推荐国家科技进步奖项目公示项目名称基于磁共振成像的多模态分子

推荐国家科技进步奖项目公示项目名称基于磁共振成像的多模态分子影像与功能影像的研究与应用推荐单位教育部推荐单位意见：我单位认真审阅了该项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目均符合国家科学技术奖励工作办公室的填写要求。分子影像和功能影像为21世纪新兴交叉前沿学科，为我国十二五和十三五的重点资助和发展领域，有广阔应用前景。该项目以MR多模分子影像和功能影像关键技术为切入点，针对多模分子探针匮乏的瓶颈，通过应用新材料、新设计和新方法，成功研制了多种分子影像探针，在肿瘤、细胞示踪中加以应用，取得了多项突破性成果，实现了诊疗一体化。此外，围绕功能影像与生物学标记展开研究，为精神神经疾病的早期诊断和评价体系提供客观依据和新诊断模式。该成果显著提升了分子影像和功能影像的研究水平，为多角度研究发病机制、寻找超早期诊断与干预提供了创新性思路和方法，已在三十多家医院应用，取得了初步成果。该项目已发表SCI论著141篇，包括NatCommun，PNAS等权威期刊，引用达到三千五百多次，为分子影像与功能影像的发展及推广发挥了重要的作用。该项目负责人为东南大学分子影像与功能影像学科带头人，973首席科学家。三家完成单位经过长期合作，共同承担973项目和其它课题，共同发表论文与成果等。该项目建立了分子影像与功能影像的新发展模式，拓展了理工技术在医学的应用领域，产生了重大的社会效益。对照国家科学技术进步奖授奖条件，推荐该项目申报2016年度国家科学技术进步奖二等奖。项目简介：分子影像和功能影像是二十一世纪新兴交叉学科。分子影像在细胞分子水平实现生理病理变化的实时动态在体成像，功能影像利用血氧水平在早期检测疾病功能变化。两者突破了传统影像技术仅能显示解剖结构的局限，能更早期、特异性地检测相关疾病，为疾病的早期治疗提供可靠依据。本项目以MR多模态分子影像和功能影像的关键技术为切入点，针对多模态分子探针匮乏的瓶颈问题，应用新材料和新方法，成功研制多种分子影像探针，并在肿瘤诊疗、细胞示踪等疾病中应用，取得了多项突破性成果，真正实现疾病的诊疗一体化；围绕功能影像与生物学标记展开研究，在阿尔兹海默病、抑郁症、孤独症等诸多高发病率脑疾病中率先提出了早期预测模型，为疾病的早期诊断和评价体系提供客观依据和新的诊断模式。本项目主要创新成果如下：1．多模态分子影像的研究与应用：①通过不断改善和突破传统纳米磁颗粒SPIO的成像局限性，创新性地改变其粒径和形貌特性，真正实现高细胞标记率、良好的生物相容性以及优越的成像性能。②完成了干细胞的标记和活体示踪，阐明标记后干细胞体内分化和治疗作用，并首次活体证明干细胞在粥样斑块、肝硬化的归巢和治疗。③实现了光学、PET、超声、MR的有机结合，成功对H2O2和Casapse酶进行多模态显像；④设计了多种诊疗一体化分子探针，并在细胞层面证明其效果；⑤成功在体应用上述相关探针，针对不同的肿瘤真正实现分子探针影像诊断和靶向治疗的有机结合。2．功能MR成像的研究与应用：将fMRI与多种影像数据处理算法结合，系统研究多种脑疾病的病理生理机制，创建脑功能损伤的评价方法。①在国际上率先发现了脑默认网络在阿尔兹海默病进程中的重要作用，认为其功能连接可作为临床影像学标志；②运用功能数据与抑郁症严重程度之间的关系进行建模，在国际上率先得到较为准确的抑郁症诊断模型；③采用先进的基于表面形态学算法，针对孤独症生成简明的预测模型。④发现轻微肝性脑病脑结构、功能连接均存在异常，为疾病的早期干预提供了重要证据。⑤本项目组还参与了由美国国立卫生研究院牵头的“人类1000脑功能连接组学计划”，贡献了10%的病例，共同构建世界级数据资源库，实现多个脑疾病相关的fMRI数据的共享。上述研究成果显著提升了多模态分子影像和功能影像的研究水平，为多角度研究发病机制、寻找超早期诊断与干预提供了创新性思路和方法。本项目已发表SCI收录论著141篇，包括NatCommun.、ACSNano、Radiology等权威期刊，总影响因子达596分，总引用频次3523次，其中他引3042次，单篇论文引用数达679次，引用期刊包括PNAS、Science、ChemicalReviews等著名期刊引用。本项目相关研究成果已经在包括上海长征医院、南京鼓楼医院等全国36家单位应用推广，同时，申请专利15项，其中授权9项。本项目共培养博士生42名，硕士生95名，并获得江苏省优秀博士学位论文2篇。客观评价：本项目发表SCI收录论著141篇，总影响因子596多分，总引用频次3523次，其中他引3042次，单篇论文引用数达679次。获授权国内发明专利9项，论文被ChemicalSocietyReviews、NatureReviews、Neuroscience、NatureReviewsNeurology、PNAS、Brain等顶级期刊引用（附件9），受到国内外同行高度认可。项目组成员应邀在北美放射学年会（RSNA）,欧盟亚洲链接项目（EAPCoBIR，德国、法国），法国放射年会，亚太放射学术大会（AOCR）等国际会议做大会特邀报告（invitedspeaker）70余次（附件18-20）。主要内容分述如下：第一部分分子影像方面：磁性纳米颗粒SPIO方面的研究论文多次被ChemicalSocietyReviews、AngewandteChemie-InternationalEdition、JournaloftheAmericanChemicalSociety等国际著名期刊引用；ACSAppliedMaterials&Interfaces期刊评选本项目组的“SynthesisofBiocompatible,MesoporousFe(3)O(4)Nano/MicrosphereswithLargeSurfaceAreaforMagneticResonanceImagingandTherapeuticApplications”为其10篇阅读最多的论文之一。英国帝国理工大学NickLong教授在“ChemistryWorld”期刊评价我们在恶性脑肿瘤边缘无创示踪方面的工作“对脑肿瘤的示踪提供了令人兴奋的新方法”。“JVascIntervRadiol”期刊对我们在干细胞MR示踪方面的研究论文进行了大篇幅报道和多幅图片引用（附件21），ChemicalReviews也对此进行了正面报道（附件22）。关于MR干细胞示踪和动脉粥样硬化MR监测的工作分别获2008和2009年度江苏省优秀博士论文。NatureReviewsDrugDiscovery以及Nature旗下的ScientificReports对于本研究诊疗一体化探针方面的研究论文给与了正面评价，同时指出，诊疗一体化探针为分子影像的发展提供了新的契机。第二部分功能影像方面：本项目完成单位作为国内四家单位之一参与了由美国国立卫生研究院牵头的“人类1000脑功能连接组学计划”，进行了多种脑疾病fMRI数据共享，参与构建了世界级开放数据资源库，为未来神经科学和功能影像的发展提供了极大的便利，相关研究成果发表于PNAS.2010;107(10):4734-9，单篇引用数已达600余次，Science高度评价了我们的研究工作“rs-fcMRI是非常可靠的技术”（附件23）。第三部分相关技术方面：率先利用MRI和数据挖掘方法对孤独谱系障碍（ASD）建立预测模型，得到了孤独症的准确判别指标，此项成果被多篇国际知名期刊文章正面评述：英国UniversityCollegeLondon的RyotaKanai等人在NatureReviewsNeuroscience（附件24）中评论：“最近运用脑解剖图像预测ASD临床表现型的工作，强调了脑解剖图像成为临床诊断辅助手段的潜能”；最近在NeuroscienceandBiobehavioralReviews中发表的一篇文章也对我们研究结果及数据评估手段给予了肯定：“这些可喜的发现认为孤独症是脑皮质厚度发育异常疾病，其脑皮质厚度的改变是局灶的而非全脑，且持续至成年，严重影响了参与社会认知的脑区功能。本项目的阿兹海默氏病（AD）的fMRI研究结果发表于顶级影像期刊Radiology上，受到了国内外的广泛关注，著名神经病学家GiovanniBFrisoni在TheLancetNeurology(附件25)的综述中引用并讨论了这一研究结果：“阿兹海默氏病早期默认模式网络的功能损伤涉及了内侧颞叶和扣带回后部，随后扩展到侧顶叶和内侧额叶皮质，使疾病越发严重…一些静息态功能磁共振研究发现额叶顶叶之间的内在连接增强，部分专家认为这是一种补偿机制。”美国UniversityofTexasHealthScienceCenter放射学教授Jia-HongGao和Ai-LingLin也来函邀请将我们关于老年性痴呆AD患者的磁共振图片编入其关于神经退行性疾病多模态磁共振研究综述中。推广应用情况：1）成果应用应用单位遍及四川大学附属华西医院、复旦大学附属华山医院、第二军医大学附属长征医院等全国36家医院，产生了显著的社会效益（附件26-35）。要应用单位情况应用单位名称应用技术应用的起止时间应用单位联系人/电话中山大学附属第一医院MR分子影像和功能影像学技术和方法2000.01至今杨建勇/13802543290复旦大学附属华山医院分子和功能MR在急性缺血性脑卒中的应用2003.01至今耿道颖/13918539866第二军医大学附属长征医院分子影像学新技术：MRS技术2002.01至今刘士远/13761304518第四军医大学附属西京医院影像学理论、方法、技术2001.06至今宦怡/13891808716苏州大学附属第一医院磁共振分子影像和功能影像学新理论、新技术和方法2000.01至今胡春洪/13506219750浙江大学医学院附属第一医院功能MR新技术和数据处理方法2003.01至今肖文波/13486192697南京军区南京总医院分子影像学探针制备、分子影像学理论、MR小动物成像方法2003.06至今卢光明/13951608346南京大学医学院附属鼓楼医院功能影像学成像技术和数据处理方法2001.01至今周正扬/13951984590南京市儿童医院功能磁共振成像技术和数据处理方法2003.01至今杨明/13913951919（2）学术交流活动2004年-2009年期间，主办2次全国分子影像和功能影像学术大会和1次博士论坛，与比利时鲁汶大学、中国医科大学联合在国内南京、扬州、大连、北京、沈阳等地开展“欧盟亚洲链接计划”继续教育项目，累计学员3000余人次，极大地推动促进磁共振分子影像和功能影像在我国的推广和应用。（3）应用前景针对多模态分子探针匮乏的瓶颈问题，通过应用新材料、新设计和新方法，成功研制了多种分子影像探针，在肿瘤、细胞示踪、心脑血管疾病中加以应用，取得了多项突破性成果，真正实现了诊疗一体化；同时，围绕功能影像与生物学标记展开研究，为精神神经疾病的早期诊断和评价体系提供客观依据和新的诊断模式，具有广阔的临床应用前景主要知识产权证明目录：知识产权类别知识产权具体名称国家授权或申请号授权日期证书编号权利人发明人授权发明锰锌铁氧体复合的二氧化钛纳米磁性材料的制备方法中国ZL01113672.32004-09-08170423顾宁顾宁、徐丽娜、张宇、张海黔、李晓波授权发明纳米磁性颗粒体内收集器及收集方法中国ZL200310112755.22007-04-25321494顾宁顾宁，孙剑飞，张宇授权发明肿瘤磁致热疗用纳米发热剂的制备方法中国ZL200510041048.82008-03-05382078顾宁顾宁，张宇，马明授权发明用于癌症诊断的拉曼表面增强光纤导管传感器中国ZL200810023201-82009-09-23553746顾宁顾宁，江筱莉，金永龙，顾加雨授权发明超声磁共振联合造影剂及其制备方法中国ZL200610097375.X2009-12-02574532顾宁顾宁，杨芳，吉民，张宇授权发明注射用小分子修饰氧化铁纳米粒冻干粉及制备方法中国