-
Vega超聲系統是 Revvity 瑞孚迪公司領先的臨床前活體成像技術平臺的新進成員。憑借創新的設計，Vega成為一個免手持全自動超聲檢測平臺，可以在短短幾分鐘內完成高分辨率的2D和3D成像。
Vega超聲系統在設計時就考慮到研究人員的需求，通過使用位于成像臺下方的全自動免手持換能器，采用自下而上的成像方法消除了傳統手持式超聲存在的挑戰。這種獨特的設計賦予超聲新的特點，只需簡單培訓即可掌握，無需專業超聲技術人員，能夠實現高通量成像，并產生比傳統手持超聲系統更一致的結果。
成像平臺可容納3只小鼠，幾分鐘內即可完成快速順序掃描，并利用寬場成像的優勢大大提高了檢測通量。Vega 超聲系統獨特的寬場成像功能，使研究人員不拘泥于局部區域的觀測，同時可以實現整體成像。這是一種理想方式，可以對目標器官、周圍組織或整個研究對象的病理或治療反應進行可視化的觀測。
Vega標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，滿足您在科學研究、藥物研發中的靈活性需求。
1、主要特點
- 免手持全自動定位移動換能器
- 簡單易學 ?高通量成像?3 只小鼠快速成像
- 三維寬場成像實現動物全身掃描
- 剪切波彈性成像 (SWE) 模式進行組織硬度定量
- CEUS 超聲血管造影模式進行微血管成像
2、Vega免手持超聲
圖 1. Vega 超聲系統，配置 RAS-4 氣體麻醉機和電腦
圖 2.（上左）Vega 俯視圖展示成像平臺（下左）成像平臺近景圖展示平臺下方的免手持換能器（右）Vega 超聲成像系統的剖面圖
3、創新的，免手持，全自動超聲
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驗結果。與傳統的超聲系統不同，Vega 的換能器位于成 像倉下方，采用自下向上的方式進行掃描。自動掃描整只動物冠狀面、橫斷面、矢狀面信息，獲取高分辨率的 3D 數據，Vega 得到的圖像更接近 MRI 圖像而非傳統的 超聲圖像。
- 簡單易用無需長時間培訓，非專業人員也能熟練操作
- 更一致的結果，使得縱向研究結果更加一致
- 更準確的數據，通過去除換能器和動物之間的物理接觸， 在 3D 圖像采集期間，動物組織不會扭曲和變形
- 能夠大視野成像，相比手持方法來說可以實現整只動物 成像從而可視化的檢測疾病或治療對特定器官或周圍組 織的影響
- 高速掃描，自動化免手持換能器可以實現快速一致性的 掃描
- 簡化了成像工作流程用戶可以邊掃描邊準備樣品
圖 3. 相機引導的自動自下而上大視野成像
4、高通量成像和便捷的成像平臺
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 秒時間完成掃描，實現高通量成像，而大多 數實驗 1 分鐘內即可完成掃描。
Vega 不僅掃描時間快，成像倉標配可并列放置 3 只老鼠的動物床，可以實現 3 只老鼠依次順序掃描，進一步提高成像通量。 動物床的設計簡化了成像工作流程。當對第一只動物進行掃描時，用戶可以在工作臺上準備后續的待掃描動物。
圖 6. ( 左 ) 可放置 3 只小鼠的動物床 ( 右 ) 已放置好 3 只小鼠的動物床，可以依次進行掃描。
5、動物全身 3D 超聲成像
Vega 的大視野成像可以在不到一分鐘的時間內實現動物全身 3D 超聲成像，從而獲得特定臟器和周圍組織的超聲影像， 并對疾病變化和治療效果進行評估。
-寬場成像優勢 :
- 與傳統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險。
- 當在更大視野下對目標進行可視化時，分析過程會更容易。
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 寬場成像能力呈現的解剖細節。大視野 3D 超聲的冠狀面圖像。
6、多種成像模式適應更廣泛的應用需求
Vega 標配了兩種不同類型的超聲換能器來適應不同的應用場景。 其中雙功能的擺動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生的超 聲回波被描繪為亮度不同的點。這些點的亮度取決于 回聲的振幅或強度，從而實現解剖結構的可視化和量化。
Vega 系統配備了兩種可進行 B 模式成像的超聲換能 器。第一種是雙頻率擺動型換能器，既能產生高分辨成像所需要的高頻率信號，又可以產生超聲血管造影 （AA）所需的較低頻率信號。第二種是一個線性陣列換 能器，可以實現快速的深層組織成像。
M 模式或運動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）的灰度隨時間的變化模式。它提供了具有運動特征器官的一維結構學影像， 由于具有高采樣率，因而能夠進行高時間分辨率成像，顯示和測量非常快速的運動。M 模式常被用作一 種方便、快速的心功能測量技術。如圖 1B 所示，可以 看到隨著時間的推移，心臟組織不斷收縮和擴張。
圖 9. 小鼠右側腹部皮下注射穩定表達紅移型螢火蟲螢光素酶基因的 IVISbrite™ HCT-116 細胞 10 天后，進行 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價。(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 模式下的心跳運動，軟件能夠自動進行結構劃分以計算心功能參數。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 圖像動起來?體驗 4D 成像的強大
在過去的幾十年里，超聲技術取得了從 2D 邁向 3D 的重大進展。而 4D 成像通過將運動與靜態 3D 圖像相結合，將超聲成像提升到了一個新的水平。簡而言之，4D 超聲成像就是實時三維超聲成像。 對于研究心臟功能異常的臨床前研究人員來說，這是一種強有力的工具，因為與其他影像模式（如 MRI）相比，它具有高度的準確性和快速性。Vega 系統憑借其創新的自動圖像掃描技術，使 4D 成像比市場上的其他超聲成像系統更快。
- 心臟的4D可視化成像
- 左心室容積（LV）測量，評估不對稱心臟病（如心肌梗死）的金標準
- 4D 超聲心動圖重建，支持任意層面的回顧性心跳測量
- 放好您的小鼠，簡單點擊即可開始測量
- 2 分鐘即可完成 4D 影像的呈現
- 無需任何外接 ECG 或呼吸門控裝置
- AI賦能?M模式數據自動分析
- 人工智能自動分割心臟邊界并計算左室功能參數
- 測量和計算左心室功能性參數，包括射血分數（EF）、縮短分數 （FS）、每分鐘心輸出量（CO）和左室質量
- 360度-M模式? 從4D影像獲得功能性測量結果
- 可以直接從 4D 掃描數據中獲得 M 模式的回顧性動態數據
- 使用 Vega 系統提供的完整 4D 數據集評估梗死、心肌病等
- Vega的心臟定位模式助您 方便、快捷、準確的找到心臟
- 通過寬場采集模式，可對小鼠的腹腔 / 胸腔進行快速探查， 同時自動識別心臟所在位置
8、使用聲學造影體驗從未有過的微血管超聲成像
超聲血管造影技術是 Vega 系統的一個基本功能，它是一種微創成像模式， 使用 VesselVue 可注射微泡作為造影劑。造影微泡是脂質包裹的氣體核心，對動物無毒，具有良好的生物安全性。 通過超聲血管造影技術對腫瘤或器官的微血管進行高靈敏度成像，可用于評估腫瘤血管生成或探索治療反應或組織損傷隨時間的變化。
- 超聲血管造影技術的優勢：
- 腫瘤血管網絡結構和密度的定量評估
- 快速早期的診斷實現對治療方案的有效性評價
- 快至幾分鐘的 3D 微血管結構獲取，分辨率可達 100μm
- 在不到一秒的時間內快速捕獲二維圖像
9、剪切波彈性成像技術測量組織硬度
臨床上通過觸診可以對組織的硬度進行評估，從而輔助醫生無創地進行疾病的診斷。這一定性指標雖然能從一定程度上指征疾病，但它是定性的，不能產生任何可量化的臨床測量指標。
彈性成像這一醫學成像技術可以用于繪制和量化生物組織的力學特性。一般來說，通過向組織中引入機械力（壓縮、振 動等）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，換能器產生輻射力，從而誘導在組織中傳播機械波（“剪切”波）。在簡化假設下，剪切波的速度直 接與楊氏模量（剛度的工程單位）相關。速度越高，組織的模量越高，組織越硬。
用于產生剪切波的力是由探頭精確產生的，因此與壓縮彈性成像技術相比，剪切波彈性成像對操作員的依賴性更小， 重復性更好，更易量化。剪切波彈性成像已在數千份臨床出版物中使用，進行疾病和器官的研究，如肝病、癌癥等。 我們的 Vega 系統配備了一個線性陣列換能器，可以在幾秒鐘內測量組織硬度變化。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，方便使用者即時監測感興趣區域的機械特性。圖像里的四個樣品是來自 Computerized Imaging Reference Systems（CIRS）公司一套剛度校準模體。
圖 17. 剛性標準品的剪切波彈性測量。通過使用特定硬度的校準彈性模型，研究人員可以獲得彈性模量值，這是測量和量化組織硬度的單位。灰度是組織解剖成像的背景，偽彩為軟件測量出的剪切波波速，校準后則可轉化為彈性模量。波速越快則彈性越小剛性越大。
10、使用 SonoEQTM 軟件進行快速簡便的數據分析
從圖像中獲取數據，盡可能快速高效地推進臨床前研究。
- 獲取、發現、量化
- 基于一款廣泛應用的3D可視化開源軟件平臺 3D Slicer 進行深度開發
- 用戶友好、高度直觀、簡單易學
- 單位授權的軟件許可證允許用戶使用個人筆記本電腦脫機分析數據
- 定量工具包括簡單的線性卡尺測量和用于復雜結構描繪的幾何輪廓工具
- 數據可以以多種格式導出，包括用于出版物或演示文稿中示例的 2D PNG 件，以及用于 3D 數據集的開源 MHD/MHA 格式文件
圖 18. SonoEQTM 軟件界面展示。(左) 軟件控制面板；(中) 成像平臺預覽窗口；(右) B 模式灰度即時顯示窗口
-
-
超聲成像的多種應用
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 系統能幫您更便捷的獲得了解疾病狀態或評估候選藥物所需的結果。
- 腫瘤研究
- 肝臟疾病
- 腎臟疾病
- 心臟疾病
- 血管疾病
- 超聲治療
- 發育生物學研究
- 心臟毒性研究
- 再生醫學研究
- 藥物研發
Vega 超聲成像系統應用示例
- 腫瘤
- 全身及深層原位腫瘤測量
- 3D 模式定量腫瘤體積，異常形態腫瘤也可準確定量
- 直觀評估標記及非標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
- 獲取血供相關功能信息
- 定量評估腫瘤微血管結構和密度
- 探索血管新生隨時間的變化
- 光學成像的補充
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可視化。（上）微血管密度；（下）微血管結構。標尺：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.
- 肝臟相關疾病研究
反復或長期肝損傷極易造成肝臟瘢痕形成（肝纖維化），從而導致肝硬化，因而肝硬化可以作為肝臟疾病發展的指標。剪切波彈性成像可以非侵入性的評估肝硬化，可用于監測幾乎所有類型慢性肝病的發生及進展。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）誘導的 NASH 小鼠， 通過 SWE 超聲評估其肝臟硬化程度。
圖 21. CDAHFD 小鼠模型誘導 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間的增加（綠色破折號）。 (B) SWE 彩圖疊加顯示 2 個月時肝硬化程度增加。 (C) 肝臟回聲及肝臟硬度隨時間變化圖。注意如何動態監測脂肪變性相關的脂肪沉積（上圖）和纖維化相關的組織硬化（下圖），并展現其不同的發病和進展 特征。
- 心臟毒性評估
不同治療方法可能產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）誘導心臟毒性，通過光學和超聲成像的強強搭配，可以快速并非侵入的展示藥物的早期療效 / 生物標志物改變及心臟生理機能的長期變化。
圖 22. 小鼠皮下注射 IVISbrite™ HT29 Red F-luc 生物發光腫瘤細胞系。（左）5-FU 對腫瘤體積的影響。（中）每日 5-FU 治療開始后第 0、3 和 7 天的相對腫瘤生物發光強度（第 0 天 = 100%）。（右）第 7 天荷瘤小鼠的生物發光圖像。
