分子影像学与药物开发ppt课件
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分子影像概论ppt课件
相关的基因型联系起来，从而使人们对于疾病的认
识以及诊断和治疗提高到一个崭新的水平。
Phenotype
Genotype
9
Labeled ligand
Protein metabolism
Ab receptor
Glucose metabolism
18F-FDG
Glut ASON
Amino acid metabolism gene probe
In Vivo Proof of Concept and Optimization
Memorial Sloan Kettering Cancer Center
22
23
基因与疾病相关性研究
Genes and disease-related research
特定基因区 删除 致基因突变物质
表 现 型 与 基 因 的 关 联
蛋白质结构、生化反应改变
插入特定 段落的碱 基配对
表现型
观察功能回复情况
分子影像学研究
24
Imaging of tumor suppressor gene
Control
Tumor
Control
Tumor
未治疗的肿瘤动物 模型P53未激活
药物治疗后 P53激活
25
Radioimmunoimaging, RII
Normal saline 1 h 生理盐水1h
Normal saline 24 h Cyclophosphamide 1 h Cyclop. 24h 环磷酰胺1h 环磷酰胺24h 生理盐水24h
6 h after I.V. 99mTc-HYNIC-ANNEXIN V
30
分子影像学概论
分子核医学
分子核医学能提供那些生物学信息
– 代谢 – 增殖 – 缺氧 – 凋亡 – 基因表达 – 血供的优势在于在于可以获得解剖生理信息以极高组织分辨率。一般意义的MR 是以组织的 生理特征、多种物理作为成像对比的参照。
• 分子水平的MR 成像是建立在以上传统成像技术基础上， 以在MR 图像上可显像的特殊分子 作为成像标记物，对这些分子在体内进行具体的定位。"MR 分子成像"可在活体完整的微循环 下研究病理机制,并可提供三维信息。
• MR 的具体应用主要包括基因治疗成像与基因表达、分子水平定量评价肿瘤血管生成、显微 成像、活体细胞及功能性改变等方面。暂时用磁共振技术进行的基因表达显像
MRI分子成像
3.荧光分子成像
• "光学成像"是分子生物学基础研究最常用、最 早的成像方法。
• "光学成像”无射线辐射，对人体无害，可重复 曝光。
2.能够发现疾病早期的分子细胞变异及病理改变过程; 3.可在活体上连续观察药物或基因治疗的机理和效果。通
常，探测人体分子细胞的方法有离体和在体两种，分子 影像技术作为一种在体探测方法，其优势在于可以连续、 快速、远距离、无损伤地获得人体分子细胞的三维图像。 它可以揭示病变的早期分子生物学特征，推动了疾病的 早期诊断和治疗，也为临床诊断引入了新的概念。
18F-FDG 心肌代谢断层显像
SOS！
心肌不存活—灌注-代谢匹配
13NH3－H2O血流灌注显像 18F-FDG代谢显像
匹配
太晚了 ...
国内外现状和发展趋势
目录
• 第一节 分子影像学的产生和定义 • 第二节分子影像学成像基本原理及基本条件 • 第三节分子影像学的分类和研究内容 • 第四节分子影像学的特点 • 第五节分子影像学的应用
【核医学】分子影像PPT课件
1970s
Computer assisted tomography (CT)
SPECT，Gamma camera Artificial hip and knee
replacement Balloon catheter Endoscopy Biological plant/food
当今主要的影像技术
CT US MRI Nuclear Imaging Optical Imaging
PET/CT是当今最成熟的分子影像技术
Nuclear Imaging
MRI
US
CT-corrected PET Scan Protocol
CT 18F-FDG 5－8 mCi I.V.
氧化代谢
11C-乙酸盐
特点
反映糖代谢
主要用途
用于肺癌、结肠癌、淋巴瘤、黑色素瘤、 乳腺癌、脑肿瘤等。
参与核酸合成
反映肿瘤细胞增殖，鉴别良恶性
反映氨基酸转运、代谢和蛋 脑肿瘤、头颈部肿瘤、淋巴瘤和肺癌等 白质合成速度
反映氨基酸的需求
恶性肿瘤诊断，肿瘤与炎症鉴别
参与磷酸化反应，反映肿瘤 脑肿瘤和前列腺癌诊断特异性高 细胞膜合成速度
therapeutics
1980s
PET/CT PET/MR Fusion image Optical image
21st century
Molecular
分子影像 – Molecular Imaging
分子影像是对人或其他生物的完整活体在分子和细胞水平上的生物学过
程进行可视化、特征化和量化检测的显像技术。 Molecular Imaging is a new biomedical research discipline enabling the visualization, characterization, and quantification of biologic processes taking place at the cellular and subcellular levels within intact living subjects
核医学分子影像培训课件
➢ 放射免疫显像具有高特异性、高成像对比率、高血液清除速度等特点，主 要应用于乳腺癌、肺癌等肿瘤的成像。
3/2/2021
核医学分子影像
8
• 核医学（第9版）
3. 受体显像
➢ 受体显像是利用放射性核素标记的某些配体与靶组织中高亲和力的受体产 生特异性结合，反映体内受体空间分布、密度和亲和力的一种无创性方法， 具有配体-受体结合的高特异性以及放射性探测的高敏感性。
11C-NMSP（N-甲基螺环哌啶酮，多巴胺配基）PET受体显像的神经干细胞活体示踪与评估新 方法。
剪切 消化
无血清NSC培养 D2的诱导表达
1.海马来源的NSC 2.含血清贴壁培养 3.添加BDNF
体外调控多巴胺D2受体表达方法
移植前 移植后 移植神经干细胞的D2示踪
D2受体持续表达的在体示踪
3/2/2021
核医学分子影像
2
第一节
分子影像与核医学分子影像的概念
Hale Waihona Puke 3/2/2021核医学分子影像
3
• 核医学（第9版）
一、分子影像与核医学分子影像的概念
➢ 分子影像学是运用影像学手段对体内特定分子或靶物质的生物学行为进行 定性和定量可视化的一门新型交叉学科。它能反映活体状态下细胞或分子 水平的变化，有助于理解这些特定分子的生物学行为和特征。
无环鸟苷衍生物 抵抗细胞凋亡（膜联蛋白类） 抵抗细胞凋亡（小分子类） 细胞能量异常 细胞能量异常
核医学分子影像
应用 大部分恶性肿瘤 泌尿系统肿瘤 脑肿瘤、放疗后复发或坏死 心肌疾病、肝细胞肝癌、肾癌 EGFR阳性的肿瘤 EGFR阳性的肿瘤 帕金森 帕金森、抽动症 帕金森 恶性肿瘤肿瘤基因显像 监测基因治疗 肿瘤治疗、心脏移植后监测 肿瘤治疗监测 肿瘤乏氧显像 肿瘤乏氧显像
3/2/2021
核医学分子影像
8
• 核医学（第9版）
3. 受体显像
➢ 受体显像是利用放射性核素标记的某些配体与靶组织中高亲和力的受体产 生特异性结合，反映体内受体空间分布、密度和亲和力的一种无创性方法， 具有配体-受体结合的高特异性以及放射性探测的高敏感性。
11C-NMSP（N-甲基螺环哌啶酮，多巴胺配基）PET受体显像的神经干细胞活体示踪与评估新 方法。
剪切 消化
无血清NSC培养 D2的诱导表达
1.海马来源的NSC 2.含血清贴壁培养 3.添加BDNF
体外调控多巴胺D2受体表达方法
移植前 移植后 移植神经干细胞的D2示踪
D2受体持续表达的在体示踪
3/2/2021
核医学分子影像
2
第一节
分子影像与核医学分子影像的概念
Hale Waihona Puke 3/2/2021核医学分子影像
3
• 核医学（第9版）
一、分子影像与核医学分子影像的概念
➢ 分子影像学是运用影像学手段对体内特定分子或靶物质的生物学行为进行 定性和定量可视化的一门新型交叉学科。它能反映活体状态下细胞或分子 水平的变化，有助于理解这些特定分子的生物学行为和特征。
无环鸟苷衍生物 抵抗细胞凋亡（膜联蛋白类） 抵抗细胞凋亡（小分子类） 细胞能量异常 细胞能量异常
核医学分子影像
应用 大部分恶性肿瘤 泌尿系统肿瘤 脑肿瘤、放疗后复发或坏死 心肌疾病、肝细胞肝癌、肾癌 EGFR阳性的肿瘤 EGFR阳性的肿瘤 帕金森 帕金森、抽动症 帕金森 恶性肿瘤肿瘤基因显像 监测基因治疗 肿瘤治疗、心脏移植后监测 肿瘤治疗监测 肿瘤乏氧显像 肿瘤乏氧显像
《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 。
临床核医学：03-分子影像、转化医学和精准医疗-优秀医学PPT课件
直接分子影像
代谢显像 受体显像 反义显像 放射免疫显像 凋亡显像
间接分子影像
通过直接分子影像间接显示分子靶标 报告基因显像：报告基因+报告探针 放射基因组：CT、MRI增强扫描---VEGF ……
报告基因显像
Reporter Gene: Gene whose phenotypic expression is easy to monitor.
PET、PET/CT、PET/MR SPECT、SPECT/CT
PET/SPECT/CT 光学（荧光、生物发光）
光学/CT、光声/CT MR、CT、超声
BIOSCAN Nano SPECT/CT Nano PET/CT
Siemens Inveon PET/SPECT/CT
Gamma Medical Triumph PET/SPECT/CT
活体内分子生物学过程的可视化和定量分析
声
光
热
磁
分子影像各种技术方法的进展
物理：光、声、电、磁、核 化学：合成、标记、分子作用 信息工程：设备、图像处理、信息网络 生物医学：基因、蛋白质、细胞、组织、器官、个体
光成像
超声成像
CT
基础研究
MRI
SPECT
临床应用
PET/CT
基本分子成像技术
• 放射性核素成像技术 • 磁共振成像技术 • 光学成像技术 • 超声成像技术 • CT成像技术 • 多模态成像技术
15O2 15O-H2O 13N-NH3 11C-CO
16O2 16O-H2O 14N-NH3 12C-CO
正电子标记化合物 天然化合物
氧代谢 血流灌注 氨代谢 血容量
生理功能
正电子标记化合物性质基本不变
分子影像学概述
Sensitivity
Probe quantity
10-11－10-
ng
12mol/L
10-10－10-
ng
11mol/L
10-15－10-
mg
17mol/L
10-9－10-12mol/L ug
10-3－10-5mol/L
Not measurement
Not measurement
unused
当今主要的影像技术
High frequenc y sound wave
Space Depth resolution 1-2mm No-limit 1-2mm No-limit 3-5mm 1-2cm 2-3mm < 1cm 25-100um No-limit 50-200um No-limit 50-500um cm
到新药的开发研究、生物治疗的临床前期研究及疾病的分子诊 断
THE COMPARISON OF DIFFERENT IMAGING
Image device PET SPECT Biolumines cence Fluorescence imaging MRI CT Echo
Signal
γ
γ
Visible light Visible light radiowav e X ray
of the new branch.
放射性核素示踪技术
＋ 生物技术
受体与配体 免疫学技术 基因技术 细胞功能与代谢
受体显像 受体放射分析
放射免疫显像 反义显像 基因显像
代谢显像 凋亡显像
受体功能 异常抗 基因异 显示报 代谢增高 细胞活性 分布密度 原表达 常表达 告基因 与减低 与凋亡
分子核医学起源
分子影像学与药物开发ppt课件
;
抑制靶点的检测: 动态对比增强MRI监视靶点抑制
;
四 药物筛选
• 雌激素受体药物筛选 • 雷帕霉素类药物筛选
;
雌激素受体药物筛选
配体诱导雌激素受体 折叠
;
雌激素受体药物筛选
;
雌激素受体体内情况
;
雷帕霉素类药物筛选: 筛选介导蛋白-蛋白相互作用的药物:互补荧 光成像
;
五 分子影像技术与肿瘤
;
谢谢
;
• 基本思路：用特异性探针对体内特定组织、细胞或分子进行标记。
优势
无创 伤
实时 观测
高特 异性
可反复 பைடு நூலகம்测
高分 辨率
帮助早期 药物筛选
降低开发 成本
缩短开发 周期
提高开发 效率
;
新药研发
;
二 基本技术
;
1. Optical (fluorescence and bioluminescence) imaging 光学成像 2. Positron emission tomography (PET) 正电子发射型断层显像 3. Single photon emission computed tomography (SPECT) 单光子发射计算机断层成像术 4. Magnetic resonance imaging(MRI)核磁共振成像 5. Ultrasound imaging超声成像 6. Computed tomography(CT)电子计算机断层扫描
;
展望 强大而有效的工 具,在神经生物学、肿瘤学和 心脏病学等领域发挥着 重要作用。 多学 科交叉、多种方法组合、从不同角度对 同一生物学过程进行多模式、多参数复合成 像,将会是分子影像学发展的必然趋势 影像可为疾病早期诊断、早期治疗和药物作 用机制研究提供重要的手段,分子影像技术将 大大加速疾病诊治和新药研 发的进程,造福人 类。
抑制靶点的检测: 动态对比增强MRI监视靶点抑制
;
四 药物筛选
• 雌激素受体药物筛选 • 雷帕霉素类药物筛选
;
雌激素受体药物筛选
配体诱导雌激素受体 折叠
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雌激素受体药物筛选
;
雌激素受体体内情况
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雷帕霉素类药物筛选: 筛选介导蛋白-蛋白相互作用的药物:互补荧 光成像
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五 分子影像技术与肿瘤
;
谢谢
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• 基本思路：用特异性探针对体内特定组织、细胞或分子进行标记。
优势
无创 伤
实时 观测
高特 异性
可反复 பைடு நூலகம்测
高分 辨率
帮助早期 药物筛选
降低开发 成本
缩短开发 周期
提高开发 效率
;
新药研发
;
二 基本技术
;
1. Optical (fluorescence and bioluminescence) imaging 光学成像 2. Positron emission tomography (PET) 正电子发射型断层显像 3. Single photon emission computed tomography (SPECT) 单光子发射计算机断层成像术 4. Magnetic resonance imaging(MRI)核磁共振成像 5. Ultrasound imaging超声成像 6. Computed tomography(CT)电子计算机断层扫描
;
展望 强大而有效的工 具,在神经生物学、肿瘤学和 心脏病学等领域发挥着 重要作用。 多学 科交叉、多种方法组合、从不同角度对 同一生物学过程进行多模式、多参数复合成 像,将会是分子影像学发展的必然趋势 影像可为疾病早期诊断、早期治疗和药物作 用机制研究提供重要的手段,分子影像技术将 大大加速疾病诊治和新药研 发的进程,造福人 类。
影像科技师的核医学与分子影像技术培训课件
不同类型肿瘤核医学检查策略
01
02
03
神经内分泌肿瘤
采用生长抑素受体显像剂 进行PET/CT或PET/MR检 查，评估肿瘤负荷和转移 情况。
淋巴瘤
采用FDG PET/CT进行肿 瘤分期和疗效评估，有助 于指导治疗方案的选择和 调整。
骨转移瘤
采用骨扫描、FDG PET/CT或PET/MR等方法 ，评估骨转移的范围和程 度，指导临床治疗和随访 。
影像科技师的核医学与分子 影像技术培训课件
汇报人：
2023-12-25
• 核医学与分子影像技术概述 • 影像科技师必备基础知识 • 核医学检查方法与临床应用 • 分子影像技术在疾病诊断中应用
• 治疗过程中监测和评估方法探讨 • 未来发展趋势及挑战应对策略
01
核医学与分子影像技术概述
核医学定义及发展历程
放射性碘治疗甲亢效果评价
放射性碘治疗甲亢的原理
通过摄入放射性碘元素，利用其在甲 状腺内的聚集和释放出的β射线，破 坏甲状腺组织，减少甲状腺激素的合 成和分泌。
治疗效果评价指标
监测方法
通过定期检测血清甲状腺激素水平和 甲状腺体积变化，结合患者症状改善 情况，综合评价治疗效果。
包括甲状腺激素水平、甲状腺体积、 症状缓解程度等。
04
分子影像技术在疾病诊断中应用
基因表达异常相关疾病诊断
基因突变与疾病关系
阐述基因突变如何导致蛋白质功能异常，进而引发疾病的过程。
基因表达检测技术
介绍基因芯片、RNA测序等用于检测基因表达异常的技术。
分子影像技术在基因表达异常疾病诊断中的应用
详述PET、SPECT等分子影像技术如何应用于基因表达异常相关疾病的诊断。
人工智能在核医学中应用前景
分子影像学
影响
至此，影像医学发展逐渐形成了3个主要的阵营：经典医学影像学：以X线、CT、MR、超声成像等为主，显 示人体解剖结构和生理功能；以介入放射学为主体的治疗学阵营；分子影像学：以MR、PET、光学成像及小动物 成像设备等为主，可用于分子水平成像。三者是紧密的一个整体，相互印证，相互协作，以介入放射学为依托， 使目的基因能更准确到达靶位，通过分子成像设备又可直接显示治疗效果和基因表达。分子影像学对影像医学的 发展有很大的推动作用，也与传统的医学影像学紧密相连。一些医疗器械制造商因此开发出了相应的产品，如西 门子的Biograph 16 TruePoint（正电子发射及计算机断层扫描系统），融合影像系统以及前沿的应用软件，使 研究人员能够识别特定的生物学过程、监测化合物的效用、实时测量疾病进展，促进了基础研究和药物研发工作， 使影像医学从对传统的解剖、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变化，将对新 的医疗模式的形成和人类健康有着深远的影响。分子影像学概念分子影像学与传统影像学的对比 自从X射线发明 以来，医学影像技术的发展大概经历了三个阶段：结构成像、功能成像和分子影像。医学影像技术(包括结构成像 和功能成像)和现代医学影像设备(如：计算机断层成像CT、核磁共振成像MRI、计算机X线成像PET、B超)的出现， 使得传统的医学诊断方式发生了革命性变化。但是随着人类基因组测序的完成和后基因组时代的到来，人们迫切 需要从细胞、分子、基因水平探讨疾病(尤其是恶性疾病)发生发展的机理，在临床症状出现之前就监测到病变的 产生，从而实现疾病的早期预警和治疗，提高疾病的治疗效果。因此，1999年美国哈佛大学Weissleder等提出了 分子影像学(Molecular Imaging)的概念：应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定 性和定量研究。
分子影像学概论PPT
• 同时医学影像技术经历了:结构成像、功能成像 和分子影像三个阶段的发阶段逐渐成熟起来。
• 在此基础上形成以分子生物学与不断创新的现 代医学影像技术相结合在分子及基因水平诊断 和指导疾病治疗的模式-----分子影像学。
4
5
分子影像学早期定义为应用影像学方法在细胞和分子水平对活体内状态下 的生物过程进行定性及定量研究。
疗 “The right patient, right time, the right treatment”
68
Example 1
• Recurrent sternal lesion • ER+ primary • Recurrent Dz strongly FES+
Example 2
• Newly Dx’d met breast CA
6
最新定义
• 随着对分子影像学认识的不断发展，认为 分子影像学是在分子水平上进行无损伤的 实时成像，了解体内特异性基因或蛋白质 表达的部位、水平、分布及持续时间的新 兴交叉学科，能直接或间接监控和记录分 子或细胞事件的时间和空间分布。
7
8
医学影像技术发展
9
19-20世纪
10
20世纪90年代
内分泌治疗
监测疗效 提高氧含量 多药耐药
67
个体化医疗
乳腺癌
精准医疗
分 子
ER/PR
分 型
原发+ 转移+
原发+ 转移-
HER2+
EGFR
ER- PRHER2-
(triple negative breast cancer, TNBC)
诊 疗
内策
精
准 治
合适病人？合适时间？合适方法？
• 在此基础上形成以分子生物学与不断创新的现 代医学影像技术相结合在分子及基因水平诊断 和指导疾病治疗的模式-----分子影像学。
4
5
分子影像学早期定义为应用影像学方法在细胞和分子水平对活体内状态下 的生物过程进行定性及定量研究。
疗 “The right patient, right time, the right treatment”
68
Example 1
• Recurrent sternal lesion • ER+ primary • Recurrent Dz strongly FES+
Example 2
• Newly Dx’d met breast CA
6
最新定义
• 随着对分子影像学认识的不断发展，认为 分子影像学是在分子水平上进行无损伤的 实时成像，了解体内特异性基因或蛋白质 表达的部位、水平、分布及持续时间的新 兴交叉学科，能直接或间接监控和记录分 子或细胞事件的时间和空间分布。
7
8
医学影像技术发展
9
19-20世纪
10
20世纪90年代
内分泌治疗
监测疗效 提高氧含量 多药耐药
67
个体化医疗
乳腺癌
精准医疗
分 子
ER/PR
分 型
原发+ 转移+
原发+ 转移-
HER2+
EGFR
ER- PRHER2-
(triple negative breast cancer, TNBC)
诊 疗
内策
精
准 治
合适病人？合适时间？合适方法？
研究分子影像学对于药物研发的作用和意义
［ ４ ］ 赵友娟 ， 田莳， 任 小英 。 等． 长时间手术患者受压部位损伤
的相关研究［ Ｊ 】 ． 护理 学杂志 ， ２ ０ ０ ４ ， ｌ ９ （ ２ ２ ） ： ７ － ９ ．
［ ５ ］ 王泠． 压疮 的管理 （ 二） ［ Ｊ ］ ． 中 田护理 管理， ２ ０ ０ ６ ， ６ （ ２ ） ：
前 的分子 异常获 得性 差。
为进一步检测 目 标， 逐渐研发分子影像 学， 将观测 微观至分子层面。分子探针具有高强度特异性， 观测 特定 目 标 的表达过程， 提高准确性和直观性。将分子
类较少， 尤其我国多以高额进 口发达国家药物为主， 不 仅加重民众治病负担， 同时阻碍 我国药物研发 等技术 发展 ， 形成依赖性。因此提升我 国药物研发技术 ， 研发
ＨＥＢ Ｅ Ｉ ＭＥ Ｄ Ｉ Ｃ Ｉ Ｎ Ｅ
Ｖｅ １ ． １ ９， Ｎｏ ． Ｉ Ｉ
Ｎｏ ｖ ． ， ２ ０ １ ３
［ ２ ］ 陈小花 ， 陈雪娥 ， 张丽 ， 等． 股 膏骨折 患者翻身时的护理干 预［ Ｊ 】 ． 护理 学杂志， ２ ０ ０ ８ ， ２ ３ （ １ ２ ） ： ２ ５ － ２ ６ ． ［ ３ ］ 何 华英 ， 杜峻 ， 王素芳。 等． 压疮危 险因素预测及预 防护理 研 究进展 ［ Ｊ ］ ． 护士进修杂志 ， ２ ０ ０ ５ － ２ ０ （ ９ ） ． ８ ０ ３ － ８ ０ ５ ．
物 研 发 各 阶 段 发 挥 不 可 代 替 的作 用 ， 推 进 药物研 发先 进性 ， 提 高药品研发 效 率。
关键调 ： 分子影像 学； 药物研发 ； 意
文献 标 识 码０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ６ － ６ ２ ３ ３ ． ０１ ２ ３ ． １ １ ． ０ ６ ４
影像科技师的核医学与分子影像技术培训课件(1)
辐射剂量学基本概念
辐射剂量
用于描述射线对人体组织或器官产生 的能量沉积的物理量，常用单位有戈 瑞（Gy）和拉德（rad）。
吸收剂量
当量剂量
考虑到不同射线类型和能量对人体组 织产生的生物效应不同，引入当量剂 量的概念，单位为希沃特（Sv）或雷 姆（rem）。
表示单位质量物质吸收辐射能量的物 理量，单位为焦耳/千克（J/kg）。
融合原理及方法介绍
融合原理
核医学与分子影像技术融合是基于两种 技术的互补性，通过结合核医学的功能 性信息和分子影像技术的空间分辨率， 实现更精准的疾病诊断和治疗。
VS
融合方法
主要包括图像配准、图像融合和图像后处 理三个步骤。图像配准是将不同模态的图 像进行空间对齐，图像融合是将配准后的 图像进行信息整合，图像后处理是对融合 后的图像进行进一步优化和可视化。
融合实例展示
PET/CT融合
将正电子发射断层扫描（PET）提供的功能性信息与计算机断层扫描（CT）提供的解剖结构信息进行融合，提高 肿瘤等疾病的诊断准确性。
SPECT/MRI融合
将单光子发射计算机断层扫描（SPECT）提供的功能性信息与磁共振成像（MRI）提供的高分辨率解剖结构信息 进行融合，用于神经系统疾病的诊断和治疗。
影像科技师的核医学与分子 影像技术培训课件
汇报人：
2023-12-30
• 核医学与分子影像技术概述 • 核医学技术基础 • 分子影像技术基础 • 核医学检查技术操作规范 • 分子影像检查技术操作规范
• 核医学与分子影像技术融合应用 • 影像科技师职业素养提升与培训建
议
01
核医学与分子影像技术概述
及时的影像诊断服务。提升途径包括加强职业道德教育、培养责任心、
分子影像介绍课件ppt课件
南京军区 中山大学 总医院 肿瘤研究所
军事医学 航天员训练 科学院 研究中心
北京 多模态分子 四军大 肿瘤医院 影像系统 西京医院
北京大学 汕大医学院 医学部 附属肿瘤医院
与国内多家高校和科研院所合作在肿瘤
研究和药物研发领域进行了小动物实验
-
7
生物实验－－分子马达加速溶栓研究
中科院生
物物理研究所
对
右图为样品在裸鼠皮下和脏器的成
像效果实验。从图中可以清晰看到
量子点在皮下的扩散。
-
量 子 点 在 皮 下 实验组1 和 脏 器 的 成 像
实验组2
对照组1
9
对照组2
生物实验－－肝癌肿瘤细胞着位点和转移兆研究
HCC-LM3肝癌肿瘤细胞着 位点的探测
接种方式：尾静脉 成像时间：接种后15分钟 接种细胞数：1*106
中科恺盛分子影像 介绍
多模态小动物可见光成像系统
-
1
多模态分子影像系统
多模态分子影像系统
理论基础
技术实现
重要应用
1 成像理论与
方法
2 成像系统与
方法
3 肿瘤研究 药物研发
光传输模型及体内 光源重建问题 图像分割 图像重建与可视化
授权10项发明专利 发表论文300余篇
多光谱三维成像数 据采集 自发与激发荧光分 子成像装置 多模态融合技术
Day 0 Day 2 Day 6 Day 9 Day 13
ADU
左侧接种细胞1×106个 右侧接种细胞5×105个
生物实验－－肝癌肿瘤模式动物建立
广州市医药工业研究所
将荧光素酶标记的HepG2肝 癌细胞接种于裸鼠皮下进行 发光检测
荧光素酶标记
军事医学 航天员训练 科学院 研究中心
北京 多模态分子 四军大 肿瘤医院 影像系统 西京医院
北京大学 汕大医学院 医学部 附属肿瘤医院
与国内多家高校和科研院所合作在肿瘤
研究和药物研发领域进行了小动物实验
-
7
生物实验－－分子马达加速溶栓研究
中科院生
物物理研究所
对
右图为样品在裸鼠皮下和脏器的成
像效果实验。从图中可以清晰看到
量子点在皮下的扩散。
-
量 子 点 在 皮 下 实验组1 和 脏 器 的 成 像
实验组2
对照组1
9
对照组2
生物实验－－肝癌肿瘤细胞着位点和转移兆研究
HCC-LM3肝癌肿瘤细胞着 位点的探测
接种方式：尾静脉 成像时间：接种后15分钟 接种细胞数：1*106
中科恺盛分子影像 介绍
多模态小动物可见光成像系统
-
1
多模态分子影像系统
多模态分子影像系统
理论基础
技术实现
重要应用
1 成像理论与
方法
2 成像系统与
方法
3 肿瘤研究 药物研发
光传输模型及体内 光源重建问题 图像分割 图像重建与可视化
授权10项发明专利 发表论文300余篇
多光谱三维成像数 据采集 自发与激发荧光分 子成像装置 多模态融合技术
Day 0 Day 2 Day 6 Day 9 Day 13
ADU
左侧接种细胞1×106个 右侧接种细胞5×105个
生物实验－－肝癌肿瘤模式动物建立
广州市医药工业研究所
将荧光素酶标记的HepG2肝 癌细胞接种于裸鼠皮下进行 发光检测
荧光素酶标记
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高等药物化学
分子影像学与药物开发
内容概要
• 分子影像学简介 • 基本技术 • 标记靶标 • 药物筛选 • 分子影像技术与肿瘤 • 分子影像中的生物标志物 • 展望
一 分子影像学简介
定义
• 分子影像学（Molecular imaging)，是指运用影像学的方法， 对活体状态下的生物学过程进行细胞及亚细胞层面的定性及 定量的研究。
实例：RAS的动态检测 RAS激活的体内探针构建
RAS：一种信号调节蛋 白，位于细胞内膜。
RAS在细胞的激活过程
内皮生长因子诱导后对RAS的成像。
旁观FRET法观察内生Ras 把 CFP-RBD招募到膜上 。
抑制靶点的检测: PET检测靶点抑制
图A：αvβ3整合素被五环肽RGDfV（药物）阻断的过程。
©2019 by American Association for Cancer Research
Belhocine T et al. Clin Cancer Res 2019;8:2766-2774
5.4 观察肿瘤血管的生成
血管生成中的主要效应因子 • 血管内皮生长因子（VEGF）, VEGFR, αVβ3 , integrin, matrix
雌激素受体体内情况
雷帕霉素类药物筛选:
筛选介导蛋白-蛋白相互作用的药物:互补荧光成像
五 分子影像技术与肿瘤
药物对肿瘤代谢的影响 药物对肿瘤增殖的影响 药物诱导的细胞凋亡 血管生成
5.1观察药物对肿瘤代谢的影响
PET成像可观察癌细胞中物质的代谢（氨基酸，葡萄糖，脂质） • 18F标记的FDG（2-deoxy-d-glucose）（一种脱氧葡萄糖类似物，
非霍奇金淋巴瘤（IV期）病人接受环磷酰胺-阿霉素-长春新碱-肾上腺皮质激 素治疗后，用99mTc-Annexin V进行成像
A（左）为颈部和胸腔的CT结果； A（中，右）为18FDG PET扫描结 果。 B为Annexin V的成像结果。左图 是化疗时的成像结果，右为化疗 48h后的成像结果。可见Annexin V在肿瘤处聚集。 C为CT和PET结果，显示病灶消失。
• 基本思路：用特异性探针对体内特定组织、细胞或分子进行标记。
优势
无创 伤
实时 观测
高特 异性
可反复 检测
高分 辨率
帮助早期 药物筛选
降低开发 成本
缩短开发 周期
提高开发 效率
新药研发
二 基本技术
1. Optical (fluorescence and bioluminescence) imaging 光学成像 2. Positron emission tomography (PET) 正电子发射型断层显像 3. Single photon emission computed tomography (SPECT) 单光子发射计算机断层成像术 4. Magnetic resonance imaging(MRI)核磁共振成像 5. Ultrasound imaging超声成像 6. Computed tomography(CT)电子计算机断层扫描
-d-arabino-furanosyluracil (FMAU)
5.3 观察药物诱导的细胞凋亡
原理 • 膜联蛋白V（Annexin V）与磷脂酰丝氨酸亲和性高。而在细胞早
期凋亡阶段，磷脂酰丝氨酸从细胞中释放。因此观察Annexin V在 集体中的位置可观察药物诱导凋亡的效果。
基本技术优劣
三 靶标成像
靶标成像 抑制靶点的检测
常见靶标：受体、酶、报告基因等。
1.1 靶标成像:
αVβ3整合素的成像
[18F]galacto-RGD（短肽）标记 αVβ3整合素（肿瘤迁移相关蛋白） PET技术（正电子发射断层扫描）
其它靶标成像
分别用放射抗体法、量子点多光学成像、扩散荧光层析成像技术对 靶点进行成像。
metalloproteinases (MMPs) 被选为抑制血管生成的靶标，也是 分子成像的靶分子。 • 例如，用99mTc-HYNIC标记的VEGF。肿瘤部位的VEGF浓度降低 代表药物抑制血管生成效果明显。
注：99mTc-HYNIC， 高锝-肼基烟酸，用于标记VEGF。
实例： 肿瘤部位VEGF减少，表明血管生成被抑制
可被己糖激酶催化成6-磷酸-FDG，但是不能进一步参与糖代谢因 而聚集）
对氨基酸和脂质的标记 • 11C、18F标记氨基酸，原理是癌细胞对氨基酸的转运加强； • 14C标记胆碱，原理是癌细胞对细胞膜成分卵磷脂的需求量大。
18F标记的FDG显示肿瘤分布（PET扫描）
淋巴瘤病人化疗 前后的PET结果
5.2 观察药物对肿瘤增殖的影响
肿瘤植入→注入放射性探针18F-galacto-RGD（18F-半乳糖-短肽）→加药 → PET扫描
图B：Hsp90被17AAG阻断的过程。
抑制靶点的检测: 动态对比增强MRI监视靶点抑制
四 药物筛选
• 雌激素受体药物筛选 • 雷帕霉素类药物筛选
雌激素受体药物筛选
配体诱导雌激素受体 折叠
雌激素受体药物筛选
• 对细胞增殖情况进行显影，可评估一些抗增殖药物的药效。如： 法尼基转移酶( farnesyltransferase）抑制剂、周期蛋白依赖性激 酶（CDK）抑制剂和表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂
• FLT（18F标记的胸腺嘧啶类似物）评价药物对胸苷酸合成酶的抑 制
• 其它细胞增殖标记物：
• 124I-iododeoxyuridine (IUdr)
生物标志物的广泛应用
七 挑战与展望
挑战
• 分子影像技术理想的探针应该具有敏感、 特异性强、不引起免疫反 应、易清除等特征,目前尚 无完全符合这些条件的探针。
对小鼠接种肿瘤
环磷酰胺给药
尾静脉注射放射 性标记VEGF
红色和黄色区域表示信号强，绿色和蓝色区域表示信号弱 肿瘤部位的VEGF浓度降低代表药物抑制血管生成效果明显。
SPECT扫描
六 分子影像技术中的生物标志物
特点 • 无创伤，应用广泛； • 与疾病的联系更加直观； • 为药物治疗提供持续、多维度、结构和功能上的评价； • 可直接在人体或动物中观察药物的治疗效果。
分子影像学与药物开发
内容概要
• 分子影像学简介 • 基本技术 • 标记靶标 • 药物筛选 • 分子影像技术与肿瘤 • 分子影像中的生物标志物 • 展望
一 分子影像学简介
定义
• 分子影像学（Molecular imaging)，是指运用影像学的方法， 对活体状态下的生物学过程进行细胞及亚细胞层面的定性及 定量的研究。
实例：RAS的动态检测 RAS激活的体内探针构建
RAS：一种信号调节蛋 白，位于细胞内膜。
RAS在细胞的激活过程
内皮生长因子诱导后对RAS的成像。
旁观FRET法观察内生Ras 把 CFP-RBD招募到膜上 。
抑制靶点的检测: PET检测靶点抑制
图A：αvβ3整合素被五环肽RGDfV（药物）阻断的过程。
©2019 by American Association for Cancer Research
Belhocine T et al. Clin Cancer Res 2019;8:2766-2774
5.4 观察肿瘤血管的生成
血管生成中的主要效应因子 • 血管内皮生长因子（VEGF）, VEGFR, αVβ3 , integrin, matrix
雌激素受体体内情况
雷帕霉素类药物筛选:
筛选介导蛋白-蛋白相互作用的药物:互补荧光成像
五 分子影像技术与肿瘤
药物对肿瘤代谢的影响 药物对肿瘤增殖的影响 药物诱导的细胞凋亡 血管生成
5.1观察药物对肿瘤代谢的影响
PET成像可观察癌细胞中物质的代谢（氨基酸，葡萄糖，脂质） • 18F标记的FDG（2-deoxy-d-glucose）（一种脱氧葡萄糖类似物，
非霍奇金淋巴瘤（IV期）病人接受环磷酰胺-阿霉素-长春新碱-肾上腺皮质激 素治疗后，用99mTc-Annexin V进行成像
A（左）为颈部和胸腔的CT结果； A（中，右）为18FDG PET扫描结 果。 B为Annexin V的成像结果。左图 是化疗时的成像结果，右为化疗 48h后的成像结果。可见Annexin V在肿瘤处聚集。 C为CT和PET结果，显示病灶消失。
• 基本思路：用特异性探针对体内特定组织、细胞或分子进行标记。
优势
无创 伤
实时 观测
高特 异性
可反复 检测
高分 辨率
帮助早期 药物筛选
降低开发 成本
缩短开发 周期
提高开发 效率
新药研发
二 基本技术
1. Optical (fluorescence and bioluminescence) imaging 光学成像 2. Positron emission tomography (PET) 正电子发射型断层显像 3. Single photon emission computed tomography (SPECT) 单光子发射计算机断层成像术 4. Magnetic resonance imaging(MRI)核磁共振成像 5. Ultrasound imaging超声成像 6. Computed tomography(CT)电子计算机断层扫描
-d-arabino-furanosyluracil (FMAU)
5.3 观察药物诱导的细胞凋亡
原理 • 膜联蛋白V（Annexin V）与磷脂酰丝氨酸亲和性高。而在细胞早
期凋亡阶段，磷脂酰丝氨酸从细胞中释放。因此观察Annexin V在 集体中的位置可观察药物诱导凋亡的效果。
基本技术优劣
三 靶标成像
靶标成像 抑制靶点的检测
常见靶标：受体、酶、报告基因等。
1.1 靶标成像:
αVβ3整合素的成像
[18F]galacto-RGD（短肽）标记 αVβ3整合素（肿瘤迁移相关蛋白） PET技术（正电子发射断层扫描）
其它靶标成像
分别用放射抗体法、量子点多光学成像、扩散荧光层析成像技术对 靶点进行成像。
metalloproteinases (MMPs) 被选为抑制血管生成的靶标，也是 分子成像的靶分子。 • 例如，用99mTc-HYNIC标记的VEGF。肿瘤部位的VEGF浓度降低 代表药物抑制血管生成效果明显。
注：99mTc-HYNIC， 高锝-肼基烟酸，用于标记VEGF。
实例： 肿瘤部位VEGF减少，表明血管生成被抑制
可被己糖激酶催化成6-磷酸-FDG，但是不能进一步参与糖代谢因 而聚集）
对氨基酸和脂质的标记 • 11C、18F标记氨基酸，原理是癌细胞对氨基酸的转运加强； • 14C标记胆碱，原理是癌细胞对细胞膜成分卵磷脂的需求量大。
18F标记的FDG显示肿瘤分布（PET扫描）
淋巴瘤病人化疗 前后的PET结果
5.2 观察药物对肿瘤增殖的影响
肿瘤植入→注入放射性探针18F-galacto-RGD（18F-半乳糖-短肽）→加药 → PET扫描
图B：Hsp90被17AAG阻断的过程。
抑制靶点的检测: 动态对比增强MRI监视靶点抑制
四 药物筛选
• 雌激素受体药物筛选 • 雷帕霉素类药物筛选
雌激素受体药物筛选
配体诱导雌激素受体 折叠
雌激素受体药物筛选
• 对细胞增殖情况进行显影，可评估一些抗增殖药物的药效。如： 法尼基转移酶( farnesyltransferase）抑制剂、周期蛋白依赖性激 酶（CDK）抑制剂和表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂
• FLT（18F标记的胸腺嘧啶类似物）评价药物对胸苷酸合成酶的抑 制
• 其它细胞增殖标记物：
• 124I-iododeoxyuridine (IUdr)
生物标志物的广泛应用
七 挑战与展望
挑战
• 分子影像技术理想的探针应该具有敏感、 特异性强、不引起免疫反 应、易清除等特征,目前尚 无完全符合这些条件的探针。
对小鼠接种肿瘤
环磷酰胺给药
尾静脉注射放射 性标记VEGF
红色和黄色区域表示信号强，绿色和蓝色区域表示信号弱 肿瘤部位的VEGF浓度降低代表药物抑制血管生成效果明显。
SPECT扫描
六 分子影像技术中的生物标志物
特点 • 无创伤，应用广泛； • 与疾病的联系更加直观； • 为药物治疗提供持续、多维度、结构和功能上的评价； • 可直接在人体或动物中观察药物的治疗效果。