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成像基础概念
1999年，美国哈佛大学Weissleder等人提出了分子影像学（molecular imaging）的概念——应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究。 分子成像技术主要分为光学成像、核素成像、磁共振成像和超声成像、CT成像五大类。 (1) 光学成像 活体动物体内光学成像(Optical in vivo Imaging)主要采用生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。 (2) 核素成像 核素成像技术用于发现易于为核素标记的既定靶目标底物的存在，或用于追踪小量标记基因药物和进行许多药物抵抗或病毒载体的传送。包括微PET、微SPECT。 |
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(3) 磁共振成像 磁共振（MRI）分子影像学的优势在于它的高分辨率（已达到μm级），同时可获得解剖及生理信息。这些正是核医学、光学成像的弱点。但是MRI分子影像学也有其弱点，它的敏感性较低（微克分子水平），与核医学成像技术的纳克分子水平相比，低几个数量级。 (4) 超声成像 超声分子影像学是近几年超声医学在分子影像学方面的研究热点。它是利用超声微泡造影剂介导来发现疾病早期在细胞和分子水平的变化，有利于人们更早、更准确地诊断疾病。 (5) CT成像 CT成像是利用组织的密度不同造成对X射线透过率的不同而对人体成像的临床检测技术。近来，由于具有更高的分辨率与灵敏度的微CT的出现，使这项传统的技术也进入分子成像领域。 |
成像分类 - 对比
| 名称 | 成像手段 | 优势 | 劣势 | 伤害性 | 算法依赖 |
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| MRI-核磁共振成像 | 磁场 | 软组织分辨率高，最高1mm空间分辨率，可获取波谱数据（化学讯号） | 扫描较慢15分钟以上，时间分辨率较低 | 无电离辐射损伤 | 有 |
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| CT-计算机断层扫描 |
X射线， γ射线 |
硬组织分辨率较高，最高4-2mm空间分表率 | 软组织成像空间分辨率极低，只能获取图像数据 | 有电离辐射损伤 | 有 |
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| PET-正电子发射型计算机断层显像 | γ射线 | 可测试代谢速度，物质富集程度，可定量，化学讯号灵敏度最高 | 需要放射性同位素作为显影剂-图像（解剖学）数据较少（无显影剂看不见） | 有电离辐射损伤 | 有 |
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| 名称 | 成像手段 | 优势 | 劣势 | 伤害性 | 算法依赖 |
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| Pact-光声断层成像 | 光声效应 | 软组织分辨率高，最高100μm空间分辨率，时间分辨率最高，对血流和器官运动较敏感 | 成像深度较浅 | 无电离辐射损伤 | 有 |
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| Usct-超声断层成像 | 超声 | 软组织分辨率高，最高500μm空间分辨时间分辨率高，对血流和器官运动较敏感 | 成像深度较浅，会受充气的中空腔体干扰。空气干扰显著。 | 无电离辐射损伤 | 有 |
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| 生物发光 | 自发荧光，活体细胞 | 背景噪音低 | 一般是二维成像，提供化学讯号，缺乏精确解剖学讯息，有成像时间限制 | 无电离辐射损伤 | 无 |
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| 荧光 | 荧光（需要激光源） | 可以定量及多通道成像，能够在毫米量级的组织中检测与某种生理功能相关的荧光探针的浓度分布 | 一般是二维成像，提供化学讯号，缺乏精确解剖学讯息，背景噪音大，有成像时间限制 | 无电离辐射 | 无 |
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像素 |
单个像素点 single Pixel size对应的成像物体实际空间尺寸——空间分辨率Spatial resolution（越小越好）
单个像素点 single Pixel size扫面生成图像的时间——时间分辨率Temporal resolution（越快越好）
像素点 Pixel size成像面积一定情况下像素点数量——像素分辨率Pixel resolution（越多越好 |
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 层析扫描——扫描角度决定切面角度 （可调范围越大越自由越好） |
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第一，分子成像能够反映细胞或基因表达的空间和时间分布，从而了解活体动物体内的相关生物学过程、特异性基因功能和相互作用。 第二，由于可以对同一个研究个体进行长时间反复跟踪成像，既可以提高数据的可比性，避免个体差异对试验结果的可影响，又不需要杀死模式动物，节省了大笔科研费用。 第三，尤其在药物开发方面，获得更详细的分子或基因述水平的数据。 第四，在转基因动物、动物基因打靶或制药研究过程中，分子成像能对动物的性状进行跟踪检测，对表型进行直接观测和（定量）分析。 |
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1) 成像动物体积，是否需要同时多个动物成像。 2) 成像深度，与成像分辨率。是否需要详细解剖学结构讯息。最小尺寸需求。（空间分辨率） 3) 涉及代谢循环如血液，心脏，血管，神经等涉及成像速度。（时间分辨率） 4) 是否需要化学讯号传递浓度和分布讯息。 5) 对侵入性要求，例如是否接受电离辐射，大脑侵入性外伤。 6) 成像组织为硬组织（骨骼，牙齿）或是软组织（肝，肾）含水量，成像所需标志物或探针与组织的结合度。 7) 成像部位是否存在空腔。 |
