下一代医学成像技术展望

<正>从磁标记糖、烟雾传感手术刀以及高能质子束,加之国际团队的协作攻关,下一波的医学成像技术将为人们呈现更为清晰的人体图像。在21世纪的最初几年,医学影像学已有迅猛的进步。如今,医生可以在分子水平上观察病情、检查个体的心跳特征,和研究大脑工作的微小细节——所有这些工作在十年前是根本不可能的。"我们正在进入精密医学的时代,"美国国家生物医     

医用闪烁体进展

介绍了医学射线成像技术（包括平面X射线成像、X射线计算机层析扫描、单光子发射计算机层析扫描和正电子发射层析扫描）对于闪烁体的要求。概述医用闪烁体的发展历史，着重介绍了近年来新型医用闪烁（主要有GSO：Ce,LSO:Ce,LuAP:Ce）研究的进展，从应用的角度介绍了它们的特性以及发光的物理机制。     

察看生命的呼吸

核磁共振扫描提供的活患者身体内部结构的图像已经使医学发生了革命性变化=但诸如肺等身体的某些部分尚不能足够清晰地透视以便医生鉴别疾病和计划治疗方案．这就是人们不断追求新型磁共振成像术(MRI)的道理．该成像技术能提供高分辨率肺扫描图．并展示了提供更好的脑、结肠及其他器官图像的潜力.     

金纳米棒:性能、制备、修饰、生物成像技术及应用

随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.本文结合本课题组在该领域的研究经验,综述了金纳米棒的制备方法、光学性能和表面修饰方法;并从金纳米棒局部等离子共振特性出发,综述了金纳米棒的暗场散射成像、双光子荧光成像、光声断层成像、光学相干断层扫描、X射线计算机断层扫描、表面增强拉曼散射成像等生物成像技术.同时阐述了金纳米棒在生物成像、医学诊断和联合治疗等领域中的应用进展.     

管中窥脑

近年来,脑科学在技术方法上获得了长足的进步,多种成像手段能够为我们提供从脑功能区到亚细胞结构的活体实时成像数据。同时,深度学习算法等神经网络算法被广泛应用,获得了突破性进展。这些算法与神经生物学的基本原则相符,也将成为模拟脑的有力工作平台。     

医学超声技术——疾病无损诊断的好帮手

超声技术渗透到医学领域始于二十世纪３０年代到４０年代。４０年代末发表的将脉冲超声波用于脑部疾病诊断的论文，是最初的Ａ型超声诊断技术，从此Ａ型超声诊断仪在临床上得到广泛的应用。不久，Ｂ型超声、Ｍ型超声和超声多普勒诊断法相继出现。特别是７０年代开始，随着计算机、微电子和其他技术的发展及其在医学超声领域的应用，Ｂ型成像技术发展更加迅速，并在临床诊断中占有十分重要的地位。８０年代初，又有脉冲多普勒技术和彩色血流成像技术相继问世，使得超声诊断的方法更加丰富。 组织鉴别 Ｂ型超声所提供的图像在医学诊断上已取得…     

纳米生物医学成像表征与医学功能生物界面

基于微尺度(微/纳米)功能生物界面的成像与表征,集成并发展了以原子力显微镜、环境扫描电子显微镜等纳米源头技术为主导的,具有相互协同、验证、补充的多信息、多层次联合成像、表征及微加工设备功能群,实现了活体生物界面微尺度成像与表征方法学上的突破.进而,强调"医学功能界面"的概念,针对血管、骨和肿瘤相关医学功能界面,深入开展"微尺度构建-功能-力学耦合机制"研究.在此基础上,受血管内皮细胞为载体的血流/血液/血管相互作用功能界面的启发,实现黏附可控医学功能界面的仿生设计与制备;同时在中医"补气活血"理论的指导下,开辟"生物力药理学"这一新的交叉研究领域,强调生物力学因素在药理学研究和临床诊疗活动中的重要作用,建立可作为Biomarker另一类形式的临床样品微尺度力学参数指标,并倡导将"实验台/病床"双向引导的转化医学模式实施于诊断与治疗中.     

浅析转化医学与医学实践

转化医学是近年发展起来的新兴医学研究模式, 旨在促进基础医学的研究成果向实际医疗应用转化. 本文从医学发展进程、基础医学与医学各学科发展之间的关系阐述了转化医学产生的必然性, 转化医学研究的目的、特点和内容; 综述了转化医学研究的现状和促进转化医学发展的策略; 分析了我国转化医学研究存在的问题, 提出了对策和建议; 最后阐述了转化医学与其他新兴医学研究模式的内在联系.     

纳米金等离子共振特性在生物成像中的应用

随着生物医学的发展, 科学研究对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高, 纳米技术和材料被越来越多地应用到生物医学领域中来. 在细胞和生物组织的成像分析中, 纳米金由于其特殊的表面等离子共振特性和优良的生物相容性, 常被用作对比剂、靶向载体、增强剂、示踪剂和传感器而广泛应用于生物成像领域中. 我们将课题组的研究方向与目前该领域的研究热点相结合, 从纳米金辅助细胞及细胞内成像和动物活体成像两个方面就纳米金在生物成像、医学诊断等领域中的应用进展进行了阐述.     

靶向性Fe3O4@Au纳米粒子在光声/核磁双模成像中的应用

多模互补成像可以提高医学诊断精度. 多模探针是联合各个成像模式的桥梁, 这意味着发展多模式、多功能的纳米探针是非常必要的. 本文发展了一种具有靶向性的四氧化三铁核/金壳纳米粒子(Fe₃O₄@Au)作为核磁和光声双模成像的探针, 实验证明Fe₃O₄@Au纳米粒子具有超顺磁性, 可以增强T₂序列的核磁信号. 此外, 该探针同时具有光学吸收性质, 可以增强光声信号. 在其表面修饰Integrin a_vb₃单克隆抗体后, 该探针对U87-MG肿瘤细胞具有选择靶向性. 基于Fe₃O₄@Au纳米粒子的核磁/光声双模成像将在肿瘤诊断中发挥重大作用.     

Nano CT成像进展

Nano CT是以Micro CT为基础进一步发展而来的分辨率更高的新型成像设备, 在生物成像、病理检测以及集成电路检测等多个领域都有广阔的应用前景. 本文着重介绍Nano CT的发展过程、成像的基本原理和关键技术以及在成像过程中可能存在的各种成像问题, 并针对当前制约Nano CT发展的运动成像、多分辨率成像等几个问题, 结合最新的技术发展对未来新型的Nano CT进行了展望.     

磁共振技术在医学领域中的应用机理浅析

一、概述近十几年来核磁共振(nuclear magmetic resonance,NMR)随着超导技术、计算机技术和波谱学理论的发展,在医学领域得到广泛应用。NMR从生物分子水平研究生物系     

纳米探针在分子影像领域的研究进展

随着人们对医学诊断要求的提高, 现有的影像诊断技术已经不能满足疾病高效超前诊断的需求. 而分子影像诊断技术从分子水平对疾病的异常结构和功能进行生理、生化水平显像, 能为疾病的诊治提供更为精确的信息. 分子影像学的发展除了需要先进的成像设备外, 最关键的是要发展新型而高效的成像探针. 目前常规的造影剂和分子探针因为信噪比较低、不具备靶向性等缺点而无法满足成像要求, 而在各种纳米材料基础上发展起来的纳米影像探针显示出较好的显像效果. 本文主要综述光学成像(optical imaging)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, RI)、正电子发射断层成像(positron emission tomography, PET)、电子计算机X线断层扫描(computed tomography, CT)、单光子衍射成像技术(single-photonemission computed tomography, SPECT)、光声成像(photoacoustic imaging, PA)、多模态成像(multi-modality imaging)等各类分子影像中纳米探针的种类、应用及发展前景.     

光学超分辨荧光显微成像 ——2014年诺贝尔化学奖解析

超分辨成像显微镜的出现为现代生物医学研究提供了新的强有力的工具,将荧光显微镜的应用推到了新的高度。2014年诺贝尔化学奖授予了Eric Betzig、Stefan Hell以及William Moerner三位科学家,以表彰他们在“发展超高分辨荧光显微镜”上的贡献。他们的获奖肯定了化学生物物理多学科交叉对于当今前沿科技发展的重要性。本文主要介绍了超分辨荧光显微成像诞生的历史背景,以及各成像技术的发生发展过程,最后对此技术的未来发展做了展望。     

微波致热超声成像原型系统

相对微波和超声成像系统, 微波致热超声扫描成像(MITAT, microwave-induced thermo-acoustic tomography)技术在对比度和分辨率方面具有明显优势, 因此该技术在生物组织成像领域受到了越来越多的关注. 介绍了一个完整的MITAT原型系统, 并利用该系统对埋入脂肪中的高含水量生物组织目标进行了一些基础性的实验. 在这些实验中, 通过由截面为毫米尺度的猪肌肉组织样条所产生的热超声波信号, 获得了同时具有高对比度和高分辨率的MITAT图像. 为了验证MITAT的优势, 一个商用的超声线阵成像系统也对同一实验目标进行了超声成像对比实验研究; 两种系统的成像结果表明所搭建的MITAT原型系统在对类肿瘤的高含水目标探测方面具有良好的性能.     

试论针刀医学和中医学关系

目的:分析针刀医学的理论特色,探讨针刀医学的应用价值和发展前景。方法:分别阐述1.什么是“针刀”;2.针刀医学平衡论;3.脊柱区新的病因病理学理论;4.针刀医学的经络认识;5.针刀医学与针灸理念的关系,西医的微创外科的区别;6.针刀医学“松则通、通则不痛”;7.针刀医学临床优势;8.用中医理论指导针刀医学的发展。结论:针刀医学是中医学的一个亮点,建议针刀医学在今后的基础研究、教学、临床中应用中医理论指导针刀医学的发展。     

针孔SPECT成像完全三维图像重建的研究

依托自行研制的一台高分辨率小动物单光子发射型计算机体层成像系统(Micro- SPECT), 开发针孔SPECT成像的完全三维图像重建技术. 该研究包括: 针孔SPECT成像的投影算子推导及其在Radon空间的采样特性分析; 有效的系统几何参数校正方法; 适用于圆轨道和螺旋轨道扫描的三维图像重建算法及定量补偿方法的实现. 为验证开发的完全三维图像重建技术, 进行了相应的计算机模拟成像、模具成像及小鼠成像实验, 并对结果进行了讨论. 计算机模拟和模具及小鼠成像实验显示: 跟基于解析求逆理论的近似图像重建算法FDK相比, 基于统计理论的三维迭代图像重建算法结合有效的系统响应补偿方法, 能够显著地改善重建图像质量和提高系统成像分辨率; 螺旋轨道扫描的针孔SPECT成像技术可以有效地克服常规圆轨道扫描成像的局限性, 扩大成像系统的轴向视野, 提供相对完备的锥形束投影采样空间, 实现高分辨率的全身小动物SPECT成像. 实验结果表明我们开发的完全三维图像重建方法与技术是切实有效的, 达到了预期的目的, 可以较容易地推广应用于多针孔SPECT成像的三维图像重建.     

试论针刀医学和中医学关系

目的分析针刀医学的理论特色,探讨针刀医学的应用价值和发展前景.方法分别阐述 1.什么是"针刀";2.针刀医学平衡论;3.脊柱区新的病因病理学理论;4.针刀医学的经络认识;5.针刀医学与针灸理念的关系,西医的微创外科的区别;6.针刀医学"松则通、通则不痛";7.针刀医学临床优势;8.用中医理论指导针刀医学的发展.结论针刀医学是中医学的一个亮点,建议针刀医学在今后的基础研究、教学、临床中应用中医理论指导针刀医学的发展.     

不同尺寸二氧化硅纳米颗粒体内分布与代谢研究

基于二氧化硅荧光纳米颗粒(FSiNP)的荧光信号同步指示功能, 通过实时、原位活体荧光成像技术, 并结合离体器官成像、组织切片成像以及尿液荧光成像等方法, 系统地研究了不同尺寸二氧化硅荧光纳米颗粒在裸鼠活体内的分布与代谢. 活体成像结果表明纳米颗粒尺寸越小, 血液循环时间越长, 全身分布情况越明显, 随着时间的延长纳米颗粒逐渐聚集到肝脏、膀胱等部位; 通过离体器官成像和组织切片成像进一步证实了活体成像所观察到的结果. 同时, 肾脏组织切片以及尿液成像结果显示, 颗粒越小越容易通过泌尿系统排出体外. 研究结果为今后开展不同尺寸纳米颗粒材料在活体内的应用研究打下基础.     

智能医学的现状与未来

随着医学人工智能、医疗大数据分析、智能药物研发、手术机器人、影像导航精准诊疗等技术的不断发展与临床应用,智能医学作为古典医学、生物医学后新的发展阶段,已呈现出以基础理论创新驱动、以技术应用迭代牵引为特征的现代医学新形态、新范式,推动构建完整知识体系并促进关键技术不断创新已成为智能医学领域的最重要课题.本文结合第Y6次香山科学会议的主要观点与见解,围绕“智能医学基础理论与关键技术”这一主题,深入讨论国内外智能医学的学科现状,展望智能医学未来发展的主要趋势,阐述了在智能医学材料与器械、多物理场融合、生物信息与医学硬件的整合一体化、生物技术与信息技术的协同增效等领域的重大变革,以冀进一步推动我国智能医学在理论、技术、业态、应用的理念创新与范式突破.