Hệ thống hình ảnh phân tử quang học ba chiều là một kỹ thuật sử dụng tín hiệu quang học để thu thập thông tin phân tử trong một sinh vật và tái tạo cấu trúc ba chiều. Nguyên lý của nó dựa trên huỳnh quang, tán xạ và các tín hiệu quang học khác, kích thích các phân tử huỳnh quang hoặc phát hiện tín hiệu ánh sáng tán xạ bằng laser có bước sóng cụ thể, sau đó được máy dò có độ nhạy cao bắt những tín hiệu này, sau khi xử lý máy tính sẽ tái tạo hình ảnh ba chiều.

Trong những năm gần đây, các hệ thống hình ảnh phân tử quang học ba chiều đã đạt được những đột phá công nghệ đáng kể. Một mặt, các nhà nghiên cứu đã cải thiện độ sâu và độ phân giải của hình ảnh bằng cách phát triển các máy dò có độ nhạy cao hơn và các thuật toán tái tạo hình ảnh phức tạp hơn. Ví dụ, kết hợp với công nghệ hình ảnh CT, nó có thể cung cấp độ phân giải không gian cao hơn và thông tin chiều sâu, tăng cường độ chính xác của hình ảnh mô mềm. Mặt khác, sự phát triển của công nghệ hình ảnh đa phương thức như kết hợp với các công nghệ hình ảnh khác như PET, CT đã khắc phục được những hạn chế của hình ảnh quang học đơn lẻ và cung cấp thông tin sinh lý, bệnh lý toàn diện hơn.

Về triển vọng ứng dụng, hệ thống hình ảnh phân tử quang học 3D có giá trị ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nghiên cứu y sinh, chẩn đoán sớm bệnh và nghiên cứu và phát triển thuốc. Nó có thể quan sát sự phân bố của thuốc trong cơ thể động vật, quá trình trao đổi chất và ảnh hưởng của chúng đối với các tổn thương trong thời gian thực, đánh giá hiệu quả điều trị khối u. Đồng thời, bằng cách quan sát tín hiệu huỳnh quang trong cơ thể, các quá trình sinh lý bệnh lý như phát triển khối u, phản ứng viêm, tạo mạch có thể được nghiên cứu. Ngoài ra, các hệ thống hình ảnh phân tử quang học ba chiều cũng có thể được sử dụng để theo dõi biểu hiện và đánh dấu gen theo thời gian thực, cung cấp các công cụ mạnh mẽ để phân tích chức năng gen. Với sự phát triển liên tục của công nghệ hình ảnh, thuật toán và máy dò, chiều sâu, độ phân giải và độ chính xác của hệ thống hình ảnh phân tử quang học ba chiều sẽ được cải thiện hơn nữa, mang lại nhiều khả năng hơn cho nghiên cứu y tế.