自從X射線發(fā)明以來，醫(yī)學影像技術的發(fā)展大概經(jīng)歷了三個階段：結構成像、功能成像和分子影像。醫(yī)學影像技術(包括結構成像和功能成像)和現(xiàn)代醫(yī)學影像設備(如：計算機斷層成像CT、核磁共振成像MRI、計算機X線成像PET、B超)的出現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的醫(yī)學診斷方式發(fā)生了革命性變化。但是隨著人類基因組測序的完成和后基因組時代的到來，人們迫切需要從細胞、分子、基因水平探討疾病(尤其是惡性疾病)發(fā)生發(fā)展的機理，在臨床癥狀出現(xiàn)之前就監(jiān)測到病變的產(chǎn)生，從而實現(xiàn)疾病的早期預警和治療，提高疾病的治療效果。因此，1999年美國哈佛大學Weissleder等提出了分子影像學(Molecular Imaging)的概念：應用影像學方法，對活體狀態(tài)下的生物過程進行細胞和分子水平的定性和定量研究。它是以體內特定分子作為成像對比度的醫(yī)學影像技術，能在真實、完整的人或動物體內，通過圖像直接顯示細胞或分子水平的生理和病理過程。它在分子生物學與臨床醫(yī)學之間架起了相互連接的橋梁，被美國醫(yī)學會評為未來最具有發(fā)展?jié)摿Φ氖畟�醫(yī)學科學前沿領域之一，是二十一世紀的醫(yī)學影像學!

　　傳統(tǒng)影像學主要依賴非特異性的成像手段進行疾病的檢查，如不同組織的物理學特性(如組織的吸收、散射、質子密度等)的不同，或者從生理學角度(如血流速度的變化)來鑒定疾病，顯示的是分子改變的終效應，不能顯示分子改變和疾病的關系。因此，只有當機體發(fā)生明顯的病理或解剖結構的改變時才能發(fā)現(xiàn)異常。雖然圖像分辨率不斷提高，但是若此時發(fā)現(xiàn)疾病，已然錯過了治療的最佳時機。然而，在特異性分子探針的幫助下，分子影像偏重于疾病的基礎變化、基因分子水平的異常，而不是基因分子改變的最終效應，不僅可以提高臨床診治疾病的水平，更重要的是有望在分子水平發(fā)現(xiàn)疾病，真正達到早期診斷。分子影像學不再是一個單一的技術變革，而是各種技術的一次整合，它對現(xiàn)代和未來醫(yī)學模式可能會產(chǎn)生革命性的影響。

　　分子影像學的優(yōu)勢，可以概括為三點：其一，分子影像技術可將基因表達、生物信號傳遞等復雜的過程變成直觀的圖像，使人們能更好地在分子細胞水平上了解疾病的發(fā)生機制及特征；其二，能夠發(fā)現(xiàn)疾病早期的分子細胞變異及病理改變過程；其三，可在活體上連續(xù)觀察藥物或基因治療的機理和效果。通常，探測人體分子細胞的方法有離體和在體兩種，分子影像技術作為一種在體探測方法，其優(yōu)勢在于可以連續(xù)、快速、遠距離、無損傷地獲得人體分子細胞的三維圖像。它可以揭示病變的早期分子生物學特征，推動了疾病的早期診斷和治療，也為臨床診斷引入了新的概念。