影像图片以及可做的数据分析内容：案例，小鼠股骨骨分析

结尾：

目前，在骨组织研究领域，Micro CT可以很好地研究骨结构和骨密度的数量性指标及微细改变，对肿瘤和骨转移进行监测。结合有限元分析方法，还可以反映组织的力学特性变化，指导组织工程、转基因工程等领域的研究，比如评价自体骨及组织重建时压力和拉力状态，研究组织材料的生物机械性能；仿生材料支架的孔隙率、强度研究等。Micro CT已逐渐发展为可加强甚至代替组织学分析的一种成熟的技术，相信今后在骨组织研究领域还将有更深入的应用。平生科技愿与您同行，共同开拓更广阔的应用领域！

一、        背景简述

心肌组织是动物体内组织中消耗氧和葡萄糖较多的组织，用PET检测正电子显影剂在心肌的氧代谢或葡萄糖代谢可以评价心肌存活情况和供血情况，常用于血灌注、代谢和心肌存活度的研究。

目前已有广泛的示踪剂可用于心脏研究。实际应用时，研究者可根据采用的示踪剂和研究流程，结合小动物PET/CT提供的动态采集功能，通过示踪剂摄取、以及对组织灌注和葡萄糖消耗，可实现量化的分析，获得心脏组织的综合信息。

二、        心脏定量分析方法简介

目前，心肌核素断层显像Z常用的定量分析方法是极坐标靶心图法（polar map），该方法建立在圆周剖面分析法（circumference profile analysis）的基础上，可以增加分析的客观性和标准化。

极坐标靶心图基于短轴断层图像、水平长轴断层图像和垂直长轴断层图像三个方向的断层图像，经过角度取向校正和拟合绘制等步骤获得，可直观地显示病变心肌的位置、范围。

极坐标靶心图法在PET动态心肌血流（MBF）、心肌葡萄糖代谢率（MTGlu）等参数的定量分析上有很大的价值。通过Super Nova® PET/CT选配的PMOD软件可实现极坐标靶心图的获取和分析。

       三、            心脏实例分析

1.      心肌缺血再灌注

（利用Super Nova® PET/CT进行心肌缺血再灌注研究的发表论文实例[1]）

LXRα是针对缺血性心脏疾病的一个内源性保护受体，在心肌梗塞后发生的缺血性心脏疾病中，利用PET/CT成像技术，可以分析LXRα这一受体在心肌葡萄糖代谢中的作用。

研究者对敲除了LXRα基因的小鼠和正常小鼠分别进行左心室的结扎和缺血再灌注，来建立心梗造模（MI）；同时设置Sham组进行假手术，以进行对比分析。缺血再灌注形成的心梗模型建立4天后，对对照组（WI）和实验组（LXRα-/-）小鼠注射FDG，并在2小时后在Super Nova® PET/CT（平生YL）上进行扫描，监测存活心肌情况以及SUV值。

实验结果显示，所有LXRα基因敲除小鼠相对于对照组小鼠表现了更大的心梗范围；利用SUV分析在两组小鼠在心梗部分心肌中的葡萄糖摄取情况，发现LXRα基因敲除小鼠的左心室心肌对葡萄糖的摄取率，明显低于对照组小鼠；比较LXRα基因敲除小鼠和对照组小鼠自身的心梗区和非心梗区，也显示了同样的SUV结果。这表明LXRα基因将极大的影响葡萄糖在缺血性心肌中的获取。

四、           

图2、 LXRα基因对心肌缺血修复的影响（Sham组无明显变化，MI心梗组正常小鼠葡萄糖代谢在手术后显著增加，MI组基因敲除小鼠葡萄糖代谢在手术后显著降低）

[注]：存活心肌是指那些因严重缺血而尚失了收缩、传导功能，但没有发生不可逆坏死性改变的心肌。

2、 静态PET扫描心脏定量分析

在PMOD中，利用极坐标靶心图，可以对心脏的各区域进行定位，得到心脏组织各区域的核素分布图。以下是一只正常大鼠在注射FDG一小时后用Super Nova® PET/CT（平生YL）静态扫描10分钟得到的图像。通过PMOD中的极坐标靶心图分析，可获得各心脏区域的定量结果。

3、动态PET扫描心脏分析

结合动态采集功能，可获得更多心肌功能的定量信息，比如MBF、MRGlu等。以下实验，是对一正常小鼠注射FDG后，立即采用Super Nova® PET/CT设备进行时长一小时的动态PET采集，对结果图像进行坐标取正、坐标变换等操作后，可在极坐标靶心图中将心脏划分为若干区域，每个区域代表心脏不同的部位，通过对PET动态时间序列中的图像进行time curve分析，可得到心肌血流量MBF、心肌葡萄糖代谢率MRGlu等定量分析结果。

四、        小结

近年来开展的动物心脏成像研究越来越多，作为心脏功能性研究的“金标准”，小动物PET/CT有着无可替代的作用。可用于对小动物心脏局部缺血和梗塞模型的糖代谢和心肌血流的研究，评价小动物心肌梗塞模型的病变范围、心肌发育和代谢；在心肌灌注显像中评价冠状动脉血供的研究；在小动物心脏做功减少时的血流保护研究；以及小动物在局部缺血前保护性介入的LX研究或针对局部缺血进行的介入ZL（如通过基因或蛋白质转移进行的血管再生）；利用一些神经类受体示踪迹，还可进行心神经受体显像、显示心脏交感神经功能状况，等等。随着一些新的示踪剂以及显像技术如11C-乙酸、乏氧显像、神经受体显像等正逐渐应用于心脏显像，PET正在心脏分析领域发挥其日益重要的作用。 

五、        续

结合小动物PET/CT配备的心跳门控（Cardiac Gating），小动物PET/CT还可以评估心脏收缩规律，对更多心肌参数进行评测，比如左心室容量-时间曲线（LV volume/time curve），舒张末期容量（ED(end-diastolic) volume），收缩末期容量（ES(end systolic) volume），心博出量（SV(stroke volume)），射血分数（EF(ejection fraction)），节段性摄取（segmental uptake）等等，从而获得对于心肌状态和功能的更全面评价。

关于心跳门控在心脏分析中的应用将在今后文章中再做详细介绍，敬请关注！

注释[1]：

QingqiJi, Yichao Zhao, Ancai Yuan, Jun Pu, Ben He.Deficiency of liver-X-receptor-a reduces glucose uptake and worsenspost-myocardial infarction remodeling[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications,488,(2017): 489-495;

一个功能完整的 LIMS 平台应该能够支撑完整管理体系，支撑一个检测机构的日常运行，LIMS 系统是一个全面的解决方案，它涵盖了实验室数据管理、仪器和工作流程管理，可以提高整个产品生命周期的质量和安全，可以将实验室的业务流程、环境、人员、 仪器设备、标准物质、化学试剂、标准方法、图书资料、文件记录、科研管理、项目管理、客户管理等因素有机结合，为实验室的高效运作以及各类信息的存储、分析、报告和管理提供平台，并可对实验室工作的各个环节进行全方位的量化和管理。

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前言

斑马鱼与哺乳动物基因组和蛋白调控机制有高度同源性，而且个体小、生殖周期短、繁殖能力强、易于饲养、体外受精、胚胎透明且发育迅速等诸多方面的优点，被广泛应用于药物筛选、毒性检测和发育研究等科学领域。由于硬骨鱼和人类在骨骼发育过程中的基因、信号通路有高度同源性，而且与其他的动物模型相比，斑马鱼具有个体小适合高通量化学筛选、身体透明易于观察骨骼发育的特定，所以近年来斑马鱼为模型的骨骼研究逐渐成为这一领域的热点

结尾：

利用一定造模手段，使得斑马鱼的脊椎骨发生基因突变。由于外形上是看不出突变的形状，需Micro CT扫描并重建，通过观察斑马鱼的脊椎骨突变后的具体形态，来判断造模是否符合预期。在研究骨骼形态的同时，也可以对骨骼的骨密度、肌肉和脂肪的比例进行研究。在Micro-CT助力下，以斑马鱼为疾病模型的研究会有越来越多的突破！

股骨是人体Z长Z重要的承重骨之一，其长度约为身高的1/4。股骨近端连接骨盆和股骨干，具有非常独特的解剖特征和重要的生理功能。作为连接躯干和下肢的骨性结构，股骨近端承受着人体垂直向下的应力和髋关节活动产生的剪切力的双重作用。股骨近端骨折一直是临床ZL的难点。正确理解股骨近端的解剖和生物力学特征，有助于对其损伤进行合理的ZL⁽¹⁾。 

国际内固定研究协会（AO/ASIF）将小转子下缘以上平面的骨组织定义为股骨近端，主要包括股骨头、股骨颈、股骨大小转子和骨小梁等结构⁽²⁾。骨小梁是股骨近端的主要承重结构，了解其形态特征对于预防和ZL股骨近端骨折具有重要意义。今天小编就带来两个研究股骨近端的案例，分别从大动物和小动物股骨来展示Micro-CT对骨小梁结构的三维影像重建，从而可以理解骨小梁的结构与力学功能等。

小结：骨质疏松可以导致股骨近端的生物力学性能明显下降。各种原因导致的骨小梁数量和质量下降、力学强度降低，都会形成骨质疏松症，股骨近端的生物力学结构和性能下降。当作用于股骨近端的外力超过骨结构所能承受的极限达到屈服点时，会发生骨折，Z常见的为股骨颈骨折⁽¹⁾。骨小梁是预防股骨颈骨折和股骨转子间骨折ZL的重要支撑结构。随着医学影像和技术的进步，股骨近端骨质分布于骨折发生关系的研究得到较多关注。相信有Micro-CT的助力，在股骨近端骨折ZL领域会有越来越多的突破。

一、实验背景

肺癌是全世界范围内发病率和死亡率Z高的恶性肿瘤，其中非小细胞肺癌占全部肺癌的80%左右，而非小细胞肺癌里，EGFR基因的突变频率又是非常高。所以针对EGFR基因突变型肺癌的药物的开发也一直是科学家们攻克的ZD。利用小鼠造模致其EGFR基因突变来产生非小细胞肺癌肿瘤，用药后在活体模型小鼠上，连续观察其肺部肿瘤的变化，就可以来评价该药物的有效性。预期利用Micro CT（小动物CT），可以同时实现活体小鼠造模是否成功的验证，以及通过对小鼠肺部长期连续性的观察来实现药物有效性的评估。 

二、实验目的

本系列实验前后使用平生公司2种型号的Micro CT设备（小动物CT），对不同模型小鼠肺部进行扫描并观察，来判断Micro CT在小鼠肺部成像的适用性，同时验证小鼠造模的成功性。 

三、实验过程

实验动物：肺部肿瘤小鼠

是否造模：是（EGFR突变肿瘤鼠）

体重：20g

是否饥饿处理：否

麻醉模式：持续性异氟烷呼吸麻醉

影像软件：Avatar 1.3 （平生YL）

实验设备：

1号：NEMO® Micro-CT（平生YL）

2号：Super Nova® Micro-CT（平生YL）

五、实验结论

利用Micro CT（小动物CT）可以对活体小鼠肺部进行有效观察，本次实验也验证了小鼠造模的成功。

注：本次实验的客户为暨南大学肺癌jing准医学实验室，根据自身实验需求和性价比的考量，选择了Super Nova ®Micro-CT系列，并于2017年12月底完成装机。目前设备使用稳定，欢迎有同类实验需求的客户前往暨南大学肺癌jing准医学实验室进行交流与合作。