医学影像与分子影像学-中科院分子影像重点实验室
医学影像学中的分子影像技术研究
医学影像学中的分子影像技术研究医学影像学作为一门重要的临床诊断学科，其研究重点一直在提高影像的分辨率和解析度，以期更准确地反映人体内部的病变情况。
然而，传统的医学影像学无法满足对人体内分子和细胞水平的深入观察和研究需求，这就需要借助分子影像技术的发展，来满足对人体内部最基本、最微观、最重要的生物学分子和生物过程的直接、非侵入式、实时观察与研究。
分子影像技术的研究首先需要理解生物分子的特性，比如分子的浓度、分布、动态变化、相互作用等，这都需要考虑分子基本的物理化学性质。
因此，分子影像技术的研究需要在物理学、化学、生物学等多学科交叉与合作的基础上，通过物理手段、化学标记和探针技术等手段实现对分子的成像研究。
随着生物医学和生物技术的迅猛发展，分子影像技术已经成为医学影像学领域中最具有前景和潜力的新发展方向之一，其发展可以进一步拓展我们对人体疾病的认知和治疗，同时也可以促进人体内分子的研究和药物设计的研究。
实践中，分子影像技术主要有以下几种手段：1.放射性标记技术放射性标记技术利用放射性同位素标记生物分子，通过探测放射性核素的辐射信号实现成像。
常用的放射性标记生物分子有FDG、FET等。
放射性标记技术可以实现在生物分子水平上对生物分子行为的精细监测，对研究和治疗诸多疾病都有很大的帮助。
2.光学标记技术光学标记技术通过将荧光染料、荧光蛋白等光学标记物标记在需要研究的生物分子上，通过成像系统拍摄荧光显微图像，反映生物分子的含量、分布和动态变化等信息。
这种技术特别适用于研究细胞内的分子轨迹、细胞信号传递、细胞分裂以及肿瘤诊断和评估等方面。
3.声学标记技术声学标记技术通过将微泡、纳米粒子等标记物标记在需要研究的生物分子上，通过超声成像系统对声学信号进行检测和分析，反映生物分子的含量、分布和动态变化等信息。
随着纳米技术的不断进步和发展，声学标记技术越来越得到重视，可以优化医学治疗的效果，如通过纳米药物送药等。
以上三种分子影像技术各自有其独特的优势和局限性，在不同的研究领域中都有广泛的应用。
医学诊断中的分子影像技术
医学诊断中的分子影像技术分子影像技术是一种基于现代医学方法和技术的高级诊断技术，在疾病诊断和治疗中有着重要的应用。
它是基于对疾病发生和发展机制认识的深化，通过影像技术展现疾病分子层面变化的一种诊断手段。
其中有许多技术，包括单光子放射性计量计算机断层扫描（SPECT）、正电子发射断层扫描（PET）、功能性磁共振成像（fMRI）等。
这些技术的应用，不仅在临床医学领域中有广泛的应用，同时也成为了当今科技进步的重要体现。
一、 PET技术在分子影像技术中，PET技术是一种重要的检测手段，它能够检测体内放射性同位素发射的正电子，再通过计算机分析来绘制人体内组织和细胞之间的分子互动。
这一技术应用广泛，常被应用在治疗疾病方面，例如肿瘤和心脏疾病等。
在诊断过程中，医生将患者注射一种具有放射性的药物，然后使用一种术语PET-CT成像技术来检查身体内部的疾病情况。
PET技术的应用优点在于，它能够提供非常精确的疾病病变位置和程度信息，对于早期诊断和治疗疾病都有非常重要的作用。
二、 SPECT技术SPECT技术是一种基于放射性核素检测的单光子发射计算机成像技术，属于核医学诊断临床应用中的重要诊断手段之一。
SPECT技术通过测量患者内部的射线衰减来获取疾病分子层面的发生变化情况，并且，这种技术还可以通过使用不同的放射性标记物来检测不同类型的疾病，如癌症、心脏病、肝脏疾病、肺疾病等。
SPECT技术对于诊断化学和神经病理学上的疾病非常有效。
三、 fMRI技术fMRI技术，全称为功能性磁共振成像技术，是一种基于磁场特性扫描神经系统的成像技术，能够测量血液的供给和转运情况来反映脑区功能。
在脑部成像中，fMRI技术是最常用的一种技术，也是最为广泛的脑图像学研究方法之一。
fMRI技术能够提供用于疾病诊断和康复的非侵入性数据，可以突破传统医学领域的限制，给人体研究领域带来了无限的可能性。
四、分子影像学在肿瘤治疗中的应用分子影像学在肿瘤治疗中具有很好的应用前景。
分子影像学技术在疾病早期诊断中的应用
分子影像学技术在疾病早期诊断中的应用随着医学科学的发展，疾病诊断和治疗的水平也在不断提高。
近年来，随着分子影像学技术的逐步成熟和发展，它已经在疾病早期的诊断中扮演了一个非常关键的角色。
本文将详细介绍分子影像学技术在疾病早期诊断中的应用。
一、什么是分子影像学技术分子影像学技术是一种新型的影像技术，它主要用于研究生物分子在体内的结构、功能和代谢过程。
它通过将放射性标记的分子送入人体内，然后利用相应的设备扫描人体，获得相关信息，从而精准地诊断疾病。
二、2.1 肿瘤诊断肿瘤是一种严重的疾病。
在传统的肿瘤诊断中，通常是通过人工取样，然后进行组织学检查获得相关信息。
这个过程非常痛苦且精度不高。
而分子影像学技术可以通过扫描人体中的代谢物和生物分子来精准地诊断肿瘤。
最近研究表明，通过代谢物成像，可以更好地评估肿瘤的缺氧状态，这一发现为肿瘤治疗提供了更好的治疗策略。
2.2 神经系统疾病神经系统疾病的早期诊断一直面临很大的挑战。
受限于传统的检查方法，医生无法精确的了解神经元的构造和连接方式。
分子影像学技术可以直接观察神经元和突触的建立和连接过程，从而使得神经系统疾病的早期诊断更为准确。
2.3 心血管疾病心血管疾病是一种常见的疾病，而它的早期诊断也面临很大的困难。
分子影像学技术可以通过分析人体中的脂质、蛋白质和核酸等分子信息，从而提前发现心脏缺血和心肌梗死等疾病。
此外，分子影像学技术还可以对心脏病发生的机制和病变情况进行详细的研究，为此类疾病的治疗提供更好的诊断和治疗策略。
三、分子影像学技术的局限性分子影像学技术虽然具有很多优势，但是它的发展还面临一些挑战和局限性。
首先，它需要昂贵的设备和高水平的专业技术人员进行操作，从而提高了它的成本。
其次，它还存在某些安全问题，例如患者可能会受到放射性物质的影响。
此外，它的中文名称不够通俗，可能会影响大众的接受程度。
四、结论当今社会，各种疾病的高发率给医学科学提出了更高的要求。
而分子影像学技术在疾病的早期诊断中的应用为疾病治疗提供了更好的策略，从而有助于提高治疗的成功率。
分子影像学国内外研究现状与发展动向
分子影像学国内外研究现状与发展动向随着医学技术的不断发展和人们健康意识的提高，医学影像学作为一种非侵入性、高效准确的检查手段，得到了越来越广泛的应用。
其中，分子影像学作为医学影像学的一个重要分支，可以在分子水平上探测人体内生物分子的分布、代谢和功能状态，为疾病诊断、治疗和预后评估提供了重要的信息，成为了医学影像学领域的一大热点。
本文将从国内外分子影像学的研究现状和发展动向两方面进行探讨。
一、分子影像学国内研究现状分子影像学在国内的研究起步较晚，但近年来发展迅速。
目前，国内分子影像学的研究主要集中在PET、SPECT、MRI和荧光成像等方面。
1、PET分子影像学PET分子影像学是国内分子影像学的主要研究方向之一。
PET技术可以通过注射放射性核素标记的分子追踪其在体内的分布和代谢情况，为疾病诊断、治疗和预后评估提供重要信息。
目前，国内已经有多家医院和科研机构开展了PET分子影像学的研究，如北京协和医院、中国医学科学院肿瘤医院、上海交通大学医学院附属仁济医院等。
2、SPECT分子影像学SPECT分子影像学也是国内分子影像学的重要研究方向之一。
SPECT技术可以通过注射放射性核素标记的分子追踪其在体内的分布和代谢情况，为疾病诊断、治疗和预后评估提供重要信息。
目前，国内已经有多家医院和科研机构开展了SPECT分子影像学的研究，如北京大学第一医院、中国人民解放军总医院、南京医科大学附属医院等。
3、MRI分子影像学MRI分子影像学是国内分子影像学的新兴研究方向之一。
MRI技术可以通过注射磁共振造影剂标记的分子追踪其在体内的分布和代谢情况，为疾病诊断、治疗和预后评估提供重要信息。
目前，国内已经有多家医院和科研机构开展了MRI分子影像学的研究，如中山大学附属第一医院、华中科技大学同济医学院附属协和医院、四川大学华西医院等。
4、荧光成像分子影像学荧光成像分子影像学是国内分子影像学的另一重要研究方向。
荧光成像技术可以通过注射荧光染料标记的分子追踪其在体内的分布和代谢情况，为疾病诊断、治疗和预后评估提供重要信息。
中科院分子影像重点实验室研发的磁粒子成像关键核心技术获国家发明专利快速授权
泌物异常、阴道内肿块、疼痛、性交困难，其中阴道出血是最常见的症状[2]。
黑色素瘤中主要含有的黑色素颗粒是顺磁性物质，能够缩短T1WI和T2WI弛豫时间[3]。
恶性黑色素瘤特征性的MRI表现为T1WI呈等、高信号，T2WI呈低信号，DWI呈高信号，增强扫描呈明显强化[4]。
本例患者偏年轻，无阴道流血等，年龄及临床表现不典型。
初诊时未发现身体其他部位黑色素瘤征象，可排除转移性黑色素瘤。
本例MRI表现DWI呈高信号，增强扫描呈明显强化，提示恶性，对临床术前评估有指导意义。
本例阴道壁占位MRI表现T1WI呈等信号，T2WI及T2WI 压脂呈高信号，与典型的阴道恶性黑色素瘤MRI表现不相符合，与高婧等[4]报道典型MRI表现有差异。
提示本例恶性黑色素瘤中的黑色素颗粒比例较少。
曹军等[5]报道称部分黑色素瘤可由“无黑色素”的梭形细胞构成。
少数黑色素瘤不含有黑色素颗粒，一般表现为T1WI和T2WI呈中等信号，此种情况MRI诊断较为困难[3]。
综上所述，含有黑色素的阴道原发黑色素瘤具有典型的MRI特征，一般可明确诊断。
对不含有黑色素颗粒的黑色素瘤，诊断较为困难。
若T1WI呈等或低信号，T2WI呈高信号，尤其是专科检查发现色素沉着，要考虑到缺乏黑色素颗粒的恶性黑色素瘤可能，确诊需要结合病理免疫组化检测。
利益冲突：无。
参考文献 [References][1] Fmmovitz M, Etchepareborda M, Sun CC, et al. Primary malignantmelanoma of the vagina. Obstet Gynecol, 2010, 116(6): 1358-1365. [2] Wang YY, Shi QF, Zhao J, et al. Report of 5 cases malignant melanomaof the vaginal wall. J Diag Pathol, 2017, 24(6): 462-465.王玥元, 石清芳, 赵洁, 等. 阴道壁恶性黑色素瘤5例报道. 诊断病理学杂志, 2017, 24(6): 462-465.[3] Hong BK, Dai HY, Lin FF, et al. MRI diagnosis value of choroidalmelanoma. Chin J Magn Reson Imaging, 2014, 5(3): 178-181.洪璧楷, 代海洋, 林枫枫, 等. 脉络膜黑色素瘤的磁共振诊断价值. 磁共振成像, 2014, 5(3): 178-181.[4] Gao J, Sun QY, Meng Y. A case of primary malignant melanoma of thevagina. J Jilin Med Univ, 2019, 40(2): 112.高婧, 孙崎元, 孟姮. 阴道原发性恶性黑色素瘤1例. 吉林医药学院学报, 2019, 40(2): 112.[5] Cao J, Qiu JX, Li CF, et al. A clinicopathological analysis of a case ofnonpigmented spindle cell melanoma of the vagina. J Clin Exp Pathol, 2016, 32(2): 217-218.曹军, 邱建学, 李春飞, 等. 阴道无色素梭形细胞型恶性黑色素瘤1例临床病理分析. 临床与试验病理学杂志, 2016, 32(2): 217-218.Cite this article as:Yu ZH, Wang H. Primary malignant melanoma of vagina: One case report and literature review. Chin J Magn Reson Imaging, 2020, 11(10): 924-925.本文引用格式：余泽浩, 王虎. 阴道原发恶性黑色素瘤1例并文献复习. 磁共振成像, 2020, 11(10): 924-925.资讯 Information 中科院分子影像重点实验室研发的磁粒子成像关键核心技术获国家发明专利快速授权中科院分子影像重点实验室申请的“基于FFL的磁粒子成像三维立体重建方法、系统、装置”(ZL201910637247.7)和“基于无磁场线扫描的磁粒子成像系统” (ZL201910637709.5)两项国家发明专利已经通过国家知识产权局的审查。
分子影像学的原理及临床应用
分子影像学的原理及临床应用一、分子影像学的概述•分子影像学是一种用于研究生物体内分子及其功能的影像学方法，通过检测和可视化分子的动态行为，揭示生命过程中的分子机制。
二、分子影像学的原理分子影像学主要依靠以下几种原理实现：1. 核磁共振成像（MRI）•原理：利用强磁场和无线电波对人体进行成像，通过检测核素在磁场中的行为以及其与周围环境的相互作用，获得各种组织或器官的高分辨率图像。
•应用：MRI在分子影像学中主要用于观察神经递质的变化、研究肿瘤的增殖过程等。
2. 正电子发射断层扫描（PET）•原理：利用放射性核素标记的药物，通过血液循环进入体内，放射性核素发生衰变时释放正电子，正电子与体内的电子相遇发生湮没，产生一对伽马射线，利用伽玛射线的辐射来进行成像。
•应用：PET在分子影像学方面主要用于观察代谢过程、鉴别肿瘤性病变等。
3. X射线计算机断层扫描（CT）•原理：通过X射线的透射与吸收，利用计算机重建出体内的断层结构，形成高分辨率的图像。
•应用：CT在分子影像学中主要用于检测肺结节、鉴别器官和组织等。
4. 单光子发射计算机断层扫描（SPECT）•原理：用放射性核素标记的药物，通过静脉注射进入体内，发出一束射线，被探测器探测到，形成一幅图像。
•应用：SPECT在分子影像学中主要用于心肌灌注显像、脑功能成像等。
三、分子影像学在临床应用中的意义•分子影像学在医学实践中具有重要的临床应用意义，其中包括以下几个方面：1. 早期疾病诊断•利用分子影像学的方法，可以更早地检测出疾病的存在，使得患者能够尽早接受治疗，极大地提高了疗效及生存率。
2. 疾病分期与评估•分子影像学可以观察疾病的发展进程，并评估疾病的严重程度，为制定合理的治疗方案提供了重要的依据。
3. 药物研发与评估•分子影像学可以帮助研发人员观察药物在体内的分布和代谢情况，评估药物的疗效和安全性，为药物研发提供重要参考。
4. 个体化医疗•通过分子影像学的方法，可以根据个体的分子水平信息，制定个体化治疗方案，提高治疗效果，降低不良反应的发生。
分子影像学名词解释
分子影像学名词解释分子影像学是一门研究生物分子在活体内的位置、分布、代谢和相互作用的学科。
它利用各种影像技术，如核磁共振成像、正电子发射断层扫描、单光子发射计算机断层扫描等，对生物体内的分子进行非侵入性的可视化和定量分析。
在分子影像学中，有一些重要的名词需要解释和理解。
1. 核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）：核磁共振成像是一种基于核磁共振原理的影像技术，通过对生物组织中的水分子进行成像，可以产生高对比度的图像，显示出组织的解剖结构以及一些功能信息。
2. 正电子发射断层扫描（Positron Emission Tomography, PET）：正电子发射断层扫描是一种核医学技术，通过注射携带放射性标记的分子（如葡萄糖或药物），测量其在人体内的分布以及其代谢过程，从而反映出生物体的生理和代谢活动。
3. 单光子发射计算机断层扫描（Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT）：单光子发射计算机断层扫描也是一种核医学影像技术，通过注射放射性同位素标记的药物，测量其在体内的分布情况，然后通过计算机重建成三维图像，用于研究生物体的疾病诊断。
4. 分子探针（Molecular Probes）：分子探针是一种用于标记或检测特定分子的化合物。
它可以与目标分子发生特异性的相互作用，从而实现对目标分子的可视化和定量分析。
5. 代谢活性（Metabolic Activity）：代谢活性指生物体内的化学反应和能量转换过程。
在分子影像学中，通过测量代谢活性可以了解生物体的生理状态和功能活动。
通过分子影像学的研究，我们可以更深入地了解生物体内分子的结构、功能和相互作用，为疾病的早期诊断、治疗效果评估以及药物研发提供重要的信息和工具。
这些技术的不断发展和创新将进一步推动分子影像学在医学和生命科学领域的应用。
《分子影像介绍》课件
1 2 3
转化医学研究
加强转化医学研究，将实验室研究成果转化为临 床实用的分子影像技术，提高疾病的诊断和治疗 水平。
培训与教育
开展针对临床医生和研究人员的分子影像培训和 教育活动，提高他们对分子影像技术的认识和应 用能力。
制定行业标准与规范
制定分子影像技术的行业标准和规范，促进技术 的标准化和规范化发展，推动其在临床的广泛应 用。
详细描述
正电子发射断层扫描通过引入标记的短寿命放射性核素，检测其在体内的分布， 从而反映器官或组织的代谢活性。该技术对于肿瘤、心血管疾病等疾病的早期诊 断具有重要价值。
单光子发射计算机断层扫描
总结词
一种利用放射性核素标记的药物进行成像的技术。
详细描述
单光子发射计算机断层扫描通过注射放射性核素标记的药物，利用探测器检测药物在体内的分布和代谢，从而反 映器官或组织的生理和病理状态。该技术广泛应用于心血管、肿瘤等疾病诊断。
《分子影像介绍》ppt课件
目录
• 分子影像概述 • 分子影像技术原理 • 分子影像在医学中的应用 • 分子影像的未来发展 • 结论
01
分子影像概述
定义与特点
定义
无创性
高分辨率
高灵敏度
分子影像是一种无创、无痛、 无损的医学影像技术，通过高 分辨率和高灵敏度的成像设备 ，对活体组织中的分子进行成 像，以揭示生理和病理过程。
利用新材料、纳米技术等手段，开发 具有更高灵敏度和特异性的新型分子 探针，提高影像诊断的准确性。
将不同模态的分子影像进行融合，如 光学、核医学、MRI等，以提供更全 面、精准的疾病诊断信息。
影像设备升级与智能化
推动分子影像设备的技术革新，提高 设备的空间分辨率、时间分辨率和灵 敏度，同时实现智能化、自动化操作 。
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概述
针灸镇痛机理研究
人体经络介绍
中医经络学说总共包括14条经络，它们是： 手太阴肺经，手少阴心经，手厥阴心包经手阳明 大肠经，手太阳小肠经，手少阳三焦经足太阴脾 经，足少阴肾经，足厥阴肝经，组阳明胃经，足 太阳膀胱经，足少阳胆经，任脉，督脉。这14 条经络中包含了人体的361个穴位。但是，还没 有直接的现代医学手段能证实经络的存在。
国外针灸研究现状 结论
~ ~
2.5 min reference d = 0 sec
P=0.0001
Data Acquisition Period Pain Stimulation Period
~
30 Sec d = 18 sec d = 30 sec 30 Sec d = 42动窗口，在 此基础上进行多元回归分析。与传统的方 法相比，能够在快速变化的时间序列上提 取信号。
I. Pain stimulation only
5 min
30 sec
15 sec 2~3 min 50oC Pre-Stimulation 0 Warm-up 45 C 1 2
50 C
3 4 5 min
II. Acupuncture & Pain stimulation
5 min
Acupuncture 30 sec
3
国外针灸研究现状 激活区
针灸之前
Left Center Right Left
国外针灸研究现状
疼痛方面
针灸之后
Center Right
V1
I.
V2
* V3
V4 V 5
II.
III. V6
Decrease Increase Unnown
* DRA data process
激活区图
国外针灸研究现状 信号提取方面（DRA)
15 sec
5 min
2~3 min 50oC Warm-up 45 C 0 1 2
50 C
3 4 5 min
10 min
Pre-Stimulation
疼痛刺激
热水刺激（50度） 温度由手动来调节
国外针灸研究现状 针刺穴位
国外针灸研究现状 扫描协议
TR＝4000ms
太冲穴是临床上常用的 镇痛穴位。 它还用来治疗慢性头痛， 眩晕，癫痫等。
医学影像与分子影像学
田 捷
中科院自动化所医学影像研究室
Email：tian@
第十二讲 针灸镇痛机理研究进展及展望 ——基于fMRI的方法
2004年9月
针灸镇痛机理研究 概述 国外针灸研究现状
概述
采用SPM处理 DRA的算法结合MATLAB处理（与SPM 的结论进行比较）
注：DRA（Differential Regression Analysis） 微分回归法
国外针灸研究现状 信号提取方面（DRA)
国外针灸研究现状 信号提取方面（DRA）
算法：微分回归分析方法（DRA）； (JMRI,2003,vol18:273-283), 提出两采样t检验算法（two sample t-test) 特点：参照点始终不变，目标点与参照点进 行比较。
针灸简史
国内针灸研究现状 我们的研究情况概述
针灸包括针法和灸法。针法指针刺穴位，灸 法指用点燃的艾草熏烤穴位。两种方法都是 中华民族几千年医学实践的结晶。 在日本，针灸师的总数达11万人； 从上世纪70年代起，美国率先在世界上掀起 针灸热潮，在其后不足20年内。跻身于世界 针灸大国行列，其发展速度堪为西方之首。 由此可见，针灸的疗效不容置疑。
国外针灸研究现状 疼痛方面
临床方面：Medical Acupuncture （2003,Volume 14 / Number 1，Cho et al) 实验设计采用两部分： 疼痛+经络穴位针刺 (meridian acupuncture + pain) 疼痛+假穴位针刺 (Sham acupuncture + pain)
第一次扫描
43oC 1min 28sec (22 scans)
50~52oC
32 sec (8 scans) 3min 20sec (50 scans)
1min 20sec (20 scans)
第二次扫描
Needle 30 sec In Twirl 30 sec Twirl
Needle Out Twirl 5min 50~52oC Twirl Twirl
信号处理方面 临床应用方面（包括针灸和疼痛机理的 研究）
国外针灸研究现状 主要试验设计
男女受试各半接受热刺激试验。 针刺穴位：太冲（Liv3) 刺激温度： 43度（没有痛觉感）， 50度（有痛觉感） 如果受试没有感到痛觉，温度继续升高。
国外针灸研究现状 刺激方式
Experimental scheme
概述 国外针灸研究现状 国内针灸研究现状 我们的研究情况概述
1
国外针灸研究现状
国外针灸研究现状 UCI (Cho’s LAB) 主要试验设计 成果介绍：
国外针灸研究的现状
国外对针灸治病机理的研究，尤其是镇痛机理的 究开展的很深入。他们的研究一方面从寻找经络 的解剖结构入手，另一方面利用非侵入性的研究 手段（fMRI, PET)进行。做的比较出色的组主要 有： UCI Zhao Hee, Cho MGH KK, Hui CNR Gabriele Biella
43oC
2
国外针灸研究现状 试验描述
每个session由两个试验组成，试验之间被 试要休息10分钟，以使大脑状态恢复平 静。一个实验只包含疼痛刺激，另一个试 验由疼痛和针刺试验组成。其中，针刺包 括真针刺和假针刺（Sham，针刺穴位附近 皮肤）试验进行中采集fMRI信号。
国外针灸研究现状 试验数据处理
优点
该方法的实质是采用较窄的移动窗口，在 此基础上进行多元回归分析。与传统的方 法相比，能够在快速变化的时间序列上提 取信号。
国外针灸研究现状 疼痛方面
临床应用上发现以下功能区激活： 海马（Thalamus） Dorsal ACC Rostral ACC 前带回尾部（Caudal ACC） 结论：用fMRI 的方法可能观测到时变的疼痛 通路。