分子影像学十篇

分子影像学篇1

1.1量子点量子点（quantumdots，QD）具有独特的光学特性，具有可调的荧光发射波长，荧光发射范围可覆盖波长300~2400nm的波段，而且可以实现一元激发，多元发射，光化学稳定性好，荧光寿命较长，此外QD具有尺寸较小，体内循环时间长，对肿瘤具有很好的被动靶向效果等优越性质，使得QD作为荧光纳米探针最先被用于活体荧光成像的研究中[5]。但是QD纳米颗粒的荧光显像目前还仅限于小动物研究阶段，要用于人体内分子成像研究还需要解决一些技术问题，如荧光信号穿透性差，QD运输效率较低，因此需要开发颗粒更小、多模态的荧光QD，以利于其临床转化。

1.2超顺磁性氧化铁纳米颗粒超顺磁性氧化铁纳米颗粒（superparamagneticironoxidenanoparticles，SPIONs）是应用较广的磁性MRI探针，也是MRI分子影像学发展的新方向。SPIONs在生物体内主要分布于网状内皮细胞丰富的组织和器官，如肝、脾、淋巴结和骨髓等，有助于提高以上部位肿瘤与正常组织的MRI成像对比度，同时由于其高效、安全等特点，具有较强的临床转化潜力，可用于各种肿瘤及其他疾病的检测。但由于SPIONs本身没有特异性，因此有必要在SPIONs表面修饰靶向小分子、多肽或抗体等，从而达到靶向分子显影的目的。

1.3纳米金颗粒纳米金颗粒（goldnanoparticles，AuNPs）具有形态及尺寸可控、表面化学性质温和以及生物相容性好等特点，加上其独特的等离子表面吸收和光散射等物理特性在分子成像方面引起广泛关注。与传统的CT对比剂比较，AuNPs具有以下优点：①较高的原子序数、电子密度以及X线吸收系数，理论上能够提供更加优越的CT对比性能；②无细胞毒性；③表面容易被靶向蛋白、特异性生物标志物等修饰，从而设计一系列能够被不同成像设备显像的分子探针；④正常人或动物体内几乎不含金元素，且金元素容易通过电感耦合等离子体质谱这一常用的元素分析法进行定量和表征，从而更好地与影像学结果进行验证。这些特点使AuNPs日益成为最具潜能的CT分子成像对比剂[6]。

2多模态分子影像的意义

分子影像技术包括放射性核素显像，如正电子发射断层扫描（positronemissiontomography，PET）和单光子发射计算机断层扫描（singlephotonemissioncomputedtomography，SPECT）、MRI、磁共振频谱成像（magneticresonanceimaging，MRS）、光学成像（opticalimaging，OI）和超声等。每种显像方法都有各自的优点和缺陷，如PET和SPECT具有高敏感性和可定量分析的优点，但空间分辨率较差；MRI的空间分辨率高，尤其是软组织分辨率好，但敏感性相对减低；OI可以敏感、实时观察活体内的细胞和分子功能，但其采用的近红外光组织穿透性较差，适用于小动物或浅表器官的显像，难以向临床转化[7]。多模态显像是通过对多种成像技术的联合应用实现优势互补，同时提供高特异性的功能成像信息和高灵敏度、高对比度的解剖成像信息，能够为早期诊断肿瘤提供更加精确、全面的信息。多模态显像是目前分子影像学的研究热点，其中PET/CT和SPECT/CT已经广泛用于临床，PET/MRI也已经面世。多模态分子影像成像的发展对分子探针的设计制备提出了更高的要求，需要构建多靶点、多功能分子探针，以实现多个靶点的同时识别及多种成像技术的联合应用，从而提高肿瘤影像诊断的准确度和灵敏度[8]。多模态分子探针的基本要求包括：①与靶分子具有高度的特异性与亲和力；②具有良好的通透性，能够穿过生物屏障，如血管、细胞膜等，高效、高浓度到达靶细胞；③具有良好的生物相容性，不会引起机体明显的免疫反应，在活体内保持相对稳定，在血液循环中有适当的清除期；④能与多种影像信号分子耦联，并在一定程度上将需要探测的信号进行放大便于成像。

3放射性核素标记纳米探针在多模态显像中的应用

用于多模态肿瘤显像的放射性核素标记纳米探针由3个主要部分组成：纳米颗粒核心，放射性核素及生物靶向分子。其中放射性核素可以直接标记在纳米颗粒的表面，也可以通过链接物间接标记在纳米颗粒上。链接物可以是一个羟链、一段多肽或一个聚乙二醇单位。纳米颗粒还可以通过螯合剂，如1,4,7-三氮环壬烷-1,4,7-三乙酸（1,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triaceticacid，NOTA)、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸（1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraaceticacid，DOTA）、二乙撑三胺五乙酸（diethylenetriaminepentaaceticacid，DTPA）等与64Cu、89Zr、111In等放射性核素进行标记[9-10]。纳米颗粒由于其独特的优势已广泛用于肿瘤的分子影像学研究，随着各种融合影像设备的发展，多模态纳米探针近年来也得到突飞猛进的发展。

3.1PET/近红外荧光显像（near-infraredfluorescence，NIRF）与SPECT/NIRF双模态显像NIRF可以在活体内实时、无创地监测疾病的分子变化水平[11]。NIRF的优点包括空间分辨率高、敏感性高、对活体生物没有电离辐射。但是由于NIRF采用的近红外光组织穿透性差，难以用于临床，PET和SPECT可以提供组织穿透性强和可定量分析的图像，因此将PET或SPECT与NIRF显像融合可以弥补各自的缺陷。Cai等[12]将能够靶向结合肿瘤细胞及新生血管表皮整合素αVβ3的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arginine-glycine-asparticacid，RGD）多肽与螯合剂DOTA连接在QD表面，并用正电子核素64Cu标记DOTA-QD-RGD，然后用PET/NIRF显像对荷人胶质瘤U87MG裸鼠进行显像和定量分析。结果显示，在注射显像剂后1~25h，U87MG肿瘤对64Cu-DOTA-QD-RGD都有良好的摄取，PET和NIRF显像的定量研究也显示出良好的线性相关。在随后的另一项研究中，Chen等[13]用靶向肿瘤新生血管的血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）取代RGD肽，构建了另一种双模态纳米探针64Cu-DOTA-QD-VEGF，PET和NIRF显像都显示出U87MG肿瘤对64Cu-DOTA-QD-VEGF的摄取明显高于对64Cu-DOTA-QD的摄取。在另一项研究中，Zhang等[14]用聚乙二醇包裹的交联聚合物胶团（corecross-linkedpolymericmicelles，CCPM）与111In标记的膜联蛋白A5（annexinA5）结合，合成SPECT/NIRFIRF双模态纳米显像剂111In-DTPA-A5-CCPM。活体显像显示在化疗诱导凋亡的荷瘤动物组中，肿瘤对显像剂的摄取明显高于未经治疗的对照组。此外肿瘤对111In-DTPA-A5-CCPM的摄取也显著高于111In-DTPA-CCPM。放射自显影和免疫组化证实了111In-DTPA-A5-CCPM的摄取与肿瘤切片中半胱天冬酶-3（caspase-3）分布的位置一致。Liang等[15]用链霉亲和素纳米颗粒为载体合成SPECT/NIRF双模态探针，这个新型纳米探针由3个生物素化的部分组成，包括靶向肿瘤细胞的抗人表皮生长因子受体-2（humanepithelialgrowthfactorreceptor2，HER2）的抗体赫赛汀（Herceptin），用于111In放射性标记的螯合剂DOTA以及用于NIRF显像的荧光基团Cy5.5，通过链霉亲和素载体将这3部分组装在一起。SPECT和NIRF显像结果均显示111In-DOTA/Cy5.5/Herceptin纳米颗粒具有良好的生物体内分布，肿瘤/正常组织比值很高，在注射后40h，肿瘤的放射性摄取达到21ID%/g，明显高于肝脏、心脏、肾脏、脾脏和肌肉等正常组织。因此推测链霉亲和素作为构建肿瘤多模态显像探针的载体具有巨大的潜力。

3.2PET/MRI与SPECT/MRI双模态显像MRI的时间分辨率和空间分辨率很高，尤其是软组织分辨率高，因此在神经、骨骼、肌肉以及其他系统肿瘤的诊断方面具有优势，然而MRI的敏感性比放射性核素显像的敏感性低，因此近年来，PET或SPECT与MRI融合显像也得到越来越多的关注。有研究者将RGD肽和DOTA螯合剂联接在氧化铁（ironoxide，IO）纳米颗粒上，然后用64Cu进行标记，将新合成的纳米探针64Cu-DOTA-IO-c（RGDyK）用于荷U87MG裸鼠的PET/MRI显像，结果发现在尾静脉注射显像剂后1~21h，肿瘤对64Cu-DOTA-IO-c（RGDyK）的摄取都明显高于未联接RGD肽的64Cu-DOTA-IO；将RGD肽与64Cu-DOTA-IO-c（RGDyK）同时注射于动物体内，发现肿瘤的放射性摄取显著减低，提示64Cu-DOTA-IO-c（RGDyK）是特异性结合于肿瘤细胞的。同时T2WI显示，在注射显像剂后4h，肿瘤部位的信号明显减低，肿瘤的病理切片也显示MRI上的低信号部位有铁染色，进一步证实了MRI与PET显像结果的一致性[16]。在另一项研究中，Kim等[17]用一种肿瘤靶向分子齐墩果酸（oleanolicacid，OA）与螯合剂NOTA、氧化铁纳米颗粒（IONP）联接，并用68Ga进行标记，制成PET/MRI双模态分子探针68Ga-NOTA-OA-IONA。体外实验显示结肠癌HT29细胞能特异性摄取68Ga-NOTA-OA-IONA，同时68Ga-NOTA-OA-IONA对HT29还有一定的抑制作用。随后对荷结肠癌HT29裸鼠模型进行活体内PET和MRI显像，结果进一步证实肿瘤部位能够摄取显像剂68Ga-NOTA-OA-IONA，并且PET与MRI显像结果一致。Misri等[18]将111In标记的抗间皮素抗体（111In-mAbMB）与SPIONs结合起来，形成SPECT/MRI的双模态纳米探针。生物分布实验结果提示，内皮素阳性的A431K5肿瘤能够特异性摄取111In-mAbMB-SPIONs；MRI显像与生物分布实验结果一致，注射显像剂后肿瘤部位的信号发生了明显变化。4.3PET/MRI/NIRF与SPECT/MRI/NIRF多模态显像Xie等[19]用多巴胺修饰氧化铁纳米颗粒表面，并与人血清白蛋白相联接，然后分别用放射性核素64Cu和荧光染料Cy5.5进行标记，从而形成一种新型PET/MRI/NIFR多模态分子探针，并且用荷U87MG瘤裸鼠模型进行PET/MRI/NIFR多模态显像。NIRF显像结果显示，在注射显像剂后1h就可以清楚看到肿瘤显影，并且肿瘤的荧光强度随时间延长而增高。1h的肿瘤/肌肉比值为1.98±0.20，4h升至2.52±0.27，18h继续升高至3.08±0.28。PET显像也显示在注射后不同时间点肿瘤的摄取逐步上升；与NIRF相比，根据PET图像定量分析计算的肿瘤/肌肉比值更高，这主要是因为PET图像上的本底更低。MRI图像显示在注射显像剂后18h，肿瘤部位的信号明显下降，而且MRI显示肿瘤部位的显像剂分布不均匀。此外，在肝脏中也发现大量的显像剂聚集。Hwang等[20]报道了用钴-铁素体纳米颗粒联接AS1411适配子制备多模态纳米探针MFR-AS1411，其中AS1411能靶向定位于肿瘤细胞膜表面高度表达的核仁蛋白，用红色荧光染料罗丹明包裹该纳米颗粒，并通过螯合剂与放射性核素67Ga标记。该纳米颗粒在核仁蛋白表达阳性的C6细胞中表现出特异性的荧光信号，随着MFR-AS1411纳米颗粒浓度的增加，细胞中罗丹明荧光强度及67Ga放射性活度都随之增高。活体SPECT显像提示注射显像剂后，肿瘤部位出现特异性的摄取。活体MRI显像及离体光学显像的结果与SPECT显像结果匹配良好，在注射纳米探针前后分别对荷瘤鼠进行MRI扫描，显示肿瘤部位的信号显著增高。

4展望

分子影像学篇2

【关键词】子宫肌瘤；动态增强；CT扫描

【中图分类号】R737 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2013）11-0786-01

子宫肌瘤主要由平滑肌增生形成，故称子宫平滑肌瘤，多发生于育龄期妇女，是女性生殖系统中最常见的良性肿瘤，其原因不明，可能与长期过度的雌激素刺激有关。本文对26例经临床手术和病理证实的子宫肌瘤的动态增强CT的特点进行分析，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

搜集我院2007年2月-2009年8月行动态增强CT检查并经手术及病理证实的子宫肌瘤26例。年龄28-57岁，平均41.8岁。临床以月经过多、经期延长且间隔短者18例，不孕和习惯性流产者3例，无症状者5例。

1.2 扫描方法

所选病例均有盆腔B超检查资料。CT检查前患者均清洁灌肠，适量憋尿。CT检查采用Neusoft双排螺旋CT机，层厚5.0mm、7.0mm、10.0mm，层距5.0-10.0 mm。平扫后经静脉注射碘海醇80-100ml，行动脉期、门脉期扫描后， 2-5分钟后再作延时 扫描，然后对平扫、动态增强及延时扫描的结果进行综合分析。

2 结果

子宫肌瘤在CT平扫、动态增强扫描、延时扫描的检出率分别为42.6%、91.8%、36.7%。26例病例中9例子宫弥漫性增大，11例子宫外形不规则，呈浅分叶状，6例子宫形态大小正常。其中6例合并子宫直肠窝积液，4例合并卵巢囊肿，1例合并宫颈纳氏囊肿，1例因病灶囊变呈低密度灶，1例因病灶脂肪变性呈更低密度灶。

CT动态增强扫描和B检查结果中，CT扫描较B检查发现的肌瘤的个数为多，CT图像能够准确表达特定层面的详细内容，图像结构互不重叠，直观并易于观察。可清楚显示盆腔淋巴结情况，还可显示盆腔血管情况。术中所见情况与CT检查结果相一致。

3 讨论

3.1 临床与病理表现

子宫肌瘤好发于30-50岁，约占绝经前妇女的70%-80%。常见症状是月经过多、经期长且间隔短、不孕和习惯性流产等。肌瘤常为多发，大小不等，发生部位以子宫体最常见；可分为粘膜下、肌层内和浆膜下肌瘤；也可发生在宫颈部位。较大的子宫肌瘤由于血供障碍可发生多种变性，包括玻璃样变性、脂肪变性，也可发生坏死、出血、钙化。子宫肌瘤的恶变率不足1%。⑴ 直径大于4cm的子宫肌瘤最容易变性。超声作为子宫肌瘤的首选筛查手段，能发现大多数子宫肌瘤，然而不能准确定位，也难以识别小的肌瘤，尤其对于直径小于1cm的肌瘤；动态增强CT能准确定位，且提高肌瘤的检出率，有助于选择术式。

3.2 CT表现

3.2.1 肌层内肌瘤14例，表现为子宫增大，表面凸隆，多发子宫肌瘤子宫轮廓可呈浅分叶状，平扫为等密度或略低密度，动态增强后可显示肿瘤与正常子宫肌的强化相一致，可见其内有旋涡状和分层结构，透明变性者见片状低密度区，囊变者呈低密度囊状表现度。（2）此型子宫肌瘤体积较大，宫腔多受压移位或变形。本组中最大瘤体13.9x15.6cm，其内合并囊性变。

3.2.2 粘膜下肌瘤9例，4例平扫表现为宫腔内卵圆占位性肿块，与肌层等密度，增强扫描肿块强化显著，与肌层有明显分界，周边见浅环形低密度影。另5例平扫及增强均表现为低密度影，边界清楚。

3.2.3 浆膜下肌瘤3例，主要征象是：子宫明显呈分叶状及子宫边缘的类圆形肿块，平扫及增强扫描其密度与子宫肌大致相同，边缘光整，最大者直径约6.0cm。1例其内可见钙化斑。只有通过动态增强才能显示肌瘤的边界，而且可以辨别肌瘤的数量。

3.3 鉴别诊断

子宫肌瘤的CT诊断，结合临床症状和B超资料，一般比较准确，但需与卵巢实性肿瘤相鉴别，后者肿块不与子宫相连，增强扫描不与子宫肌层同步强化。与子宫内膜癌鉴别，子宫内膜癌好发于50岁以上中老年妇女，CT表现为子宫不规则增大，宫腔内肿块呈不规则低密度，与正常子宫肌层分界不清，有周围浸润征象。此外还需与子宫腺肌病鉴别，子宫腺肌病CT表现为子宫轻度增大，MRI对其最具有诊断价值。

参考文献：

分子影像学篇3

【关键词】医学影像技术

医学影像技术主要是应用工程学的概念及方法,并基于工程学原理发展起来的一种技术,其实医学影像技术还是医学物理的重要组成部分,它是用物理学的概念和方法及物理原理发展起来的先进技术手段。医学影像信息包括传统X线、CT、MRI、超声、同位素、电子内窥镜和手术摄影等影像信息。它们是窥测人体内部各组织,脏器的形态,功能及诊断疾病的重要方法。随着医疗卫生事业的发展,以胶片为主要方式的显示、存储、传递X-ray摄像技术已不能满足临床诊断和治疗发展的需求,医疗设备的数字化要求日益强烈,全数字化放射学、图像导引和远程放射医学将是放射医学影像发展的必然趋势。

1 传统摄影技术在摸索中进行

1.1 计算机X线摄影

X射线是发展最早的图像装置。它在医学上的应用使医生能观察到人体内部结构,这为医生进行疾病诊断提供了重要的信息。在1895年后的几十年中,X射线摄影技术有不少的发展,包括使用影像增强管、增感屏、旋转阳极X射线管及断层摄影等。但是,由于这种常规X射线成像技术是将三维人体结构显示在二维平面上,加之其对软组织的诊断能力差,使整个成像系统的性能受到限制。从50年代开始,医学成像技术进入一个革命性的发展时期,新的成像系统相继出现。70年代早期,由于计算机断层技术的出现使飞速发展的医学成像技术达到了一个高峰。到整个80年代,除了X射线以外,超声、磁共振、单光子、正电子等的断层成像技术和系统大量出现。这些方法各有所长,互相补充,能为医生做出确切诊断,提供愈来愈详细和精确的信息。在医院全部图像中X射线图像占80%,是目前医院图像的主要来源。在本世纪50年代以前,X射线机的结构简单,图像分辨率也较低。在50年代以后, 分辨率与清晰度得到了改善,而病人受照射剂量却减小了。时至今日,各种专用X射线机不断出现,X光电视设备正在逐步代替常规的X射线透视设备,它既减轻了医务人员的劳动强度,降低了病人的X线剂量;又为数字图像处理技术的应用创造了条件。随着计算机的发展数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影现阶段,用于数字摄影的探测系统有以下几种: (1)存储荧光体增感屏[计算机X射线摄影系统(computer Radiography.CR)]。

(2)硒鼓探测器。(3)以电荷耦合技术(charge Coupled Derices.CCD)为基础的探测器 。(4)平板探测器(Flat panel Detector)a:直接转换(非晶体硒)b:非直接转换(闪烁晶体)。这些系统实现了自动化、遥控化和明室化,减少了操作者的辐射损伤。

1.2 X-CT

CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破,因为他标志了医学影像设备与计算机相结合的里程碑。这种技术有两种模式,一种是所谓“先到断层成像”(FAT),另一种模式是“光子迁移成像”(PMI)。

1.3 磁共振成像

核磁共振成像,现称为磁共振成像。它无放射线损害,无骨性伪影,能多方面、多参数成像,有高度的软组织分辨能力,不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。

1.4 数字减影血管造影

它是利用计算机系统将造影部位注射造影剂的透视影像转换成数字形式贮存于记忆盘中,称作蒙片。然后将注入造影剂后的造影区的透视影像也转换成数字,并减去蒙片的数字,将剩余数字再转换成图像,即成为除去了注射造影剂前透视图像上所见的骨骼和软组织影像,剩下的只是清晰的纯血管造影像。

2 数字化摄影技术

数字X射线摄影的成像技术包括成像板技术、平行板检测技术和采用电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术。成像板技术是代替传统的胶片增感屏来照相,然后记录于胶片的一种方法。平行板检测技术又可分为直接和间接两种结构类型。直接FPT结构主要是由非品硒和薄膜半导体阵列构成的平板检测器。间接FPT结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非品硅层在加TFT阵列构成的平板检测器。电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术结构上包括可见光转换屏,光学系统和CCD或CMOS。

3 成像的快捷阅读

由于成像方法的改进,除了在成像质量方面有明显提高外,图像数量也急剧增加。例如随着多层CT的问世,每次CT检查的图像可多达千幅以上,因此,无法想象用传统方法能读取这些图像中蕴含的动态信息。这时在显示器上进行的“软阅读”正在逐渐显示出其无可比拟的优越性。软拷贝阅读是指在工作站图像显示屏上观察影像,就X线摄影而言这种阅读方式能充分利用数字影像大得多的动态范围,获取丰富的诊断信息。

4 PACS的广阔发展空间

随着计算机和网络技术的飞速发展,现有医学影像设备延续了几十年的数据采集和成像方式,已经远远无法满足现代医学的发展和临床医生的需求。PACS系统应运而生。PACS系统是图像的存储、传输和通讯系统,主要应用于医学影像图像和病人信息的实时采集、处理、存储、传输,并且可以与医院的医院信息管理系统放射信息管理系统等系统相连,实现整个医院的无胶片化、无纸化和资源共享,还可以利用网络技术实现远程会诊,或国际间的信息交流。PACS系统的产生标志着网络影像学和无胶片时代的到来。完整的PACS系统应包含影像采集系统,数据的存储、管理,数据传输系统,影像的分析和处理系统。数据采集系统是整个PACS系统的核心,是决定系统质量的关键部分,可将各种不同成像系统生成的图象采入计算机网络。由于医学图像的数据量非常大,数据存储方法的选择至关重要。光盘塔、磁带库、磁盘陈列等都是目前较好的存储方法。数据传输主要用于院内的急救、会诊,还有可以通过互联网、微波等技术,以数据的远距离传输,实现远程诊断。影像的分析和处理系统是临床医生、放射科医生直接使用的工具,它的功能和质量对于医生利用临床影像资源的效率起了决定作用。综上所述,PACS技术可分为三个阶段,(1)用户查找数据库;(2)数据查找设备;(3)图像信息与文本信息主动寻找用户。

5 技术----分子影像

随着医学影像技术的飞速发展,在今天已具有显微分辨能力,其可视范围已扩展至细胞、分子水平,从而改变了传统医学影像学只能显示解剖学及病理学改变的形态显像能力。由于与分子生物学等基础学科相互交叉融合,奠定了分子影像学的物质基础。Weissleder氏于1999年提出了分子影像学的概念:活体状态下在细胞及分子水平应用影像学对生物过程进行定性和定量研究。

分子成像的出现,为新的医学影像时代到来带来曙光。基因表达、治疗则为彻底治愈某些疾病提供可能,因此目前全世界都在致力于研究、开创分子影像与基因治疗,这就是21世纪的影像学。 新的医学影像的观察要超出目前的解剖学、病理学概念,要深入到组织的分子、原子中去。其关键是借助神奇的探针--即分子探针。到目前为止,分子影像学的成像技术主要包括MRI、核医学及光学成像技术。一些有识之士认为;由于诊治兼备的介入放射学已深入至分子生物学的层面,因此,分子影像学应包括分子水平的介入放射学研究。

6 学科的交叉结合

交叉学科、边缘学科是当今科学发展的趋势。影像技术学最邻近的学科应为影像诊断学。前者致力于解决信息的获取、存储、传输、管理及研发新的技术方法;后者则将信息与知识、经验结合,着重于信息的内容,根据影像做出正常解剖结构的辨认及病变的诊断。两者相辅相成,互为依托。所以,影像技术学的发展离不开影像诊断学更密切地沟通与结合将为提高、拓展原有成像方式及开辟新的成像方式做出有益的贡献。医用影像诊断装置用于详细地观察人体内部各器官的结构,找出病灶的位置毫克大小,有的还可以进行器

官功能的判断 。还有医用影像诊断装备情况,已成了衡量医院现代化水平的标志。

7 浅谈医学影像技术的下一个热点

医疗保健事业在经济上的窘迫使得90年代以来,成为一个没有大规模推广一种新的影像技术的、相对沉寂的时期,延续了一些现有影像技术的发展,使得他们中至今还没有一种影像技术能对影像学产生巨大的影响。随着科技的发展,最近逐渐发展起来的一批有希望的影像技术。如:磁共振谱(MRS),正电子发射成像(PET)单光子发射成像(SPECT),阻抗成像(EIT)和光学成像(OCT或NRI)。他们有可能很快成为大规模应用的影像技术,将为脑、肺、及其他部位的成像提供新的信息。

7.1 磁源成像

人体体内细胞膜内外的离子运动可形成生物电流。这种生物电流可产生磁现象,检测心脏或脑的生物电流产生的磁场可以得到心磁图或脑磁图。这类磁现象可反映出电子活动发生的深度,携带有人体组织和器官的大量信息。

7.2 PET和SPECT

单光子发射成像(SPECT)和正电子成像(PET)是核医学的两种CT技术。由于它们都是接受病人体内发射的射线成像,故统称为发射型计算机断层成像(ECT)。ECT依据核医学的放射性示踪原理进行体内诊断,要在人体中使用放射性核素。ECT存在的主要问题是空间分辨率低。最近的技术发展可能促进推广ECT的应用。

7.3 阻抗成像(EIT)

EIT是通过对人体加电压,测量在电极间流动的电流,得到组织电导率变化的图像。 目的在于形成对体内某点阻抗的估计。这种技术的优点是,所采用的电流对人体是无害的,因而对成像对象无任何限制。这种技术的时间分辨率很好,因而可连续监测实际的应用,已实现以视频帧速的医用EIT的实验样机。

7.4 光学成像(OTC或NIR)

近期的一些实质性的进展表明,光学成像有可能在最近几年内发展成为一种能真正用于临床的影像设备。它的优点是:光波长的辐射是非离子化的,因而对人体是无伤害的,可重复曝光;它们可区分那些在光波长下具有不同吸收与散射,但不能由其它技术识别的软组织;天然色团所特有的吸收使得能够获得功能信息。它正在开辟它的临床领域。

7.5 MRS

分子影像学篇4

现今科学技术飞速发展，医疗诊断、治疗对科学技术的依赖性日益加强，医学放射成像技术的发展与应用就是众多医学技术的一种，医学影像检查技术包括X线、CT、MR、超声、窥镜、血管造影等，影像学技术的发展，导致了临床对影像学数据信息分析技术需求的增高，进而促进了医学影像信息学的产生与发展[1]。医学影像信息学指基于临床医学影像存储与通信，应用计算机技术解决临床影像分析、数据处理的技术管理系统，主要发挥收集和处理患者放射科的登记、分诊、影像诊断报告以及放射科的各项信息查询等临床医疗信息的作用[2]。上世纪80年代以来随着计算机技术的不断发展，影像学技术逐渐实现了数字化、无胶片化。临床实例分析结果显示医学放射成像技术与医学影像信息学相辅相承，共同促进、共同完善，本文主要对医学放射成像与医学影像信息学间的关系展开探讨，以下是本次研究全部内容。

1.资料

1.1三维CT成像与医学影像信息学

医学放射成像技术能够简单、直观的反应患者身体内部脏器、骨头等病变情况，极大的提高了临床诊断准确度及精密度。20世纪80年代以来，计算机技术飞速发展，计算机存储量大、分析速度快等特点逐渐应用于医学放射成像技术，医学放射成像技术与医学影像信息技术的结合促进了医学放射成像信息的数字化转变，简化了医学影像分析难度，提高了图像分析的准确度，同时计算机技术的应用能够显著提高放射成像图片的质量，并且有助于医学影像图像数据的系统化管理，降低了工作人员劳动强度，同时有助于医学信息系统化管理[3]。

具体应用实例包括三维CT随着医学影像学的发展其图像分辨率、数据采集速度、射线利用率、人体射线吸收剂量分别向着更高、更快、更高、更低的方向发展，现代临床应用的锥型束螺旋CT即随着平板（2D）检测器的发展，影像学的发展逐渐解决了传统医学放射成像不能解决的全身或者较长身体部位的检查问题，锥型束螺旋CT重建算法极大的提高了医学影像质量[4]。20世纪90年代后期随着计算机技术在医学领域的应用与发展，实时X线平板（2D）检测器技术逐渐成熟，克服了传统组合断层成像数据采集速度慢、噪声干扰和几何失真等问题，获得高质量的实时数字X-线图像，丰富和发展了临床数字放射摄影和真三维CT图像信息采集[5]。

1.2多源螺旋CT成像检测技术与医学影像信息学

传统螺旋CT成像检测技术受信息采集时间、螺旋速度等限制，很难对运动心脏的临床数据进行采集。计算机软硬件、多媒体以及通信技术的高速发展促进人类生活方式及生活水平不断发展的今天，患者及临床医学对医学影像的需求及要求不断增长，这些均在极大的程度上促进了科学工作者对医学影像技术的改革，为了克服传统螺旋CT成像检测技术的上述不足，科学工作者逐渐将医学影像信息学技术应用于医学成像领域，2005年SOMATOM Definition双源螺旋CT检测器应用而生，该检测技术解决了单源螺旋CT检测器不能解决的心脏及冠状动脉情况的观察，但是双源螺旋CT则不存在精确重建的算法，为了克服这一技术问题，多源锥束成像装置应用而生，这一技术发展得益于医学影像信息学的发展实现了快速、精准控制多个X射线管，进而实现了同时获取多投影角下的投影数据信息，这重建[6]。医学影像信息学的发展促进了医学放射成像技术向着更加快速、精准、方便的方向发展，同时还增加了医学影像信息存储量，同时能够实现影像信息的远程分析。

1.3电子扫描CT与医学影像信息学

电子扫描CT是采用扫描电子束X射线进行医学影像信息采集的医疗器械，该设备依靠阴极X射线管发射的电子束沿轴线加速与聚焦进行的顺序触发式扫描，能够应用于动态心脏检查。但是传统电子扫描CT成像检测器上不能装防散射栅叶片，因此不能保证医学图像质量由于散射而受到影响，同时检测器上香蕉形的放射剖面严重降低了系统的几何剂量效率，此外传统X线管的功率比较低，一般不适用于大体形的病人应用，受环境影响较大[7]。随着医学影像学的发展，逐渐克服了电子扫描CT的上述不足，综合了锥束螺旋CT与电子扫描CT的共同优点，对电子扫描CT设备进行改造，设计了一个供小动物成像用的电子束微型，并改进了计算机数据处理系统，有效地克服了传统电子扫描CT图像质量差、几何效率低、信噪比大等缺点。电子扫描CT的发展同时刺激了椎束变螺旋CT理论的发展。

2.讨论

医学影像信息学的不断发展，实现了对医学放射图像的数字化分析与存储，这一改变在一定程度上极大的节省了医疗成本，同时数字化医学影像信息存储节省了存储空间，提高了临床工作效率，而且克服了传统图像储存存在的图片因长时间存放而褪色、失真等问题，降低了医院信息管理费用，而且医学影像学的发展导致了医学放射成像技术的发展导致的工作效率的提高，极大的增大了医院的经济收益。医学影像信息学的发展，简化了医生的工作内容，有助于提高医院的诊断水平及准确度的提高，而且有利于医院对典型病理信息的收集、存储及管理，同时实现了全面的医疗技术交流，有助于医学技术的成熟与发展。

综上所述，医学放射成像与医学影像信息学间相辅相承，共同发展。医学影像信息学的发展一方面无形的促进了医学放射成像技术的发展，进而促进了医学影像信息学的逐步完善；另一方面医学放射成像技术以及医学影像信息学的不断发展，促进了计算机技术在医学领域的广泛应用，实现了医学技术的快速、精准、方便、廉价发展。

参考文献

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[3]李小虎，束宏敏，李晓，等.医学影像学科学研究的特征及发展变化方向[J].中国医疗器械信息，2014，3（10）：30-36.

[4]张建年.多层螺旋CT在鉴别新旧胸腰椎压缩骨折中的应用[J].实用放射学杂志，2011，27（1）：142-143.

[5]谢显孝，张勇.数字化X线成像的临床应用[J].中国医学创新，2009，（2）：75-76.

分子影像学篇5

【关键词】 子宫输卵管造影；数字化X线摄影；数字胃肠机；不孕症

子宫输卵管造影（hysterosalpingography， HSG）是经子宫颈将碘化油、碘苯酯或有机碘水注入子宫及输卵管内使之显影， 通过X线透视检查和摄片观察[1]。随着医学影像技术的飞速展， 数字化成像技术越来越成熟并且应用于临床， 使用数字化成像使HSG更为方便快捷[2]。作者对数字化X线摄影（DR）和数字胃肠机下X线摄影法在HSG中X线表现对比研究， 探讨DR在HSG中的应用价值。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 将需要行HSG患者分为比较组和对照组， 比较组135例行DR检查， 对照组110例行数字胃肠机透视下实时摄影检查。年龄22～46岁， 平均年龄28.9岁。对比剂选用碘海醇， 用量10～20 ml， 比较组使用美国GE-DR-F， 对照组使用东软NAX-1000数字遥控X线机、富士DRYPIX 4000干式激光相机胶片打印。

1. 2 方法

1. 2. 1 造影时间以月经干净3～7 d为宜。术前均不做碘过敏试验， 肌内注射阿托品0.5 mg。检查时， 患者仰卧检查床上， 取截石位， 常规局部消毒， 经由子宫颈插入一次性的带可充盈球囊的子宫造影管。造影时， 缓慢注入碘海醇注射液10～20 ml。

1. 2. 2 比较组造影方法 患者仰卧DR摄影台上， 摄取造影前正位相， 嘱患者推注对比剂， 于8″、15″分别摄取正位相， 停止推注， 嘱患者左前斜位， 推注对比剂并摄取左斜位相， 停止推注并嘱患者右前斜位， 推注对比剂摄取右斜位相后， 患者仰卧， 摄取正位相， 于30 min后摄取盆腔弥散相。

1. 2. 3 对照组造影方法 患者仰卧于数字遥控X线机上， 摄取造影前正位相后， 嘱患者推注对比剂观察子宫、输卵管充盈、通畅过程情况， 电子点片子宫充盈相、输卵管充盈相、左右斜位相、正位相， 造影结束30 min电子点片盆腔弥散相。

2 结果

比较组与对照组宫腔及输卵管显影情况见表1。

3 讨论

子宫输卵管造影可基本明确诊断子宫输卵管疾患， 如输卵管炎梗阻、积水等， 它能了解子宫腔的形态， 结构；输卵管的形态、结构、走行、舒展方向及通畅情况。传统HSG采用屏-片系统， 由于点片速度慢， 影响因素较多， 如胶片质量、增感屏质量、暗室洗片环境、显定影液浓度、点片时机等， 图像质量低， 分辨率及清晰度往往不理想， 影响诊断， 漏诊及误诊率较高。数字化X线机可以动态数字成像， 图像清晰， 分辨率高， 并可以根据诊断要求实时点片， 采集的图像经过窗宽窗位处理、标注、测量等数字处理， 经过数字化传输、存储， 打印胶片， 在PACS工作站上分析图像， 做出诊断[3， 4]。

DR是通过平板探测器直接读取感应介质记录到X线影像信息， 并以数字化图像方式重放和记录的， 而普通数字胃肠机是采用电荷耦合器件（CCD）成像， 两者均是利用计算机数字化处理， 使模拟信号经过采样、模/数转换后直接进入计算机进行存储、分析和保存。

DR与普通数字胃肠机X线摄影法在HSG中分析比较：①在宫腔形态（图1）显示、静脉及淋巴回流、输卵管近端梗阻、积水方面， 无明显差别；②DR图像密度分辨率高， 图像锐利度好、细节显示更清楚， 在显示输卵管细微病变方面优于普通数字胃肠机X线摄影法， 易于显示输卵管远端狭窄及梗阻、溃疡、憩室（图2）；③DR辐射较普通数字胃肠机X线摄影法小， 数字化平板探测器应用于HSG检查具有显著的低辐射剂量优势， 能够有效地降低接受HSG检查患者受孕后的人口出生缺陷率[5]。④DR图像更清晰， 优质图像获得率明显高于普通数字胃肠机X线摄影法。

HSG对输卵管性不孕症的诊断具有重要意义。DR图像密度分辨率高、辐射剂量小， 易于显示输卵管细微病变， 获得图像清晰， 优于普通数字胃肠机X线摄影法。

参考文献

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[4] 罗焕江.数字X线摄影技术在子宫输卵管造影中的应用.北京生物医学工程， 2009， 28（5）：548-550.

分子影像学篇6

影像存档及通信系统(Picture Archiving and Communication System, PACS)是近年来国内外新兴的医学影像信息技术,包括影像获取、处理、存储、显示或打印的软硬件系统,是医学影像、数字化影像技术、计算机技术和网络通信技术相结合的产物。PACS 需要解决数据传输和影像存储的问题,医学影像压缩是关键的技术之一[1]。

研究人员结合模式识别、计算机视觉、神经网络理论、小波变换和分形理论等探索影像编码的新途径,同时人的视觉生理心理特性的研究成果也开拓了人们的视野[2]。

分形影像压缩方法是一种新的图像编码方法,它是一种基于图像内容间存在的自相似性关系的编码方法。随着图像处理方法的发展,分形压缩技术正从一致的编码方法发展到自适应的编码方法[3,4]。本研究介绍医学影像的自适应分形压缩技术,特别是图像区域划分和编码方法的自适应性。

1 分形和分形影像压缩

分形是美国科学家B. Mandelbrot给不规则的支离破碎的复杂图形的命名。分形一般是指一个粗糙或零碎的几何形状,可以分成数个部分,且每一部分都(至少会大略)是整体缩小尺寸的形状[5],此性质称为自相似性。

分形压缩是一种有损的图像压缩方法,它利用分形几何原理对影像进行高水平的压缩。

由于医学影像中存在某种形式的分形自相似性,因此可以利用影像整体与局部的自相似性,应用迭代函数系统(IFS)理论实现分形影像压缩编码。分形编码过程包括图像的分割、搜索最佳匹配和编码相关参数三个步骤。首先利用图像处理技术将图像划分成若干不重叠的值域块Rj和可以重叠的定义域块Dj,然后对每个Rj寻找某个Dj,使Dj在规定的最小误差内经过某个变换Wj映射到Rj,记录下子块Rj和Dj及变换Wj的参数,得到一个迭代函数系统,最后对这些参数进行编码。分形解码过程利用编码传来的参数确定迭代函数系统,经过有限次迭代,图像趋近于迭代函数系统的吸引子,即为解码图像。

2 自适应区域划分方法

一致的分形编码方法由于没有考虑图像特征的高度非线性和不一致性,统一的图像分区不能产生令人满意的率失真性能。因此,研究人员提出了自适应的区域划分。例如,四叉树分解,水平垂直块分解,多角形分解,三角形 (矩形)的分裂合并方法,基于图像分割(边缘粗尺度,纹理细尺度)的划分方法等等[6,7]。这些方法利用了图像的空间不一致性,能够适应图像的不同变化。

其中,图像的分类和不同块的分裂合并遵从一些不同的原则。例如,不同区域子块的局部整体变分,方差,分数维(分形维数是一个表征分形复杂或粗糙程度的量)和定义的某种差别量等[4]。

利用合理的划分准则和策略,可以将图像划分为适合图像特征的不同性质的图像子块,以便于有效的分形编码和优越的编码性能。当然,还有图像不同子块的自适应匹配方法。

3 自适应编码方法

一幅图像中存在对于临床医生具有不同意义的内容,为了有效地节省存储空间,研究人员提出了基于感兴趣区的影像编码方法:对于图像的不同区域采用不同类型的编码方法,这就是编码方法的自适应性[3]。

医疗数字影像传输协定DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine)是一组对于医学影像的处理、储存、打印和传输的通用的标准协定,包含了档案格式的定义及网络通信协定。DICOM可以整合不同厂商的医疗影像仪器、服务器、工作站、打印机和网络设备于PACS系统中。DICOM标准的使得自适应压缩编码得到更大的发展。

研究者将图像分为感兴趣区和非感兴趣区。对于感兴趣区,为了更好地保持图像的病理特征,尽量使用无损压缩方法。例如,预测法,变换法,平均信息法(熵编码),方块编码法,游程编码法及轮廓编码法等。对于非感兴趣区,为了更好地保持节省存储空间,使用有损压缩方法。例如,JPEG,JPEG 2000以及压缩比非常高的分形压缩技术。

4 医学分形影像压缩的进一步发展

人们提出了许多自适应改进方案。这些方案一般围绕着提高压缩比和编码效果,提高编码和解码速度,分形与其他工具相结合的影像压缩新方法等方面进行。自适应分形影像压缩技术是一个有潜力、有发展前途的压缩方法。

参 考 文 献

[1] G.S. Michael. Review of compression methods for medical images in PACS.International Journal of Medical Informatics, 1998, 52(13): 159165.

[2] 阮秋琦. 数字图像处理学. 电子工业出版社, 2004.

[3] Y. Fisher. Fractal Image CompressionTheory and Application. SpringerVerlag, 1995.

[4] B. Wohlberg, G. de Jager.A review of the fractal image coding literature.IEEE Transactions on Image Processing, 1999, 8(12): 17161729.

[5] B. Mandelbrot. The Fractal Geometry of Nature. W.H. Freeman and Company, 1982.

分子影像学篇7

关键词： 图像重建； 代数重建算法； 松弛因子

中图分类号： TP 391文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2014.01.010

引言

计算机断层扫描（Computed Tomography，CT）[12]是计算机与X线检查技术相结合的产物，它能够得到被检测物体的断层灰度图像并且不损伤原物体，然后根据这些灰度值检测出断层面的内部结构。实际应用中常用滤波反投影算法（FBP）和代数重建算法（ART）这两大类方法来实现CT图像重建。其中滤波反投影算法具有重建速度快，重建质量好的优点，但它的局限在于重建前必须有完备的投影数据，可完备的投影数据在实际操作中却往往不容易得到。ART算法却能很好地克服这一缺点，它是运用迭代的方法解线性方程组，实现了在投影数据较少的情况下同样重建出高质量的图像的目的。虽然ART算法重建的速度较慢，但随着计算机技术的发展，计算速度不再是需要考虑的问题，只需把精力集中在如何提高图像的重建质量上。

本文简单地介绍了ART算法的基本原理，分析了引入松弛因子的原因和松弛因子的有无对重建图像质量的影响，借助仿真实验来研究不同投影数下选择松弛因子的标准，尽可能用最短的时间得到最优的重建图像，为实际重建时选择合适的松弛因子提供理论上的参考依据。

1ART算法理论

所以实际上用ART算法重建图像的过程就变成了解一个带有松弛因子的线性方程系统的过程，因此，提高算法的重建速度和重建质量都与如何选择合适的松弛因子有很大的关系，特别是在实际的重建过程中。但是目前只有一些基本的标准来规定如何选择松弛因子，完整规范的理论依据还有待进一步研究。

2松弛因子对重建图像质量的影响

2.1松弛因子的引入

2.2动态松弛因子

上述提及到的方法虽然能够达到不错的效果，但该方法却存在很大的局限性，因为不断变化的实际环境在实验室中是不可能模拟出来的，所以需要寻找一种新的选取松弛因子的算法。从ART算法的迭代式（4）可以看出，投影数据值和图像被修正的程度存在着正比例的关系，即投影数据值越大，图像向量被修正的程度也就越大，而且由式（1）可以知道投影值与物体强度衰减的大小也是成正比例关系的。通常选用的常数松弛因子相当于对所有的投影值都采用了同一个低通滤波器，重建图像的边缘看起来比较模糊，因为低通滤波器在抑制高频噪声的同时也抑制了图像本身的高频成分。基于上述所说的正比例关系，文献[9]提出了一种能够反映投影数据变化特点的动态选择松弛因子的方法。

3实验分析

3.1常数形式的松弛因子实验分析

实验中选用经典的SheppLogan[1011]头模型作为重建对象，改变投影角数和松弛因子对其进行迭代，然后分析结果，研究松弛因子λ对重建图像质量的影响。该实验中选取的重建图像大小为128×128。分别选取λ=1，λ=0.2和λ =1.5在投影角数θ为60个，90个和180个进行一次迭代，所得到的重建图像如图2所示。

为了更加客观地评价重建图像和原图像之间存在的误差，实验还计算了重建图像的归一化平均绝对距离判据r。实验中将迭代初值F取为0，松弛因子分别取0.02，0.08，0.2，0.5，1.0和1.5进行实验仿真。ART算法迭代后的重建图像与原始图像的误差如图3所示。观察图3可以得出结论：ART重建算法进行迭代时，如果投影数比较多时，可以选取稍小一点的松弛因子；随着投影数的减少，就要逐渐选取稍大的松弛因子，但一般不会超过1。如果松弛因子选取过大，则对图像向量的修正程度就会偏大，重建出的图像与原图像有比较大的偏差。如图中所示当投影数θ为180个时，松弛因子选择0.2最佳。一般在有松弛因子的情况下，仅需要4～6次迭代就可以得到比较满意的重建图像了。

从实验结果中可以看出越小的松弛因子重建的图像越平滑，伪影越少。但是加入松弛因子后，重建图像的边缘却趋于模糊了。

3.2动态形式的松弛因子实验分析

用256×256的SheppLogan头模型来研究动态松弛因子对图像重建的影响，式（5）中的λ0通常选择0.2。选用动态因子和常数因子为0.2的图像重建结果如图4所示。

由图4的实验结果表明：按照文献[9]所提出的方法选择动态松弛因子进行重建，与常数的松弛因子进行重建结果相对比，动态松弛因子重建的图像更清晰，边界效果更好。

4结论

如上述实验结果所示，在ART算法中如何选择松弛因子会直接影响到图像的重建质量。判断选择的松弛因子是否合适时还需要考虑以下两个因素：投影数据的采集方式和测量环境的噪声类型。在用ART算法进行图像重建时，选择合适的松弛因子可以达到用比较少的迭代次数得到同等质量的图像的目的。如果用动态的方法来选择松弛因子则可以使重建图像的边界效果比较好。今后将进一步实验研究出更多有效的松弛因子的选取方法，这对工业CT上实现不完全投影重建具有重要的意义。

参考文献：

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分子影像学篇8

摘要：

聚酰胺-胺树状大分子（polyamidoaminedendrimer,PAMAMD）因具有高度枝化、结构可控、单分散性等特点，已广泛应用于生物医学领域。靶向分子修饰后的PAMAMD可作为各种客体分子的靶向载体，显著提高客体分子的生物相容性、分散稳定性和靶向性，现已广泛应用于癌症成像诊断和靶向治疗研究。本文介绍了PAMAMD靶向系统特点，并综述了近年来该系统在卵巢癌诊断和治疗中的应用，包括在循环肿瘤细胞（circulationtumorcells,CTCs）捕获、卵巢癌成像诊断和靶向治疗中的应用，最后讨论了该系统在卵巢癌研究中所面临的挑战及应用前景。

关键词：

卵巢癌；聚酰胺-胺树状大分子；靶向系统；诊断；治疗

卵巢癌是最常见的妇科恶性肿瘤之一，由于缺乏特异性的临床症状和敏感的生物学标志物，60%卵巢癌患者被发现时已是晚期（Ⅲ~Ⅳ期），且大多数卵巢癌患者在治疗过程中可能出现化疗耐药，是目前病死率最高的妇科恶性肿瘤[1-2]。因此寻找更有效的卵巢癌筛查和早期诊断方法以及特异性治疗方案，对提高治愈率和降低死亡率尤为重要。靶向分子修饰后的聚酰胺-胺树状大分子（polyamidoaminedendrimer,PAMAMD）可作为各种靶向系统载体：当其作为磁分离载体，能快速捕获并分离CTCs，为卵巢癌早期诊断提供技术手段；作为造影剂载体，能提高各种成像技术的对比度和敏感度，利于卵巢肿瘤准确定位及定性；作为药物或治疗基因载体，提高肿瘤细胞内药物或治疗基因浓度，实现卵巢癌靶向治疗。此外，PAMAMD为载体的靶向系统同时兼具良好的生物相容性、稳定性和低毒性等特点，现已广泛应用于卵巢癌基础研究。

1PAMAMD靶向系统的特点

PAMAMD是一类由中心向外对称发散而高度枝化的新型纳米大分子化合物，可通过迭代的Michael加成和酰胺化反应合成不同代数（G0-G10）[3-4]。PAMAMD不仅可利用丰富的表面官能团连接多种具有特异性的靶向分子，而且可通过内部空腔的包裹作用或表面官能团的化学偶联作用结合磁性粒子[5]、小分子药物[6]、造影剂[7-8]或者治疗基因[9-10]等客体分子，通过增加客体分子的生物利用度及选择性作用于肿瘤细胞可提高药物功效、增加图像分辨率和减少传统化学治疗的毒性。目前，有研究表明PAMAMD靶向系统可用于卵巢癌早期诊断[5]，也有学者发现该系统能增加化疗药物对耐药卵巢癌细胞的毒性，为耐药卵巢癌患者的治疗带来曙光[6,11]。

2PAMAMD靶向系统在CTCs捕获中的应用

外周血CTCs的检测有助于卵巢癌的早期诊断、判断预后、评估抗肿瘤药效及制定个体化治疗方案，是一种具有高度可行性和可重复性的非侵入性诊断手段[12]。免疫磁性分离技术是目前最常用的CTCs分离和富集技术，该方法可实现全血中高效率和高选择性捕获CTCs，然而，由于该方法需要长达1h的静态反应条件而常常受限于各个领域。Banerjee等[5]借助超支化G4PAMAMD表面64个伯氨键能同时连接多个官能团的能力，以Cy5为显像剂分子、转铁蛋白（transferring,Tf）为靶向分子及磁珠（MNPs）为磁分离分子，形成MDNS复合物，该复合物能迅速捕获（5min）转铁蛋白受体表达阳性（TfR+）的肿瘤细胞，即使肿瘤细胞的浓度低至0.001%，其捕获效率仍可高达80%。PAMAMD因独特的分子结构和物理化学性质，使以其为载体的靶向系统具有良好的靶向性及分散性，可快速和特异性捕获CTCs，有望成为临床显著检测CTCs的一种新方法。

3PAMAMD靶向系统在卵巢癌成像中的应用

影像学检查，如经阴道超声、计算机X线断层扫描成像（computedtomography,CT）、磁共振成像（magneticresonanceimaging,MRI）、正电子发射断层显像（positronemissiontomography,PET）等在卵巢肿瘤的定位及定性中发挥重要作用，成像对比度和敏感度的高低直接影响卵巢癌的早期诊断、分期及手术和化疗方案的选择[13]。随着医疗水平的不断提高，传统小分子造影剂开始暴露其不足之处，如半衰期短、特异性差、用途单一及肝肾毒性等。PAMAMD靶向系统适用于多种成像技术，如光学成像（opticalimaging,OI）、CT、MRI和双模态成像等，归因于其可同时结合靶向分子和大量造影剂，使造影剂特异性地在肿瘤部位富集，提高对肿瘤组织的成像对比度和灵敏度，加快显像时间，并减少肝肾毒性。

3.1光学成像光学成像在肿瘤研究中扮演重要角色，然而肿瘤靶向特异性光学探针的设计是当今该技术研究领域的难点。Modi等[14]用荧光素（FITC）标记的PAMAMD偶联卵泡刺激素肽（FSH33）合成靶向光学分子探针，对卵巢癌细胞及裸鼠移植瘤模型进行光学成像，发现该探针可以与卵巢癌细胞表面的卵泡刺激素受体（FSHR）特异性结合而用于卵巢癌的靶向诊断。Zhu等[15]将荧光标记的PEG化PAMAMD注射至荷卵巢癌裸鼠体内，由于PEG的修饰，该系统具有高效的肿瘤被动靶向能力，注射1h后肿瘤组织能从正常组织背景中区分出来，24h荧光信号达到高峰，48h后才有轻微衰减，且PEG化程度越高，荧光信号越强。以PAMAMD为载体的靶向光学成像探针可在肿瘤部位聚集，具有很强的荧光信号，为实时动态监测细胞及肿瘤提供强有力的实验手段，有望用于手术实时成像。

3.2计算机X线断层扫描成像利用PAMAMD独特的三维结构和其表面的易修饰性，可以制备多功能化的纳米颗粒，以满足特定的应用需求。国内彭琛等[16]以表面修饰叶酸（fo-licacid,FA）的PAMAMD为模板，加入金盐，利用PAMAMD内部空腔截留合成的金纳米粒子，制备得到多功能化的靶向CT造影剂。在此基础上该研究者[17]，将金纳米粒子（AuNPs）和含碘（I）造影剂泛影酸（DTA）同时与FA修饰的PAMAMD结合，合成双元素协同CT造影剂。相较于单一的含Au或I造影剂，该造影剂具有更高的X-射线衰减系数和CT信号强度。该研究者制备的以上两种造影剂均显示出良好的体外癌细胞及体内肿瘤模型靶向性能和X-射线衰减性能，并且可作为探针，用于过表达叶酸受体（folatereceptor,FR）肿瘤的靶向CT成像。

3.3磁共振成像磁共振成像是临床上常用的无侵入性肿瘤诊断技术，通常需要借助造影剂对肿瘤进行早期诊断。与小分子造影剂相比，大分子MRI造影剂具有成像对比度强、敏感度高和诊断成像时间长等优点，现已受到研究者们的广泛关注。早在1997年，Wiener等[18]在靶向分子FA修饰的PAMAMD表面偶联T1MRI造影剂钆，合成大分子靶向MRI造影剂。该造影剂具有合适的r1弛豫率，且对过表达FR的卵巢癌细胞具有较好的靶向特异性。随后研究者[7]将该靶向MRI造影剂注入荷卵巢癌裸鼠体内，发现FR表达阳性的卵巢癌MRI信号显著增强，且与单用非特异性的钆特醇（Gd-HP-DO3A）造影剂相比，对比度增强33%。在此基础上，Ye等[19]将FA通过PEG共价偶联至PAMAMD，再修饰Gd-DTPA，合成可降解的、具有肿瘤靶向性的树枝状造影剂FA-PEG-G2-DTPA-Gd。与医用造影剂马根维显相比较，该大分子造影剂具有较高的弛豫率（r1=17.1mM−1s−1），聚乙二醇的引入进一步提高其生物相容性和血液循环时间，降低免疫原性和Gd3+滞留，且以FA为靶向分子后表现更好的肿瘤靶向性，是一种潜在的肿瘤靶向成像用MRI造影剂，特别适用于肿瘤早期诊断。

3.4双模态成像PAMAMD通过将两种不同的分子影像探针“合二为一”，使其能同时用于两种分子影像技术成像，不仅克服了单一分子影像技术的应用局限，而且使不同分子影像技术的优势叠加，为卵巢癌的早期诊断和转移病灶的发现提供可能。光学成像分辨力低、穿透力弱，与PET连用能够评价肿瘤形态及微环境变化，为临床肿瘤的诊断与治疗提供重要依据。临床研究表明，HER2在卵巢癌中高表达，Wang等[8]将PAMAMD作一个平台，以anti-HER2亲和体分子ZHER2:342为靶向分子、近红外荧光（NIRF）CY5.5为光学成像分子、64Cu-DOTA为PET成像分子组装靶向双模态成像探针（简称64Cu-DPCZ），用该探针对SKOV3细胞进行荧光染色，在细胞膜和胞内区均观察到强荧光信号。随后将该探针经尾静脉注入荷卵巢癌的裸鼠体内，1h后，无论是NIRF成像还是PET成像都可对异体移植瘤清晰显影，且γ射线对组织的穿透能力强，基本不受组织深度的影响，可应用于盆腔深部卵巢癌的成像。鉴于CT对于实性组织比较敏感，而MRI具有优良的软组织对比及功能成像特性，CT和MRI的联合应用能够提供病灶部位的高空间分辨率和时间分辨率。Chen等[20]以叶酸为靶向分子、树状大分子为载体合成纳米金颗粒，并螯合Gd3+形成CT/MR双模态成像造影剂，通过分析表明PAMAMD上螯合28个Gd3+，包裹193个金原子。FR表达阳性的荷瘤裸鼠实验结果表明在每个时间点，不论是CT值还是MR信号强度，该靶向探针比无叶酸修饰的非靶向探针高得多，且在肿瘤组织中造影剂的保留时间更长。靶向探针显示出了作为MR成像方式的弛豫效能和作为CT成像方式的X射线衰减特性，能够用于FR表达阳性肿瘤的CT/MR靶向双模成像，且具有较长的血液循环时间，有望应用于卵巢癌靶向成像领域。

4树状大分子靶向系统在卵巢癌治疗中的应用

靶向分子修饰的PAMAMD作为药物或治疗基因的靶向给药载体，可以特异性地结合到肿瘤细胞表面，并可以被细胞内化，从而实现靶向治疗，提高肿瘤细胞内药物或治疗基因浓度，增加药效和降低毒副作用，现已成为癌症治疗领域研究的重点课题。

4.1化学治疗大多数卵巢癌患者原发性或治疗过程中出现化疗耐药，成为卵巢癌治疗失败和复发的最主要原因之一。目前认为任何能提高肿瘤细胞内化疗药物有效浓度的方法都是克服耐药的可行方法。Yellepeddi等[6]将生物素化的PAMAMD作为顺铂的靶向给药载体，体外研究发现，该靶向给药系统对四种卵巢癌细胞株的半数抑制浓度（IC50）显著低于游离顺铂，且即使是耐顺铂细胞株，经该靶向系统介导的顺铂摄取量，明显高于游离顺铂的摄取量。体内研究结果表明，该靶向系统与游离顺铂相比，可在使用低剂量顺铂时达到有效的抗肿瘤浓度，成功降低了顺铂的剂量依赖性毒性作用。Yabbarov等[11]将阿霉素（DOX）用酸敏感的顺式乌头酸酐（CA）共价连接到重组甲胎蛋白D3结构域（rAFP3D）修饰的PAMAMD上，体外研究发现，DOX敏感的卵巢癌SKOV3细胞和DOX耐药的SKVLB细胞对经该靶向给药系统介导的DOX摄取量比游离DOX的摄取量高5倍。研究还发现该靶向给药系统对SKVLB细胞IC50为0.53μМ，是游离DOX的1/24，且该复合物在中性条件下稳定，而酸性环境下释放出DOX进入细胞核，表现出较强的抗肿瘤活性，可应用于耐药卵巢癌的治疗，为耐药卵巢癌的治疗提供新思路。

4.2基因治疗研究发现小干扰RNA（siRNA）可在mRNA水平上敲除目的基因的表达，成为卵巢癌个体化基因治疗研究的新方向[21]。由于siRNA容易被内源性RNA酶降解，且因带大量负电荷不能自由地穿过细胞膜及核膜，因此，寻找合适的基因载体成为基因治疗是否能在临床上应用的关键所在。Patil等[9]将PAMAMD作为一种新型纳米级基因载体，通过表面正电荷与BCL-2siRNA主链上带负电荷的磷酸基团静电结合形成高度稳定的复合物，该复合物可保护siRNA避免RNA酶的降解，经靶向分子促黄体激素释放激素肽（LHRH）修饰后，将BCL-2siRNA输送到过表达促黄体激素释放激素受体（LHRHR）的卵巢癌A2780细胞内。RT-PCR结果显示靶向组显著抑制BCL-2基因表达，抑制率明显高于非靶向组。Kala等[21]利用PAMAMD这个基因载体，将PI3K/AKT信号通路上AKTsiRNA转染至卵巢癌SKOV3细胞内，不论是在体外细胞实验，还是在体内卵巢癌模型中，该复合物表现出良好的肿瘤抑制作用，且第一次报道该复合物联合紫杉醇比单用紫杉醇或PAMAMD-AktsiRNA的肿瘤抑制作用更强，为卵巢癌基因治疗和化学治疗联合药物的开发提供参考。

5结语与展望

分子影像学篇9

［摘要］随着信息技术的迅猛发展和教育技术的进步，多媒体教学已经在《医学影像学》这门学科上得到广泛应用。多媒体教学因其图形、动画、动静态视频、声音等媒体优势，越来越受到广大师生的欢迎。它激发了学生学习的积极性；有利于充分展示《医学影像学》的教学内容；有利于对《医学影像学》教学内容及时更新、补充。

［关键词］医学影像学 多媒体教学 优势

［中图分类号］TP316.5［文献标识码］A［文章编号］1009－5349（2011）09－0154－01

医学影像学是一门新兴学科，也是一门有丰富内涵的学科，包括超声、放射、磁共振、数字减影、血管造影等。这门学科在医学诊断上有着举足轻重的作用。在医学影像学的教学中，运用多媒体教学可以把晦涩难懂的理论用图文并茂、声像俱佳的形式表现出来。在实际教学中，多媒体教学比传统的教学有很多的优势：

一、多媒体教学有利于激发学生对《医学影像学》学习的积极性

作为一门自然科学，《医学影像学》因其复杂性、深奥性令很多学生望而却步。多媒体教学在《医学影像学》中的应用扭转了学生的为难情绪。多媒体教学集文字、图像、动画、声音于一体，把相关的内容、图像生动、直观地投影到屏幕上。学生在学习的时候，可以通过形象、生动的画面进行学习，改变了枯燥的局面。使整个教学活动在生动、灵活、形象中进行，这样就利于提高学生的学习兴趣，充分调动其学习的主动性和参与性。例如：在讲述《骨肿瘤的影像》时，可以用多媒体先展示出诊断要求，然后讲述良性、恶性肿瘤的鉴别方法，最后展示患者已经拍的片子，这样，学生可以在课堂上直接看到实物的片子到底是什么样子的，为下一步的诊断提供依据，可以直接把学到的知识用于实践。

另外，应用多媒体教学可以把大量的信息简易化，把复杂的知识简单化，可以做到化难为易，化静为动，并能够多层次、多角度地展现教学内容，创造立体的教学空间，增强教学感染力，使学生对教学内容更易接受，也利于增强学习的主动性。例如：在讲到《消化系统》时，涉及到的知识非常的多。用多媒体进行教学时，把需要学生掌握的重点知识列出来。可以用多媒体展示“正常腹部的X摄像片”，然后再展示“腹部基本病变――胃肠金属异物”情况下的片子。这样的实物展示，可以节省很多的文字表达，让学生学习时，一目了然。

二、多媒体教学有利于充分展示《医学影像学》的教学内容

医学影像学的特点就是图像多，学这个学科的学生，将来在工作中，面对的也是复杂的图像片子，而且这门学科是一门综合性的学科，包含多学科的内容。图像多、内涵大的特点，在传统教学中有很大的压力，而对图像的显示恰恰是多媒体教学的优势所在，所以用多媒体教学可以达到最佳的教学效果。同时，部分医学影像学所显像属功能性成像技术，它不仅能获得脏器的基本信息，还可以获得和脏器相关的组织功能、血流、代谢等变化的功能方面的信息，有利于对疾病做出早期诊断。在显像过程中，可将上述各种信息进行整合，应用多种媒体软件进行处理，用动态的、立体的媒体形式把血液的流经方向以及相关的病变情况显示出来。在制作多媒体课件时，杂糅各种软件，例如photoshop中的色阶功能，可以反映功能性影像中某些量化。这样高质量的多媒体演示，可以更接近学生未来的工作环境，以便学生把学到的知识应用于工作中。

《医学影像学》中的教学内容有很多都晦涩难懂，如果没有多媒体教学，学生听课会很枯燥无味，老师讲解也会很费力。而通过多媒体的动画制作及采用视频、声音插入等方法，为学生营造一种充满生动、活力的教学氛围，使《医学影像学》教学达到形象生动的教学效果。例如：在讲到《泌尿生殖系统》时，可以用多媒体展示“肾径线的测量”，用非常直观的图像，告诉学生什么是“肾脊”“肾脊角”等等。如果没有多媒体，教师的讲解将会很困难。

分子影像学篇10

关键词：电子病历；PACS；RIS；XML；B/S

中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)17-31202-01

The Integration of CPR and Medical Image System Based B/S Mode

HU Xu-ming

(physics and electronic information college, Wenzhou University, Wenzhou 325035, China)

Abstract: A trend shows computerized patient records will to be used widely. For the shortages of CPRs using, we put forward a system which integrates it with PACS and RIS. Besides record patient’s condition, the system enables docters inquiry and consult medical images of patient expediently based B/S mode. This system could make docters work more efficiently.

Key words: CPR; PACS; RIS; XML; B/S

1 引言

电子病历（CPR）属于医院信息系统（HIS）的一部分，是数字化病历信息的有机结合，提供信息存储、查询、统计、数据挖掘等功能，它是医院信息化发展的趋势。

一些有条件的大医院已经开始引入CPR，但由于缺乏统一的结构和通讯接口，加上医院现有的PACS、RIS也多是独立存在的，因此当前CPR的医学影像查阅与记录功能普遍比较弱。这对医生检查、诊断病情显然是不利的。本文设计了一种将CPR与PACS、RIS集成的系统，使用户能够在统一的平台上，方便地对病人的病情、医学影像等信息进行集中操作，真正体现电子病历以病人为中心，从面向管理向面向医疗发展，从信息服务向智能服务发展的要求。

2 系统解决方案

随着网络技术的发展，医院规模的扩大，为了在统一的平台上实现资源共享和协同工作，系统选择基于B/S模式实现。B/S模式在客户端只需装上浏览器即可，将所有的开发、维护和升级工作集中在服务器端，具有信息共享度高、使用简单、易于维护、扩展性好、安全性能高等优点。

由于病历的复杂性和使用上的习惯性，对病历很难设计出一个统一的结构进行描述。本系统要求在病历中能对医学影像进行实时查阅，因此就对病历的结构提出更高的要求。采用XML作为病历描述的基础是解决这一问题的有效途径。

该B/S模式软件系统选择以技术进行开发，在.NET Framework和IIS的支持下，使用C#语言编写代码。同时还利用了数据访问技术，这是一种具有可编程性、互操作性并以XML为重点的数据访问技术，它适应了当前医院分布式或基于Internet的大型应用程序环境。

在此系统中，正文信息的交换采用HL7标准，医学影像传输采用DICOM3.0标准。系统框架如图1所示。

2.1 PACS和RIS的集成

在图1中， PACS的架构组成包括四个部分：影像采集工作站、档案服务器，档案数据库以及由快速存储器（如磁盘或高速RAID）和长期存储器（DLT磁带库或光盘库）组成的存储子系统。影像通过网络从采集工作站传送到档案服务器。档案服务器的主要功能包括：（1）从采集工作站接收影像（2）将影像存档到存储子系统（3）处理来自CPR的影像查询、提取请求（4）更新数据库表[1]。

图1 系统框架

档案数据库是一个关系数据库，由若干个预定义的数据表组成，该数据库不存储任何医学影像，而是存储对应影像的索引。

在本文所提出的整套集成系统中，围绕影像科运作的PACS和RIS的集成是很重要的基础。PACS和RIS集成后的工作流程为：病人信息由CPR通过预登记进入RIS，病人进入放射科后，由RIS安排其检查。产生影像后，PACS的功能模块与RIS进行交互，从而获得更多信息（包括病人信息、影像设备状态信息、历史报告信息等），并以此驱动着影像数据的流动[2]。

根据实际工程的经验，在对PACS和RIS进行集成时，须遵照美国健康信息与管理系统协会和北美放射学协会共同制定的IHE技术框架，该框架定义了医疗单位功能模块的子集，通过定义一组相应的信息交换集合来定义它们间的相互作用关系。

2.2 CPR查询/提取医学影像的方法

医生在查询某位病人的医学影像时，一般采用基于文本的查询方法（例如根据病人姓名、住院号或医生名字等进行的查询）。当遇到疑难病症时，往往需要从已经确诊的影像中找出最相似的一些影像进行对比。在这种情况下，面对PACS中大量的影像数据，基于文本的影像查询方法就显得力不从心。首先是提取注解所需要的工作量太大，其次是对影像注解的主观性和不精确性可能导致查询过程的失配，再次，医学影像的形状、纹理、颜色、空间关系很难用文字进行精确的描述和注解[3]。鉴于以上原因，系统应当具备基于内容的影像检索功能（Query By Image Content，QBIC）。QBIC的特点是基于相似度，而并非精确匹配，这是医学影像检索策略的一个重要发展方向。

基于内容的医学影像检索的原理是（如图2）：先利用图像处理技术，对库里的影像提取灰度、形状、纹理、拓扑等特征向量，建立相应的特征向量库。在进行影像检索时，对给定的查询例图，先提取该例图的特征向量，然后将例图的特征向量与特征库中的特征向量进行匹配，并根据匹配结果从影像库中搜索出所需的影像。

为了满足基于内容的医学影像检索的需要，在PACS档案服务器内，设计构建一个影像特征库。影像检索分为以下三个步骤：一是提取CPR当前所显示影像的特征；二是将其与特征库里的特征进行比较，并取得目标影像的索引；三是根据索引从PACS存储子系统中取得目标影像并发送至CPR。

由于医学影像对于纹理特征的描述最为清晰，所以在本系统中采用的是基于共生灰度矩阵纹理特征的检索算法。

图2基于内容的医学影像检索原理

2.3XML实现电子病历的方法

结构化病历的处理是电子病历研究的一个重要方面，由于要求在病历中方便地查阅医学影像，其内容就更加显得复杂。XML是一种结构化语言，采用了层次化的面向对象结构的描述方法，为病历中复杂内容的描述提供了有效手段。

之前已经有很多文献介绍过基于XML的电子病历实现方法，在本系统中，采用的是基于数据的分散式电子病历集成方法。即在CPR中，不存在集中管理病人的信息库，CPR通过接口直接访问各个业务系统中的病人信息。例如病人的医学影像，就是通过其记录的地址从PACS中直接获取。这种集成方法的优点在于，CPR可以与业务系统得到完全相同的数据，实现数据的实时访问，减少数据冗余。图1中， CPR里的影像数据中心只是在逻辑上以“虚拟中心”的形式提供数据采集的功能。当浏览器端发出集成病历各项数据的请求后，虚拟中心就从异构数据库中查询需要集成的数据，再通过XML转换器，根据XML Schema或DTD（Document Type Definite）所描述的规则，把采集到的数据转换成XML数据，并做成统一的数据视图提供给浏览器端[4]。

利用XML显示医学影像的基本步骤如下[5]：

（1）设计开发影像的XML大纲

影像XML大纲中，定义的主要标签有image、comment、source、width和height等．用于描述影像及其宽度和高度等属性。同时也定义了link超链接标签，用于定位具体的网络资源。

（2）编写规范的影像XML文档

……

show a medical image by XML

images/brain.jpg

400

300/

……

以上XML文挡描述的是一幅脑部影像，数据源是images/brain.jpg，宽度300像素，高度400像素。当然，实际应用中还必须在link和message等标签里加入病历的其它信息。

（3）利用XSLT表现影像的XML文档

在定义了影像XML大纲和影像XML文档之后，要想让浏览器显示出来，还必须为其定义表现方式，此时可以利用XSLT把XML文档翻译成合适的数据结构以供浏览器显示，默认的XSLT文件的后缀名为.xsl。

3 结论

电子病历的集成是医院信息系统的重要研究内容之一，本文提出的基于B/S模式的电子病历与医学影像集成系统不仅仅是把病历中的文本信息与医学影像简单排放在一起，而是具备了一定的智能化功能，使医生能够很方便地查询、比对当前病人及以往病例的医学影像，进而对病情作出诊断。该系统能较好地将CPR与医院现有的PACS、RIS资源进行整合，提高了医院，特别是影像科的运作效率，同时也提高了医生的工作效率。另外，还可以为系统添加与远程医疗、咨询与辅助决策等HIS子系统的接口，使之具有良好的扩展性能。

参考文献：

[1]罗述谦,周果宏. 医学图像处理与分析[M].北京:科学出版社,2003.

[2]庄峻,蒋建荣,孙健永等. PACS和RIS系统集成实施和应用[J].上海医学影像杂志,2003,12(2),84-87.

[3]高贝贝,张建国. 高性能PACS系统设计中的若干关键技术[J].红外月刊,2005,5,32-42.

[4]王建仁,段刚龙. 基于XML的电子病历集成方法研究[J]. 陕西工学院学报,2005,21(1),47-49.