分子影像研究方法

❶ 分子影像的介紹

分子影像（molecular imaging）是運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學。

❷ 分子影像學的學科發展

也正因為各種成像技術各有利弊，存在各種難點，因此，常常需要進行跨學科、多角度的交叉與合作，這裡面既需要生命科學從分子水平提出亟待解決的問題，也需要物理、化學、生物數字、信息學等學科發展適應分子影像學研究的理論與技術，並應用於該領域。同時，需結合當代前沿的納米科學技術。然而，缺乏多學科的合作成了阻礙分子影像學發展的瓶頸，尤其缺乏與生物、化學、物理、工程、計算機等相關學科的交流和合作。比如，在分子探針的設計、制備以及表徵分析中，就需要生物工程、生物化學等相關專家的密切配合。
因此，跨學科的專家們首先要坐在一起，尋找共同感興趣的目標，這裡面有臨床意義以及前期的基礎；共同的興趣，如：MRI、CT、PET、超聲；應在某些方面集中，如抗體。其次，為了提高合作研究的效率要組成固定的研究課題組，明確分工責任，明確時間節點。再其次就是經費保證。以及共同發表文章各自的側重點等。所有以上這些是否需要書面協議？把這理清後才有可能更好地往前走，否則效率不高。 至此，影像醫學發展逐漸形成了3個主要的陣營：經典醫學影像學：以X線、CT、MR、超聲成像等為主，顯示人體解剖結構和生理功能；以介入放射學為主體的治療學陣營；分子影像學：以MR、PET、光學成像及小動物成像設備等為主，可用於分子水平成像。三者是緊密聯系的一個整體，相互印證，相互協作，以介入放射學為依託，使目的基因能更准確到達靶位，通過分子成像設備又可直接顯示治療效果和基因表達。分子影像學對影像醫學的發展有很大的推動作用，也與傳統的醫學影像學緊密相連。一些醫療器械製造商因此開發出了相應的產品，如西門子的Biograph 16 TruePoint（正電子發射及計算機斷層掃描系統），融合影像系統以及前沿的應用軟體，使研究人員能夠識別特定的生物學過程、監測化合物的效用、實時測量疾病進展，促進了基礎研究和葯物研發工作，使影像醫學從對傳統的解剖、生理功能的研究，深入到分子水平的成像，去探索疾病的分子水平的變化，將對新的醫療模式的形成和人類健康有著深遠的影響。分子影像學概念分子影像學與傳統影像學的對比自從X射線發明以來，醫學影像技術的發展大概經歷了三個階段：結構成像、功能成像和分子影像。醫學影像技術(包括結構成像和功能成像)和現代醫學影像設備(如：計算機斷層成像CT、核磁共振成像MRI、計算機X線成像PET、B超)的出現，使得傳統的醫學診斷方式發生了革命性變化。但是隨著人類基因組測序的完成和後基因組時代的到來，人們迫切需要從細胞、分子、基因水平探討疾病(尤其是惡性疾病)發生發展的機理，在臨床症狀出現之前就監測到病變的產生，從而實現疾病的早期預警和治療，提高疾病的治療效果。因此，1999年美國哈佛大學Weissleder等提出了分子影像學(Molecular Imaging)的概念：應用影像學方法，對活體狀態下的生物過程進行細胞和分子水平的定性和定量研究。它是以體內特定分子作為成像對比度的醫學影像技術，能在真實、完整的人或動物體內，通過圖像直接顯示細胞或分子水平的生理和病理過程。它在分子生物學與臨床醫學之間架起了相互連接的橋梁，被美國醫學會評為未來最具有發展潛力的十個醫學科學前沿領域之一，是二十一世紀的醫學影像學。
傳統影像學主要依賴非特異性的成像手段進行疾病的檢查，如不同組織的物理學特性(如組織的吸收、散射、質子密度等)的不同，或者從生理學角度(如血流速度的變化)來鑒定疾病，顯示的是分子改變的終效應，不能顯示分子改變和疾病的關系。因此，只有當機體發生明顯的病理或解剖結構的改變時才能發現異常。雖然圖像解析度不斷提高，但是若此時發現疾病，已然錯過了治療的最佳時機。然而，在特異性分子探針的幫助下，分子影像偏重於疾病的基礎變化、基因分子水平的異常，而不是基因分子改變的最終效應，不僅可以提高臨床診治疾病的水平，更重要的是有望在分子水平發現疾病，真正達到早期診斷。分子影像學不再是一個單一的技術變革，而是各種技術的一次整合，它對現代和未來醫學模式可能會產生革命性的影響。
分子影像學的優勢，可以概括為三點：其一，分子影像技術可將基因表達、生物信號傳遞等復雜的過程變成直觀的圖像，使人們能更好地在分子細胞水平上了解疾病的發生機制及特徵；其二，能夠發現疾病早期的分子細胞變異及病理改變過程；其三，可在活體上連續觀察葯物或基因治療的機理和效果。通常，探測人體分子細胞的方法有離體和在體兩種，分子影像技術作為一種在體探測方法，其優勢在於可以連續、快速、遠距離、無損傷地獲得人體分子細胞的三維圖像。它可以揭示病變的早期分子生物學特徵，推動了疾病的早期診斷和治療，也為臨床診斷引入了新的概念。

❸ 什麼是分子影像技術

分子影像技術（molecular imaging）是運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學。分子影像技術是醫學影像技術和分子生物學、化學、物理學、放射醫學、核醫學以及計算機科學相結合的一門新的技術。

❹ 分子影像的主要研究內容

分子影像研究組主要關注光學分子影像(Optical Molecular Imaging)的相關問題。光學分子影像是傳統醫學影像技術與現代分子生物學相結合的產物，具有傳統成像手段所沒有的無創傷、實時、活體、特異、精細顯像等優點；與其它分子影像技術相比，光學分子影像具有較高的時間/空間解析度以及價格適中等特點。我們研究的目標是實現光學分子影像在理論上有創新、技術上有突破、應用上有典型。理論創新是指演算法的創新，主要包括光學分子影像正向問題和逆向問題演算法的開發與完善；技術突破是指技術平台的設計與開發，主要包括MOSE和光學分子影像設備控制及圖像處理軟體的開發與完善；應用典型是指多模融合的分子影像系統的搭建以及相關生物學實驗的開展，包括光學分子影像子系統和CT子系統的搭建以及小動物光學成像實驗的開展。

❺ 分子影像的國內外分子影像產品的比較

分子影像產品的研究與發展，是伴隨著分子影像成像理論和成像演算法的發展而逐步發展的。在熒游標記的分子成像方面，目前世界上僅有少數實驗室研製成功可以對小動物進行跟蹤性在體熒光斷層分子影像的系統。
近年來，國外某些公司改進了現有的體外熒光成像技術，發展出適用於動物體內的成像系統。熒光發光是通過激發光激發熒光基團到達高能量狀態，而後產生發射光。常用的有綠色熒光蛋白(GFP)、紅色熒光蛋白(DsRed)及其他熒光報告基團，標記方法與體外熒光成像相似。熒光成像具有費用低廉和操作簡單等優點。同生物發光在動物體內的穿透性相似，紅光的穿透性在體內比藍綠光的穿透性要好得多，近紅外熒光為觀測生理指標的最佳選擇。現有技術採用不同的原理，盡量降低背景信號，獲取機體中熒光的准確信息。
目前國外有相關產品的公司也僅僅幾家，而且在技術上也有很多需要改進的地方，比如說國外產品目前使用的演算法還停留在勻質演算法上，若體內有兩個光源信號，體外探測器探測到的將是兩個光源信號的疊加，從而導致重建光源位置與實際光源位置偏差較大；隨著體內光源位置深度的增加，重建光源誤差將隨之增大；光源重建過程中假定整個生物組織內部是均勻介質，不能很好的對光源進行成像，光源的位置以及大小誤差較大。
國外的產品還許多需要完善的，那麼國內的分子影像技術狀況又是怎樣的呢。是剛起步，還好已經有了自己的產品，是和國外的研究水平相去甚遠，還是齊頭並進？
2002年國內首次以「分子影像學」為主題舉行了香山科學會議第194次學術討論會，給國內分子影像界創造了一個溝通交流的平台。其中中科院自動化研究所的田捷教授是國內分子影像技術的領軍人物，是國內分子影像研究的第一人，他在08年就突破了國際難題「非勻質演算法」，並將其運用到設備上，在國際上引起了極大的轟動。他突破了國外產品的「勻質演算法」的局限，大大提高了實驗的准確性。
目前國內已經出現了首家擁有分子影像自主知識產權的企業。這家企業是由中科院及一家高新技術公司共同成立的。而這家公司的首席科學家正是田捷教授。他們的產品是由田捷教授帶領著近50名不同專業領域的高技術人才組成的技術團隊共同研發的，代表著國內分子影像研究的最高技術。目前這家公司的小動物體內成像設備已經運用了最新一代的「非勻質演算法」， 一舉解決了復雜生物組織中的非勻質問題，從而使光源重建精度大大提高。成功打破了國外產品在國內高端實驗設備的壟斷。
可以說國內的分子影像技術雖然起步晚於國外研究機構，但是經過眾多科學家的共同研究，國內分子影像技術的發展正在和國外的研究齊頭並進。

❻ 分子影像技術主要應用於哪些方面研究

運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子,反映活體狀態下分子水平變化,對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學因此,分子影像學是將分子生物學技術和現代醫學影像學相結合而產生的一門新興的邊緣學科"經典的影像診斷(CT、MRI等)主要顯示的是一些分子改變的終效應,具有解剖學改變的疾病;而分子影像學通過發展新的工具、試劑及方法,探查疾病過程中細胞和分子水平的異常,在尚無解剖改變的疾病前檢出異常,為探索疾病的發生、發展和轉歸,評價葯物的療效,為分子水平疾病的治療開啟了一片嶄新的天地。

❼ 除了分子影像技術還有哪些非侵襲性示蹤手段

同位素示蹤技術（isotopic tracer technique）是利用放射性同位素或經富集的稀有穩定核素作為示蹤劑，研究各種物理、化學、生物、環境和 材料等領域中科學問題的技術。示蹤劑是由示蹤原子或分子組成的物質。 示蹤原子（又稱標記原子）是其核性質易於探測的原子。含有示蹤原子的 化合物，稱為標記化合物。理論上，幾乎所有的化合物都可被示蹤原子標記。一種原子被標記的化合物，稱為單標記化合物；兩種原子被標記的化合物，則稱為雙標記化合物（如2H218O）自然界中組成每個元素的穩定核素和放射性核素大體具有相同的物理性質和化學性質，即放射性核素或稀有穩定核素的原子、分子及其化合物，與普通物質的相應原子、分子及其化合物具有相同的物理和化學性質。因此 ，可利用放射性核素或經富集的稀有穩定核素來示蹤待研究的客觀世界及其過程變化。通過放射性測量方法，可觀察由放射性核素標記的物質的分布和變化情況；對經富集的稀有穩定核素或者可用質譜法直接測定，亦可用中子活化法加以測定。分子影像技術（molecular imaging）是運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學。分子影像技術是醫學影像技術和分子生物學、化學、物理學、放射醫學、核醫學以及計算機科學相結合的一門新的技術。它將遺傳基因信息、生物化學與新的成像探針進行綜合，由精密的成像技術來檢測，再通過一系列的圖像後處理技術，達到顯示活體組織在分子和細胞水平上的生物學過程的目的。

❽ 分子影像學的簡介

分子影像學(molecularimaging)是運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子,反映活體狀態下分子水平變化,對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學因此,分子影像學是將分子生物學技術和現代醫學影像學相結合而產生的一門新興的邊緣學科"經典的影像診斷(CT、MRI等)主要顯示的是一些分子改變的終效應,具有解剖學改變的疾病;而分子影像學通過發展新的工具、試劑及方法,探查疾病過程中細胞和分子水平的異常,在尚無解剖改變的疾病前檢出異常,為探索疾病的發生、發展和轉歸,評價葯物的療效,為分子水平疾病的治療開啟了一片嶄新的天地。
影像醫學發展到現在逐漸形成了3個主要的陣營:(1)經典醫學影像學:以X線、CT、MRI、超聲成像等為主,顯示人體解剖結構和生理功能;(2)以介入放射學為主體的治療學陣營(3)分子影像學:以MRI、PET、光學成像及小動物成像設備等為主,可用於分子水平成像"三者是緊密聯系的一個整體,相互印證,相互協作"以介入放射學為依託,使目的基因能更准確到達靶位,通過分子成像設備又可直接顯示治療效果和基因表達。因此,分子影像學對影像醫學的發展有很大的推動作用,使影像醫學從對傳統的解剖、生理功能的研究,深入到分子水平的成像,去探索疾病的分子水平的變化,將對新的醫療模式的形成和人類健康有著深遠的影響。
分子影像新技術有著巨大的潛力"新技術將在表現型
改變顯示之前提供早期疾病檢測,新技術對疾病的診斷更加具有合理性,在分子水平上,新技術可評估被治療靶目標的效果"例如就癌症而言,當前檢測疾病的參數只能了解腫瘤體積大小和解剖定位,分子影像新技術可發展到獲得許多新的檢測參數,如腫瘤生長動力學評估!惡變前的分子異常檢測!血管發生生長因子!腫瘤細胞標記物!基因改變等"活體分子成像可允許無損生物體微環境的狀況下進行發病機制的研究,可幫助破譯復雜的分子運動軌跡"此外,分子影像有可能通過活體實時分子靶目標評估來促進葯物發展。分子成像與影像導引治療系統結合,使我們有可能在識別疾病的同時即進行直接治療。
分子醫學影像技術是顯示肉眼或其他技術無法或難以認識的人體生命信息的醫學影像方法"首先,分子影像可以提高臨床診治疾病的水平"許多疾病始於基因和基因表達異常,繼而代謝失常!功能障礙,最後才表現出組織形態變化和症狀體征"只有在分子水平發現疾病,才能真正達到早早期診斷並針對性治療,如基因治療"另外,分子影像可提示腫瘤的惡性程度和預後"分子影像還可提供獨特的診斷能力,通過觀察代謝改變,可以在腫瘤化療開始數天內,明確化療是否有效,以便及時調整用葯"分子影像技術的優勢,源於它是連接分子生物學等學科和臨床醫學的橋梁"近年來,分子生物學突飛猛進,特別是人類基因組計劃的完成,對人體和生命科學產生著巨大的影響"分子影像技術是影像醫學近年來最大的進步,也代表了今後醫學影像技術發展的方向"它對現代和未來醫學模式將會產生革命性的影響"。
近10多年,分子生物學與醫學學科之間產生了積極的
互動,放射學科也正經歷著這一過程,影像學家正積極主動地將研究的問題向分子水平深入"在分子影像學中,最的是開發新的探針和新的影像技術,新探針的研製和開發吸引著大多數分子影像學家的注意"目前1個重要的目標是設計定位於信使RNA的蛋白探針從而直接評估內源基因的表達"新探針的開發必然有利於推動新的影像技術的發展,而對整個醫學領域產生影響"內源性基因表達的顯像是目前各個影像技術的難題,但真正的內源性基因表達顯像卻具有極為重要的意義"如果能夠極為方便的對內源性基因顯像,我們就有可能發現某個基因在何時!何處!何種水平上發生了突變或重組等,從而在疾病的早期階段發現並進行基因治療而得以根治疾病"影像技術的繼續改進,新的影像技術的開發也將是分子影像學研究的1個方面"空間解析度的改進允許對荷載人體疾病的小鼠顯像,而這些顯像的結果有望用於臨床實踐中"不同影像設備的圖像融合應用於基因表達顯像應有望改進其能力"PET和MRI的融合圖像已有報道,但其費用更大"PET和CT圖像融合可能會是以後研究的重點,其融合的目的在於:改進圖像質量;通過PET獲得的生物學信息與CT獲得的解剖信息結合更好地確定患病組織周圍的水腫!壞死及手術結果的評價;CT可以獲得診斷信息,指導手術與放療計劃的制定!進行CT引導下的取材活檢。微MRI(microMRI)也會是今後小動物基因表達顯像研究的1個方向"另外,本領域的研究應有分子生物學家!影像學家!細胞生物學家!幹細胞生物學家及免疫學家的積極參與"分子影像學作為分子生物學和醫學影像學之間的橋梁學科,其間產生積極的互動會有力地推動分子影像學的健康發展"在有我國參與的人類基因組計劃的研究草圖已發表的今天,鼓勵我國年輕的影像學醫師學習分子生物學知識,積極從事本方面的研究是很有必要的;與此同時,正如程英升等呼籲的那樣,有關分子影像學的研究還需要多方面的熱情關注,也只有這樣,我們才能迎頭追趕世界的動向,為我國放射醫學的發展做出應有的貢獻。