核医学分子影像概要
影像核医学课件 第三章 分子影像学技术
CT、MRI、PET及SPECT显像探测 的浓度阈值
• 显像设备
探测原素 探测浓度阈值 原子数
CT
I
2mmol
1000×106
MRI
Gd、Fe
40μmol
30×106
PET、SPECT 18F、99mTc、
10pmol
100
131I
第二节 分子影像在疗效监测及肿瘤 个性化治疗中的应用
• 分子影像与诊断 • 分子影像与治疗决策 • 分子影像与早期疗效评价 • 分子影像与肿瘤残余、复发和治疗后纤维
第三章 分子影像学技术
第一节 核医学分子影像概要
• 一、分子影像的定义 • 是在分子和细胞水平，采用2D或3D图像，可视化
的实时、定量的显示，测量人或其它活的生命系 统的生物学过程的影像学方法。 • 方法包括：核素示踪显像（即核医学）、MR显像 /MRS、光学成像、超声成像等方法。 • 其中核医学分子影像是目前最成熟的分子影像学 技术。
报告基因表达显像
• 原理：报告基因显像是指报告基因所表达的蛋白 质与放射性核素标记的报道探针发生反应或特异 结合，局部形成放射性浓聚，通过显像的方法对 报告基因的表达进行监测的一类显像方法。
• 种类：外源性的报告基因显像和内源性的报告基 因显像。 外源性报告基因显像根据报告基因表达生 物的不同，又可分为酶/底物报告基因显像系统和 受体/配基报告基因显像。
报告基因表达显像
二、分子探针
• 可以是内原性的，也可以是外原性的； • 受体的配体、特异性酶的底物， • 抗体、多肽、蛋白等大份子，核苷酸类及
基因表达显像剂等。
三、研究对象及设备
临床设备： • PET、SPECT、MRI 临床前设备主要有： • micro-PET、micro-SPECT、光成像仪
核医学分子影像学
核医学分子影像学是一门高度综合的医学领域，它利用放射性核素和分子成像技术，对生物体内复杂的生理、病理过程进行精确、实时的观察，为疾病的诊断、治疗和预防提供重要的科学依据。
核医学分子影像学具有以下几个关键特点：精确性：核医学分子影像技术，如正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射断层扫描（SPECT），能够提供高分辨率的图像，展示生物体内分子水平的动态变化。
这种精确性使得核医学在许多领域，如肿瘤学、心血管学、神经科学等，具有广泛的应用前景。
多维成像：核医学技术不仅可以提供二维的解剖图像，还可以通过示踪技术获得三维的生理、病理信息。
这种多维成像能力使得医生能够更全面地了解疾病的状况。
实时监测：核医学分子影像技术具有很高的时间分辨率，能够实时观察到体内病变或生理过程的动态变化。
这对于早期诊断、评估治疗效果以及监测疾病进程具有重要意义。
灵活的示踪剂设计：核医学为研究体内生物大分子的功能、代谢和病理过程提供了独特的工具。
通过设计不同类型的示踪剂，可以追踪不同的生物分子和细胞类型。
然而，核医学分子影像学也面临一些挑战，如放射性核素的潜在危害、设备成本高昂、技术复杂等。
此外，核医学分子影像学的研究和应用需要多学科的合作，包括放射化学、生物工程、临床医学等。
未来，随着科技的发展，核医学分子影像学有望在以下几个方面取得重要突破：提高图像质量，包括分辨率和灵敏度；开发新的示踪剂，以适应更多类型的生物分子和细胞研究；提高设备便携性和可移动性，以适应临床的需求；进一步发展数字影像处理技术，提高图像解读的准确性和可靠性。
总之，核医学分子影像学是一个充满挑战和机遇的领域。
通过不断的研究和发展，核医学有望为医学领域的进步做出重要贡献，为人类健康事业带来更多的希望和福祉。
核医学分子影像概论
生理 生化改变
受体变化
?
功能代谢异常
CT，MR
PET/CT MR
解剖结构异常 临床症状体征
molecular nuclear medicine
• 核医学和分子生物学技术进一步发展和相互融 合而形成的新的核医学分支。
• 应用核医学的示踪技术从分子水平认识疾病， 阐明病变组织受体密度与功能的变化、基因的 异常表达、生化代谢变化及细胞信息传导等。
• Antisense probe—carcinoma gene
(Complementary nucleotide核苷酸碱基互补)
• Enzyme—substrate
分子识别是分子核医学重要理论依据
分子核医学的重要研究领域
• 分子核医学研究的内容十分广泛，但最 重要的研究领域有两个方面： 一是受体研究，二是基因研究
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
• 1995年Reba在美国核医学杂志“分子核医学” 增刊序言中写道：“分子生物学的进展从现在 起将生动地影响今后的医学实践”。
Micro-MRI
Gene expression
Micro-PET
Molecule-anatomy fusion imaging
Optical imaging
PET-CT
医学影像发展
Biology
分子影像为观察机体某一特定病变部 位的生化过程变化提供了一个窗口
放射医学的核医学的分子影像
放射医学的核医学的分子影像放射医学的核医学的分子影像在现代医学领域中扮演着重要的角色。
通过使用核素标记的放射性药物，核医学能够提供全面的生物学信息，从而帮助医生们进行疾病的诊断、治疗和监测。
本文将介绍核医学的基本原理、影像技术以及其在不同疾病领域的应用。
一、核医学的基本原理核医学利用放射性同位素的特性，即放射性同位素通过发射伽马射线产生图像。
这些放射性同位素在体内注射或摄入后，会与特定的细胞、分子或组织发生特异性的相互作用。
通过测量这些放射性同位素发射出的伽马射线的能量和强度，核医学可以获得有关生物体内某一生物过程的信息。
二、核医学的影像技术核医学的影像技术主要包括单光子发射计算机断层摄影（SPECT）和正电子发射计算机断层摄影（PET）。
SPECT利用伽马相机捕捉放射性同位素发射的伽马射线，从而形成二维或三维的图像。
PET则使用正电子发射剂和正电子发射计算机断层摄影机，能够提供更高的空间分辨率和更准确的定量分析。
这些影像技术能够直接反映细胞和分子水平的代谢活动，从而实现疾病的早期诊断和治疗监测。
三、核医学在不同疾病领域的应用1. 心血管疾病核医学可用于评估心肌灌注、心肌代谢和心脏功能。
例如，放射性同位素心肌灌注显像可以检测冠心病和心肌缺血。
2. 肿瘤学核医学在肿瘤学中有广泛的应用。
例如，PET-CT可以用于癌症的早期诊断、分期和治疗监测。
同时，通过标记肿瘤相关的特定分子，核医学还能够实现个体化的抗肿瘤治疗。
3. 神经科学核医学在神经科学中的应用主要集中在脑功能影像学上，如脑血流量和脑代谢的测量。
这些技术对于研究神经系统疾病如阿尔茨海默病和帕金森病等起到重要作用。
4. 内分泌学核医学可以用于评估和治疗内分泌系统的疾病，如甲状腺功能亢进和骨转移性甲状腺癌等。
通过注射放射性同位素，核医学能够提供关于内分泌细胞和组织功能的信息。
5. 感染与炎症核医学能够通过标记白细胞或炎症介质来检测感染和炎症的部位和程度，从而为临床医生提供重要的诊断信息。
第六章核医学影像
以图像形式显示 （功能性显像） 核素数量少
半衰期短
放射性活度 分布的外部测量 灵敏度高
（1）核医学影像技术方便且安全。 特点 （2）核医学影像是一种功能显像，不是组织的密度变 化。
第六章 核医学影像
10
第二节 射线探测
一、射线能谱 二、闪烁计数器
三、脉冲幅度分析器
第六章 核医学影像
11
一、射线能谱
第六章 核医学影像
46
二、照相机的性能指标及质量控制
7.系统灵敏度 系统对射线的探测效率 单位时间内单位活度的计数率
单位
C· min-1·Bq-1
图像质量集中指标 探测灵敏度 图像的线性
第六章 核医学影像
47
三、单光子发射型计算机断层原理
发射型计算机断层（ECT）
图像重建显示放射性核素在断层分布
28
二、准直器的技术参数
2.空间分辨力 半峰宽度(FWHM) 带准直器探测器沿垂直线源方向逐点计数 获得的响应曲线最大值一半处的曲线宽度
F R FWHM d 0 L
F 准直器焦距
相对计数率 D
do
L 100% F 50%
R R
半峰宽度 FWHM
d0 准直器孔径
L 准直器宽度
焦平面
半峰宽度FWHM 多孔聚焦式准直器结构
27
二、准直器的技术参数
2.空间分辨力 两线源分辨距离 R 两线源平行放置，用一带准直器探测器在垂直线源方向
逐点探测计数，获得探测计数与探测位置的响应曲线。
线源相距较远 两个峰值 对应线源位置 线源距离恰可分辨 峰曲线叠加 一峰曲线最小值恰好落在 另一峰曲线最大值位置上
(a)
R (b)
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
第一节 核医学影像概述
一、成像原理
一、放射性核素显像的技术特点
若将一定量的放射性核素引入人体，它 将参与人体的新陈代谢，或者在特定的脏器 或组织内聚集。RNI的本质就是体内放射性 活度的外部测量，并将测量结果以图像的形 式显示出来。它含有丰富的人体内部功能性 信息，因此，RNI以功能性显像为主。
二、单电子发射型计算机断层(SPECT)
1. 成像的本质与方法 图像是断层图像，成像算法与X-CT类似，先获
得投影函数，再利用卷积运算进行反投影，重建 放射性核素二维的活度分布。
2.单电子发射型计算机断层的技术优势
三、正电子发射型计算机断层（PET）
1.采用具有自准直符合计数方法
2.正电子发射型计算机断层的技术优势
二、核素示踪
核素示踪技术是以放射性核素或其标记化合物为示 踪剂，应用射线探测方法来检测它的行踪，是研究 示踪剂在生物体系或外界环境中运动规律的核技术。
建立放射性核素示踪技术的理论依据： （1）同一元素的同位素有相同的化学性质，进入人体
后所发生的化学变化和生物学变化过程均相同，而 生物体不能区别同一元素的各个同位素，这就有可 能用放射性核素来代替其同位素中的稳定性核素。
闪烁计数器
γ射线 闪烁体
NaI(Tl)
闪烁计数器
光学收集系统
放射层 光学耦合剂
光导
光电倍增管
光-电转换器件
电流 信号
用γ照相机检查时，只需将探头对准检查部位，让准 直器底面尽量靠近人体。由于体内分布的示踪核素 放射的γ射线只有沿平行准直器孔道方向入射，才能 入射到晶体形成闪烁光，并由这些闪烁光在晶体平 面上形成脏器示踪核素分布的二维投影图像。
一般情况下，人体内的某些欲观察的物质在生
分子影像技术
意义
分子影像技术与经典的医学影像技术相比，具有“看得早”的特点，经典的影像诊断（X线、CT、MRI、超声 等）主要显示的是一些分子改变的终效应，即器官发生了器质性变化之后才能进行观察，仅能用于具有解剖学改 变的疾病检测。而分子影像技术能够探查疾病过程中细胞和分子水平的异常，在尚无解剖改变的疾病前检出异常， 为探索疾病的发生、发展和转归，评价药物的疗效中，起到连接分子生物学与临床医学之间的桥梁作用。
分子影像涉及的专业领域包括分子生物学、生物医学影像、临床医学、药物化学、生物化学、药学、信息技 术、光电子技术、影像物理学等多学科综合交叉，这也是国际著名大学和科研院所近二十年来争相发展的重要标 志性学科。
分子影像学会
世界分子影像学会是国际分子影像领域唯一的全球性学术组织，也是全球五大洲分子影像学会的总会，每年 主办分子影像领域规模最大、水平最高、影响力最广泛的学术会议——世界分子影像大会，并出版分子影像领域 重要学术期刊《分子影像与生物学》。
产品比较
国外产品状况
国内产品状况
分子影像产品的研究与发展，是伴随着分子影像成像理论和成像算法的发展而逐步发展的。在荧光标记的分 子成像方面，世界上仅有少数实验室研制成功可以对小动物进行跟踪性在体荧光断层分子影像的系统。
近年来，国外某些公司改进了现有的体外荧光成像技术，发展出适用于动物体内的成像系统。荧光发光是通 过激发光激发荧光基团到达高能量状态，而后产生发射光。常用的有绿色荧光蛋白(GFP)、红色荧光蛋白(DsRed) 及其他荧光报告基团，标记方法与体外荧光成像相似。荧光成像具有费用低廉和操作简单等优点。同生物发光在 动物体内的穿透性相似，红光的穿透性在体内比蓝绿光的穿透性要好得多，近红外荧光为观测生理指标的最佳选 择。现有技术采用不同的原理，尽量降低背景信号，获取机体中荧光的准确信息。
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。
基础篇核医疗分子影像讲义
第五章
核医学分子影像
作者 ： 田梅
单位 ： 浙江大学医学院附属第二医院
第一节 分子影像与核医学分子影像的概念 第二节 核医学分子影像的应用实例 第三节 核医学分子影像与影像组学
重点难点
掌握 分子影像与核医学分子影像的概念、特点 及主要内容
熟悉 核医学分子影像的主要临床应用
第二节
核医学分子影像的应用实例
• 核医学（第9版）
一、核医学分子影像在精准医学中的支撑作用
美国医学界在2011年首次提出精准医学（precision medicine）的概念。 精准医疗计划是指根据患者的临床信息和人群队列信息，应用现代遗传技术、
分子影像技术、生物信息技术，结合患者的生活环境和方式，实现精准的疾 病分类及诊断，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案。 现代医学离不开先进的影像医学，分子影像是精准医学的重要标志。
• 核医学（第9版）
2. 放射免疫显像
放射免疫显像是一种将放射性核素标记某些特定的单克隆抗体注入体内后 特异地与相应的靶抗原结合使其显影的显像方法，具有肿瘤高亲和性。
关于抗体的研究是放射免疫显像的热点，其中Affibody、微型抗体、纳 米抗体是主要的研究方向。
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。
凋亡显像指通过体外显像的方法检测细胞自发及诱发性凋亡的位置及程度。 凋亡显像对于肿瘤治疗疗效的监测、心脏移植排异反应监测、急性心肌梗死 与心肌炎的评价有重要价值。
• 核医学（第9版）
显像种类 代谢显像
放射免疫显像 受体显像
反义基因显像 凋亡显像 乏氧显像
核医学分子影像显像剂概览
第九版核医学课件核医学分子影像
➢ 64Cu-DOTA标记的曲妥珠单抗PET分子影像能显影HER-2阳性乳腺癌脑转 移病灶。18F-FES PET分子影像高代谢灶往往提示ER阳性的乳腺癌原发灶 或转移灶。这些受体显像的不断发展将使无创实现乳腺癌病理分子分型在 不久的将来成为可能。
➢ 影像组学包含以下几个步骤：数据采集，病灶检测，病灶分割，特征提 取和信息挖掘。
核医学（第9版）
影像组学处理流程
核医学（第9版）
二、核医学分子影像在影像组学的应用
PET-CT将PET与CT完美融为一体，由PET提
供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而CT提供
病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方
核医学（第9版）
2. 质子和重离子治疗监测
质子和重离子治疗目前主要采用质 子和碳离子。重离子具有深度剂量分布 特征和横向散射优势，对癌细胞有强杀 伤作用，并对癌细胞增殖周期、细胞内 氧浓度及癌细胞的损伤修复依赖性很低， 能够有效杀死癌细胞，是目前最先进的 放射治疗技术。
各种放射线体内剂量分布
核医学（第9版）
核பைடு நூலகம்学（第9版）
3. 干细胞治疗疗效评估
➢ 干细胞治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞 或组织，从而达到治愈目的的治疗手段。干细胞治疗过程中，移植后干细胞 在体内的植入、分布、存活、迁移等，需要分子影像方法进行时空动态示踪 和评估。
➢ PET分子影像方法发现了体外诱导多功能干细胞（iPSC）移植后神经修复与 功能恢复的时空动态变化规律。
第五章
核医学分子影像
第一节 分子影像与核医学分子影像的概念 第二节 核医学分子影像的应用实例 第三节 核医学分子影像与影像组学
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
分子核医学与分子影像概论
主要研究内容
一、代谢显像 基础：
葡萄糖代谢
临床应用：
a、肿瘤疾病的应用 b、脑代谢 c、心肌细胞活性研究
原理
Glucose
18F-FDG
已糖激酶 Cell
G-6-P
18FDG-6-P
CO2 + H2O
滞留在细胞内
葡萄糖代谢
正常
TIA
癫痫发作期显像
图9-15 MIBI-FDG心肌存活（彩图）.tif
四、放射免疫显像
基础：标记单克隆抗体与靶抗原特异性 结合 应用：肿瘤特异性显像
五、调亡显像 主要是通过对活体组织的凋亡细胞进行 观测。
分子核医学的主要技术问题
1、分子生物技术 2、放射性药物的研究 3、核素标记技术的研究 4、显像仪器分辨率的改善
分子影像
基本定义： 分子影像：应用影像学对发生在分子和 细胞水平的生物过程改变进行成像和量化 的技术 本质：功能影像
3、MRI分子成像 4、超声分子影像
分子核医学与 分子影像概论
核医学科 裴之俊
基本概念
分子核医学是应用核医学的示踪技术从分子水 平上认识疾病，阐明病变组织细胞受体密度与 功能活动的变化、基因的异常表达与报告基因、 生化代谢变化及细胞信息传导等，为临床诊断、 治疗和医学研究提供分子水平信息。
• 理论基础：分子识别 • 本质：放射性药物与靶器官或靶组织特异 性结合 • 典型特点：功能性显像
分子影像技术基础： a、选择合适的结合靶点 b、特异性结合、高亲和力的配体 c、灵敏度高、分辨率好的成像仪器
发展前沿
1、CT与分子影像 技术支持：图像融合技术 SPECT/CT、PET/CT
2、荧光分子成像 技术基础：光学成像与内镜技术结合 研究方向： a、肿瘤疾病 b、亲梗死荧光显像 c、细胞分子生物影像
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、
核医学：分子影像与精准(转化)医学
Gene Expression Analysis (Capillary Electrophoresis Technology)
活体内分子生物学过程的可视化和定量分析
声
光
热
磁
分子影像技术三要素
• 靶点： • 探针： 生物兼容、穿透生理屏障
高特异、高亲和力，信号放大
• 仪器：灵敏度高、分辨率好
分子成像靶点：细胞膜+细胞内+细胞间质
无创、活体功能性显 像方法。
脑神经受体显像
（一）原理、显像剂与显像方法：
核医学显像原理三段论
靶器官或组织+生理/生化功能+核素示踪技术（显像剂）
脑多巴胺能神经神经显像
脑β淀粉样蛋白（老年斑）显像
（一）原理、显像剂与显像方法：
核医学显像原理三段论
靶器官或组织+生理/生化功能+核素示踪技术（显像剂）
Gambhir SS, Molecular Imaging of PET Reporter Gene Expression, Molecular Imaging II, Handbook of Experimental Pharmacology,P 281
核素报告基因显像
酶底物系统
HSV1-tk/FIAU(FHBG) reporter gene/reporter probe system
分子探针
配 体
标 记 物
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
分子影像学三个重要环节
分子影像学三个重要环节分子影像学是一种通过对生物体内分子活动进行可视化的技术。
它能够揭示生物分子在疾病发生和发展中的作用，为药物研发提供重要信息。
分子影像学包含了多个环节，其中三个重要环节包括：放射性示踪剂的制备、成像设备和成像数据处理。
一、放射性示踪剂的制备1. 放射性示踪剂的定义放射性示踪剂是指一种能够向人体内注入并被人体组织吸收、代谢或排泄的物质，其自身带有放射性核素，通过测量放射性核素辐射来进行成像。
2. 放射性核素的选择不同放射性核素具有不同的衰变方式和半衰期，因此需要根据需要选择合适的放射性核素。
碘-131适用于甲状腺癌治疗；氧-15适用于评估心肌代谢；碳-11适用于评估神经元活动等。
3. 示踪剂合成将所选放射性核素与化合物结合形成示踪剂。
常用方法包括放射性同位素标记法、同位素交换法、放射性同位素还原法等。
二、成像设备1. PET成像设备PET（正电子发射断层扫描）成像设备是一种能够测量放射性核素辐射的设备。
其主要组成部分包括探测器和计算机。
探测器通过检测放射性核素释放的正电子来生成信号，计算机则将这些信号转化为图像。
2. SPECT成像设备SPECT（单光子发射计算机断层扫描）成像设备是一种能够测量放射性核素辐射的设备。
其主要组成部分包括旋转式摄影机和计算机。
旋转式摄影机通过检测放射性核素释放的γ光子来生成图像，计算机则将这些信号转化为图像。
3. MRI成像设备MRI（磁共振成像）是一种利用磁场和无线电波对人体进行成像的技术。
其主要组成部分包括超导磁体、梯度线圈和接收线圈。
超导磁体产生强大的静态磁场，梯度线圈产生可调节的磁场梯度，接收线圈接收人体组织放射的无线电波信号。
三、成像数据处理1. PET数据处理PET图像需要进行重建和校正。
重建过程中，计算机将探测器检测到的信号转化为图像。
校正过程中，计算机将对图像进行各种校正，如衰减校正、散射校正、随机事件校正等。
2. SPECT数据处理SPECT图像需要进行重建和滤波。
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分子影像
早期诊断 早期定性 准确分期 准确预后 更早疗效判断 了解更多生物活性
乏氧 增殖 凋亡 受体 代谢……
早期治疗 早期干预 选择准确治疗方案 早期预防治疗 及时改变治疗方案 给予更多靶向治疗
增氧 超分隔放疗 诱导凋亡 受体调理 代谢抑制……
个体化治疗
分子影像的现状及与学科关系
临床分子影像 设备：
核医学分子影像概要
章英剑 2013.5.10
1).分子影像（ molecule imaging） 2).转化医学（translational medicine）实质：个体化治疗
提供的技术 分子影像诊断 分子影像指导下的治疗
影像学检查种类
光学
PET
分 子
影
SPECT
像
传
US（部分技术）
统
影 像
MR （部分技术）
各种影像的专长和分子探测的灵敏度
分子影像的三大要素
靶向物质 分子影像探针
示踪剂
探测工具
发光物质 正电子核素 单光子核素 磁性物质 含气微球
……
光学成像仪
PET SPECT MRI、MRS US 光声成像仪
高亲和力
高信号扩增
敏感、快速、高分辨率
分子影像的核心
分子影像探针（俗称显像剂）
分子影像的现状 90％用于肿瘤研究，少部分在脑神经和心脏
没有一个学科能像核医学那样 筛选、研究和推出那么多的探针
为什么要个体化治疗？
恶性肿瘤个体化差异无处不在
异质性 多中心性 变异性
肿块内部不同部位，不同的转移灶 不同的病灶 转移灶与原发灶不同
葡萄糖、蛋白质、酶、增殖、氧饱和度、受体….. 恶性、侵润、播撒、转移、复发、预后 治疗方法、治疗敏感性、治疗方法差异
18FES检查适应症
1. 乳腺癌雌激素受体状况判断、决定治疗方案 2. 乳腺癌内分泌疗效判断 3. 子宫肿块定性 4. 乳腺癌伴第二原发病灶定性
18FLT检查适应症
1. 恶性肿瘤增殖状况分析 2. 分级 3. 预后 4. 疗效观察
18FMISO检查适应症
1. 乏氧状况分析 2. 辅助制定治疗方案
神经内分泌肿瘤：99mTc-HYNIC-TOC
18FDG检查适应症
1. 恶性肿瘤分期、分级和预后 2. 肿瘤生物活性分析与定位 3. 鉴别诊断肿瘤残留、复发与治疗后改变 4. 疗效随访 5. 复发者再分期 6. 寻找ATSM原发灶 7. 肿块定性 8. 高危人群的肿瘤普查 9. 活动性炎症定位 10. 心肌活力判断 11. 癫痫定位
CT
普通X线检查
传统影像
看形态、密度、结构， 对比造影后看血供
分子影像 看生物活性，看分子含量
常规检查特点
活检-有创
动物-处死
取材部位 一次性 反映局部
分子影像显示的是疾病的异常分子水平 而不是这些分子改变的最终结果。
恶性肿瘤 基因水平异常→酶蛋白质等生化水平异常→功能异常→形态密度等解剖异常
目前 对个体差异评判手段的不足使得个体化治疗仅是一种概念 未来 分子影像将是评判个体化差异的有效手段
放射性分子影像探针 临床与研究
糖代谢：
18F-脱氧葡糖
氨基酸代谢： 11C-蛋氨酸
脂肪代谢： 11C-乙酸盐 （ 18F- 乙酸 ？）
乏氧：18F-MIFra bibliotekO 、18F-FAZA、64Cu-ATSM
增殖：
向最有效和最合适的疾病诊断、治疗和预防模式转化， 通过多学科交叉，把分子影像研究成果快速转化为临床 实践，为新药开发和新型治疗方法研究开辟一条具有革 命性意义的新途径，并且发挥双通道效应，从实验到临 床，再从临床到实验，以此良性循环，在分子影像研究 与药物研发、临床诊疗间起到桥梁作用。
分子影像与个体化治疗的关系
18F-FLT
骨代谢：
18F-氟化钠
受体显像： 18F-FES（雌激素）、18F-RGD（整合素、EGFR受体）
膜代谢：
11C-胆碱 （ 18F-胆碱 ？）
细胞凋亡： 18F-SFB-Annexin B1、 18F-Annexin V、18F-ML10
基因显像： 18F-FHBG、报告基因显像
放射免疫显像：18F-单抗
11C-乙酸（AC）检查适应症
1. 肝癌生物活性判断 （FDG + ：分化差，AC + ：分化好）
1. 肾脏肿瘤辅助诊断 2. 前列腺癌辅助诊断
临床PET(PET/CT，PET/MR) 临床SPECT（SPECT/CT） 临床MR（部分技术） 临床US（部分技术）
影像医学与核医学
核医学科 放射科 超声科
基础分子影像 设备： 光学成像仪(生物发光、荧光、核素光学检测) 光声成像仪 小动物PET(PET/CT，PET/MR) 小动物SPECT/CT 小动物MR （部分技术） 小动物US（部分技术）
1.寻找疾病靶点、研发相应探针 2.在小动物疾病模型上用合适的影像工具或研发新
型的影像技术证实该探针的作用 3.最后转化为临床患者可用的显像剂进行临床研究
转化医（translational medicine）
“从实验台到病床”（B to B，Bench to Bedside）
核心工程： 将分子影像所揭示的疾病过程、生物学行为和特征
各种检测 不能定位
临床症状体征 非特异性
活检 传统影像
有创，晚期 不能定性
分子影像能看早、看准、看全，动态看
分子影像（ molecule imaging）
活体状态下显示组织、细胞和亚细胞水平上的特 定分子
在分子水平上反映疾病的变化 用影像学的方法定性和定量其生物学特性与过程
分子影像研究的核心工程