2008 年 23 * 9 期 Vol.23 No.9II^BZHZEIIHHaEQaSS中©篆疔使各 [缠合]浅谈分子影像学毛翠平(浙江大学医学院附属第二医院放射科，浙江杭州310009)[摘要]分子影像学是近年来兴起的涉及影像学与现代分子生物学，及其他学科的新的边缘学科。
本文针对分子影像学所需的三种探针和成像方法进行了综述。
[关键词]分子影像学;分子探针；医学成像技术[中图分类号]R445 [文献标志码]B [文章编号]1674~1633(2008)09^0064~02Devdopment of Molecular Iconography in the FutureMAO Cui-ping(Radiology Department of No. 2 Hospital affiliated to Medical College of Zhejiang University, Hangzhou Zhejiang 310009, China)Abstract: Molecular Imaging is an edge-subject that involves iconography, modem molecular biology and other subjects. TTie articlesummarises the probe and imaging technique required in molecular iconography.Key words: molecular iconogr^)hy; molecular probe; medical imaging technique分子影像学的概念由Weissieder 于2001年首先提出， 指的用影像学的方法在活体的条件下对细胞和分子水平的 变化进行定性和定量研究。
主要实现手段是核医学技术、 MRI 、超声及光学成像技术。
其成像原理是借助分子探针， 通过靶向结合或酶激活的原理及适当的扩增策略放大信号 后，高分辨力的成像系统就可以检测到相应的信号改变，从 而间接反映分子或基因的信息。
对于分子影像学,最重要的 是采用合适的探针和成像系统。
1分子彩像学常用的分子探针能和靶特异性结合的物质(如配体或抗体等)与能产生 影像学信号的扣质(如同位素、荧光素或顺磁性原子〉以特定 方法相结合而构成的一种复合物，即为分子探针。
目前对分子探针的分类并不统一。
根据所用影像学手 段的不同，这些探针可分为核医学探针、光学探针及MRI 探针。
1.1核医学分子探针核医学的分子探针是靶向探针，由产生影像信号的放 射性同位素与能和靶分子特异结合的配体组成。
由于MRI 的检测敏感性较核医学及光学成像技术低几 个数量级，因此需要大量的对比剂在靶组织内聚集及强大 的信号扩增系统。
MR 常用的分子探针有两类。
一类是以钆 为基础的顺磁性分子探针，能产生T,阳性信号对比；另一 类为利用氧化铁的超顺磁性分子探针，能产生强烈的T 2阴 性信号对比。
目前已经开发的超顺磁性探针主要包括超顺 收稿日期:2007-12-19 修回日期:2008-01-14 磁性氧化铁颗粒(SPI0)、超微型超顺磁性氧化铁颗粒(USH- 0)和单晶体氧化铁颗粒(MI0N)等。
SPI0直径40nm ~ 400nm不等，由Fe 304和Fe 203组成,外包碳氧葡聚糖，其氧化铁核 心由若干个单晶体构成。
USPI0最大直径不超过30nni 。
超 顺磁性氧化铁的颗粒大小对其进人网状内皮系统的部位有 较大影响，一般直径较大的SPI0主要为肝、脾的网状内皮 系统所摄人,而USPI0颗粒小,主要进人淋巴结组织及骨髓 组织中。
1.2光学成像的分子探针光学成像技术主要包括荧光成像及生物发光成像。
通 过探针的聚集或智能探针的激活可获得信号扩增。
绿荧光 蛋白（greenfluorescent protein, GFT 1)是突光成像技术常用的 一种标记物。
光学成像的探针大致上分为3种:①最普通 的是非特异性探针,它们多为一些小分子物质，可以穿过血 管壁而进入细胞间隙。
利用肿瘤组织的血管通透性较正常 组织高的特点进行光学成像。
这种探针成像的图像效果较 差,而且缺乏特异性。
②单克隆抗体，图像效果稍好，但亦 无特异性。
③“智能”探针，在自然状态下，它们是没有荧光 作用的,但是一旦被一些特异性的酶激活后，它们可以产生 巨大的荧光效果。
基于上述特点,这种探针获得的图像效果 好，特异性高。
1.3多模式成像的分子探针多模式成像的分子探针是分子影像学探针的新进展。
多模式成像是利用2种或2种以上医学影像学模式对同一 物体进行成像以获得补充信息，这种技术可能同时提供解[综合] 丨Si秀谈各剖、功能、代谢或分子信息。
2分子影像学常用的成像技术2.1核医学成像核医学分子成像技术包括单光子发射计算机体层显像(single photon emission computed tomography，SPECT)和正电子发射体层显像(position emission tomography,PET)。
核医学成像的灵敏度高,是目前最成熟的分子显像技术，主要应用于以下几个方面：(1)代谢显像目前研究较多的是已糖激酶和葡萄糖转运子表达显像、胆碱激酶显像、细胞增殖和内源性胸腺嘧啶激酶显像等。
2-l8F-2-脱氧-D-葡萄糖(FDG)显像是目前临床应用最广的PET显像。
⑵基因表达分子显像主要包括反义PET显像和报告基因显像。
反义PET显像是利用正电子核素标记某一特定序列的反义寡脱氧核苷酸作为PET显像剂，经体内核酸杂交与相应的靶mRNA结合，通过PET显像，显示基因异常表达组织，反映目标DNA转录情况。
反义显像是一种内源性基因表达显像,显像难度较大。
⑶受体显像研究较多的受体系统有多巴胺能神经系统、5-羟色胺能神经系统、乙酰肫碱能受体、肾上腺素能受体等。
其中研究最多的是多巴胺能神经系统随着基因组学的发展，小动物(如小鼠)在现代分子生物学实验中日趋重要,小动物PET成为分子显像的重要工具。
小动物PET目前广泛应用于生物医药研究、代谢显像、受体显像、肿瘤显像、基因表达显像等方面。
就显示体内生理代谢及分子水平的变化而言，核医学成像也许是最敏感的技术之一，但其仍存在空间分辨力较差等不足之处，有待进一步提高。
2.2磁共振成像分子水平的MR成像是建立在传统成像技术基础上, 以特殊分子作为成像对象，其根本宗旨是将非特异性物理成像转为特异性分子成像。
MR分子成像的优势在于它的高分辨力’同时可获得三维解剖结构及生理信息’这些正是核医学、光学成像的缺点。
但是MR的敏感性较低，需要通过信号扩增系统来提高其敏感性。
2.3光学成像光学成像方法较多，主要有弥散光学成像、多光子成像、活体显微镜成像、近红外线荧光成像及表面共聚焦成像等。
目前除了近红外线荧光成像、表面共聚焦和双光子成像外，其余的技术还只局限于实验研究中。
光学成像有其较突出的优点:①非离子低能量辐射。
②高敏感性。
③可进行连续、实时监测。
④价格相对较低。
⑤染料激发和信号探测模式的灵活性。
⑥无创性或微创性。
2.4超声成像超声分子影像学是近几年超声医学在分子影像学方面的研究热点，它主要是利用微泡对比剂介导来发现疾病早期的细胞和分子水平的变化。
超声分子显像具有无创性、花费低等优点，随着细胞和分子成像方法的提高，靶对比剂的精确定位,超声分子显像对于疾病的早期诊断、治疗具有非常好的前景。
3小结虽然看起来分子影像学好像是遥不可及的、无从下手的,但是它却与放射科医师的日常医疗工作密切相关，在临床工作中可以提炼出很多分子影像学范畴的问题和研究课题。
反过来,分子影像学必须要结合临床,解决临床问题才有意义。
应该看到，对于分子影像学这个新兴的学科，最主要的是多学科的合作，尤其是与生物、化学、物理、工程、计算机等相关学科的交流和合作。
比如：在分子探针的设计、制备以及表征分析中，就需要生物工程、生物化学等相关专家的密切配合。
现有的几种分子成像技术各有优缺点，因此,多种成像技术联合使用将会提供更多更全面的信息。
我们希望未来的分子成像技术能够无创、实时地监测药物代谢、酶的活动、信号转导、抗原水平及细胞增殖,并且可以阐明基于机体细胞和组织功能互相连接的物理途径和网络分子。
分子影像学是近年刚刚兴起的一门学科，它虽然在疾病的早期诊断、基因显像、药物筛选、疗效评估、血管生成及细胞凋亡等领域取得了一定的成果,但仍然存在很多挑战。
分子影像学中最重要的是开发新的探针、新的成像技术；其次是建立小动物的成像技术，为动物实验打下基础；再者就是研究高效、低毒的转染技术，使外源性报告基因有效进入体内，并保持高的活性。
相信不久的将来,分子影像学的基础研究和临床试验均将取得更大的成果。
[参考文献][1]郗超航.分子影像学的发展与展望U].医用放射技术杂志，2006(11):10-11.[2]李坤成，等.分子影像学研究进展[J].中国医疗设备,2008(1):1-4.[3]张龙江.分子影像学探针的研究与进展⑴.国外医学临床放射学分册，2006,29(5) ：289-293.[4]龚英.分子影像学对比剂的研究进展[J】.国外医学临床放射学分册，2006,29(5)：294-298.[5]汤漪凡,等.磁共振在分子影像学中的应用[J].医疗装备，2008(1): 4-5.[6]宋武战，等.分子影像技术与传统影像设备的对比分析[J].医疗卫生装备,2007(7) :53-54.[7]文戈.分子影像学研究现状及展望⑴.放射学实践，2006,21(8)： 863-864. «2008年23卷9期03Vol.23 No.9。