LI4IVISLuminaXR装机培训.

1In-VivoImaging:IVISLuminaXRIVISSpecialist许晔Ph.D2介绍•可见光体内成像系统简介•IVIS®硬件系统主要组件•活体动物成像系统®软件概述•荧光及X射线的选择培训•软件的操作内容3ScienceWhyOpticalInVivoImaging?强大的标记技术——基因的表达引起荧光素酶的生成发光强度与活细胞数量正相关多个领域具有典型应用：癌症研究、转基因动物成像追踪传染病等非侵害性——无需处死模型动物操作及处理过程简单体内成像系统4可见光的吸收组织不是透明的5光在体内的吸收荧光素酶的发射光谱与组织内传播6CCDOpticsBioluminescentSource光子在组织内散射式传播，IVIS®检测传播到被测物表面的光信号光线在体内传播过程中经过多次的散射，在模型动物的体表形成绒毛状的光谱图像IVIS®可对物体表面弥散状的图像进行成像ScienceIVIS检测方式7X射线与光学成像组合的价值TheQuestion:与体表信号相比，信号源来自哪里？TheProblem:光线在组织中衰减以及散射使得二维光学信号很难实现精确的结构定位。TheSolution:共记录的X射线图像提供了确定的结构学信息，可确定骨骼的结构和软组织器官，并能为光学信号提供更好的结构学定位信息。X射线提供一个确定的解剖学定位信息作为参考8X-raysIn100%X-raysOut95%85%50%35%35%100%90%40%X射线与可见光Science•X射线光量子比可见光携带更多的能量，可以穿透更厚的组织•X射线穿过组织时会被吸收或者散射•能量、密度、厚度以及材料类型会影响X射线的穿透•可见光寻找最短的路径穿过体表，X射线直接穿透生物发光光源体表的光线9IVIS®LuminaXR–硬件•专业的体内成像系统•高灵敏度300-900nm•广阔的动力范围Hardware10IVIS®LuminaXR成像暗仓CCD相机，-90C制冷可更换的发射滤光片可加热的样品平台f/1镜头&光圈避光及射线防护的成像仓HardwareCsI(Tl)闪烁体自动的铝合金过滤片X射线源(40kVp,100mA)钨阳极11Software活体动物成像系统®软件控制IVIS®系统所有装置的设置(全电脑控制)提供高级的编目及浏览工具提供定量分析工具友好的界面，装置的设置与相机相似操作简单，多步操作获取图像12Software–Acquisition图像由多层叠加构成13Software–AcquisitionFieldofViewABCDLensAperture(f/stop)ShutterCCDEmissionFilters视野(FOV)取决于镜头到样品的距离采光与快门打开的时间（曝光时间）成正比光圈(f/stop)控制采光量数码的像素binning与CCD相关-可进一步增加灵敏度CCD与镜头的设置与标准相机设置相似14FOVB=7.5x7.5cmFOVA=5x5cmClick#XQA20040910141240Fri,Sep10,200414:12:40Bin:M(2),FOV4,f16,0.2sFilter:OpenCamera:IVIS13197,DW434Series:Experiment:Label:Comment:AnalysisComment:Click#XQA20040910141139Fri,Sep10,200414:11:40Bin:M(2),FOV7,f16,0.2sFilter:OpenCamera:IVIS13197,DW434Series:Experiment:Label:Comment:AnalysisComment:Click#XQA20040910141004Fri,Sep10,200414:10:04Bin:M(2),FOV10,f16,0.2sFilter:OpenCamera:IVIS13197,DW434Series:Experiment:Label:Comment:AnalysisComment:FOVC=10x10cmClick#XQA20040910140843Fri,Sep10,200414:08:43Bin:M(2),FOV12,f16,0.2sFilter:OpenCamera:IVIS13197,DW434Series:Experiment:Label:Comment:AnalysisComment:FOVD=12.5x12.5cm可见光视野(FOV)Software–Acquisition15X射线视野(FOV)FOVB7.5x7.5cmFOVA5x5cmFOVC10x10cmSoftware–Acquisition16Software–Acquisition操作培训•可见光成像•荧光成像17Software–Acquisition可见光成像步骤•相机设置曝光时间、光圈、BINNING•图像获取单一图像、连续图像•图像标记•定量分析18设置灵敏度——发光信号水平IVIS®CCD相机初始信号范围为0到65535，类似于数码Counts(216).调节相机设置，获得600到60,000counts的信号水平可调节信号水平的设置包括:–曝光时间(Exposuretime)–CCD分辨率(Binning)–光圈(f/stop)仪器经校准功能自动的补偿由于灵敏度设置改变所产生的损失Software19活体动物成像系统控制面板Software–Acquisition灵敏度控制部分影响灵敏度20曝光时间信号水平与曝光时间成正比例关系缩短曝光时间可提高通量{推荐的最短曝光时间0.5secs}延长曝光时间可增加捕获信号{推荐的最长曝光时间5mins}2secf/1smallbinning~5000countspeak10secf/1smallbinning~25000countspeakSoftware–Acquisition曝光时间控制部分21f/1f/16Software–Acquisition镜头光圈f/stopf/stop控制CCD接收的光线数量f/1为最大光圈–最大的光线采集量–Luminescent模式的默认设置f/16为最小光圈–最佳分辨率–Photograph模式的默认设置光圈控制部分22像素Binning(CCD分辨率)Binning指将一组像素分组合成为一个更大的像素点10secondsf/2LargeBinningSoftware–AcquisitionLargeBinning=8高灵敏度/低分辨率MediumBinning=4SmallBinning=2高分辨率/低灵敏度10secondsf/2MediumBinning10secondsf/2SmallBinningBinning控制部分23Software–AcquisitionLuminescent和Fluorescent模式具有自动曝光功能自动曝光自动曝光设置用户自定义界面24Software–Acquisition102030400.05.0x10-61.0x10-51.5x10-52.0x10-5dP/dEdEnergy(keV)UnfilteredAlFilterX-ray发射光谱X-ray剂量vs视野(和曝光时间)Binning控制分辨率Dose(Gray)：致电离辐射被组织吸收的数量平均剂量：4.4mGray/image（10s，FOVC）X-Ray模式参数两种能量设置方式:•Animal:适用于活体动物成像模式，调整透进位置用以降低剂量•Specimen:适用于薄的组织样品成像，通过过滤来增加对比度25Software–Acquisition影响灵敏度相机基础设置总结灵敏度控制部分26Software–Acquisition可见光成像步骤•相机设置曝光时间、光圈、BINNING•图像获取单一图像、连续图像•图像标记•定量分析27Software–Acquisition图像获取–单一图像单一图像获取Overlay功能会自动获取Photo+Luminescent图像并叠加28Software–Acquisition图像获取–连续模式自动获取不同时间点、不同设置的一系列图像。开始连续的图像获取友好的次序编辑界面29用于引导生物发光或荧光成像模式下的设置成像向导（ImagingWizard）30Software–Acquisition可见光成像步骤•相机设置曝光时间、光圈、BINNING•图像获取单一图像、连续图像•图像标记•定量分析31Software–Cataloging图像标记（ImageLabeling）好的标记习惯对于有效浏览数据非常重要32Software–Cataloging用户定义的信息预览窗口用于选择一段时间内保持的多个图像打包打开，进行同时的编辑分析图像目录编辑及浏览工具33Software–Acquisition可见光成像步骤•相机设置曝光时间、光圈、BINNING•图像获取单一图像、连续图像•图像标记•定量分析34•调色板工具可以调整标尺/透明度等•ROI(Regionofinterest)工具用来测量表面的强度Software-Analysis定量35Software–AnalysisImportanttobeconsistentwithROIselectionsROI工具（RegionsofInterest）ROI可选形状:轮廓（Contour）圆圈（Circle）方形（Square）格子（Grid）ROI建立方式:手动式（Manually）自动式（Automatically）自由选取（FreeDraw）36Software-Analysis测量列表测量列表展示了每个ROI区域图像的信息用户可对测量列表进行配置，可将列表内容作为电子表格输出372secexposure,f/stop1,Smallbinning~5000countspeak2.82x108photons/sec10secexposure,f/stop1,Smallbinning~25000countspeak2.82x108photons/secSoftware-Analysis校准的物理单位活体动物成像系统®可对仪器的设置进行自动补偿：曝光时间、光圈、Binning以及成像视野校准后的单位为光子数/秒，全方位的描述了用户定义区域连续改变状态的光亮值38Software-Analysis原始信号(Counts)PeakCounts16008001200400Example：校准后的物理单位vs原始信号Time:30sec30sec60sec60sec60sec60secBinning:smallsmallsmallsmallmediummediumDayNumber:12345639Software-Analysis校准后的信号(Photonspersecond)Radiance:PhotonspersecondExample：校准后的物理单位vs原始信号Time:30sec30sec60sec60sec60sec60secBinning:smallsmallsmallsmallmediummediumDayNumber:12345640Software–AnalysisX射线单位–相对吸收校正活体动物成像系统®自动对X射线设置进行补偿:•一体化的曝光时间、光圈、Binning及视野•X射线的吸收校正可以提高对比度和密度的相互关系0.05.0x1031.0x1041.5x1042.0x104InstrumentSettingsRawAbsorptionCounts将同一小鼠骨组织在不同视野、binning、光圈和曝光时间的条件下成像，统计获得的强度的平均值。不同成像条件下原始图像的数据各不相同，而通过校准后的图像展示了几乎一致的数据。原始图像-Iraw吸收图像-Iabs41Software–Acquisition操作培训•