骨質疏松癥是一種以骨量減少、骨微結構破壞為特征的全身性代謝性骨病，好發(fā)于絕經后女性。破骨細胞介導的骨吸收與成骨細胞介導的骨形成之間的失衡是骨質疏松的核心機制。研究破骨細胞活性的時空變化，對于理解骨質疏松的發(fā)生發(fā)展以及評價抗骨吸收藥物的療效至關重要。然而，破骨細胞深埋在骨髓腔內部，位于骨小梁表面，被皮質骨和骨松質層層包裹。光信號要從破骨細胞傳遞到體表探測器，需要穿越骨基質、骨髓、皮質骨、肌肉和皮膚等多個層次，衰減極其嚴重。

傳統(tǒng)方法只能通過終點組織學檢測：將骨組織脫鈣后切片，進行抗酒石酸酸性磷酸酶染色，手工計數破骨細胞數量。這種方法不僅破壞了骨組織的三維結構，而且丟失了動態(tài)信息。

科辰星飛系統(tǒng)通過對骨組織光學特性的專門優(yōu)化——包括使用近紅外波段的熒光素酶變體（發(fā)射波長向紅光移動可減少散射損失）以及專有的骨散射校正算法——使得來自骨髓腔內部的信號得以有效提取。團隊在Cathepsin K-luc轉基因小鼠（組織蛋白酶K在破骨細胞中特異性高表達）中建立了去卵巢骨質疏松模型。每月使用科辰星飛系統(tǒng)成像一次，連續(xù)觀察3個月，每次均對脛骨近端、股骨遠端和腰椎三個區(qū)域分別定量。

結果顯示：去卵巢術前基線期，骨骼系統(tǒng)整體信號極低；術后第1個月，脛骨近端出現局灶性信號，強度較基線升高1.5倍；第2個月，信號顯著增強至基線的2.5倍，空間分布顯示脛骨近端干骺端信號最為集中，股骨遠端也開始出現信號；第3個月，腰椎出現明顯信號，全身骨骼的破骨細胞活性整體升高。假手術對照組3個月內信號無明顯變化。這一動態(tài)過程與血清1型膠原羧基端肽水平（骨吸收標志物）的變化趨勢高度一致，但活體成像提供了空間定位信息。

科辰星飛使骨骼微環(huán)境的動態(tài)研究擺脫了“離體脫鈣、手工計數"的桎梏，突破性實現了骨吸收活性的活體、全身、連續(xù)、空間定量監(jiān)測。