小动物活体成像技术概览(三)
2-4超声成像
此外,超声分子影像学是近几年超声医学在分子影像学方面的研究热点。它是利用超声微泡造影剂介导来发现疾病早期在细胞和分子水平的变化,有利于人们更早、更准确地诊断疾病。通过此种方式也可以在患病早期进行基因治疗、药物治疗等,以期在根本上治愈疾病。
2-5CT成像
CT成像是利用组织的密度不同造成对X射线透过率的不同而对人体成像的临床检测技术。近来,由于具有更高的分辨率与灵敏度的微CT的出现,使这项传统的技术也进入分子成像领域。主要是应用在肿瘤学,骨科方面的研究。
3. 成像元素
要使活体中特定的分子成像,荧光成像和核素成像、超声成像除了要有上述高分辨率、敏感、快速的成像技术,还要满足如下几个基本条件:
(1)具有高亲和力的分子探针。分子探针和经典的造影剂的原理类似,它的一端联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),分子探针产生的信号则由图像采集系统收集、处理。
(2)分子探针能够克服各种生理屏障,包括血管壁、细胞间隙、细胞膜、血脑屏障等,这是分子成像的一大难点。
(3)生物信号放大系统。由于分子探针在体内的浓度非常低,所以需要通过化学或生物的方法使信号放大。这可以通过提高靶点结构的浓度等方法实现。
值得一提的是,荧光成像技术由于背景噪音大,特异性差等因素外,荧光探针本身也需要进一步改进与提高,需要改进探针的通透性,提高活性和特异性,降低毒性和副作用等。目前这些改进都有专门的公司和机构在研究中。
4.分子成像技术/设备性能比较
不同类型的分子成像技术/设备有其各自的特点和应用领域,研究人员必须详细了解这一点,才能选择购买正确的设备。
4-1不同分子成像技术/设备的应用领域
*核素成像设备(PET和SPECT)和光学成像设备特别适合研究分子(molecular)、代谢(metabolism)和生理学(physiology)事件(功能成像);
*超声成像设备和CT设备则适合于解剖学(anatomy)成像(结构成像);
*混合成像(PET/CT、SPECT/CT)则能够结合功能成像和结构成像两方面的优点。
4-2分子成像设备性能比较
成像设备 | 成像辐射光谱 | 空间分辨率 | 深度 | 时间分辨率 | 灵敏性 |
PET | 高能量γ射线 | 1-2mm | 无限制 | 10秒-分钟 | 10-11-10-12mol/L |
SPECT | 低能量γ射线 | 1-2mm | 无限制 | 分钟 | 10-10-10-11mol/L |
生物体之发光成像 | 可见光 | 3-5mm | 1-50px | 秒-分钟 | 可能10-15-10-17mol/L |
荧光成像 | 可见光、近红外光 | 2-3mm | 小于25px | 秒-分钟 | 可能10-9-10-12mol/L |
MRI | radiowave | 25-100um | 无限制 | 分钟-小时 | 10-3-10-5mol/L |
CT | x射线 | 50-200um | 无限制 | 分钟 | 未测量 |
超声 | 高频率声波 | 50-500um | mm-cm | 秒-分钟 | 未测量 |
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