基于PET/CT构建分子影像发展平台的初步探索

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摘要：随着医学研究与影像技术的不断进步，在细胞代谢、基因及分子水平进行成像已成为可能，以PET/CT为代表的分子成像技术将逐步改变传统医学成像基于解剖结构的疾病诊断模式，成为现代医学影像学发展与应用趋势，与此同时，构建医学影像专业学科建设平台与新型人才培养模式势在必行。本文作者多年从事影像学研究与教育工作，就探索建立基于PET/CT的分子影像发展平台的经验与大家分享，供同行参考。

关键词：分子影像；平台建设；PET/CT

分子影像学（MolecularImaging，MI）是医学影像技术和分子生物学、化学、物理学、放射医学、核医学以及计算机科学相结合的一门新兴学科[1]。以正电子发射断层显像/X线计算机体层成像（Positronemissiontomography/Computedtomography，PET/CT）为代表的核医学融合影像技术是现阶段临床应用最为成熟的分子成像方法，在分子影像研究领域占据主导地位，被认为最具发展和应用前景[2]。作者所在西安交通大学第一附属医院医学影像科拥有全球高端PET/CT成像设备以及全套PET正电子药物合成系统，在PET/CT成像的临床和基础研究方面积累一定的经验，近几年，学科也在积极探索建立基于PET/CT成像技术的分子影像研究与发展平台，加速我院医学影像与核医学专业发展，在此过程中我们获得了一些体会和心得。

1 分子影像学发展现状与趋势

分子影像学是1999年由美国哈佛大学Weissleder等提出的新概念，是指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，它以体内特定分子作为成像靶点，在真实、完整的人或动物体内，通过图像直接显示细胞或分子水平的生理和病理过程，在分子生物学与临床医学之间架起了相互连接的桥梁，因此被美国医学会评为未来最具有发展潜力的十个医学科学前沿领域之一，是医学影像发展和应用的方向[3]。现阶段临床上能够真正意义上实现分子水平成像且具有图像融合功能的影像学技术仅有PET/CT和SPECT/CT，前者所使用的多为短半衰期正电子核素标记放射性药物，微量使用不影响人体正常生理代谢，仪器检测灵敏度和空间分辨率显著高于SPECT/CT，被认为最具发展和应用前景，同时也是分子影像学发展的重要方向之一[4]。基于PET/CT成像技术构建分子影像研究平台是促进学科交叉，加速分子影像发展的有效途径。

2 PET/CT在分子影像平台建设中的作用

2.1 PET/CT带动分子影像需求日益扩大 PET/CT成像离不开正电子药物，在分子影像发展中PET正电子药物由于其独特的性能被作为分子探针的"金标准"。2010年美国国家卫生研究院统计数据显示大约有800多种分子成像放射性药物具有潜在的临床应用价值，我国食品与药品监督管理局于2006年正式批准了十余种正电子药物用于临床[5]。表1列举了常用的针对肿瘤、心、脑疾病的正电子药物名称、成像原理与临床应用范围，不同的正电子药物反映组织、器官不同生理、病理过程，具有不同成像价值，为临床和科学研究中提供更多有用信息[6]。我院医学影像科PET/CT中心目前已能自行制备十余种正电子药物用于临床及临床前研究，通过与临床多种形式的交流与合作，使得临床科室对PET/CT需求和依赖性不断增加，建立在正电子药物基础上的PET/CT成像技术已经成为临床诊断与评价疾病的重要手段。

2.2 PET/CT推动其他分子成像技术发展 近年来，建立在传统成像基础上的磁共振、超声以及光学分子成像研究逐渐增多，磁共振的优势在于软组织分辨率高，现阶段磁共振分子成像多集中于纳米探针构建与体内成像方面，即采用顺磁性金属纳米颗粒与抗体、多肽、寡肽片段或小分子药物进行偶联，引入体内进行磁共振靶向成像，由于这种连接缺乏准确的空间定位，有可能改变连接物质的生物学特性（如立体结构、亲和力等），体内分布亦不理想，因此仍处于实验室研究阶段[7]。光学成像与超声成像的优势在于灵敏度高、安全性好，缺陷是前者穿透力差，无法探测人体深部组织器官病变，后者空间分辨率较低，对操作者依赖性强，目前这两种技术主要用于体外、体表和小动物成像研究，距离临床应用仍较远[8，9]。而PET/CT是现阶段应用最为成熟的分子成像方法，可成为MR、光学或超声分子影像研究从实验室向临床转化的桥梁。我院医学影像科为国家临床重点专科（培育），早在2000年就确立了分子影像研究方向，在肿瘤与心脑血管疾病磁共振、超声及光学分子成像研究方面取得了一定成绩，自2011年引入PET/CT及正电子放射性药物合成系统后，加速了本学科分子成像研究进展，推动学科发展，成绩显著。

2.3 PET/CT为学科交叉与多学科协作搭建桥梁 已PET/CT为主的分子成像研究涉及多学科、多角度交流与合作，比如，在选择分子探针作用靶点时，就需要细胞生物学、病理生理学、免疫学、分子生物学等专业的相互协作；而在分子探针的设计、制备、表征分析与体内外成像中，就需要医学影像学、核医学、物理、化学、材料学、医学生物工程等相关学科的密切配合。作为国内知名综合大学的附属医院，我们前期曾与校内生物医学工程、核科学与技术、化学工程、材料学等诸多专业开展合作，初步取得了一些成绩。然而，由于专业划分过细，学科间缺乏有效沟通与合作的平台和机制，导致分子影像学研究进展缓慢，因此急需构建分子影像发展与研究平台，建议合作机制与模式，发挥PET/CT桥梁作用，促进学科间交流与协作。

3 基于PET/CT构建分子影像平台几点思路

3.1建立完整的PET/CT成像与药物制备系统 PET/CT成像离不开成像设备与正电子药物，二者均有较高的环境与配置要求，其中正电子药物的生产和使用受到国家多部委以及多项国家法律法规严格管控，为了保证药物生产、运送和使用的安全性，在建立正电子药物制备系统初期就应该严格按照规范进行场地规划、设备购置、人员配置并建立完备的药物生产与管理体系。我院医学影像科PET/CT中心拥有全球高端PET/CT成像仪与全套正电子药物合成系统，使用已近5年，在PET/CT成像与正电子药物制备与研发方面积累了一定经验，也存在需要完善和改进之处：①现有药物制备系统仍有部分不符合国家现行GMP要求，需要进一步完善场地建设、人员配置与设备购置；②在现有基础上，增加正电子药物制备种类并融入研发部分，进一步扩大PET/CT成像应用范围；③按照现行GMP标准完善各类省级及国家审批手续，新增加的检查醒目需要通过医院伦理学审查。

3.2完善专业队伍建设，加强人才培养。随着国内PET/CT成像设备数量不断增加，对此方面专业人才，目前国内外此类专业人员严重缺乏，据了解，国内即使规模较大的PET/CT中心最多也只配备3～4名专业技术人员，此外，正电子药物制备与研发涉及核物理、放射化学、药学、基础医学等多个学科，对人员综合素质要求较高，既要有扎实的理论知识，又要具备较强的实践操作能力，同时还不乏科研创新能力和职业道德素质。我院PET/CT中心目前仅有3名技术人员，分别来自核物理、药学与计算机专业，他们不仅要完成日常正电子药物的制备、质量检验与PET/CT扫描，还要负责各类设备的日常维护与保养，甚至还要兼顾新药研发，任务繁重，完全不能满足分子影像研究平台建设需要，由此，我们计划在短期内进一步加强对现有人员综合能力培养，做好研究生培养和人才引进工作。

3.3加快建立多学科协作模式 西安交通大学是一所涵盖理、工、医、经济、管理等10余个学科门类的综合性研究型大学，作为其最大规模的一所附属医院，我们具备得天独厚的资源整合与多学科协作的条件与优势，首先需要加强与基础医学以及临床科室的沟通与交流，将分子影像研究平台转变为开放的临床医学研究与转化中心，带动需求增加；其次，争取与分子影像与探针研究相关专业如生物化学、材料学、药学、生物医学工程等专业的合作，开展多学科协作；此外，还应注重与国内外高水平单位或个人合作，借助其先进的理念和高水平的平台优势加速本单位分子影像研究与转化能力提高，缩小与其差距。

4 小结

现阶段，随着我国PET/CT成像及正电子药物制备系统数量不断增加，构建以PET/CT成像为基础的"分子影像研究平台"，以新型PET分子探针的研发为核心，整合临床与基础研究资源优势，发展学科交叉与多学科协作对于推动我国分子影像医学事业发展具有重要意义。

参考文献：

[1]Weissleder R，Mahmood U.Molecular imaging[J].Radiology，2001，219（2）：316-333.

[2]申宝忠.无限潜能魅力彰显-分子影像学研究的回顾与展望[J].中华放射学杂志，2014（5）：353-357.

[3]Grenier N，Brader P.Principles and basic concepts of molecular imaging[J].Pediatr Radiol，2011，41（2）：144-160.

[4]Hess S，Blomberg BA，Zhu HJ，et al.The pivotal role of FDG-PET/CT in modern medicine[J].Acad Radiol.2014，21（2）：232-249.

[5]张锦明，田嘉禾.国内正电子放射性药物发展现状简介[J].同位素，2006，19（4）：240.

[6]川玲.正电子药物在PET-CT显像中的应用[J].海军总医院学报，2008，21（1）：36-38.

[7]滕皋军，崔莹.磁共振分子影像学研究进展[J].磁共振成像，2014，5（S1）：31-36.

[8]Luker GD，Luker KE.Optical imaging：current applications and future directions[J].J Nucl Med，2008，49（1）：1-4.

[9]Kaneko OF，Willmann JK.Ultrasound for molecular imaging and therapy in cancer[J].Quant Imaging Med Surg，2012，2（2）：87-97.

编辑/哈涛