分子影像技術(shù)升級 抓住體外診斷行業(yè)發(fā)展新機遇分子影像（Molecular Imaging）又稱(chēng)為分子成像，是可在活體狀態(tài)下，應用醫學(xué)影像學(xué)方法來(lái)實(shí)現顯示活體內細胞、分子或者基因水平的生物學(xué)、病理學(xué)過(guò)程，還可以進(jìn)一步實(shí)現疾病早期定量與定性診斷相關(guān)研究的前沿學(xué)科。

 

        醫學(xué)分子影像結合基因檢測或者納米材料的分子探針，采用多模態(tài)成像方法，可最終實(shí)現對體內特定靶點(diǎn)進(jìn)行分子水平無(wú)創(chuàng )傷成像。它涉及多學(xué)科交叉,比如分子生物學(xué)、納米材料學(xué)、醫學(xué)影像學(xué)、核醫學(xué)、計算機學(xué)等，同時(shí)涵蓋多種尖端技術(shù)，是未來(lái)影像醫學(xué)和精準醫療的重要分支。     

 

        目前，臨床上主要應用的分子影像是正電子發(fā)射斷層掃描(PET)或單光子發(fā)射計算機斷層掃描(SPECT)技術(shù)。研究者正在進(jìn)行的臨床前研究發(fā)現了不同疾病的新分子靶點(diǎn)，并隨著(zhù)多模態(tài)分子成像新技術(shù)和儀器的發(fā)展，開(kāi)發(fā)了用于成像的復雜、多功能造影劑。

 

        分子影像可以將細胞功能可視化，并且在不干擾生物體代謝功能的情況下持續跟蹤分子傳遞。分子影像技術(shù)在醫療領(lǐng)域具有多種潛力，不僅可用于癌癥、神經(jīng)和心血管等疾病的早期診斷，還可以改善這些疾病的傳統治療方法，開(kāi)發(fā)新型生物標志物。此外,它還可以?xún)?yōu)化臨床前和臨床試驗的新型藥物，檢測疾病前狀態(tài)或在疾病出現典型癥狀之前的分子狀態(tài)。近年來(lái)，“分子影像”一詞已被應用于多種顯微鏡和納米顯微鏡技術(shù)中，包括活細胞顯微鏡、全內反射熒光(TIRF)顯微鏡、受激發(fā)射損耗(STED)納米顯微鏡和原子力顯微鏡(AFM)等。

 

        分子成像種類(lèi)

 

        磁共振成像（MRI）　MRI具有空間分辨率高、擅長(cháng)形態(tài)成像和功能成像等優(yōu)點(diǎn)。但是，MRI也有缺點(diǎn)。首先，MRI的靈敏度與其他類(lèi)型的成像相比是非常有限的，這個(gè)問(wèn)題的根源在于高能態(tài)和低能態(tài)原子之間的差別很小。提高磁敏電阻靈敏度的措施包括增加磁場(chǎng)強度，通過(guò)光泵浦、動(dòng)態(tài)核極化或副氫誘導極化實(shí)現超極化。同時(shí)也有多種基于化學(xué)交換的信號放大方案可以提高靈敏度。為了利用MRI實(shí)現疾病生物標志物的分子成像，需要具有高特異性和高相關(guān)性(敏感性)的靶向MRI造影劑。許多研究致力于開(kāi)發(fā)靶向磁共振造影劑，以實(shí)現分子成像的磁共振成像。目前，多肽、抗體或小配體、小蛋白域已被用于實(shí)現靶向性。為了提高造影劑的敏感性，這些靶向分子通常與高效載荷的MRI造影劑或高相關(guān)系數的MRI造影劑有關(guān)。最近微米級氧化鐵顆粒(MPIO)的發(fā)展使得檢測動(dòng)脈和靜脈表達的蛋白質(zhì)的靈敏度達到了前所未有的水平。

 

        光學(xué)成像  光學(xué)成像的各種方法依賴(lài)于熒光、生物發(fā)光、吸收或反射率作為對比度的來(lái)源。比如熒光分子探針光學(xué)成像可以提供實(shí)時(shí)成像，相對便宜且產(chǎn)生的圖像不涉及暴露在電離輻射下，具有較高的空間分辨率。光學(xué)成像最有價(jià)值的特性是具有較高的安全性，缺點(diǎn)是缺乏穿透深度，特別是在可見(jiàn)光波段。穿透深度與光的吸收和散射有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，光的吸收和散射隨波長(cháng)的增加而減小。在700nm（例如可見(jiàn)光）以下，這些效應導致淺穿透深度只有幾毫米。因此，在光譜可見(jiàn)區域，只能對組織特征進(jìn)行表面評估。由于近紅外（NIR）區域（700nm~900nm）組織的吸收系數要低得多，因此近紅外光穿透力可達到幾厘米的深度。

 

        近紅外成像  近紅外熒光探針是近紅外成像的重要工具。一些研究人員使用肽探針結合凋亡和壞死細胞，將近紅外成像技術(shù)應用于急性心肌梗死(AMI)大鼠模型中。近紅外熒光團已開(kāi)始用于體內成像，包括柯達X-SIGHT染料和共軛體、pz247、DyLight750和800熒光體、Alexa熒光體680和750染料等。一些研究已經(jīng)證明了紅外染料標記探針在光學(xué)成像中可用。例如，近紅外熒光團已與表皮生長(cháng)因子(EGF)結合用于腫瘤進(jìn)展的成像，并將近紅外熒光團與Cy5.5進(jìn)行了比較，表明長(cháng)波染料可以產(chǎn)生更有效的光學(xué)成像靶向劑。但是，向任何載體添加近紅外探針都會(huì )改變載體的生物相容性和生物分布。

 

        技術(shù)發(fā)展進(jìn)程回顧

 

        醫學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展大概經(jīng)歷了三個(gè)階段：結構成像、功能成像和分子影像。1951年，Cassen成功研制了第一臺閃爍掃描機，為分子影像診斷設備發(fā)展打下了基礎。20世紀60年代，雙探頭單光子發(fā)射斷層掃描儀研發(fā)成功，開(kāi)啟了影像診斷的斷層時(shí)代，解決了組織重疊而產(chǎn)生的小病灶被遮擋掩蓋問(wèn)題。從20世紀70年代一直到20世紀末，BSO晶體引領(lǐng)的正電子顯像技術(shù)和LSO晶體實(shí)現的PET顯像為20世紀分子影像前期平臺搭建畫(huà)上了句號。

 

        1999年，美國哈佛大學(xué)Weissleder等提出了分子影像學(xué)(Molecular Imaging)的概念之后，分子成像真正作為分子生物學(xué)和活體成像交叉學(xué)科出現了。進(jìn)入21世紀，西門(mén)子公司最先結合PET和CT掃描技術(shù)，開(kāi)啟了多模態(tài)影像時(shí)代，實(shí)現了功能性顯像與形態(tài)學(xué)顯像優(yōu)勢的強強組合，使分子影像技術(shù)的定性診斷水平達到新高度。2015年，突破小動(dòng)物顯像技術(shù)的PETMR出現了，其融合了功能顯像和解剖顯像，可以準確獲得活體動(dòng)物的生理學(xué)病理學(xué)信息，以及藥物在活體動(dòng)物內的分子靶向分布和作用機制。

 

        我國在分子影像行業(yè)的發(fā)展主要起始于對國外醫學(xué)影像先進(jìn)技術(shù)設備的引進(jìn)。1983年，我國引進(jìn)了第一臺SPECT。直到21世紀，許多知名進(jìn)口廠(chǎng)商及其生產(chǎn)的產(chǎn)品一直活躍在我國分子顯像設備市場(chǎng)上，比如美國GE、德國西門(mén)子、法國Sopha，收購重組的荷蘭皇家Philips以及以色列的Eliscent等。到目前為止，GE，Philips和西門(mén)子等依然活躍在中國市場(chǎng)上。

 

        本土企業(yè)加速突破

 

        作為醫學(xué)影像最前沿的技術(shù)，分子影像診斷研究已經(jīng)涉及腫瘤前期診斷、精準藥物開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。作為體外無(wú)創(chuàng )的前期診斷技術(shù)，分子影像技術(shù)在未來(lái)整個(gè)醫療影像行業(yè)中將占據高比例份額。

 

        相較于國外分子影像市場(chǎng)，國內市場(chǎng)仍處于成長(cháng)期，集中度低，規模不夠大，但是增長(cháng)和突破速度驚人，分子診斷領(lǐng)域已經(jīng)以超過(guò)25%的增速領(lǐng)跑體外診斷行業(yè)。國內分子影像行業(yè)發(fā)展的主要限制因素是儀器設備研發(fā)壁壘高，但仍有很大的發(fā)展空間。比如，在我國，以PET/CT為代表的高端醫療影像設備大部分依賴(lài)進(jìn)口，市場(chǎng)主要被Philips、GE、西門(mén)子所壟斷。而進(jìn)口設備價(jià)格昂貴，售后維修費用較高，導致臨床費用居高不下，加重患者醫療費用壓力。因此，我國分子影像行業(yè)若要實(shí)現從“追趕”到“并跑”再到“領(lǐng)跑”的崛起，技術(shù)升級是關(guān)鍵。本土醫療器械企業(yè)只有擁有了自主核心技術(shù)，才能在與國外行業(yè)龍頭的競爭中脫穎而出，在保證質(zhì)量的前提下，利用價(jià)格優(yōu)勢快速發(fā)展，占領(lǐng)國內外市場(chǎng)。

 

        2016年，明峰醫療系統股份有限公司自主研發(fā)的PETCT獲得醫療器械注冊證，打破了國內同類(lèi)產(chǎn)品以進(jìn)口為主的現狀，標志著(zhù)我國大型高端醫療影像設備研制與生產(chǎn)邁向了一個(gè)新階段。

 

        2017年，由加利福尼亞戴維斯分校、賓夕法尼亞大學(xué)以及勞倫伯克利國家實(shí)驗室的頂級分子影像專(zhuān)家們發(fā)起的全景掃描PET-CT“探索者”項目，將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全身人體掃描的構想變?yōu)楝F實(shí)，被行業(yè)稱(chēng)為遙望人體的“哈勃望遠鏡”。傳統的PET/CT軸向視野最長(cháng)不超過(guò)30厘米，但是“探索者”將其拓展到2米，其靈敏度可達到傳統設備的40倍左右，且該項目中實(shí)時(shí)全身動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)可以精準呈現人體內動(dòng)態(tài)代謝過(guò)程。而這一將改變分子影像領(lǐng)域的項目宣布其全球唯一研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的合作伙伴是上海聯(lián)影醫療科技有限公司。

 

        如今，我國分子影像醫療器械正處于邁向國際水平的跳躍點(diǎn)，在有關(guān)部門(mén)和政策的支持下，本土醫療器械公司在短短幾年時(shí)間內已經(jīng)推出了多種相關(guān)性能指標達到世界領(lǐng)先水平的分子影像診斷設備。這依賴(lài)于科學(xué)家對核心先進(jìn)技術(shù)的探索和掌握，為我國企業(yè)的創(chuàng )新之路提供了自主選擇權和戰略主動(dòng)權，也對中國精準醫療的發(fā)展起到了不可忽視的推動(dòng)作用。