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干细胞移植有望成为治疗各种神经性疾病的一种新选择，然而迄今为止干细胞移植仍处于动物模型阶段。临床应用干细胞移植的主要问题是很难在细胞和分子水平上监测、定位、检查活体干细胞。目前最新的分子影像技术能更好地追踪植入、移植干细胞，且能够非侵袭、重复、定量检测移植／植入干细胞沉积、存活、迁移、分化的各个阶段。本综述简要阐述神经系统干细胞的修复应答机制，干细胞移植的各种分子成像方法以及干细胞在神经系统的临床应用。