活体成像该用哪一波段？可见光、NIR-I、NIR-II全面解析

前言

做小动物实验、术中导航还是在体成像，关键第一步不是开机，而是波段的选择。波段选对，信号干净清晰；选错了，再怎么拉曝光、调参数、后处理都只是勉强救场。这篇文章花五分钟，把可见光（VIS）、近红外Ⅰ（NIR-I）、近红外Ⅱ（NIR-II）讲清楚，最后给出一套真正能落地的选择方法。

01 | 三段波段各自的价值

可见光（约400-750 nm）

亮度高、设备普及、色彩直观，适合表浅信号、形貌结构、术野可视化、培养皿与玻片实验、窗口模型与透明生物（如斑马鱼幼体）。缺点是组织吸收与散射强，自发荧光背景高，进入体内后深度有限。

NIR-I（约750-900 nm）

生物组织吸收较低，穿透与信噪比较可见光明显提升，探针与滤片配套成熟，易做多通道，是在体荧光成像的常用起点。

NIR-II（约1000-1700 nm）

瑞利散射显著降低，背景更干净，边界与深部结构更清晰，适合脂肪覆盖或深部器官；门槛是通道数偏少、探针与硬件成本更高。

可见光适合表浅直观，NIR-I兼顾成熟度与通用性，而NIR-II则在分辨率和深度上占优，但成本和门槛更高[1]。

图1：可见光、NIR-I、NIR-II 组织相互作用与穿透对比

02 | 决策树

知道三段波段的特性后，真正落地其实就三步：

先问目标，要定位边界、解剖、共定位，用荧光成像；要做定量趋势，优先用NIR-I，可见光只在体外/表浅或非严肃定量场景使用。

再看深度和背景，表浅或透明组织用可见光或NIR-I，遇到脂肪覆盖、血色素重、深部结构，就该直接切NIR-II，而不是靠拉曝光硬撑[2]。

最后算资源，多靶点又预算有限，NIR-I多通道最好；若是关键任务只求看清楚，就把核心通道留给NIR-II。

一句话记忆：浅用可见光，常规NIR-I，进阶NIR-II。

图2：NIR-II 全身小鼠成像：截止波长上移（>1000→>1300→>1400 nm）边界更清晰、对比更高。

03 | 常见场景

体表或皮下瘤的负荷跟踪，一般首选NIR-I，信号稳定、量化方便。可见光主要用于肿瘤取景和标尺；若边界发灰或受脂肪干扰，切到NIR-II会更清楚。要点是高度和曝光要统一，避免信号漂移。

术中切缘和病灶边界，常规先用NIR-I扫描，有疑点时再上NIR-II“加精”[3]。可见光不可或缺，用来展示术野解剖和器械定位。关键是激发与发射分得足够开，滤片选高阻断窄带型。

腹腔器官或深部转移灶，NIR-II是首选，穿透和边界对比优于NIR-I；可见光负责解剖定位。曝光可以适度延长，但要防止饱和，必要时降低增益换取动态范围。

脑部和颅窗模型，可以分层选择：颅窗下的表浅细节用可见光和常规荧光（GFP/RFP）；整动物或深部结构先上NIR-I，不够清晰时再切NIR-II。注意血色素干扰，同时保持麻醉和温度稳定。

淋巴与微血管示踪，NIR-I常用，通道多、操作方便；要提高细小管路的边界对比，可切到NIR-II。可见光仅作解剖参照。关键是探针要与波段匹配，避免串色。

培养皿、切片与类器官，优先用可见光和常规荧光，分辨率高、色彩直观；如需模拟在体条件，可补充NIR-I。要点是激发/发射窗口要明确，拍摄参数保持一致。

创口愈合、表浅炎症、皮肤药效，最直观的是可见光，用颜色和面积即可量化。NIR-I可补充边界和定量信息，NIR-II多数情况下并非必需。记得固定拍摄角度和光照强度。

图3：小鼠肿瘤在NIR-I 与 NIR-II 成像下的对比

图4：荧光引导手术（白光定位＋NIR 探针成像）流程

04 | 常见的四个错觉

错觉一：拉曝光就能看得更深

很多人习惯把曝光时间拉长来“救图”，结果只会把背景一并抬高，边界更模糊。要解决深部信号，换波段比拉曝光更直接[4]。

错觉二：可见光图像也能做定量在培养皿或切片上，可见光可以定量。

但在活体里，受散射和自发荧光影响太大，跨动物或跨时间的数据根本对不上。可见光更适合定位和观察，不适合严肃的定量比较。

错觉三：多通道随便上，不会互相干扰

滤片带宽、阻断水平、激发和发射的间距要设计好，否则通道之间容易串色。通道一旦互相污染，再漂亮的图也很难挽回。

错觉四：白鼠毛浅，可以不刮毛

不少人觉得白鼠毛发浅，不会影响成像，其实这是大错特错。白毛的反射和散射更严重，会把背景抬高，还容易制造亮斑假影。相比之下，黑鼠因为毛色深，反而更容易让人意识到必须去毛。白鼠才是最需要刮毛的对象，不刮毛，表面信号和边界都会严重受影响。

05 | 研究趋势

NIR-II 正在常态化

过去被视作“黑科技”的 NIR-II，如今相机更便宜、探针更稳定，已经成了很多团队的关键通道选择，尤其在脂肪多、深部难的场景表现突出。

探针更聪明

激活型、比率型探针不断增加，能自己挑亮病灶，背景更低、对比更高。靠单纯拉曝光凑效果的做法正在被淘汰[5]。

NIR-I 依旧是多通道主力

两三条通道协同已是常态：一条定位，一条机制，一条对照。NIR-I在性价比和可操作性上依旧稳固，是大多数实验的骨架[6]。

可见光最合适

创口、皮肤、颅窗、培养皿这些表浅或透明场景，可见光依旧最高效。

关于我们的活体成像

说到最后，波段怎么选、误区怎么避、趋势怎么抓，落到实验里，真正要紧的是：有没有一套工具能帮你又快又稳地拿到可比的数据。这正是我们活体成像系统的设计逻辑——不只是成像，更是定量。

我们的系统在几个关键环节上做了强化：

双模成像：生物发光和荧光自由切换，结果既能看信号强弱，也能换算成不同单位，方便对比。

效率直出：内置光强校正，荧光实验直接给效率数值，不怕跨天、跨动物的数据对不齐。

硬件细节：升降台一键切换视野，载样台恒温，麻醉接口兼容——这些看似小事，其实保证了实验连续性。

软件友好：ROI框选即可出结果，参数模板和批量处理省掉大量重复操作，原始数据和图像报告同步保存。

扩展潜力：从可见光到 NIR-I/NIR-II，全波段滤片随时加；需要时还能扩展到X光，结构与功能结合在一套系统里。