医学核医学分子影像PPT培训课件

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,核医学分子影像,第一节,分子,影像与核,医学分子,影像,的概念,第二节,核医学,分子影像的应用实例,第三节,核医学,分子影像与影像组学,重点难点,熟悉,了解,掌握,分子影像与核医学分子影像的概念,、特点,及主要内容,核医学分子影像的主要临床应用,影像组学的概念及核医学分子,影像在,影像组学中的作用,分子影像与核医学分子影像,的概念,第 一 节,核医学（第,9,版）,一、分子影像与核医学分子,影像的概念,分子影像学是运用影像学手段对体内特定分子或靶物质的生物学行为进行定性和定量可视化的一门新型交叉学科。它能反映,活体状态,下细胞或分子水平的变化，有助于理解这些特定分子的生物学行为和特征,。,核,医学分子影像是通过放射性药物示踪原理，从分子水平动态显示机体内各种组织器官及细胞代谢的生化改变、基因表达、受体功能等生命关键信息，揭示疾病生物学过程,的学科,。,核医学（第,9,版）,二、核医学,分子影像的特点,核医学分子影像,的技术和研究手段的共同理论基础就是“分子识别”,。,抗原与抗体的结合；受体与配体的结合；许多多肽类药物与相应靶细胞的结合；反义探针与癌基因的分子识别；酶与底物的识别等。,核医学分子影像,的最大优势,和特点,是能够从细胞和分子水平对体内的生物化学变化过程进行在体、无创、时空动态可视化。,核医学分子影像相对于其他影像手段，显像剂种类繁多。,核医学（第,9,版）,三,、,核医学,分子影像的主要内容,1.,代谢,显像,2.,放射,免疫显像,3.,受体,显像,4.,反,义基因显像,5.,凋亡,显像,核医学（第,9,版）,1.,代谢,显像,18,F,-,脱氧,葡萄糖,（,18,F-FDG,）,是,最常见、最重要的代谢显像剂,。主要应用于肿瘤、神经与精神疾病、心血管疾病。,肿瘤早期诊断、分期、转移,与复发监测、,疗效评估,神经、精神疾病、脑功能研究，不同生理刺激或思维活动状态脑皮质的代谢，脑行为研究,区别心肌坏死、冬眠,心肌，为,冠心病血运重建治疗提供依据,核医学（第,9,版）,2.,放射,免疫显像,放射免疫显像是一,种将,放射性核素标记某些特定的单克隆,抗体注入,体内,后特异,地与相应的靶抗原结合使其,显影,的显像方法，具有肿瘤高亲和性,。,关于抗体的研究是放射免疫显像的热点，其中,Affibody,、微型抗体、纳米抗体是主要的研究方向。,放射免疫显像具有高特异性、高成像对比率、高血液清除速度等特点，主要应用于乳腺癌、肺癌等肿瘤的成像。,核医学（第,9,版）,3.,受体,显像,受体显像是利用放射性核素标记的某些配体与靶组织中高亲和力的受体产生特异性结合，反映体内受体空间分布、密度和亲和力的一种无创性方法，具有配体,-,受体结合的高特异性以及放射性探测的高敏感性。,受体显像主要包括肿瘤受体显像及神经受体显像，其中神经受体显像发展迅速，,神经,受体显像剂有各种放射性核素标记的靶向多巴胺受体、乙酰胆碱受体、,5-,羟色胺受体,等,。,核医学（第,9,版）,PET,多巴胺受体影像示踪,建立大鼠海马,神经干细胞快速诱导表达内源性多巴胺,D,2,受体的体外培养技术，构建了基于,11,C-NMSP,（,N-,甲基螺环哌啶酮，多巴胺配,基）,PET,受体显像的神经干细胞活体示踪与评估新方法,。,剪切,消化,无血清NSC培养,D,2,的诱导表达,1.海马来源的NSC,2.含血清贴壁培养,3.添加BDNF,体外调控多巴胺,D,2,受体表达方法,移植神经干细胞的,D,2,示踪,移植前,移植后,D,2,受体持续表达的在体示踪,核医学（第,9,版）,4.,反,义基因显像,反义基因是指一段与,mRNA,或,DNA,特异性结合并阻断其基因表达的人工合成的,DNA,分子,。,反义,基因,显像是利用核酸碱基互补原理，用放射性核素标记人工合成的特定反义寡核苷酸,。,反义基因显像能,显示特异性癌基因过度表达的癌组织或治疗后抑癌基因的表达水平，定位和定量特异的靶基因，从而达到在基因水平早期、定性诊断疾病或评价疗效的目的。,核医学（第,9,版）,5.,凋亡,显像,细胞凋亡,（,程序性细胞死亡,）是,为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的、有序的,死亡。细胞坏死,是,混乱无序,的,、,没有,能量,需求,的,，,常常继发于突发的细胞内成分释放，导致局部炎性,改,变,。,凋亡显像指通过体外显像的方法检测细胞自发及诱发性凋亡的位置及程度,。,凋亡显像对于肿瘤治疗疗效的,监测、心脏移植排异反应监测、急性心肌梗死与心肌炎的评价有,重要价,值。,核医学（第,9,版）,显像种类,代表性显像剂,显像原理,应用,代谢显像,放射免疫显像,受体显像,反义基因显像,凋亡显像,乏氧显像,18,F-FDG,11,C-,胆碱,11,C-MET,11,C-,乙酸,124,I-cetuximab,64,Cu-cetuximab-F（ab）2,11,C-Raclopride,11,C-NMSP,11,C-CFT,99m,Tc-MDM2,18,F-FHBG,99m,Tc-Annexin V,18,F-ML-10,18,F-FMISO,64,Cu-ATSM,细胞葡萄糖代谢异常,细胞磷脂代谢异常,细胞氨基酸代谢异常,细胞乙酸代谢异常,肿瘤异常增殖信号,肿瘤异常增殖信号,多巴胺,D,2,受体拮抗剂,多巴胺和,5-,羟色胺受体拮抗剂,多巴胺转运体,双微体扩增基因反义寡核苷酸,无环鸟苷衍生物,抵抗,细胞凋亡,（,膜,联蛋白,类,）,抵抗,细胞凋亡,（,小,分子,类,）,细胞能量异常,细胞能量异常,大部分恶性肿瘤,泌尿系统肿瘤,脑肿瘤、放疗后复发或坏死,心肌疾病、肝细胞,肝癌,、肾癌,EGFR,阳性的肿瘤,EGFR,阳性的肿瘤,帕金森,帕金森、抽动症,帕金森,恶性肿瘤肿瘤基因显像,监测基因治疗,肿瘤治疗、心脏移植后监测,肿瘤治疗监测,肿瘤乏氧显像,肿瘤乏氧显像,核医学分子影像显像剂概览,核医学分子影像的应用实例,第 二 节,一,、,核医学,分子影像在精准医学中的支撑作用,核医学（第,9,版）,美国医学界在,2011,年首次提出精准,医学,（,precision medicine,）,的,概念,。,精准医疗计划是指根据患者的临床信息和人群队列信息，应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术，结合患者的生活环境和方式，实现精准的疾病分类及诊断，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案,。,现代医学离不开先进的影像医学，分子影像是精准医学的重要标志。,核医学（第,9,版）,现代医学离不开先进的影像医学，分子影像是精准医学重要标志,获取解剖结构信息,X-ray,（,1901,Nobel,Prize,）,CT,（,1979,Nobel,Prize,）,看,得,到,MRI,（,2003,Nobel,Prize,）,看,得,清,看,得,准,看,得,早,获取生化机理机制,PET,核医学（第,9,版）,二、核医学,分子影像与新药创制,分子影像技术可完整、直接地观察药物在活体体内的时空分布，了解药物的代谢分布。,分子影像在新药创制的过程中有着极大的,优势,1.,在,药物研发初期，靶点占用率可以优化药物的使用剂量和时间,；,2.,能够,进行全身,检查,（,如,疾病,分期,）,；,3.,可以,有效利用同一研究个体进行重复研究，并可作为自身,对照,（,如,监测治疗,效果,）。,核医学（第,9,版）,核医学分子影像评估及监测新药的疗效,治疗前,Gleevec,治疗,1,个月,2,年后复发,Sugen,治疗,1,周,核医学（第,9,版）,三、核医学,分子影像在新型治疗方法中的应用,1.,分子,靶向治疗,2.,质子和重,离子,治疗监测,3.,干细胞治疗疗效评估,4.,免疫,T,细胞,治疗监测与评价,核医学（第,9,版）,1.,分子,靶向治疗,分子靶向治疗是通过干扰肿瘤生成和生长的靶向分子达到阻断肿瘤细胞生长的目的的治疗方法,。,64,Cu-DOTA,标记的曲妥珠单抗,PET,分子影像能显影,HER-2,阳性乳腺癌脑转移病灶,。,18,F-FES,PET,分子影像高代谢灶往往提示,ER,阳性的乳腺癌原发灶或转移灶。这些受体显像的不断发展将使无创实现乳腺癌病理分子分型在不久的将来成为可能。,核医学（第,9,版）,2.,质子,和重离子治疗,监测,质子和重离子,治疗目前主要采用质子和碳离子。重离子具有深度剂量分布特征和横向散射优势，对癌细胞有强杀伤作用，并对癌细胞增殖周期、细胞内氧浓度及癌细胞的损伤修复依赖性很低，能够有效杀死癌细胞，是目前最先进的放射治疗技术。,各种放射线体内剂量分布,核医学（第,9,版）,碳离子治疗,前（,A,、,B,）后（,C,、,D,）的,骨和软组织肿瘤的,MRI,和,PET,显像,核医学分子影像评估及监测碳离子治疗骨肿瘤的疗效,核医学（第,9,版）,蛋氨酸,-PET,在骨肉瘤患者重离子治疗前可以超早期预测患者的生存,时间,，,亦可,用于重离子治疗后的早期疗效评估。,MET-PET,和生存的,关系（治疗前）,MET-PET,和生存的,关系（治疗后）,核医学（第,9,版）,3.,干细胞,治疗疗效,评估,干细胞治疗,是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到,治愈目的的治疗手段,。干细胞治疗过程中，移植后干细胞在体内的植入、分布、存活、迁移等，需要分子影像方法进行时空动态示踪和评估,。,PET,分子影像,方法发现,了体外诱导多功能,干细胞（,iPSC,）移植,后神经修复与功能恢复的时空动态变化,规律。,核医学（第,9,版）,iPSC,治疗前,治疗后,EGFP,vWF,NeuN,GFAP,特征表达 葡萄糖代谢变化,（,iPSC,）,移植,后,神经,修复与功能恢复的时空动态变化规律,核医学（第,9,版）,4.,免疫,T,细胞治疗监测与评价,免疫细胞治疗是指利用肿瘤患者自身或供者的淋巴细胞，经体外诱导筛选或基因修饰使其获得肿瘤杀伤活性，再通过体外扩增后回输患者体内，从而发挥肿瘤杀伤效应的一种治疗方法。,18,F-FAEU PET/CT,报告基因显像已经被用于在非人灵长类动物猕猴中,T,细胞治疗的示踪研究,，,18,F-FAEU,的聚集部位、程度、时空动态变化可以定性、定位、定量反映,T,细胞在体内的植入、分布、存活、,迁移等信息,。,核医学分子影像与影像组学,第 三 节,核医学（第,9,版）,一、影像,组学的概念,影像组学是利用大数据挖掘等信息方法进行肿瘤量化评估的新技术,，一般,指,使用,CT,，,PET,或,MR,作为,输入影像数据，从海量基于图像数据中提取出具有表达性的特征，然后使用机器学习或统计模型等方法进行疾病的量化分析和预测。,影像组学包含以下几个,步骤,：,数据采集,，病灶检测，病灶分割，特征提取和信息挖掘。,核医学（第,9,版）,影像组学处理流程,核医学（第,9,版）,二、,核医学,分子影像在影像组学的应用,PET-CT,将,PET,与,CT,完美融为一体，由,PET,提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而,CT,提供病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方位的断层图像,，具有,灵敏、准确、特异及定位精确等特点。正是在这项技术不断成熟的前提下，科研工作者们对影像学有了更前沿的研究和探索，从而提出了比所谓的放射组学更高水平、金标准和高层次的研究热点,影像组学。,（,A,）,和,（,B,）,为,PET,图像,，,（,C,）,为,PET/CT,融合图像,，,（,D,）,为,提取的影像组学,特征,核医学（第,9,版）,目,前，影像组学主要应用是辅助医生进行病情诊断。传统影像医学通常应用于肿瘤的筛查、诊断和预后。现阶段，影像组学已经逐渐发展为融合影像、基因、临床等多源信息进行肿瘤诊断、疗效评估和预后判断的,新技术,。,影像组学典型临床应用概述图,本,章介绍了分子影像、核医学分子影像及影像组学的概念及其在临床上的应用。,分子影像是一门由分子生物学、药物化学、医学影像学、医学信息与工程学等多学科交叉的新兴学科。核医学分子