Achievements
分子顯像的含義是在細(xì)胞和分子的層面上,，對動物或人體內(nèi)的生物過程進(jìn)行活體的,、無創(chuàng)的、高分辨率成像。與側(cè)重研究疾病的癥狀和后果的傳統(tǒng)影像診斷技術(shù)相比，分子成像探測分子異常性和基因表達(dá)的變化，從而深入到疾病的基礎(chǔ)和本源層次,。作為探索、解釋生命過程奧秘的有效新方法和新手段,，分子影像學(xué)研究對了解生命的生理,、病理過程，以及對疾病的早期診斷與治療均具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值,。
人類的許多疾病和損傷都可以在動物上建立模型,，分子醫(yī)學(xué)研究需要進(jìn)行動物實驗。小動物,，尤其是老鼠,，飼養(yǎng)成本低，繁殖快,，特別適合采用基因剔除和基因插入的方法來得到轉(zhuǎn)基因動物,，分子醫(yī)學(xué)發(fā)展需要專門的核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。
在新藥研制的動物實驗階段,，核醫(yī)學(xué)成像技術(shù),，包括單光子發(fā)射斷層成像系統(tǒng)（SPECT）和正電子斷層成像系統(tǒng)（PET），可以在體外無損地跟蹤藥物在動物體內(nèi)的代謝過程,，從而提高藥物研發(fā)效率,、縮短新藥研發(fā)周期。
小動物成像對系統(tǒng)的要求首先是空間分辨率,。目前用于人體SPECT,，空間分辨率極限為10mm（分辨率體積約1ml）,；最好的PET空間分辨率可以達(dá)到4mm左右。而小動物成像要求空間分辨率要有1-2mm（分辨率體積幾個μl）,，最好達(dá)到亞毫米水平,，這基本上是核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)所能達(dá)到空間分辨的物理極限。
設(shè)備成本對小動物成像系統(tǒng)的推廣應(yīng)用來說十分重要,，它不僅僅是商業(yè)問題,，而且是實實在在的技術(shù)問題—如何利用最少的資源實現(xiàn)所需要的高性能。目前臨床PET的價格在一百萬美元左右,，而小動物PET的價格應(yīng)該控制在幾十萬美元,，這對現(xiàn)有的技術(shù)還比較困難。因為毫米級分辨率的小動物PET,，探測單元數(shù)和臨床PET在同一個水平,；探測系統(tǒng)中最昂貴的部分不是閃爍體，而是光電器件（光電倍增管,、光電二極管、半導(dǎo)體光電讀出器件）和前端電子學(xué),，后二者的造價與探測單元數(shù)目成正比,；成本的降低需要引入更新的探測技術(shù)。
清華大學(xué)在位置靈敏射線探測器研究上取得了許多重要的研究成果,，利用這些技術(shù)研制的小動物PET/SPECT/CT復(fù)合系統(tǒng)（圖1）可以達(dá)到目前國外同類產(chǎn)品相似的指標(biāo),，而制造成本只有它們的70%左右。
圖1 小動物PET/SPECT/CT
指標(biāo)項
指標(biāo)值
動物PET空間分辨率
1.7mm
動物PET能量分辨率
25%（511keV）
動物PET探測效率
8%
動物PET探測視野
10cm
動物SPECT空間分辨率
1.2mm
動物SPECT能量分辨率
30%（122keV）
動物SPECT探測效率
0.05%
動物SPECT探測視野
3cm
動物CT空間分辨率
30um
動物CT掃描速度
3-40Min
動物CT探測視野
8cm
和臨床核醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的應(yīng)用一樣,，分子核醫(yī)學(xué)的研究除了需要進(jìn)行功能顯像外,，最好有相應(yīng)的解剖圖像進(jìn)行融合和空間定位。清華大學(xué)的PET/SPECT/CT系統(tǒng)很好地將這三種成像設(shè)備整合在一起,，起到1+1+1大于3的作用,。該系統(tǒng)可獨(dú)立出售PET/SPECT/CT三種功能中的任何一種成像設(shè)備，也可在原機(jī)架隨時升級為兩功能或三功能設(shè)備,。
小動物影像技術(shù)在分子生物學(xué)研究中是不可或缺的技術(shù)手段,。同時由于小動物CT具有微米量級的分辨率，小動物PET和SPECT可以反映動物的新陳代謝,，它們在生物藥理學(xué)中占有重要的地位,，目前在西方大型藥廠幾乎都建有自己的影像實驗室，而小動物PET,、SPECT和CT是其必備的研究工具,。隨著中國藥物自主研發(fā)的進(jìn)行，這些影像設(shè)備也必將在中國的新藥研發(fā)中扮演重要角色,。
在美國,，投入商用的動物PET市場主要由Siemens,、GE、Gamma Medica和Philips占領(lǐng),。目前裝機(jī)超過300臺,，價值2億美元（圖2）。
2技術(shù)指標(biāo)
3應(yīng)用說明
4 效益分析
圖2 美國小動物PET的裝機(jī)量和平均價格
美國目前投入商用的動物SPECT市場主要由Gamma Medica和Bioscan占領(lǐng),。Gamma Medicaza 在動物SPECT市場占有舉足輕重的地位,。
圖3 美國小動物SPECT的裝機(jī)量和平均價格
美國的動物CT市場主要由GE、Siemens,、Scanco和Skyscan瓜分,。Siemens和GE在動物CT市場占有主導(dǎo)地位。
圖4 美國小動物CT的裝機(jī)量和平均價格
成果轉(zhuǎn)讓或繼續(xù)開發(fā)研制醫(yī)用PET和SPECT,。
5合作方式
