自伦琴发现x线至今，医学影像学经历了百余年的发展，已经形成了一系列的成像手段，包括传统x线、计算机断层成像(computed tomography，CT)、超声、核素扫描、磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)等，组成了强大的医学影像诊断系统。影像诊断正逐步由组织器官的解剖成像，向分子与代谢成像发展。近年来，分子与功能影像学逐步由实验研究向临床过渡，各种功能成像技术成为多种疾病在体研究和功能诊断的有效手段;分子影像学逐步由实验研究向临床过渡，影像学生物标记物使一些隐匿性疾病的早期发现和无创性定量评估成为可能B引。医学影像学在医疗研究和服务体系中占有越来越蕈要的地位，作为医学影像学工作者，我们应该站在科学发展的前沿，关注医学影像学发展热点问题，促进医学影像学科发展。

　　1分子影像学的发展

　　1.1分子影像学的定义

　　Weissleder 在1999年提出了分子影像学(molecular imaging，MI)的概念。即在活体上、采用无创伤技术研究功能蛋白(受体、酶)和功能基因表达的成像技术。分子影像和目前其他医学影像手段相比，具有高特异性、高灵敏度和高图像分辨率等特点，能够真正实现以无创技术在分子水平进行影像学诊断，提供以解剖结构为基础、以分子水平为基准的疾病发生和发展的信息。分子影像学是影像医学、细胞生物学和生理学及免疫学，与计算机科学等多学科交叉融合形成的新生学科。

　　1.2分子影像探针构建和分类

　　分子探针由能够和靶目标特异性结合的物质(如配体或抗体等)与产生影像学信号的物质(如同位素、荧光素或顺磁性原子)，通过特定的方法连接构成。分子影像探针的基本要求：①必须与靶分子有高亲和力;②必须能够穿过人体内各种生理屏障;③可以通过提高靶点结构的浓度等方法，实现信号放大;④具有生物相容性和稳定性，能参与人体正常生理代谢过程。探针的构建是分子影像学研究的关键环节，涉及多个学科领域。合成和检测各种探针，是分子影像学研究中最热点、最前沿的问题。

　　分子探针分为靶向性探针和可激活探针。

　　靶向性探针由与靶目标具有亲和性的配体(如抗体、多肽或小分子化合物)，经特定的方法，与同位素、荧光素、顺磁性复合物及超声微泡连接组成。可激活探针又称为智能探针，是与相应靶点反应后能发生生化变化的底物。目前已开发的可激活探针有磁性复合物和荧光复合物。

　　1.3分子影像常用成像技术

　　目前常用的分子影像成像方法，有核医学成像技术、磁共振成像(MRI)技术和光学成像技术及超声成像技术等。

　　1.3.1 核医学的基本原理是将放射性同位素标记在人体所需的某种代谢产物上制成探针，将这种探针注入人体后，观察一定时间内同位素在体内的分布、代谢、排泄情况，以了解人体内某种特定功能。现阶段最常用的核医学分子成像，主要有单光子发射计算机体层摄影(single photon emission computed tomography，SPECT)和正电子发射体层摄影(positron emission tomography，PET)。核医学成像的灵敏度极高，是目前最成熟的分子显像技术，在分子影像学研究中占据着极其重要的地位。

　　目前的应用，主要包括基因表达分子显像(反义PET显像和报告基因显像)和代谢显像及受体显像。

　　1.3.2 MR分子成像技术是将特异性分子探针与靶分子或细胞结合，通过敏感、快速、高分辨率的成像序列，特异性标识出靶结构，以达到对病灶的定性和定量诊断。目前，MR分子成像可用于凋亡显像、肿瘤血管生成、神经递质递送和干细胞移植检测等方面。MRI和放射性核素成像的结合应用，能更特异性地精确显示病理生理过程¨4|。MR显微成像技术利用小型高场或及超高场磁共振设备成像，可直接显示活体代谢，采集核糖核酸信息，重建蛋白质结构成分和代谢过程，主要用于对小动物成像的科学研究。

　　1.3.3光学分子成像具有无创伤、无射线辐射危害、价格低、敏感性高、可实时成像等优点，对浅表软组织分辨高，可凭借软组织对光波的不同吸收与散射识别不同成分，利用天然色团所特有的吸收获得功能信息。主要包括弥散光学断层成像、表面加权成像、共聚焦成像、近红外线光学断层成像和表面聚焦成像及双光子成像等。目前，光学成像设备主要用于抗原和抗体结合、转基因以及基因表达的研究。

　　1.3.4 超声分子成像及超声造影剂研究也取得了巨大进展，如超声显微镜或超高频超声、靶向性微泡造影剂、纳米级微粒造影剂等¨引。靶向性微泡造影剂，是指将特异性配体结合或连接到微泡表面。这些微泡可通过血循环积聚到特定的目标组织上，从而使目标组织在超声影像中得到特异性“标记”增强，可用于心血管、肿瘤等的靶向诊断，血栓、动脉粥样硬化斑块等的治疗和药物基因的输送。

　　2功能成像技术

　　功能成像在人体器官的解剖形态基础上，反映组织器官的生物学特点，如功能、血流、代谢等，可以分为整体水平功能、器官水平功能、组织水平功能和细胞水平功能等。功能影像技术包括：灌注成像、弥散加权成像(diffusion weighted imaging，DWI)、血氧水平依赖功能磁共振成像(blood oxygen level dependent functional magnetic resonance imaging，BOLDfMm)、磁共振波谱成像(magnetic resonance spectrocopy，MRS)、SPECT、PET和光学相干断层成像(OCT)等。由于它们能直视活体的解剖和功能变化，从而进入了医学影像学直观绘制生理和病理图像的时代。

　　2.1灌注成像灌注成像是基于血流基础上的功能成像，通过器官或病灶血容量、血流量和流速的改变，对器官功能和局部病变作出准确的判断。以CT灌注成像为例，经静脉快速团注对比剂，可以获得包括组织血容量(blood volume，BV)、组织血流量(blood flow，BF)、表面通透性(permeability surface area product，Ps)及平均通过时间(mean transit time，MTr)等一系列参数，并获得相应的灌注曲线，从而对脏器或病变的供血状况进行评估。灌注成像已应用于临床缺血性脑病的评价、良恶性肿瘤的鉴别、肿瘤疗效观察和肿瘤残存与复发的评价等 o

　　2.2 DWI主要反映水分子的微观弥散运动特性，其应用范围从初期的中枢神经系统已扩展到体部各脏器。表观扩散系数(apparent diffusion coefficient，ADC)的测量，使DWI成为一种定量诊断方法，可在超早期进行脑缺血的定性、定位诊断。DWI对于良恶性肿瘤的鉴别诊断和评估移植肾功能状态均有重要的临床意义陇驯。弥散张量成像(diffusion tensor imaging，DTI)量化了弥散各向异性的信号数据，能在活体上三维显示脑白质纤维束，精细展示脑结构。目前，DTI已应用于脑、脊髓、心脏等脏器在正常和病理状态下微细结构的研究，有助于理解各种脏器的生理和病理过程协蚓。

　　2.3 BOLD—fMRI BOLD—fMRI利用局部血流内脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白含量的差异，进行磁敏感成像。BOLD—fMRI显示脑皮层功能激活区的大小、形态和范围及确切位置，已经成为神经科学研究领域一个不可缺少的研究工具。这对于神经退行性疾病的诊断、脑肿瘤功能定位与治疗方案的确立，有重大的指导意义。近年来，BOLD.fMRI被用来评估肿瘤和正常/移植肾的氧合程度，获得了令人鼓舞的结果，为无创活体评价组织和脏器功能提供了有效手段。

　　2.4 MRS MRS是目前惟一能提供组织及病变内生化代谢信息的无创性检测方法，可测量细胞内外一系列重要生物物质的浓度，可用于区分良恶性脑肿瘤，鉴别肿瘤类型，了解恶性肿瘤的分级和预后，观测肿瘤的治疗反应等。另外，对于痴呆和轻度认知障碍及某些精神疾病的诊断，有重要的辅助作用。目前，除神经系统以外，其应用包括前列腺癌和乳腺癌及肝硬化的诊断与鉴别诊断。

　　2.5 SPECT/PET的功能成像核医学显像一开始就是以功能显示为主的影像学技术，借助于特定的核素标记的示踪剂，对特定的器官进行在体显像，以揭示器官的功能状态[。核医学功能显像具有微量、敏感、特异的优点，但相对而言缺乏解剖层次。

　　3医学影像学科建设 .

　　分子与功能影像代表了医学影像学的发展方向，对现代和未来医学模式将产生重要影响。分子与功能影像学是以生命科学问题为核心的多学科、多角度交叉合作的研究领域。把握现代医学影像发展趋势与特征，加强复合型高素质人才培养，是医学影像学科建设与发展的关键。影像学工作者的知识结构需要更新，应该重视医学影像学发展的基础学科教育，如分子生物学、医学工程学、合成化学及信息科学等。将分子与功能影像学作为继续教育的重要内容之一，开展相关专业的培训与交流。建立多学科交叉，如影像技术与分子生物学、工程、物理等的研究体制，发挥“团队”研究精神，提高对多学科协同交叉研究重要性的认识，建立、健全相应的体制和运行机制，积极开展这方面工作，应该是今后的努力方向。

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