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1、波谱学杂志第20卷第2期Vol.20No.22003年6月ChineseJournalofMagneticResonanceJun.2003文章编号:1000-4556(2003)02-0173-13磁共振分子影像技术雷皓(中国科学院武汉物理与数学研究所,波谱与原子分子国家重点实验室,湖北武汉430071)摘要:磁共振分子影像技术是磁共振成像研究领域中最新的发展方向,它是利用磁共振成像为手段来无创伤地研究活体条件下生物细胞内的正常或病理状态下的分子过程的技术.目前磁共振分子影像技术还处于其发展的初级阶段,但它在临床医学和基础研究中都具有非常广阔的应用前景,因而发展迅速.文章综述了近几年来国
2、际上磁共振分子影像技术的发展概况,并简要介绍了几类磁共振分子影像常用技术和其中所用到的分子探针.关键词:核磁共振;分子影像;磁共振成像;分子探针中图分类号:O482.53文献标识码:A引言核磁共振作为一种波谱学方法,是物理学提供给化学、生物、医学和材料科学等领域的一种非常有效的研究手段.核磁共振技术能被用于观测小到原子分子的结构和动力学性质,大到活体动物甚至人体的宏观行为.也正是因为核磁共振技术的广泛应用前景,它在近五十年得到了迅速发展.尤其是在近二十年中,核磁共振在生物医学中的应用及相关技术的研究有了飞跃性的进步,其发展的速度和涉及的范围,已超越了几乎所有人的期望和想象.现在无论是在临床
3、诊断,还是在基础研究中,核磁共振技术都已成为必不可少的重要工具之一.核磁共振技术之所以能在生物医学领域有如此强的吸引力,主要是因为它有两个特点.第一,核磁共振技术是一种无创伤(noninvasive)的研究手段,也就是说不管是核磁共振成像还是活体波谱,其检测过程都不会对被检测的对象产生损害.无创伤或最小创伤性是任何一种用于临床诊断和检验的技术手段的必备条件收稿日期:2003-02-20;收修改稿日期:2003-03-15基金项目:中国科学院/引进海外杰出人才0计划;国家自然科学基金重点项目(10234070)作者简介:雷皓(1973-),男,湖南人,博士,研究员,从事生物医学磁共振成像和活
4、体波谱的实验方法及应用研究.174波谱学杂志第20卷之一.在基础研究中,核磁共振技术的无创伤性也使得研究完整的生物组织或个体的结构和功能成为可能.第二个原因就在于核磁共振技术的灵活多样性和可变通性.在一次实验过程中,不同的核磁共振技术可用来获得同一生物体内不同层次,不同类别的信息.比如说,通过不同的加权方法,核磁共振成像可用于观测脑的解剖结构,脑的新陈代谢过程,脑功能以及脑中的分子水平的生物物理和生物化学过程等.如何利用核磁共振成像方法来研究生物体内分子水平的生物物理和生物化学过程,是本文所要探讨的中心问题.[1]核磁共振成像技术1973年被提出,随后被应用于生物医学领域,直到今天成为临床
5、诊断和基础研究中必不可少的重要工具之一.它的发展主要经历了四个阶段:20世纪70年代中到80年代初是第一阶段,也是其发展成熟和自我完善的阶段.从80年代初到90年代初是第二阶段.在这近十年中,成熟了的核磁共振成像技术开始被广泛应用到临床诊断和生物医学的基础研究中,但此时核磁共振成像主要还局限于剖面成像(T1和T2加权成像技术),所以它更多地是被用于观测生理和病理条件下生物体在解剖结构以及形态学上的变化.磁共振成像技术发展的第三阶段是在90年代.90年代初,随着快速成像技术(如SPIRAL和EPI),扩散加权成像法,灌注加权成像法,磁共振血管造影,化学位移成像等先进技术的发展与成熟,磁共振成
6、像不再仅仅局限于观测生物体的解剖结构,而是开始被用于研究生物体的功能与活动机制.例如,灌注成像法能定量测量通过生物器官的血流量,化学位移成像能探测生物体内新陈代谢和能量代谢的产物,从而反映生物体的功能与活动.值得一提的是,90年代初贝尔实验室的S.Ogawa等人发展了用血氧水平相关(BloodOxygenationLevelDependent,简称BOLD)成像法研究人和动[2,3]物脑功能的技术.这项技术的出现,使得人们能够直接/看到0支配视觉、运动、情感、思维等各种神经活动的脑功能区的空间位置以及不同脑功能区在处理同一外界刺激时相互之间的时间关系.因此,BOLD成像法也被人们狭义地称为
7、功能认知磁共振成像(FunctionalMagneticResonanceImaging,简称fMRI),从90年代末开始,磁共振成像技术的发展进入了第四阶段,也就是磁共振分子影像(MagneticResonanceMolecularImag-ing)的阶段.分子影像(MolecularImaging)这个概念并不专属于磁共振成像.今天,在核医学、放射医学等领域中,人们也在使用分子影像这个名词.1磁共振分子影像技术究竟什
