三次元光学分子イメージングシステムは、光信号を用いて生体内分子情報を取得し、三次元構造を再構築する技術である。その原理は蛍光、散乱などの光学信号に基づいて、特定の波長のレーザーによって蛍光分子を励起したり、散乱光信号を探知したりして、さらに高感度の探知機によってこれらの信号を捕捉して、コンピュータ処理を経て三次元画像を再構築します。

近年、三次元光学分子イメージングシステムは顕著な技術的突破を遂げた。一方、研究者はより高感度な検出器とより複雑な画像再構築アルゴリズムを開発することにより、画像形成の深さと解像度を向上させた。例えば、CTイメージング技術を組み合わせると、より高い空間分解能と深さ情報を提供し、軟組織イメージングの精度を高めることができる。一方、PET、CTなどの他のイメージング技術を組み合わせて、単一の光学イメージングの限界を克服し、より全面的な生理的、病理的情報を提供するなど、多モードイメージング技術の発展。

応用の将来性の面では、三次元光学分子イメージングシステムは生物医学研究、疾病早期診断と薬物研究開発などの分野で広範な応用価値を持っている。動物体内における薬物の分布、代謝過程及び病巣への影響をリアルタイムに観察し、腫瘍治療効果を評価することができる。同時に、体内の蛍光信号を観察することによって、腫瘍の発展、炎症反応、血管生成などの生理病理過程を研究することができる。また、三次元光学分子イメージングシステムは遺伝子発現とマーカーのリアルタイムモニタリングにも使用でき、遺伝子機能分析に有力なツールを提供する。イメージング技術、アルゴリズム、検出器の発展に伴い、三次元光学分子イメージングシステムの深さ、解像度、精度はさらに向上し、医学研究により多くの可能性をもたらす。