动物活体内光学成像（optical in vivo imaging）是基于分子影像学孕育而生的，主要采用生物发光（bioluminescence）与化学荧光（fluorescence）两种技术在活体动物体内进行生物标记，通过成像系统来观测活体动物体内肿瘤的生长及转移，感染性疾病的发展进程、特定基因的表达等生物学过程。
荧光素酶的发光是生物发光，不需要激发光，但需要底物荧光素。荧光素酶在氧气、ATP存在的条件下，给予外源（腹腔或静脉注射）底物荧光素（luciferin），即可在几分钟内发生氧化反应，生成氧化荧光素(oxyluciferin)，并产生发光现象。此发光现象只有在活细胞内才会产生，并且发光光强度与标记细胞的数目线性相关。在动物体内，光在传播时会被散射和吸收，可见光主要是被血红蛋白吸收，主要吸收的是可见光蓝绿波段；但在大于600 nm的红光波段，血红蛋白的吸收作用比较小，也就是说，大量的光虽然有部分散射但可以透过组织和皮肤而被高灵敏CCD检测到。通过选用适当的CCD镜头、成像暗箱，可由仪器量化检测到光强度，同时反映出细胞的数量。
该项技术操作方便，测量迅速，图像清晰，信噪比低，价格便宜，可精确定量，易于被大多数研究员接受，在动物体内研究方面得到广泛应用。
荧光素发光反应原理
