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    黑龙江省分子影像重点实验室简介

    发布日期:2021-04-26    浏览次数:

    黑龙江省分子影像重点实验室于2014年2月由黑龙江省科学技术厅批准为黑龙江省级重点实验室。实验室前身创建于2002年,是国内最早成立的分子影像学研究机构之一,目前是国家卫健委分子探针与靶向诊疗重点实验室,黑龙江省分子医学工程技术研究中心哈医大四院核医学科及哈医大四院中心实验室所在地。实验室依托于威尼斯人手机网址附属第四医院,位于哈医大四院科技创新园院区(黑龙江省哈尔滨市松北区祥安北大街766号),基础建设总投入3.5亿元,研究中心占地面积近6000平方米。实验室目标是建设一个国际化、多学科协作的分子影像研究平台,促进分子影像学及分子医学的基础研究与临床转化应用。实验室围绕科研创新、科研成果转化、队伍建设、人才培养和体制机制改革等,历经近二十年的发展,在肿瘤分子纳米医学、新型放射性药物研发以及分子影像临床转化等相关领域研究中已经取得令人鼓舞的成绩,为实验室的创新跨越、持续发展奠定了坚实的基础。

    1. 实验室组织结构

    黑龙江省分子影像重点实验室主任、哈医大四院核医学科主任孙夕林教授,博士研究生导师,龙江学者青年学者特聘教授,中国肿瘤青年科学家黑龙江省杰出青年,国家自然科学基金重大科研仪器项目首席科学家,国家973计划项目首席科学家。从事肿瘤综合影像诊断及分子影像研究。

    实验室在集中优势人才资源的基础上,进一步向海内外招聘优秀人才,目前形成以长江学者青年学者、省“杰青”获得者、国家重点学科带头人以及省创新团队负责人为学术方向带头人、一批年富力强的中青年学术骨干、年轻的海外留学归国博士为中坚力量的研究队伍。实验室有研究人员60人,博士研究生导师2人,硕士研究生导师9人,研究人员中具有博士学位的专业技术人才占68%,中青年骨干90%以上有留学经历,研究队伍包括影像医学与核医学、材料化学、放射化学、药理学、遗传学、动物学、生药学、药理毒理学、电子工程学等多学科人才;美国斯坦福大学程震教授、美国NIH陈小元教授、MD Anderson李春教授、美国Emory大学马和平教授等是威尼斯人手机网址中心的特聘客座教授,均在国外有10年以上的工作经历山东省肿瘤医院于金明院士是实验室专家委员会成员

    实验室的学术队伍成员结构合理、学术思想活跃,形成了多学科交叉、联合(包括影像学、分子生物学、材料学和临床医学)的创新科研模式,具有较强的基础研究和新技术临床转化能力。并且已成功建立起多个海内外多学科协作平台,包括:美国华盛顿大学的Greg Lanza教授的MR研究团队、美国华盛顿大学的杨晓明教授的介入分子影像团队等世界一流的分子影像研究中心。

    2. 中心研究方向

    实验室围绕分子影像领域基础研究和临床应用转化的国际前沿,根据威尼斯人手机网址国地区疾病诊疗的重大需求,确定在肿瘤及心血管疾病的分子靶点的筛选、分子靶向探针的构建与安全评价、分子成像技术活体应用及分子成像技术对疾病诊疗的评价体系等方面展开研究,以关键分子靶点为切入点,突出分子成像技术与生命科学、生物信息等多学科交叉优势,注重转化前景,逐步构建分子成像的新理论与新方法体系,为肿瘤及心血管疾病的早期定性定量诊断及精确个体化治疗奠定了基础。

    实验室研究方向主要集中于以下几方面:(1)基于分子成像的肿瘤精准诊疗。研究包括:肿瘤恶性生物学行为机制可视化、基于分子成像的肿瘤精准诊断和精准治疗;(2)心源性猝死关键分子靶点可视化。研究包括:冠状动脉粥样硬化斑块稳定性判断和Cx43靶向分子成像研究;(3)新一代分子成像仪器研制。研究包括:多核素同步一体化成像控制系统、多核素同步一体化图像生成系统和多核素同步激发与信号采集系统。

    3. 已经取得的成绩

    实验室筹建以来,根据分子影像发展的优势和特色,积极参与国家公共卫生事业,承担了一大批基础、应用基础和关键技术攻关项目以及科技成果转化型项目,累计主持课题30项,包括主持国家自然科学基金重大科研仪器研制项目1项,科技部973项目1项,国家自然科学基金重点项目1项,国家自然科学基金重大国际合作项目1项,科技部国际合作项目1项,国家自然科学基金面上项目10项,国家自然科学基金青年项目7项,黑龙江省科技攻关重点项目1项,科研总经费达1亿元以上。累计发表SCI文章120篇,国家核心期刊文章160篇。其中影响因子大于10的文章共计12篇,最高影响因子为17.161;共获得国家级、省厅级荣誉及奖项10项,包括国家科技进步二等奖1项黑龙江省政府科学技术奖一等奖和二等奖各1项;实验室目前共授权国家发明专利21项,授权实用新型专利8项,授权软件著作权14项,授权外观设计专利1项,现申请中国发明专利32项;实验室目前参编人民卫生出版社等教材专著21部;国际国内会议特邀及专题发言26次,提升了实验室的学术影响力。

    4. 国际化分子影像中心平台介绍

    实验室占地面积近6000平方米,设有分子生物学中心实验室、小动物活体成像室、化学材料合成室、SPF清洁级实验室、精密仪器室、清洁级动物饲养房、动物手术室及研究生办公室、会议厅、阅览室及各大型设备间。现有仪器设备的总价值超过9000万元人民币。其中价值超过10万元的设备共36台,包括:精诺真小动物活体成像仪1台,小动物9.4T MR,小动物PET/CT,科研型PET/CT/MR 1台,3.0T MR成像仪2台,1.5T MR成像仪3台,320排螺旋CT 1台、SPECT/CT 2台、16.5Mev回旋加速器及等多台大型成像设备及分子成像设备,能够进行18F、64Cu、68Ga等核素成像及19F、16O、13C、1H等多核磁共振成像;其他实验仪器有流式细胞仪、激光共聚焦显微镜、免疫荧光显微镜、荧光定量PCR仪,冰冻切片机及高效液相测谱仪等,在分子影像领域的研究水平处于国际知名、国内领先地位。除此之外,中心学术氛围浓厚、学习环境舒适,另设有研究生办公室、会议厅、阅览室及休息室等。

    实验室现设科研开发部门4个,包括分子与功能成像研发部、科学仪器研发部、分子探针研发部、基础研究及实验动物部。为深入、全面和科学开展分子影像研究工作,威尼斯人手机网址中心由六个专业组组成,包括:(1)肿瘤分子成像和靶向治疗专业组;(2)心血管分子成像专业组;(3)中枢神经系统功能及分子成像专业组;(4)细胞示踪技术组;(5)纳米医学研究专业组;(6)放射性药物专业组。中心同时下设办公室负责行政事务,各专业组之间既分工又密切合作。

    实验室建立了完备的运行管理与制度,现所有平台仪器均对外开放,预约使用、仪器由专职固定人员操作。实验室大型仪器年使用率最高为100%,平均使用率为65%,共享率最高为70%,平均共享率为33%。实验室实行主任负责制,按照“开放、流动、联合、竞争”的原则,以“优势学科联合、优秀人才集中、包容整合”的建设思想,实施边建设、边开放的管理运行模式。实验室的目标是经过几年的运行,建成一个与国际接轨的、体现国内最高水平的科学与技术研究中心和开放性平台,成为组织高水平基础研究和应用基础研究、聚集和培养优秀科学家、开展学术交流的重要基地。

    (一)临床和临床前研究分子影像成像先进设备包括:

    1. PET/CT

    本中心引进GE公司最新Discovery PET/CT Elite设备。该设备能够独特将精准定量诊断和指导个体化治疗结合起来。该PET/CT系统采用(最新的LBS)晶体、Sharp IR刀锋技术和Motion Free运动为影消除技术在提高图像分辨率前提下又提高了系统的灵敏度。同时提供国际化标准技术(PERCIST)指导个体化治疗解决方案。

    (1)LBS晶体:最低的放射性本底、最高的灵敏度、最高的能量分辨率、最好的时间分辨率。

    (2)Sharp IR 刀锋技:业界最好的系统分辨率、最小可识别1.2mm病灶、平均系统分辨率1.6mm、对各种正电子核素进行校正。

    3)Motion Free运动伪影消除技术:最高的小病灶诊出率、准确测定SUV值、精确的肿瘤良恶性判断、放疗生物靶区的真正实现。

    4)国际化标准指导个体化治疗。将基于解剖结构基础实体瘤疗效评价标准(Response Evaluation Criteria in Solid Tumors,RECIST)和PET技术的实体瘤疗效标准(PET Emission Tomography Response Criteria in Solid Tumors ,PERCIST)结合指导肿瘤个体化治疗。

     

     

    1 GE公司最先进的Discovery PET/CT Elite

    2. MRI

    全新一代完美大孔径Discovery MR750w设备,采用长磁体、大孔径、中空内冷数字化梯度技术和八源数字化射频等技术显著提高扫描速度和图像分辨率。同时为未来拓展到一体化带有飞行时间技术(time of flight, TOF)的PET/MR平台奠定基础。

    (1) 独特的长磁体、大孔径技术

    GE在长磁体基础上开发的全新一代大孔径MR,克服了第一代大孔径技术磁场不均匀、图像质量差、扫描速度慢等的固有缺陷,构建全新一代完美大孔径磁共振平台。

    (2) 中空内冷数字化梯度技术。

    GE在Discovery MR平台开发的中空内冷式梯度专利技术,它革命性的使用中空式梯度线圈配合内冷式直接散热技术,大幅度提高梯度系统稳定性。MR750w平台在这一技术基础上,更采用了全数字化控制梯度系统,使梯度精度达到μA/s(微安/秒)级别,大幅度提高的梯度系统的精准性,为实现精准定量成像、功能成像等高级应用奠定基础。

    (3) 八源数字化射频技术。

    MR750w 采用独有的八源射频技术,采用八点独立激发射频场,使得射频场分布更加均匀,解决偏中心扫描、电解质伪影等常见临床成像问题,同时实现了个性化射频发射,根据扫描序列、扫描部位等扫描参数自动选择激发模式,实现定量化成像。

    (4) GEM 透明大线圈

    MR750w 独有GEM透明大线圈设计,采用高密度拓扑单元结构显著提高图像质量,一体化设计提高扫描流程,独有的透明材质设计,不影响PET信号为实现构建PET/CT-MR多模式分子影像平台和现场拓展到一体化TOF-PET/MR奠定了基础。

     

    2 GE最新一代完美大孔径Discovery MR750w

    3. 独特的TOF-PET/CT/MR多模式分子影像平台

    分子影像设备TOF-PET/CT/MR与传统的PET/CT、PET/CT-MR和第一代无TOF功能的PET/MR双模式分子影像技术相比较具有明显的技术和临床优势,这些包括:

    1)具有高质量、定量化的PET图像。采用X线CT图像信息对PET图像进行校正,获得了高质量、高精确性的PET图像,这样便于对PET图像进行定量化分析。对于神经系统酶、受体和报告及基因的研究PET图像最大的优势在于能够提高酶、受体和报告基因的表达的量和分布的信息。这是PET在分子影像研究中最大的优势。采用MR信号对PET图像进行衰减校正最大的不足在于衰减校正的精确度比较差,所以PET/MR中的PET图像仅仅用于视角诊断,无法进行定量化研究。这一点是三模式PET/CT-MR中PET图像的最大优势。

    2)使用低剂量CT技术,降低对患者的辐射剂量35%以上。由于CT图像对软组织图像的分辨率有限。对于需要高质量软组织图像的受检者,可以直接使用MR的图像。这样没有必要对受检者使用较高剂量的CT扫描。一般可以将CT扫描的辐射剂量降低35%以上。

    3)提供PET/CT、PET/MR和MR/CT三模式分子影像融合图像,明显扩大了分子影像技术临床应用的范围。这些包括扩大对疾病诊断和指导疾病治疗范围两个方面:

    1)扩大疾病诊断范围:PET/CT-MR模式将对疾病诊断的范围从单纯的PET/CT 80%扩大到了95%以上。

    2)扩大在肿瘤疗效监测和放射治疗计划中应用:对于肿瘤放射治疗计划患者从单纯的PET/CT的65%提高到95%以上。三模式分子影像技术对肿瘤放射治疗计划是必不可少的工具。

    4)PET/CT和MR功能得到充分的发挥。MR最大的优势是能够提供多参数、多种功能的功能临床图像核共振频谱波谱图。但是,无TOF技术的一体化PET/MR中MR功能和PET系统性能受到明显限制。

    5)MR具有升级到一体化TOF-PET/MR功能,这就为创建TOF-PET/MR在脑功能研究、保健查体、转化医学研究创建的独有的平台。其扫描速度超过现有的PET/CT,而注射剂量却仅仅是现在PET/CT的1/4。

    6)TOF-PET/CT/MR是迄今最先进的功能分子影像设备。与现在的一体化TOF-PET/MR、PET/CT-MR相比较她将前两者的优势结合起来,即可以完成PET/CT-MR所有工作,又具有TOF-PET/MR全部的功能。是迄今最先进的将解剖、功能和分子影像成像结合起来的设备。

     

    3 PET/CT-MR多模式分子影像设备

    4. 带有固体靶医用回旋加速器和全套正电子药物生产系统

    本中心引进GE 公司最新的正电子药物生产系统,配置了目前业内最高端的设备和国内最全的配置。其中包括最高端的PETtrace800回旋加速器、符合欧美最严格GMP规范要求的全自动化学合成仪系列以及最高端的固体靶系统。该套系统的引进为分子影像中心搭建了代表全球最高水准的正电子药物的生产和研发平台,为中心的长远发展构建了坚实的基础。

    (1) PETtrace800回旋加速器:最先进的高能回旋加速器系统,实现加速粒子的最佳轰击效率,能高效生产PET显像所需的正电子核素,兼顾临床检查以及科研的多方面需求;该系统采用立式磁体设计,结构紧凑,实现最佳的稳定性、安全性和高效能。

    (2) FASTlab化学合成系统:国内首台全自动预载卡套式化学合成系统,采用制药级预载卡套设计,符合最严格的GMP规范要求,快速、高效、全自动合成18F-FDG等正电子药物,最大限度保证患者的检查安全和质量;

    (3) TRACERlab系列多功能化学合成系统:业内最受欢迎的多功能科研平台,整合式设计,灵活的程序编辑系统,满足最具挑战性的新药研发与合成需求;

    (4) 专用18F2合成仪是国内首台专门用于合成18F-DOPA药物的合成仪。为解决神经系统帕金森病诊断、神经内分泌肿瘤成像创建的新的路径;

    (5) 固体靶系统:国内首套固体靶系统,配合PETtrace800回旋加速器,高效生产64Cu等正电子核素,满足高端正电子药物研发和科研需求;

    (6) 完备的质量控制系统:中心具有完备的正电子药物质量控制系统,确保高效、快速和高质量开发新型正电子示踪剂和药物。

     

    4 PETtrace800回旋加速器和正电子药物合成仪

    5. 核医学核素显像设备

    实验室还拥有新型西门子e.camduet 型多功能核医学影像设备(SPECT/PET),该设备具有双探头符合线路探测功能以及1英寸表面切割晶体,除了能够获得心、脑、肺血流灌注和全身骨、甲状腺、肾脏显像等优质的ECT平面和断层图像。在进行核素显像时,医生根据检查目的,给病人口服或静脉注射某种放射性示踪剂,使之进入人体后参与体内特定器官组织的循环和代谢,并不断地放出射线。这样威尼斯人手机网址就可在体外用核医学影像设备(ECT)检查病人体内脏器的形态和功能。核医学显像方法简单、灵敏、特异、无创伤性、安全(病人所受辐射剂量低于一次X摄片所受剂量)、易于重复、结果准确、可靠,并能反映脏器的功能和代谢。由于疾病的发生和发展常常是功能异常在前,ECT更早地发现和诊断某些疾病。例如:早期诊断冠心病、评价心脏功能;早期诊断脑血管病、评价脑组织的活性和愈后;早期诊断恶性肿瘤骨转移;甲状腺功能测定和显像;肾脏功能测定和显像、肺灌注显像、肝胆显像、消化道出血灶定位等等。

    6. 临床前期活体小动物分子成像研究用研究设备包括:

    1) 小动物9.4T MR:BioSpec?系列是专为临床前和分子MR成像和MRI研究的新兴市场而设计。最先进的MRI CryoProbe?技术与超高场USR磁体相结合,在体内提供高空间分辨率,从而使客户更接近他们所期望的分子和细胞水平的研究。由于其创新的模块化概念,几乎可以进行生命科学、生物医学和临床前研究中的任何小动物MR成像应用。

    特点:

    1. UltraShield 制冷 USR 磁体技术,场强范围为 4.7—15.2 Tesla,在小型动物 MRI 中具有无与伦比的灵敏度

    2. 11 cm 到 40 cm 各种孔径可供选择,适用于研究临床前成像中的所有相关动物

    3. 零液氦挥发技术和无氮磁体技术,可降低维护成本和延长维修间隔

    4. 可扩展 AVANCE MRI 射频架构,包含多达 16 个接收机、4 个独立发射器通道和 8 个并行发射器通道

     

    5 小动物9.4T MR

    2) 小动物PET/CT:Sedecal 推出的 SuperArgus活体动物PET/CT系列成像系统可在小动物活体体内相同位置下得到解剖显像和功能显像及代谢成像完美的结合。SuperArgus PET/CT 采用新一代双层LYSO/GSO晶体技术,相较于单层LYSO、LSO、GSO晶体或是APD侦测器,不论在分辨率或灵敏度上均有极大地改善。SuperArgus拥有市面上最长的晶体厚度(15mm: 7mm LYSO + 8mm GSO),具备高稳定度和高信号传输速度,并运用最新电子技术,展现了更快的反应时间与高计数率能力,定量能力比传统系统更佳。每个切面的灵敏度(1.38%)是目前全世界临床前小动物正子断层扫描系统中最高的,能够侦测到最小的病灶或受体,极佳的适用于肿瘤学、神经学、心脏学、毒理学及疾病生物学等科研领域。

     

    6 小动物9.4T MR

    3) 活体小动物成像系统(IVIS100)。采用最先进成像系统,能够实时完成小动物局部和全身荧光成像。该设备具有扫描速度快、分辨率高,并带有强大的图像后处理功能。为分子探针、药物和靶向治疗药物在动物体模型内分布、药代动力学和药效动力学的研究提供很好的平台。为将体外分子医学研究的探针、药物尽快转化到临床起到重要的桥梁作用。

     

    7 小动物成像设备IVIS 100

    (二)分子医学(生命科学)研究仪器

    分子探针、新药开发和新型成像技术的研究都必须先进行体外分子医学研究。这些研究包括在细胞水平研究、蛋白质水平、RNA和DNA水平,这些研究均需要专业、高端的仪器。为此,本中心购置了最先进的分子医学仪器。

    1.最先进组织、器官自显影成像仪。该设备能通过放射性自显影技术准确、快速获得示踪剂在组织、器官分布信息,并能够获得精准定量化的数据。

     

    2.细胞学研究设备包括流式细胞仪、免疫荧光显微镜。细胞水平的研究是分子探针研究的重要的环节。本中心引进最先进的流式细胞仪、免疫荧光显微镜和激光共焦显微镜,这些仪器能够帮助完成在细胞水平定性和定量化的研究。

     

     

    8 流式细胞仪

     

    9 荧光倒置显微镜

     

    10 激光共聚显微镜

    3.蛋白质组学研究设备。蛋白质水平研究对新药开发、新型探针的研究非常重要。本中心引进先进的凝胶电泳和数据分析仪,用于对蛋白定性和定量分析。

     

    11 凝胶成像仪

    4.基因组学研究设备。基因序列的研究是新药开发的重要环节。本中心购置基因序列研究的系列仪器,以实现全自动、快速完成基因序列的分析。加速新药和探针的研究。

    5. 实时荧光定量PCR仪、酶标仪、微量紫外分光光度仪、超高速离心机、HPLC高效液相层析仪、g计数仪等。

     

    12 酶标仪和微量紫外分光光度计

     

    13 超速离心机

     

     

    14 微量超速离心机

     

    15 制冰机

     

    16 -80度超低温冰箱

     

    17 液氮细胞库

     

    18 冰冻切片机

     

    19 HPLC

     

    20 纳米高压微射流匀质机

     

    21 小动物气体麻醉机

     

    22 双扉灭菌柜

     

    23 荧光定量PCR仪

     

    24 放射自显影

     

    24 伽马计数仪

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