走近分子影像學(xué)

      分子影像學(xué)的出現(xiàn)是醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展史上的又一個(gè)里程碑，國家科技部、衛(wèi)生部、國家自然科學(xué)基金委對分子醫(yī)學(xué)、分子影像學(xué)的研究給予了高度的重視。然而，分子影像學(xué)畢竟是剛剛起步，極需多學(xué)科合作，尤其是跨學(xué)科間的交流與合作，才能促進(jìn)分子影像學(xué)研究的順利開展。

分子影像學(xué)概念

分子影像學(xué)（molecular imaging）是運(yùn)用影像學(xué)手段顯示組織水平、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平的特定分子，反映活體狀態(tài)下分子水平變化，對其生物學(xué)行為在影像方面進(jìn)行定性和定量研究的科學(xué)。因此，分子影像學(xué)是將分子生物學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，而經(jīng)典的影像診斷（X線、CT、MR、超聲等）主要顯示的是一些分子改變的終效應(yīng)，具有解剖學(xué)改變的疾��；而分子影像學(xué)通過發(fā)展新的工具、試劑及方法，探查疾病過程中細(xì)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(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸，評價(jià)藥物的療效中，起到連接分子生物學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)之間的橋梁作用。

分子影像學(xué)意義

在診斷方面，通過對腫瘤發(fā)生過程中的關(guān)鍵標(biāo)記分子進(jìn)行成像，可在活體內(nèi)直接觀察到疾病起因、發(fā)生、發(fā)展等一系列的病理生理變化和特征，而不僅僅顯示疾病末期的解剖改變；治療方面，觀察藥物作用過程中一些關(guān)鍵的標(biāo)記分子有沒有改變，即可推論這種治療有無效用；在藥物開發(fā)方面，通過設(shè)計(jì)特異性探針，直接在體內(nèi)顯示藥物治療靶點(diǎn)的分子改變，通過建立高能量的影像學(xué)分析系統(tǒng)，可大大加快藥物的篩選和開發(fā)；在基因功能分析以及基因治療的研究方面，通過設(shè)計(jì)一系列特異性探針，建立高通量的基因功能體內(nèi)分析系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)顯示該基因在體內(nèi)表達(dá)的豐度、作用過程，也可在體內(nèi)觀察目的基因表達(dá)效率，直接評價(jià)療效。目前主要應(yīng)用于腫瘤學(xué)、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)等方面。

分子影像學(xué)成像原理

分子影像學(xué)融合了分子生物化學(xué)、數(shù)據(jù)處理、納米技術(shù)、圖像處理等技術(shù)，因其具有高特異性、高靈敏度和圖像的高分辨率，因此今后能夠真正為臨床診斷提供定性、定位、定量的資料。由此可見，分子影像學(xué)不再是一個(gè)單一的技術(shù)變革，而是各種技術(shù)的一次整合。分子影像技術(shù)有三個(gè)關(guān)鍵因素，第一是高特異性分子探針，第二是合適的信號放大技術(shù)，第三是能靈敏地獲得高分辨率圖像的探測系統(tǒng)。它將遺傳基因信息、生物化學(xué)與新的成像探針綜合輸入到人體內(nèi)，用它標(biāo)記所研究的“靶子”（另一分子），通過分子影像技術(shù)，把“靶子”放大，由精密的成像技術(shù)來檢測，再通過一系列的圖像后處理技術(shù)，達(dá)到顯示活體組織分子和細(xì)胞水平上的生物學(xué)過程的目的，從而對疾病進(jìn)行亞臨床期診斷和治療。

分子影像學(xué)的難點(diǎn)

目前最為常用的分子影像學(xué)技術(shù)有核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，尤以PET的分子顯像研究最具活力。另外，MR成像及MR波譜成像（MRS）、光學(xué)成像以及紅外線光學(xué)體層亦頗多使用，而這些影像技術(shù)均有各自的利弊。就單從基因治療來看，有許多問題沒有解決，基因轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)染是否成功？轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)染的基因是否分布到靶器官或靶組織，其分布是否最佳？靶器或靶組織內(nèi)轉(zhuǎn)基表達(dá)是否可以產(chǎn)生足夠的治療效應(yīng)？轉(zhuǎn)導(dǎo)或轉(zhuǎn)染的基因是否以足夠高的水平定位于其他器官或組織以誘導(dǎo)產(chǎn)生未預(yù)料的毒性反應(yīng)？在與前體藥物聯(lián)合作用時(shí)，轉(zhuǎn)基因表達(dá)的最佳時(shí)機(jī)以及啟動(dòng)前體藥物治療的最佳時(shí)機(jī)如何？轉(zhuǎn)基因表達(dá)在靶組織或器官內(nèi)可持續(xù)多長時(shí)間？

分子影像學(xué)需要跨學(xué)科合作

也正因?yàn)楦鞣N成像技術(shù)各有利弊，存在各種難點(diǎn)，因此，常常需要進(jìn)行跨學(xué)科、多角度的交叉與合作，這里面既需要生命科學(xué)從分子水平提出亟待解決的問題，也需要物理、化學(xué)、生物數(shù)字、信息學(xué)等學(xué)科發(fā)展適應(yīng)分子影像學(xué)研究的理論與技術(shù)，并應(yīng)用于該領(lǐng)域。同時(shí)，需結(jié)合當(dāng)代前沿的納米科學(xué)技術(shù)。然而，缺乏多學(xué)科的合作成了阻礙分子影像學(xué)發(fā)展的瓶頸，尤其缺乏與生物、化學(xué)、物理、工程、計(jì)算機(jī)等相關(guān)學(xué)科的交流和合作。比如，在分子探針的設(shè)計(jì)、制備以及表征分析中，就需要生物工程、生物化學(xué)等相關(guān)專家的密切配合。

因此，跨學(xué)科的專家們首先要坐在一起，尋找共同感興趣的目標(biāo)，這里面有臨床意義以及前期的基礎(chǔ)；共同的興趣，如：MRI、CT、PET、超聲；應(yīng)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(zé)任，明確時(shí)間節(jié)點(diǎn)。再其次就是經(jīng)費(fèi)保證。以及共同發(fā)表文章各自的側(cè)重點(diǎn)等。所有以上這些是否需要書面協(xié)議？把這理清后才有可能更好地往前走，否則效率不高。

分子影像學(xué)的人才培養(yǎng)

把握現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影像發(fā)展趨勢與特征，推動(dòng)我國醫(yī)學(xué)影像學(xué)事業(yè)發(fā)展，人才培養(yǎng)是關(guān)鍵。設(shè)置合理醫(yī)學(xué)影像學(xué)學(xué)科體系，按照學(xué)科發(fā)展的需要，培養(yǎng)新型醫(yī)學(xué)影像學(xué)人才，是當(dāng)務(wù)之急。在各個(gè)領(lǐng)域大力宣傳分子影像學(xué)研究計(jì)劃，它不僅是優(yōu)勢研究平臺，更是由基礎(chǔ)研究向臨床轉(zhuǎn)化的重要途徑。尤其是放射學(xué)工作者不熟悉此新興交叉學(xué)科，知識結(jié)構(gòu)需要更新。高等學(xué)府教育是培養(yǎng)人才的世襲領(lǐng)地，但目前醫(yī)學(xué)影像學(xué)教材幾乎沒有涵蓋分子影像學(xué)的內(nèi)容。編寫相配套教材，將分子影像學(xué)基本原則、研究方法、發(fā)展趨勢與進(jìn)展等列入基本訓(xùn)練內(nèi)容。在放射工作者中，重視醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展的“基礎(chǔ)動(dòng)力學(xué)科”的教育，如分子生物學(xué)、醫(yī)學(xué)工程學(xué)、合成化學(xué)及信息科學(xué)等。關(guān)注生命科學(xué)進(jìn)展，積極發(fā)揮影像醫(yī)學(xué)在其中的作用。國家級分子影像學(xué)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)亟須建立。將分子影像學(xué)作為繼續(xù)教育的重要內(nèi)容之一，開展相關(guān)專業(yè)的培訓(xùn)與交流。與臨床學(xué)科的交流合作應(yīng)該在更加廣泛與更深層展開。積極引進(jìn)相關(guān)專業(yè)的高素質(zhì)人才參與分子影像學(xué)研究。

分子影像學(xué)評價(jià)

在分子影像學(xué)中，一個(gè)關(guān)鍵問題是如何客觀地評價(jià)傳遞和表達(dá)的效果，特別是在體（動(dòng)物或人體）進(jìn)行評價(jià)。目前顯示基因表達(dá)情況的方法分為有創(chuàng)性以及無或小創(chuàng)傷性兩大類。如果要對體內(nèi)特殊分子或（和）基因成像，必須滿足4項(xiàng)必備前提：高親和力的探針，且該探針在體內(nèi)有合理的藥代動(dòng)力學(xué)行為；這些探針可穿透生物代謝屏障，如血管、間葉組織、細(xì)胞膜等；化學(xué)的或生物的信號擴(kuò)增方法；敏感、快速、高分辨率的影像技術(shù)。

分子影像學(xué)對影像醫(yī)學(xué)的影響

至此，影像醫(yī)學(xué)發(fā)展逐漸形成了3個(gè)主要的陣營：經(jīng)典醫(yī)學(xué)影像學(xué)：以X線、CT、MR、超聲成像等為主，顯示人體解剖結(jié)構(gòu)和生理功能；以介入放射學(xué)為主體的治療學(xué)陣營；分子影像學(xué)：以MR、PET、光學(xué)成像及小動(dòng)物成像設(shè)備等為主，可用于分子水平成像。三者是緊密聯(lián)系的一個(gè)整體，相互印證，相互協(xié)作，以介入放射學(xué)為依托，使目的基因能更準(zhǔn)確到達(dá)靶位，通過分子成像設(shè)備又可直接顯示治療效果和基因表達(dá)。因此，分子影像學(xué)對影像醫(yī)學(xué)的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用，使影像醫(yī)學(xué)從對傳統(tǒng)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(yī)療模式的形成和人類健康有著深遠(yuǎn)的影響。

小結(jié)

    分子影像學(xué)尚處于初級階段，后面還有很長的路要走，目前的工作僅僅是分子醫(yī)學(xué)的開端，隨著疾病發(fā)病機(jī)理研究的進(jìn)一步深入，分子醫(yī)學(xué)更多研究成果應(yīng)用于臨床疾病的基因診斷和治療，分子醫(yī)學(xué)與臨床跨學(xué)科合作將拓寬和加強(qiáng)，通過多學(xué)科的互動(dòng)推動(dòng)分子影像學(xué)的健康發(fā)展。那時(shí)的醫(yī)學(xué)影像科將更加開放、趨向生物化學(xué)、生物物理學(xué)、生物工程學(xué)和醫(yī)學(xué)影像等多學(xué)科融合發(fā)展。