[科普中国]-Micro-PET

Micro-PET是小型化、高分辨的PET系统，它在医学和生物学研究方面有重要的应用。

Micro-PET简介正电子发射断层成像(PET, positron emission tomography)系统是当前最先进的医疗成像设备之一。与传统的X射线断层成像(X-CT)和磁共振成像(MRI)不同，PET成像需要向人体注射放射性核素，核素衰变产生正电子，正电子与身体中负电子湮灭产生能量相等、方向相反的γ光子对。这些光子对被探测器记录，通过它们可以重构出器官的同位素浓度分布，进而产生具有医学诊断意义的图像。

Micro-PET是小型化、高分辨的PET系统，它在医学和生物学研究方面有重要的应用。它可以通过扫描小动物，进行活体成像，获得该动物代谢状况及药物在体内摄取情况。能够早期发现肿瘤、心脑血管和神经疾病，进行遗传基因和药物动力学研究，具有无创诊断的特点，正日益受到人们的青睐。

随着基因组学的发展，小动物在现代分子生物学实验中日趋重要。高分辨率小动物PET出现，成为分子显像的重要工具。基因表达、基因治疗及药物研究需要活体内分子显像。小动物PET可以进行肿瘤代谢显像、受体显像、基因表达显像等，是一种活体的功能显像。

Micro-PET的优势与大型全身PET相比, Micro-PET具有以下优点：1. 由于成像视野较小，可以快速成像，动态反应生理代谢功能。2. 高灵敏度，能够早期发现活体功能性变化。3. 图像分辨率高，可以达到1mm。4. 无创伤，毒副作用小，PET显像剂对人体造成的危害很小。5. 动物实验能够减少实验费用，避免人体伤害，获得更详尽的生理和药理信息。

应用领域Micro-PET能够鉴别心肌是否存活、准确定位癫痫病灶、正确划出放射治疗的靶区、早期发现肿瘤及心、脑疾病，达到早期发现病情，尽早治疗的目的。这些优点使其临床应用得到极大扩展，临床需求非常巨大，它的主要功能如下：

1) 肿瘤早期诊断：功能代谢成像是早期诊断肿瘤的最灵敏的方法之一，PET能在形态学改变之前发现病变，比其它影像设备更早发现肿瘤。

2) 鉴别肿瘤的性质：恶性肿瘤及其转移灶的细胞生长速度快、新陈代谢旺盛、增殖能力强，它比正常组织具有更高的葡萄糖摄取率。而检查使用的放射性示踪剂为F标记葡萄糖，其代谢途径与活体葡萄糖类似，因此有利于良恶性肿瘤的鉴别诊断，其诊断准确率可达95%-100%。

3) 治疗效果评估和预后判断：肿瘤经过有效的治疗后，原有的高糖酵解特性会下降。治疗后及时对病灶进行PET功能代谢显像，可以了解其治疗效果及判断预后情况，帮助医生及时调整治疗方案，达到有效的治疗目的。

4) 冠心病的诊断：冠心病心肌缺血的典型PET影像表现为负荷显像出现心肌节段性放射性稀疏或缺损，而静息显像正常或稀疏缺损区缩小、程度降低。PET显像在诊断和评价冠心病方面具有独特的应用价值。

5) 评价心肌存活性：心肌缺血、缺氧时，心肌葡萄糖酵解显著增加，脂肪酸有氧代谢被抑制；而坏死心肌则停止了所有的代谢活动。如果心肌还存在代谢，则提示有存活心肌存在。通过PET影像能够判断心肌梗塞后心肌是否存活，这对进一步治疗十分关键。

6) 在临床前药物研究中的应用: 通过对于药物作用下动物模型中各种功能信息的变化、包括肿瘤部分的代谢特性、神经递质的分布和变化、以及心血管灌注特性等等，从而动态地观察药物作用的效果等等。通过对药物标记核素，还可以观察其在动物体内的分布和代谢情况，得到较为详尽的药代动力学信息。

7) 在遗传基因研究中的应用: Micro-PET显像在基因治疗中，也可发挥重要的作用，不仅可以对基因载体体内分布成像，还可以对基因表达位置、丰度及表达时间进行持续定量监测。外源基因的表达多是通过体外的实验来检测，但体外方法在临床试验中不能无创、动态地获知转基因表达的部位、幅度和时间，所以其结果可能与基因在体内实际作用出现偏差。采用Micro-PET/CT等分子影像学成像系统，通过设计一系列特异性探针，可望实时显示该基因在体内的作用过程。在基因治疗方面，也同样可在体内观察基因载体在体内转基因表达的有效性，判断体内转基因情况是否足够产生临床疗效等。

本词条内容贡献者为:

滕月阳 - 讲师 - 东北大学中荷生物医学与信息工程学院康雁 - 教授 - 东北大学中荷生物医学与信息工程学院张耀楠 - 教授 - 东北大学中荷生物医学与信息工程学院