核医学课件：分子影像学

1、分子影像学Molecular imaging: where we are解剖生理分子 PAST PRESENT FUTURECT, MR CT, MR MR, OPTICAL NUCLEAR NUCLEAR分子影像学研究领域临床应用研发新的分子探针促进新药开发和治疗监测技术的发展基因信号传导与基因表达显像了解体内微环境的细胞活动过程促进物理、放射化学、分子生物学、数学、信息学等学科间的合作最终目标: 通过新的影像探针的临床应用提高疾病的早期诊断与治疗主要内容分子影像学概念及历史回顾分子影像探针的定义及作用分子影像学研究方法 分子影像的定义： In vivo characterization a

2、nd measurement of biologic processes at the cellular and molecular level (-Weissleder R, Radiology 2001:219) 分子影像由多学科领域的人才共同组成： 物理学 化学、放化药学 细胞分子生物学 药理学、生理学、生物医学工程 计算机科学 免疫学、病理学 以促进不同学科间的合作 分子影像最终目的： 发现能够应用于临床的新探针以提高疾病诊断与治疗。一. 分子影像学概念一. 分子影像学概念 广义上，分子影像学是一门活体内在细胞与分子水平对生物过程进行描述与测量的新学科 分子影像学利用分子探针插入人体细

3、胞内遇到特定分子时或特定基因产物发射信号PET、SPECT、MRI或光学记录其信号显示其分子图像、代谢图像、基因转变图像 早期诊断疾病、在体筛选活性药物及直接评价治疗效果分子影像的历史回顾国际上1977年Brasch等首次使用“molecular imaging”一词2000年Piwnica-Worms于Orlando第48届北美放射年会明确提出“molecular imaging”2001 年Weissleder详细介绍分子影像学的定义2010全球首台PET/MRI 在德国慕尼黑工业大学开始临床应用国内2002年在杭州召开“第194次香山科学会议”研讨“分子影像学”发展2004年在湖南省召开

4、第一次全国分子影像学会议2010年在湖南长沙召开中华医学会全国第四届分子影像学会议2011年国内首台PET/MRI 在北京解放军总医院开始临床应用2012年国际分子影像高峰论坛在北京国家会议中心隆重举行2013年国家自然科学基金委在长沙举办了分子影像战略研讨会2014年分子影像与转化医学国际论坛在北京协和医院举办2015年国家卫计委批准瑞金医院等5家医院配置试用PET/MRI，将开启我国分子影像学发展的新篇章2002年8月（波士顿）美国分子影像学学会成立剑桥大学拥有世界知名的“分子信息库”和“分子信息学中心”美国斯坦福大学把生物学与其他学科的交叉称为Bio-X，支持生物工程、计算机、图像和功能

5、基因组学等领域交叉发展哈佛大学的分子影像中心美国南加州大学分子影像中心美国加州大学洛杉矶分校UCLA分子影像中心美国NIH国立生物医学影像和生物工程研究所分子影像中心分子影像的国外发展概况我国分子影像学发展迅速，多家国内及国际合作分子影像中心建议国家基础研究发展“十二五”规划提出：分子影像学是我国重大的战略规划分子影像的国内发展概况第四军医大学西京医院东南大学中大医院哈尔滨医科大学第三附属医院汕头大学第一医院上海交通大学Med-X分子影像中心北京大学第一临床医院（PUFMS）与约翰.霍普金斯大学医学院（JHUSOM）联合成立分子影像中心中南大学湘雅医院分子影像研究中心中美核医学及分子影像学会（

6、CASNMI）厦门大学分子影像暨转化医学研究中心二. 分子影像探针定义分子影像探针是分子成像的关键，它的一端连有能够和生物体内特异靶点结合的分子结构(如肽类、酶的底物、配体等)，另一端是报告分子(可以是报告基因，也可以是荧光染料，或者放射性标记物)，产生的信号则由图像采集系统收集、处理。 启动子启动子报告基因/HSVtk内源性基因HSV 胸苷激酶标记的报告探针细胞内的磷酸化探针 转录因子 激活报告酶内源性蛋白PA.B.报告基因/基因表达的报告探针显像信号及信号的放大；分子特异性识别功能；体内分布和成像/治疗结果评价分子影像探针作用分子影像探针分类 PET： 18F、11C、124I、64Cu等

7、标记小分子/多肽MRI：Gd-DTPA标记粒子，SPIO/USPIO光学: Cy5标记小分子/多肽超声：微泡和纳米微泡CT：碘标记粒子，碘油，低密度微泡PET-labeled Probes for Biological Imaginghemodynamic parameters (H215O, 15O-butanol, 11CO, 13NH3.)substrate metabolism(18F-FDG, 15O2, 11C-palmitic acid.)protein synthesis (11C-leucine, 11C-methionine, 11C-tyrosine)enzyme act

8、ivity (11C-deprenyl, 18F-deoxyuracil.)drugs (11C-cocaine, 13N-cisplatin, 18F-fluorouracil.)receptor affinity (11C-raclopride, 11C-carfentanil, 11C-scopalamine)neurotransmitter biochemistry (18F-fluorodopa, 11C-ephedrine.)gene expression (18F-penciclovir, 18F-antisense oligonucleotides.).cyclotron11C

9、, 13N, 15O, 18FPET can detect and image sub nanomolar levels of these tracers in vivo分子核医学（PET/CT、SPECT/CT、PET/MR、Micro PET、Micro SPECT 等）磁共振（MR）成像、Animal MR光学成像超声成像其他成像技术 三. 分子影像学研究方法 影像设备 在各种影像技术中，核医学显像在分子水平成像中起到了至关重要的作用。 近年来分子影像学发展迅速，其设备正从传统的单模式逐渐向双模式和多模式方向发展。单模式的医学影像技术包括CT、MR、SPECT和PET等，这些单模式技术本

10、身的技术发展已经非常成熟，在临床应用和临床前期研究中发挥着重要的作用。分子核医学分子核医学发展方向 双模式分子影像技术是现代分子核医学发展方向 双模式分子影像技术中目前最成熟且投入临床应用的是核医学的PET/CT和SPECT/CT，其在肿瘤、神经系统、心血管疾病的早期诊断、临床分期和疗效监测中发挥了重要作用。 尽管PET/CT已成为影像诊断的重要工具，但与PET/CT相比，PET/MR优势在于辐射剂量较少，能同步采集定位更准，运动伪影消除及高对比度等。 PET/MR在神经退行性疾病、神经内分泌肿瘤、头颈部肿瘤、上腹部肿瘤、前列腺癌、骨骼和软组织良恶病变鉴别、心脏功能评估及小儿肿瘤等疾病方面具有

11、独特的价值。分子核医学发展方向发展核医学从单模态向双模态影像技术过渡SPECT SPECT/CTPET PET/CT PET/MR小动物PET/CT研发新型分子影像探针积极开展放射性核素治疗分子核医学发展方向发展核医学从单模态向多模态影像技术过渡SPECT SPECT/CTPET PET/CT PET/MR小动物PET/CT研发新型分子影像探针积极开展放射性核素治疗SPECT的临床应用 SPECT通过不同的示踪剂得到不同功能的分子影像，在肿瘤、心血管及神经系统方面应用广泛！ I-131Ga-67I-123-MIBG Tc-99m-MDPTc-99mAntibodyTc-99m-MIBIIn-1

12、11-SMSSPECT的临床应用骨显像：骨转移性病变早期诊断、分期、监测疗效心肌灌注显像：心肌缺血、心肌存活内分泌腺体显像：甲状腺、甲状旁腺、肾上腺神经内分泌肿瘤肾显像：肾小球滤过率（GFR）肾血流测定其它唾液腺显像、睾丸显像、消化道出血显像、肺通气灌注显像、脑多巴胺转运体显像SPECT为核医学的常规设备，历史悠久技术成熟，应用遍及人体各个系统。SPECT/CT的出现增加定位诊断的准确性，有其发展前景。国内已安装120台。SPECT/CTCTSPECT/CTSPECTL4骨巨细胞瘤99mTc-MDP SPECT/CT 骨扫描显示 L4椎体局部放射性分布缺损，与CT融合在该部位可见骨质破坏缺损，

13、病灶周围可见残存的骨皮质边缘， 为反应性增生，放射性分布增高。 Data courtesy of Cleveland Clinic Foundation, Cleveland, Ohio/USA 融合图像 精确定位耻骨支孤立转移灶女，58岁，有乳腺癌手术史，现主诉背部和骨盆多处疼痛 99mTc-MDP SPECT/CT 骨扫描示左侧尺骨支孤立的放射性分布增高区，盆腔CT扫描示该部位骨质密度增高Source: Data courtesy of Dr. Shahid Mahmood, Radiology Clinic Parkway Hospitals, Singapore/Singapore融合

14、图像 精确定位患者，女，54，曾有乳腺癌手术SPECT/CT扫描显示T10右半椎体局部高浓聚灶，考虑为转移性病变。CT显示T10左侧可见软组织肿块，左侧椎体骨质破坏，而右侧椎体表现为骨质增生硬化，为继发于左侧椎体破坏所引起的反应性增生改变，结合CT检查考虑为左侧为第二原发肿瘤，除外转移。CT引导下穿刺软组织肿块，结果为淋巴瘤。Source: Data courtesy of Dr. Shahid Mahmood, Radiology Clinic Parkway Hospitals, Singapore/Singapore影像互补 正确诊断肿瘤：内分泌肿瘤肺癌淋巴瘤骨肿瘤前哨淋巴结转移及乳腺癌

15、腹部肿瘤前列腺癌的放免显像脑瘤感染和炎症心血管和肺SPECT/CT临床应用中的价值心血管系统：冠脉狭窄定位心肌缺血范围的判断神经系统：致癫灶定位脑缺血范围判断甲状腺乳头状癌转移判断131I SPECT/CT Study女，55岁，甲状腺癌术后2月。拟入院行131I治疗。入院前颈部B超及颈胸部CT未见明显转移灶。131I SPECT/CT发现右颈部一小淋巴结异常碘摄取，提示转移。SPECT/CT显示左侧甲状腺下方一软组织密度灶，大小2.0 x1.3cm，伴放射性浓聚，为异位甲状旁腺腺瘤。甲状旁腺腺瘤定位99mTc-MIBI SPECT/CT Study融合图像显示SPECT高浓聚灶与CT显示的病

16、灶完全吻合。 患者行手术治疗，病理为嗜铬细胞瘤，手术后血压恢复正常。肾上腺嗜铬细胞瘤131I MIBG SPECT/CT检查女，83岁，曾因甲状腺髓样癌行甲状腺切除术，现病人出现持续性高血压。CT增强扫描显示左侧肾上腺病变，边缘强化类似正常肾上腺组织，中央强化未见明显强化。神经内分泌瘤女，80岁，十年前曾有神经内分泌肿瘤切除史，当时未发现肺内转移及原发病变。此次SPECT/CT扫描可见右胸部放射性分布增高灶，CT显示右肺内较大的结节灶，结合病史考虑为神经内分泌癌肺内转移。Source: Data courtesy of University of Erlangen, Prof. Dr. Kuw

17、ert and Dr. Rmer124I-SM SPECT/CT Study乳腺癌骨转移患者，女，61岁，有乳腺癌病史。SPECT显示多发可疑病变，分别位于肋骨和胸椎，CT显示相应胸椎椎体溶骨性破坏，但不结合SPECT，病灶很容易被漏诊。Source: Data courtesy of University of Erlangen, Prof. Dr. Kuwert and Dr. Rmer99mTc-MDP SPECT/CT男，57岁，肺癌。SPECT见T11前缘热区，CT示骨质破坏及软组织肿块。肺癌骨转移99mTc-MDP SPECT/CTA：骨扫描示右颌面部病灶。B：CT示肿瘤以右侧中鼻

18、道为中心生长，侵犯右眼眶内壁及下壁，右侧钩突、中鼻甲、右侧腭骨未见骨破坏。C：同机融合影像。ABC99mTc-MDP SPECT/CT肿瘤浸润范围判断患者确诊为膀胱癌，进行术前分期。骨扫描显示肋骨局限性高代谢灶，怀疑为良性肋骨软骨炎。SPECT/CT显示肋骨局限性溶骨性病变，与浓聚灶吻合，诊断为膀胱癌肋骨转移。良恶性病变鉴别99mTc- MDP SPECT/CT Study胸骨及肋骨骨折患者驾车时受外伤，CT扫描胸骨骨质未见异常，而骨扫描显示胸骨及左侧肋骨局部高浓聚灶，考虑为骨折。99mTc- MDP SPECT/CT StudyA：骨扫描L1-L2椎体右侧，L2-L3椎体右侧，L4-L5椎体

19、左侧异常。B：CT示椎体退行性改变C：图像融合腰椎退行性病变99mTc- MDP SPECT/CT StudyABC踝关节应力骨折男，运动员。骨扫描显示舟骨和跟骰关节浓聚灶，CT图像显示在相应部位的骨折表现。99mTc- MDP SPECT/CT患者，女，60岁，曾有乳腺癌病史。近期乳腺钼靶及细针穿刺检查显示为乳腺导管癌。SPECT与CT融合图像清晰显示了前哨淋巴结。Source: Data Courtesy of University of Michigan, Ann Arbor, MI, Dr. Richard Brown前哨淋巴结探查99mTc-SC SPECT/CT 男，35岁，左额叶

20、胶质细胞瘤切除后（A）CT示术后结构改变（B）左上肿块处放射性摄取，示活性肿瘤细胞 患者有肾衰病史，现表现为不明原因的发热，怀疑有腹部脓肿。 111In 标记的白细胞SPECT扫描可见盲肠处高浓聚灶，从而诊断为肠道的感染性病变，排除了腹腔内脓肿的可能。 根据SPECT检查的结果改变了治疗方案，因为没有腹腔内脓肿，所以不采取外科手术治疗，而是选用常规静脉内抗生素治疗的方法。 Source: Image courtesy of Brad Hellwig, Crouse Hospital,Syracuse , NY炎症显像111In 标记白细胞111In-白细胞SPECT示右上放射性浓聚，SPECT

21、/CT示右上颌骨脓肿。炎症显像111In 标记白细胞肺栓塞Source: Data courtesy of Dr.Shahid Mahmood Radiology Clinic Parkway Hospitals Singapore99mTc-MAA 肺灌注SPECT与CT融合成像外周楔形灌注缺损，在CT上未见明显异常肺灌注SPECT与CT融合成像。右肺中下叶大面积的灌注缺损，CT未见明显异常-典型的肺栓塞改变PET及PET/CT + -180o511 kev511 kev18FDG放射性示踪剂PET 扫描仪PET 影像UCLAOvarian Cancerlung metastases正电子发

22、射断层扫描: PET PET 成像原理 PET成像原理PET/CT图像融合PET/CT：一次扫描过程中，实现功能与结构图像的同机融合+PETCTPET/CT解剖成像P. Brueghel功能成像PET/CT的临床应用肿瘤病学中的应用 18F-FDG通过SFDA审核获批临床使用 300,000 检查人次/年（国内） 90% 与肿瘤相关，其余约 10% 应用于神经与心脏疾病。心肌病学中探测心肌活力（金标准）神经病学和精神病学中的研究和诊断应用健康体检PET/CT在肿瘤学中的应用肿瘤分期与再分期 疗效监测肿瘤原发灶的探查放疗计划的制订生物靶区的勾画肿瘤良恶性的监别抗癌新药开发中的应用 18F-FDG

23、 PET/CT监测肿瘤疗效已广泛应用于临床，并在肿瘤学应用中占据越来越重要的地位！特别是肿瘤早期疗效监测及肿瘤再分期。 18FDG18FDG18FDG-6P血管肿瘤细胞K1K2GlucosetransporterproteinK3K4HexokinaseGlucose-6-phosphatase18FDG-1-PGlycogen18F-fru-6-PGlycolysis18FDG-6-phospho-glucono-lactoneHMPshunt18FDG PET肿瘤显像机制肿瘤分期18F-FDG PET/CT 分期为 T4N1M1SUVmax 5.3SUVmax 6.3男，72岁，结肠癌女，

24、18岁，NHL 化疗前化疗后疗效监测肿瘤原发灶探查女，59岁，左侧锁骨上淋巴结活检为转移性腺癌 ( )病理确诊为结肠癌18F-FDG PET/CT 显示升结肠高代谢灶 ( ) 患者女性，40岁，左肾透明细胞癌术后一年，发现左额叶脑转移，行-刀治疗后3月，现病灶处MRI发现高信号，结合临床，怀疑为放射性坏死。肿瘤治疗后的变化与肿瘤复发的鉴别PET/CT在冠心病诊断中的作用PET/CT 是诊断冠心病的一项准确的无创性检查手段。 鉴于其较高的阴性预测价值, PET/CT 在冠心病患者选择治疗方案上具有重要作用，尤其可用于筛选适合行介入手术的患者。融合了多层螺旋CT的高分辨率显像技术，PET/CT将进

25、一步提高PET技术在临床上的应用。心脏功能分析冠脉形态分析心肌血流灌注和冠脉融合PET/CT在冠心病诊断中的作用心脏PET/CT融合图像 男 56 y/o 非典型性心前区疼痛 EKG(-), ETT(-) CT: LAD近端狭窄 (40%) PET 灌注 Rb-82 静息和运动: 未见异常运动静息要充分发挥PET/CT的作用 还需要装备回旋加速器有了回旋加速器可以生产除18F外，其他正电子核素如11C、15O、13N、64Cu 、124I 、86Y等。PET/CT 的临床应用和科学研究范围将进一步扩大。没有回旋加速器，只能进行单项18FDG显像临床应用的正电子药物显像剂18F-FDG,11C-

26、MET 11C-Choline： 肿瘤代谢18F-FLT： 肿瘤增殖18F-FMISO： 肿瘤乏氧11C-Raclopride： 神经多巴胺D2受体目前正在开发的正电子药物显像剂肿瘤受体显像剂： 18F-FES 乳腺癌雌激素受体显像剂 18F-FCH 雄激素受体显像剂 11C-MTO 肾上腺皮质受体显像剂神经受体显像剂： 18F-DOPA 多巴胺递质 11C-Flumazenil 氨基丁酸受体 等血流灌注显像剂： 15O-H2O，82Rb 脏器组织的血流灌注 心脏受体显像剂： 11C-mHED 肾上腺素受体非FDG类正电子药物的应用 至2013年在中国核医学杂志及有关杂志发表非18FDG、11

27、C和13N的论文100篇，内容为:18F-FET, 18F-FECH 肿瘤诊断18F-FDDNP(淀粉样蛋白) 早老性痴呆诊断18F-FP-CIT 帕金森病诊断11C-醋酸,11C-胆碱 肿瘤诊断11C-蛋氨酸 脑瘤诊断11C-CFT 11C-Raclopride 帕金森病诊断11C-Benzofuran 衍生物 探测淀粉样斑块,早老性痴呆诊断13N-NH3 脑瘤、脑垂体病诊断和心肌活力测定雌激素受体(18F-FES)显像乳腺癌全身转移 肾上腺皮质肿瘤 CT11C-MTO11C-Metomidate (MTO)受体显像 非皮质肿瘤: 肺癌肾上腺转移 11C-MTO 18F-FDGCT受体显像分

28、子影像新技术 PET/MRPET/MR发展历程19972004200620092010+Image fusion分离的PET+MR分体的PET+MR一体化PET/MR （小晶体）一体化PET/MR （大晶体）PET/MR发展之路 各种可行方案两台机器分别安放、排列没有创新两台机器顺序连接，顺序扫描成像技术简单两台机器一体化整合，同时扫描成像技术复杂，当前最为接受的方案分离的PET+MR分体的PET+MR一体化PET/MRPET/MR比较 分离的MR和PETPET/MR 比较 分体的PET/MR分离的MR + PET图像融合分体的PET/MR图像融合一体化的PET/MR机器融合机器融合与图像融合

29、的区别一体化PET/MR 与普通的MR+PET对比 机器的整合 MR、PET数据同时采集 图像配准精确性更高 功能相关性更好 采集时间节省 50% 图像的融合 MR、PET数据顺序采集 图像配准精度低 功能相关性较差 双倍采集时间 分次采集变为同步采集：精准定位一体化PET/MR的技术难点70cm超大磁体孔径APD雪崩二极管MR数据为基础的PET校正全身一体化成像技术70cm磁体大孔径技术70cm保证充足扫描空间患者更舒适能在强磁场中工作的二极管 APD不受磁场影响的APD源于MR数据的衰减校正优化衰减校正 图源于磁共振数据，无需额外采集； 基于磁共振分段及节段矫正方法； 全身衰减校正； 用户

30、可自定义 图。全身一体化成像技术速度更快捷，工作效率增加50%！与PET/CT相比，PET/MR具有以下优势：减少辐射剂量同步采集 定位更加准确消除运动伪影高对比度技术先进性神经退行性疾病神经内分泌肿瘤头部/颈部肿瘤上腹部肿瘤前列腺癌骨骼和软组织良恶病变鉴别心脏功能评估小儿肿瘤MR LAVA-Flex Water imageMR Diffusion image软组织分辨力好多参数选择（化学结构）PET与MRI同步采集MRI没有放射性一体化PET/MR的影像优势ParameterMRIPETAnatomical DetailExcellentPoorSpatial ResolutionExcel

31、lentCompromisedClinical PenetrationExcellentLimitedSensitivityPoorExcellentMolecular imagingLimited ExcellentHence: The Sum of PET and MRI should be excellent and even betterPET/MR MRI + PETInstitute of Medical Physics (IMP) and University Hospital Erlangen, Erlangen, GermanyEvaluation of tumor load

32、 with PET relies on biological parameters like glucose metabolism Understanding the patients symptoms requires detailed knowledge about anatomy and functional impairment Exact spatial registration of PET and highest detailed anatomy offers the full picturePET/MR组织分辨力高PET/MR vs PET/CT与PET/CT相比，提升软组织对

33、比！ PET/MR组织分辨力PET/MR组织分辨力PET/MR不同序列PET/MR不同序列PET/MR不同序列PET/MR的相互支撑PET/MR的相互支撑PET/MR的相互支撑PET/MR的相互支撑PET/MR vs PET/CTMR比CT提供更多信息！ PET/MR vs PET/CT对小病灶探测，灵敏度更高！肿瘤诊断、分期、疗效评价与随访神经内分泌肿瘤头部/颈部肿瘤上腹部肿瘤前列腺癌骨骼和软组织良恶病变鉴别心脏功能评估小儿肿瘤神经神经退行性疾病脑功能分析心血管疾病特殊人群的检查临床主要应用2011年由德国慕尼黑科技大学主持，根据NEMA标准对PET/MR的性能进行了测试，并与PET/CT进

34、行了图像比较。PET/MR具有良好的空间分辨率和系统灵敏度。人体显像图像清晰，对位准确，PET与MR融合成功，图像质控稍好于PET/CT 。 临床主要应用Gaspar Delso, et al. J Nucl Med 2011;51:1-9神经内分泌肿瘤肝转移患者：（A）CT显示阴性。（B）T1加权+抑脂+增强MR显示肝内小结节灶（白色）。（C）18F-FDG PET见肝右后叶高代谢灶。（D）PET/MR融合显像清晰显示肝转移灶。N. F. Schwenzer, et al. Abdom Ima published online: 16 october 2011肿瘤诊断、分期肿瘤诊断、分期18

35、F-FDG PET MRI PET/MR融合非霍奇金淋巴瘤（NHL）患者的诊断： 双颈部肿大淋巴结伴代谢增高（）。 另见右颈部一正常淋巴结无异常代谢增高（）。前列腺癌患者的分期： 脊柱多发肿瘤转移，提示肿瘤IV期。Institute of Medical Physics (IMP) and University Hospital Erlangen, Erlangen, Germany 全谱成像包括形态解剖、功能到代谢实时同步获取 精准病变评估 N. Schwenzer et al.: Whole-body MR/PET: applications in abdominal imaging; A

36、bdom Imaging (2011)dwMRIOverlay:FDG PET + T2 fat satCTT2 fat satUniversity Hospital, Tuebingen, Germany胃淋巴瘤 女性，75岁肿瘤诊断、分期胸、腹部及盆腔结构大多处于持续运动中 (例如呼吸运动，胃肠蠕动等)；MR检查所用控制运动伪影的技术，可用来减少 PET 和 MR 数据的运动效应；提升空间配准精度可以用来评估更小的病变，mMR Munich (TUM/LMU), funded by the DFG原发性肝癌FDG PET 融合于动脉期图像T1w DCEDWIFDG PET肿瘤诊断、分期心血

37、管疾病 MR提供更高的软组织对比度，能清晰显示心脏的心腔、瓣膜、血管、间隔等结构。 PET/MR融合能准确监测冠心病患者不同心肌解剖节段的活力及心室壁运动。Courtesy of University Hospital of Tuebingen, Germany神经退行性病变18F-FDG PET MRI FLAIR序列 PET/MR融合阿尔茨海默病患者：PET/MRI显示脑皮质广泛萎缩，尤其是左颞叶皮质区（）代谢明显减低，提示神经功能退行性改变的重点区域。Courtesy of University Hospital of Tuebingen, GermanyAngiography ToF

38、MIPGRAPPA 2, 384 matrix,without contrast mediaBold ImagingDTI FibertrackingCourtesy: TUM, Munich, GermanySpecial sequences provides information about regional pH, permiablity and vascular capacity. etc脑功能成像PET: 亚毫米分辨率 TOF：时间分辨率小于300ps 扩大标记药物研究 PET/MR运动伪影校正 提高扫描速度3分钟MR:- MRS研究和13C、32P研究- 定量化分析 不同核素、不

39、同组织的序列 衰减校正的序列和参数- PET/MR融合的最优化模式PET/MR:- 真实反映人体分子水平和亚毫米结构的融合图像- 真正发挥PET多模态和MRI多参数的综合优势PET/MR技术复杂、潜力巨大绝对不是简单的1+1PET/MR技术的发展前景Micro PET及Micro SPECT小型PET小动物PET及PET/CT小型CT小动物SPECT及SPECT/CT小型PET/CT小型PET/MRCorresponding Study Paradigms in AnimalsMicro PET-基础研究与临床应用的桥梁随着基因组学的发展，小动物在现代分子生物学实验中日趋重要。临床型PET已用

40、于动物和人体研究，但受其空间分辨率的限制，很难满足小动物PET显像的需要。高分辨率小动物PET出现，成为分子显像的重要工具。 Small Animal PET Scanner DevelopmentmicroPET (UCLA/Concorde Microsystems)HIDAC (Oxford Positron Systems)SHR-7700 (Hamamatsu, Japan) Sherbrooke Animal PET (Sherbrooke, Canada)RATPET (MRC Hammersmith)TierPET (Jlich, Germany)YAP-PET (Ferrar

41、a, Italy)MAD-PET (Munich, Germany)ANI-PET (Montreal, Canada)Why Small Animal Imaging?in vivo in vitronon-destructive - repeat studies in the same animalcan efficiently survey whole animalrapid in vivo screening?provides bridge from animal studies to human studiesbetter decisions sooner!18F-FDG Whole

42、 Body Rat StudymicroPETmicroPET肿瘤显像（报告基因为例）酶报告基因显像 (HSV1-tk)受体报告基因显像 (hSSTR2)转运体报告基因显像 (NIS) Imaging Gene Expression by PET报告基因显像:酶/底物基因显像报告基因显像: 受体基因显像报告基因显像:转运蛋白的基因显像18F-FDG Rat HeartBaby monkey brain phantomMicroPETMicro PET显像大鼠纹状体多巴胺系统C-11WIN 35,428DA Transporter BindingC-11RacloprideDA D2 Recep

43、tor BindingDan Rubins, Goran Lacan, Simon Cherry, andWilliam MelegaControlUnilateral 6-HydroxydopamineLesionLesioned StriatumLesioned StriatumMouse Brain:11C-WIN 35,42830g mousetransverse brain section180Ci of 11C-WIN 35,428(0.018g)Time Activity curveRapid In Vivo Drug and Genetic Screening with PET

44、 and CTmicroPETmicroCTconveyor belt combined anatomical & molecular imaging for use with 18F-labeled ligands or secondary markers such as 18F- FDG throughput of 20 mice per hoursophisticated bioinformatics to assist in analysis动物的99mTc-MDP三探头SPECT骨显像左: 转基因小鼠的组合微型SPECT/CT显像. 注射99mTc-Hynic-Annexin V 后采集microSPECT 图像，胸部血管有动脉硬化斑块存在。 右: 上 X-SPECT; 下 组合的 ATLAS PET与X-SPECT CTMicro SPECT/CT -磁 共 振磁共振分子