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Vega超聲系統(tǒng)是 Revvity 瑞孚迪公司領(lǐng)先的臨床前活體成像技術(shù)平臺(tái)的新進(jìn)成員。憑借創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，Vega成為一個(gè)免手持全自動(dòng)超聲檢測(cè)平臺(tái)，可以在短短幾分鐘內(nèi)完成高分辨率的2D和3D成像。
Vega超聲系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到研究人員的需求，通過使用位于成像臺(tái)下方的全自動(dòng)免手持換能器，采用自下而上的成像方法消除了傳統(tǒng)手持式超聲存在的挑戰(zhàn)。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)賦予超聲新的特點(diǎn)，只需簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可掌握，無需專業(yè)超聲技術(shù)人員，能夠?qū)崿F(xiàn)高通量成像，并產(chǎn)生比傳統(tǒng)手持超聲系統(tǒng)更一致的結(jié)果。
成像平臺(tái)可容納3只小鼠，幾分鐘內(nèi)即可完成快速順序掃描，并利用寬場(chǎng)成像的優(yōu)勢(shì)大大提高了檢測(cè)通量。Vega 超聲系統(tǒng)獨(dú)特的寬場(chǎng)成像功能，使研究人員不拘泥于局部區(qū)域的觀測(cè)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)整體成像。這是一種理想方式，可以對(duì)目標(biāo)器官、周圍組織或整個(gè)研究對(duì)象的病理或治療反應(yīng)進(jìn)行可視化的觀測(cè)。
Vega標(biāo)配有兩種類型的集成型換能器，用于B模式、M模式、2D、3D、4D成像，以及超聲血管造影（AA）和剪切波彈性成像（SEW)模式，滿足您在科學(xué)研究、藥物研發(fā)中的靈活性需求。
1、主要特點(diǎn)
- 免手持全自動(dòng)定位移動(dòng)換能器
- 簡(jiǎn)單易學(xué) ?高通量成像?3 只小鼠快速成像
- 三維寬場(chǎng)成像實(shí)現(xiàn)動(dòng)物全身掃描
- 剪切波彈性成像 (SWE) 模式進(jìn)行組織硬度定量
- CEUS 超聲血管造影模式進(jìn)行微血管成像
2、Vega免手持超聲
圖 1. Vega 超聲系統(tǒng)，配置 RAS-4 氣體麻醉機(jī)和電腦
圖 2.（上左）Vega 俯視圖展示成像平臺(tái)（下左）成像平臺(tái)近景圖展示平臺(tái)下方的免手持換能器（右）Vega 超聲成像系統(tǒng)的剖面圖
3、創(chuàng)新的，免手持，全自動(dòng)超聲
免手持超聲避免了手持式超聲的缺陷，從而帶來了一致性更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。與傳統(tǒng)的超聲系統(tǒng)不同，Vega 的換能器位于成 像倉下方，采用自下向上的方式進(jìn)行掃描。自動(dòng)掃描整只動(dòng)物冠狀面、橫斷面、矢狀面信息，獲取高分辨率的 3D 數(shù)據(jù)，Vega 得到的圖像更接近 MRI 圖像而非傳統(tǒng)的 超聲圖像。
- 簡(jiǎn)單易用無需長時(shí)間培訓(xùn)，非專業(yè)人員也能熟練操作
- 更一致的結(jié)果，使得縱向研究結(jié)果更加一致
- 更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，通過去除換能器和動(dòng)物之間的物理接觸， 在 3D 圖像采集期間，動(dòng)物組織不會(huì)扭曲和變形
- 能夠大視野成像，相比手持方法來說可以實(shí)現(xiàn)整只動(dòng)物 成像從而可視化的檢測(cè)疾病或治療對(duì)特定器官或周圍組 織的影響
- 高速掃描，自動(dòng)化免手持換能器可以實(shí)現(xiàn)快速一致性的 掃描
- 簡(jiǎn)化了成像工作流程用戶可以邊掃描邊準(zhǔn)備樣品
圖 3. 相機(jī)引導(dǎo)的自動(dòng)自下而上大視野成像
4、高通量成像和便捷的成像平臺(tái)
Vega 超聲探頭具有大視野成像能力，且探頭集成在成像倉里面，能夠在 20~90 秒時(shí)間完成掃描，實(shí)現(xiàn)高通量成像，而大多 數(shù)實(shí)驗(yàn) 1 分鐘內(nèi)即可完成掃描。
Vega 不僅掃描時(shí)間快，成像倉標(biāo)配可并列放置 3 只老鼠的動(dòng)物床，可以實(shí)現(xiàn) 3 只老鼠依次順序掃描，進(jìn)一步提高成像通量。 動(dòng)物床的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了成像工作流程。當(dāng)對(duì)第一只動(dòng)物進(jìn)行掃描時(shí)，用戶可以在工作臺(tái)上準(zhǔn)備后續(xù)的待掃描動(dòng)物。
圖 6. ( 左 ) 可放置 3 只小鼠的動(dòng)物床 ( 右 ) 已放置好 3 只小鼠的動(dòng)物床，可以依次進(jìn)行掃描。
5、動(dòng)物全身 3D 超聲成像
Vega 的大視野成像可以在不到一分鐘的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)動(dòng)物全身 3D 超聲成像，從而獲得特定臟器和周圍組織的超聲影像， 并對(duì)疾病變化和治療效果進(jìn)行評(píng)估。
-寬場(chǎng)成像優(yōu)勢(shì) :
- 與傳統(tǒng)手持式超聲探頭獲得的窄視野圖像相比，降低病理信息被掩蓋的風(fēng)險(xiǎn)。
- 當(dāng)在更大視野下對(duì)目標(biāo)進(jìn)行可視化時(shí)，分析過程會(huì)更容易。
圖 7. （左）換能器掃描路徑。 （中 / 右）SonoEQ 軟件獲取二維圖像切片并重建成 3D 圖像。
圖 8. Vega 寬場(chǎng)成像能力呈現(xiàn)的解剖細(xì)節(jié)。大視野 3D 超聲的冠狀面圖像。
6、多種成像模式適應(yīng)更廣泛的應(yīng)用需求
Vega 標(biāo)配了兩種不同類型的超聲換能器來適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)景。 其中雙功能的擺動(dòng)型可以兼顧高分辨率掃描成像與血管造影成像；線性陣列型換能器則能夠用于快速深層組織成像、彈性成像與心臟相關(guān)成像。
- B 模式和 M 模式
B 模式或亮度模式是最常見的超聲成像模式。它使用 灰度來渲染圖像，其中感興趣的器官和組織產(chǎn)生的超 聲回波被描繪為亮度不同的點(diǎn)。這些點(diǎn)的亮度取決于 回聲的振幅或強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)的可視化和量化。
Vega 系統(tǒng)配備了兩種可進(jìn)行 B 模式成像的超聲換能 器。第一種是雙頻率擺動(dòng)型換能器，既能產(chǎn)生高分辨成像所需要的高頻率信號(hào)，又可以產(chǎn)生超聲血管造影 （AA）所需的較低頻率信號(hào)。第二種是一個(gè)線性陣列換 能器，可以實(shí)現(xiàn)快速的深層組織成像。
M 模式或運(yùn)動(dòng)模式定義為二維超聲圖像上的一條直線（穿過感興趣的組織空間）的灰度隨時(shí)間的變化模式。它提供了具有運(yùn)動(dòng)特征器官的一維結(jié)構(gòu)學(xué)影像， 由于具有高采樣率，因而能夠進(jìn)行高時(shí)間分辨率成像，顯示和測(cè)量非常快速的運(yùn)動(dòng)。M 模式常被用作一 種方便、快速的心功能測(cè)量技術(shù)。如圖 1B 所示，可以 看到隨著時(shí)間的推移，心臟組織不斷收縮和擴(kuò)張。
圖 9. 小鼠右側(cè)腹部皮下注射穩(wěn)定表達(dá)紅移型螢火蟲螢光素酶基因的 IVISbrite™ HCT-116 細(xì)胞 10 天后，進(jìn)行 3D 超聲 B 模式成像。紅色虛線所示即為皮下腫瘤。 (A,B 和 D) 分別為橫斷面、冠狀面和矢狀面圖像。C 圖為三視圖疊加顯示模式。
圖 10. 超聲 M 模式成像用于小鼠心功能評(píng)價(jià)。(A) 左心室的 B 模式成像。綠色直線代表了 M 模式的參考線。(B) M 模式下的心跳運(yùn)動(dòng)，軟件能夠自動(dòng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分以計(jì)算心功能參數(shù)。紅色虛線表示舒張末期的最大直徑，綠色虛線則顯示為收縮末期的直徑。
7、讓 3D 圖像動(dòng)起來?體驗(yàn) 4D 成像的強(qiáng)大
在過去的幾十年里，超聲技術(shù)取得了從 2D 邁向 3D 的重大進(jìn)展。而 4D 成像通過將運(yùn)動(dòng)與靜態(tài) 3D 圖像相結(jié)合，將超聲成像提升到了一個(gè)新的水平。簡(jiǎn)而言之，4D 超聲成像就是實(shí)時(shí)三維超聲成像。 對(duì)于研究心臟功能異常的臨床前研究人員來說，這是一種強(qiáng)有力的工具，因?yàn)榕c其他影像模式（如 MRI）相比，它具有高度的準(zhǔn)確性和快速性。Vega 系統(tǒng)憑借其創(chuàng)新的自動(dòng)圖像掃描技術(shù)，使 4D 成像比市場(chǎng)上的其他超聲成像系統(tǒng)更快。
- 心臟的4D可視化成像
- 左心室容積（LV）測(cè)量，評(píng)估不對(duì)稱心臟病（如心肌梗死）的金標(biāo)準(zhǔn)
- 4D 超聲心動(dòng)圖重建，支持任意層面的回顧性心跳測(cè)量
- 放好您的小鼠，簡(jiǎn)單點(diǎn)擊即可開始測(cè)量
- 2 分鐘即可完成 4D 影像的呈現(xiàn)
- 無需任何外接 ECG 或呼吸門控裝置
- AI賦能?M模式數(shù)據(jù)自動(dòng)分析
- 人工智能自動(dòng)分割心臟邊界并計(jì)算左室功能參數(shù)
- 測(cè)量和計(jì)算左心室功能性參數(shù)，包括射血分?jǐn)?shù)（EF）、縮短分?jǐn)?shù) （FS）、每分鐘心輸出量（CO）和左室質(zhì)量
- 360度-M模式? 從4D影像獲得功能性測(cè)量結(jié)果
- 可以直接從 4D 掃描數(shù)據(jù)中獲得 M 模式的回顧性動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)
- 使用 Vega 系統(tǒng)提供的完整 4D 數(shù)據(jù)集評(píng)估梗死、心肌病等
- Vega的心臟定位模式助您 方便、快捷、準(zhǔn)確的找到心臟
- 通過寬場(chǎng)采集模式，可對(duì)小鼠的腹腔 / 胸腔進(jìn)行快速探查， 同時(shí)自動(dòng)識(shí)別心臟所在位置
8、使用聲學(xué)造影體驗(yàn)從未有過的微血管超聲成像
超聲血管造影技術(shù)是 Vega 系統(tǒng)的一個(gè)基本功能，它是一種微創(chuàng)成像模式， 使用 VesselVue 可注射微泡作為造影劑。造影微泡是脂質(zhì)包裹的氣體核心，對(duì)動(dòng)物無毒，具有良好的生物安全性。 通過超聲血管造影技術(shù)對(duì)腫瘤或器官的微血管進(jìn)行高靈敏度成像，可用于評(píng)估腫瘤血管生成或探索治療反應(yīng)或組織損傷隨時(shí)間的變化。
- 超聲血管造影技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：
- 腫瘤血管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和密度的定量評(píng)估
- 快速早期的診斷實(shí)現(xiàn)對(duì)治療方案的有效性評(píng)價(jià)
- 快至幾分鐘的 3D 微血管結(jié)構(gòu)獲取，分辨率可達(dá) 100μm
- 在不到一秒的時(shí)間內(nèi)快速捕獲二維圖像
9、剪切波彈性成像技術(shù)測(cè)量組織硬度
臨床上通過觸診可以對(duì)組織的硬度進(jìn)行評(píng)估，從而輔助醫(yī)生無創(chuàng)地進(jìn)行疾病的診斷。這一定性指標(biāo)雖然能從一定程度上指征疾病，但它是定性的，不能產(chǎn)生任何可量化的臨床測(cè)量指標(biāo)。
彈性成像這一醫(yī)學(xué)成像技術(shù)可以用于繪制和量化生物組織的力學(xué)特性。一般來說，通過向組織中引入機(jī)械力（壓縮、振 動(dòng)等）并觀察組織的行為來推斷其硬度（即彈性）。在剪切波彈性成像（SWE）中，換能器產(chǎn)生輻射力，從而誘導(dǎo)在組織中傳播機(jī)械波（“剪切”波）。在簡(jiǎn)化假設(shè)下，剪切波的速度直 接與楊氏模量（剛度的工程單位）相關(guān)。速度越高，組織的模量越高，組織越硬。
用于產(chǎn)生剪切波的力是由探頭精確產(chǎn)生的，因此與壓縮彈性成像技術(shù)相比，剪切波彈性成像對(duì)操作員的依賴性更小， 重復(fù)性更好，更易量化。剪切波彈性成像已在數(shù)千份臨床出版物中使用，進(jìn)行疾病和器官的研究，如肝病、癌癥等。 我們的 Vega 系統(tǒng)配備了一個(gè)線性陣列換能器，可以在幾秒鐘內(nèi)測(cè)量組織硬度變化。如下圖所示，帶偽彩的 SWE 通道疊加顯示在 B 模式灰度解剖圖像上，方便使用者即時(shí)監(jiān)測(cè)感興趣區(qū)域的機(jī)械特性。圖像里的四個(gè)樣品是來自 Computerized Imaging Reference Systems（CIRS）公司一套剛度校準(zhǔn)模體。
圖 17. 剛性標(biāo)準(zhǔn)品的剪切波彈性測(cè)量。通過使用特定硬度的校準(zhǔn)彈性模型，研究人員可以獲得彈性模量值，這是測(cè)量和量化組織硬度的單位。灰度是組織解剖成像的背景，偽彩為軟件測(cè)量出的剪切波波速，校準(zhǔn)后則可轉(zhuǎn)化為彈性模量。波速越快則彈性越小剛性越大。
10、使用 SonoEQTM 軟件進(jìn)行快速簡(jiǎn)便的數(shù)據(jù)分析
從圖像中獲取數(shù)據(jù)，盡可能快速高效地推進(jìn)臨床前研究。
- 獲取、發(fā)現(xiàn)、量化
- 基于一款廣泛應(yīng)用的3D可視化開源軟件平臺(tái) 3D Slicer 進(jìn)行深度開發(fā)
- 用戶友好、高度直觀、簡(jiǎn)單易學(xué)
- 單位授權(quán)的軟件許可證允許用戶使用個(gè)人筆記本電腦脫機(jī)分析數(shù)據(jù)
- 定量工具包括簡(jiǎn)單的線性卡尺測(cè)量和用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)描繪的幾何輪廓工具
- 數(shù)據(jù)可以以多種格式導(dǎo)出，包括用于出版物或演示文稿中示例的 2D PNG 件，以及用于 3D 數(shù)據(jù)集的開源 MHD/MHA 格式文件
圖 18. SonoEQTM 軟件界面展示。(左) 軟件控制面板；(中) 成像平臺(tái)預(yù)覽窗口；(右) B 模式灰度即時(shí)顯示窗口
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超聲成像的多種應(yīng)用
毫無疑問將超聲納入您的臨床前研究是最佳選擇。我們的 Vega 系統(tǒng)能幫您更便捷的獲得了解疾病狀態(tài)或評(píng)估候選藥物所需的結(jié)果。
- 腫瘤研究
- 肝臟疾病
- 腎臟疾病
- 心臟疾病
- 血管疾病
- 超聲治療
- 發(fā)育生物學(xué)研究
- 心臟毒性研究
- 再生醫(yī)學(xué)研究
- 藥物研發(fā)
Vega 超聲成像系統(tǒng)應(yīng)用示例
- 腫瘤
- 全身及深層原位腫瘤測(cè)量
- 3D 模式定量腫瘤體積，異常形態(tài)腫瘤也可準(zhǔn)確定量
- 直觀評(píng)估標(biāo)記及非標(biāo)記異體移植腫瘤模型
- 采用超聲血管造影模式可視化腫瘤血管
- 獲取血供相關(guān)功能信息
- 定量評(píng)估腫瘤微血管結(jié)構(gòu)和密度
- 探索血管新生隨時(shí)間的變化
- 光學(xué)成像的補(bǔ)充
圖 19. 小鼠皮下瘤模型冠狀面示例
圖 20. 超聲血管造影用于腫瘤微血管供應(yīng)可視化。（上）微血管密度；（下）微血管結(jié)構(gòu)。標(biāo)尺：1cm. 圖片引文：Czernuszewicz et al. (2018). A new preclinical ultrasound platform for widefield 3D imaging of rodents. Review of Scientific Instruments. 89, 075107.
- 肝臟相關(guān)疾病研究
反復(fù)或長期肝損傷極易造成肝臟瘢痕形成（肝纖維化），從而導(dǎo)致肝硬化，因而肝硬化可以作為肝臟疾病發(fā)展的指標(biāo)。剪切波彈性成像可以非侵入性的評(píng)估肝硬化，可用于監(jiān)測(cè)幾乎所有類型慢性肝病的發(fā)生及進(jìn)展。如乙肝、丙肝、酒精肝、代謝異常性脂肪肝（NASH）和膽管疾病等。 下圖為 SWE 超聲非侵入評(píng)估肝硬化的縱向研究案例，利用 CDAHFD 飼料（無膽堿，蛋氨酸控制，高脂）誘導(dǎo)的 NASH 小鼠， 通過 SWE 超聲評(píng)估其肝臟硬化程度。
圖 21. CDAHFD 小鼠模型誘導(dǎo) 的 NASH 縱向超聲成像。 (A) B 模式下橫斷位（上）和冠狀位（下）成像顯示肝臟亮度隨時(shí)間的增加（綠色破折號(hào)）。 (B) SWE 彩圖疊加顯示 2 個(gè)月時(shí)肝硬化程度增加。 (C) 肝臟回聲及肝臟硬度隨時(shí)間變化圖。注意如何動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)脂肪變性相關(guān)的脂肪沉積（上圖）和纖維化相關(guān)的組織硬化（下圖），并展現(xiàn)其不同的發(fā)病和進(jìn)展 特征。
- 心臟毒性評(píng)估
不同治療方法可能產(chǎn)生影響心臟功能的副作用，利用高劑量心臟毒性的化療藥物 5- 氟尿嘧啶（5-FU）誘導(dǎo)心臟毒性，通過光學(xué)和超聲成像的強(qiáng)強(qiáng)搭配，可以快速并非侵入的展示藥物的早期療效 / 生物標(biāo)志物改變及心臟生理機(jī)能的長期變化。
圖 22. 小鼠皮下注射 IVISbrite™ HT29 Red F-luc 生物發(fā)光腫瘤細(xì)胞系。（左）5-FU 對(duì)腫瘤體積的影響。（中）每日 5-FU 治療開始后第 0、3 和 7 天的相對(duì)腫瘤生物發(fā)光強(qiáng)度（第 0 天 = 100%）。（右）第 7 天荷瘤小鼠的生物發(fā)光圖像。
