分子影像學的出現是醫學影像學發展史上的又一個里程碑，國家科技部、衛生部、國家自然科學基金委對分子醫學、分子影像學的研究給予了高度的重視。然而，分子影像學畢竟是剛剛起步，極需多學科合作，尤其是跨學科間的交流與合作，才能促進分子影像學研究的順利開展。

分子影像學概念

分子影像學（molecular imaging）是運用影像學手段顯示組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子，反映活體狀態下分子水平變化，對其生物學行為在影像方面進行定性和定量研究的科學。因此，分子影像學是將分子生物學技術和現代醫學影像學相結合的產物，而經典的影像診斷（X線、CT、MR、超聲等）主要顯示的是一些分子改變的終效應，具有解剖學改變的疾病；而分子影像學通過發展新的工具、試劑及方法，探查疾病過程中細胞和分子水平的異常，在尚無解剖改變的疾病前檢出異常，為探索疾病的發生、發展和轉歸，評價藥物的療效中，起到連接分子生物學與臨床醫學之間的橋梁作用。

分子影像學意義

在診斷方面，通過對腫瘤發生過程中的關鍵標記分子進行成像，可在活體內直接觀察到疾病起因、發生、發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鍵的標記分子有沒有改變，即可推論這種治療有無效用；在藥物開發方面，通過設計特異性探針，直接在體內顯示藥物治療靶點的分子改變，通過建立高能量的影像學分析系統，可大大加快藥物的篩選和開發；在基因功能分析以及基因治療的研究方面，通過設計一系列特異性探針，建立高通量的基因功能體內分析系統，可實時顯示該基因在體內表達的豐度、作用過程，也可在體內觀察目的基因表達效率，直接評價療效。目前主要應用于腫瘤學、心血管疾病、神經系統等方面。

分子影像學成像原理

分子影像學融合了分子生物化學、數據處理、納米技術、圖像處理等技術，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，分子影像學不再是一個單一的技術變革，而是各種技術的一次整合。分子影像技術有三個關鍵因素，第一是高特異性分子探針，第二是合適的信號放大技術，第三是能靈敏地獲得高分辨率圖像的探測系統。它將遺傳基因信息、生物化學與新的成像探針綜合輸入到人體內，用它標記所研究的“靶子”（另一分子），通過分子影像技術，把“靶子”放大，由精密的成像技術來檢測，再通過一系列的圖像后處理技術，達到顯示活體組織分子和細胞水平上的生物學過程的目的，從而對疾病進行亞臨床期診斷和治療。

分子影像學的難點

目前最為常用的分子影像學技術有核醫學成像技術，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）、光學成像以及紅外線光學體層亦頗多使用，而這些影像技術均有各自的利弊。就單從基因治療來看，有許多問題沒有解決，基因轉導或轉染是否成功？轉導或轉染的基因是否分布到靶器官或靶組織，其分布是否最佳？靶器或靶組織內轉基表達是否可以產生足夠的治療效應？轉導或轉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產生未預料的毒性反應？在與前體藥物聯合作用時，轉基因表達的最佳時機以及啟動前體藥物治療的最佳時機如何？轉基因表達在靶組織或器官內可持續多長時間？

分子影像學需要跨學科合作

也正因為各種成像技術各有利弊，存在各種難點，因此，常常需要進行跨學科、多角度的交叉與合作，這里面既需要生命科學從分子水平提出亟待解決的問題，也需要物理、化學、生物數字、信息學等學科發展適應分子影像學研究的理論與技術，并應用于該領域。同時，需結合當代前沿的納米科學技術。然而，缺乏多學科的合作成了阻礙分子影像學發展的瓶頸，尤其缺乏與生物、化學、物理、工程、計算機等相關學科的交流和合作。比如，在分子探針的設計、制備以及表征分析中，就需要生物工程、生物化學等相關專家的密切配合。

因此，跨學科的專家們首先要坐在一起，尋找共同感興趣的目標，這里面有臨床意義以及前期的基礎；共同的興趣，如：MRI、CT、PET、超聲；應在某些方面集中，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，明確分工責任，明確時間節點。再其次就是經費保證。以及共同發表文章各自的側重點等。所有以上這些是否需要書面協議？把這理清后才有可能更好地往前走，否則效率不高。

分子影像學的人才培養

把握現代醫學影像發展趨勢與特征，推動我國醫學影像學事業發展，人才培養是關鍵。設置合理醫學影像學學科體系，按照學科發展的需要，培養新型醫學影像學人才，是當務之急。在各個領域大力宣傳分子影像學研究計劃，它不僅是優勢研究平臺，更是由基礎研究向臨床轉化的重要途徑。尤其是放射學工作者不熟悉此新興交叉學科，知識結構需要更新。高等學府教育是培養人才的世襲領地，但目前醫學影像學教材幾乎沒有涵蓋分子影像學的內容。編寫相配套教材，將分子影像學基本原則、研究方法、發展趨勢與進展等列入基本訓練內容。在放射工作者中，重視醫學影像學發展的“基礎動力學科”的教育，如分子生物學、醫學工程學、合成化學及信息科學等。關注生命科學進展，積極發揮影像醫學在其中的作用。國家級分子影像學學術機構亟須建立。將分子影像學作為繼續教育的重要內容之一，開展相關專業的培訓與交流。與臨床學科的交流合作應該在更加廣泛與更深層展開。積極引進相關專業的高素質人才參與分子影像學研究。

分子影像學評價

在分子影像學中，一個關鍵問題是如何客觀地評價傳遞和表達的效果，特別是在體（動物或人體）進行評價。目前顯示基因表達情況的方法分為有創性以及無或小創傷性兩大類。如果要對體內特殊分子或（和）基因成像，必須滿足4項必備前提：高親和力的探針，且該探針在體內有合理的藥代動力學行為；這些探針可穿透生物代謝屏障，如血管、間葉組織、細胞膜等；化學的或生物的信號擴增方法；敏感、快速、高分辨率的影像技術。

分子影像學對影像醫學的影響

至此，影像醫學發展逐漸形成了3個主要的陣營：經典醫學影像學：以X線、CT、MR、超聲成像等為主，顯示人體解剖結構和生理功能；以介入放射學為主體的治療學陣營；分子影像學：以MR、PET、光學成像及小動物成像設備等為主，可用于分子水平成像。三者是緊密聯系的一個整體，相互印證，相互協作，以介入放射學為依托，使目的基因能更準確到達靶位，通過分子成像設備又可直接顯示治療效果和基因表達。因此，分子影像學對影像醫學的發展有很大的推動作用，使影像醫學從對傳統的解剖、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，將對新的醫療模式的形成和人類健康有著深遠的影響。

小結

    分子影像學尚處于初級階段，后面還有很長的路要走，目前的工作僅僅是分子醫學的開端，隨著疾病發病機理研究的進一步深入，分子醫學更多研究成果應用于臨床疾病的基因診斷和治療，分子醫學與臨床跨學科合作將拓寬和加強，通過多學科的互動推動分子影像學的健康發展。那時的醫學影像科將更加開放、趨向生物化學、生物物理學、生物工程學和醫學影像等多學科融合發展。