動物活體內光學成像（optical in vivo imaging）是基于分子影像學孕育而生的，主要采用生物發光（bioluminescence）與化學熒光（fluorescence）兩種技術在活體動物體內進行生物標記，通過成像系統來觀測活體動物體內腫瘤的生長及轉移，感染性疾病的發展進程、特定基因的表達等生物學過程。
熒光素酶的發光是生物發光，不需要激發光，但需要底物熒光素。熒光素酶在氧氣、ATP存在的條件下，給予外源（腹腔或靜脈注射）底物熒光素（luciferin），即可在幾分鐘內發生氧化反應，生成氧化熒光素(oxyluciferin)，并產生發光現象。此發光現象只有在活細胞內才會產生，并且發光光強度與標記細胞的數目線性相關。在動物體內，光在傳播時會被散射和吸收，可見光主要是被血紅蛋白吸收，主要吸收的是可見光藍綠波段；但在大于600 nm的紅光波段，血紅蛋白的吸收作用比較小，也就是說，大量的光雖然有部分散射但可以透過組織和皮膚而被高靈敏CCD檢測到。通過選用適當的CCD鏡頭、成像暗箱，可由儀器量化檢測到光強度，同時反映出細胞的數量。
該項技術操作方便，測量迅速，圖像清晰，信噪比低，價格便宜，可精確定量，易于被大多數研究員接受，在動物體內研究方面得到廣泛應用。
熒光素發光反應原理
