动物活体成像技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究。动物活体成像技术主要分为可见光成像(optical imaging)、核素成像(PET／SPECT)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)、计算机断层摄影(computed tomngraphy，CT)成像和超声(ultrasound)成像五大类。其中，可见光活体成像技术特别适合研究分子、代谢和生理学事件，称为功能成像。

可见光活体成像技术主要采用生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。可见光体内成像技术的基本原理在于光可以穿透实验动物的组织并且可由仪器量化检测到的光强度，同时反映出细胞的数量。生物发光是用荧光素酶（Luciferase）基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记。利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。传统的动物实验方法需要在不同的时间点宰杀实验动物以获得数据, 得到多个时间点的实验结果。相比之下，可见光体内成像通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标（标记细胞及基因）的移动及变化，所得的数据更加真实可信。另外, 这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高，不涉及放射性物质和方法, 非常安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高等特点。

光学活体成像技术是近年来生物医学检测中发展最快的前沿科学之一，能够在微创或无创的条件下对活体组织或动物体内的生理生物活动进行成像跟踪，其中某些技术可以达到动态实时监测。近些年来许多基于活体成像的技术被发展出来，而其中光学技术由于其成熟性强﹑使用方便以及可以避免对生物体造成辐射伤害等优点，被广泛应用于此类研究。

传统成像大多依赖于肉眼可见的身体、生理和代谢过程在疾病状态下的变化，而不是了解疾病的特异性分子事件；分子成像则是利用特异性分子探针追踪靶目标并成像。分子成像技术使活体动物体内成像成为可能，它的出现，归功于分子生物学和细胞生物学的发展、转基因动物模型的使用、新的成像药物的运用、高特异性的探针、小动物成像设备的发展等诸多因素。这种从非特异性成像到特异性成像的变化，为疾病生物学、疾病早期检测、定性、评估和治疗带来了重大的影响。

分子成像技术可用于——研究观测特异性细胞、基因和分子的表达或互作过程，同时检测多种分子事件，追踪靶细胞，药物和基因治疗最优化，从分子和细胞水平对药物疗效进行成像，从分子病理水平评估疾病发展过程，对同一个动物或病人进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪。