超靈敏MRI技術(shù)：幫助肺癌患者早期診斷

人口健康直接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步。據(jù)我國2013年發(fā)布的腫瘤發(fā)病率統(tǒng)計年報表明，肺癌是我國目前首位惡性腫瘤，是癌癥死亡的頭號殺手，目前城市中每4名死亡的癌癥患者中，約有1名是肺癌。如何開發(fā)儀器進(jìn)行肺部疾病的早期診斷成為當(dāng)前國際醫(yī)學(xué)界和科學(xué)界研究的熱點。

近期，中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所周欣研究員領(lǐng)銜的團(tuán)隊正在開展的超級化氣體肺部MRI成像技術(shù)研究，有望對人體肺部氣體交換功能實現(xiàn)可視化，從而能夠盡早發(fā)現(xiàn)肺癌。

“癌癥的發(fā)生和發(fā)展通常是先發(fā)生功能病變，然后演化成結(jié)構(gòu)病變，即功能性變化是發(fā)生在結(jié)構(gòu)變化之前，這也是為什么當(dāng)發(fā)現(xiàn)肺部結(jié)構(gòu)病變時，通常都已經(jīng)到了癌癥中晚期的原因。然而，目前還沒有一種能對肺部氣體交換功能可視化的成像設(shè)備，這極大地阻礙了對肺部重大疾病早期的深入研究?！敝苄勒f。

周欣進(jìn)一步解釋說，目前的胸透、CT和PET儀器均可用于肺部成像，但由于它們所放射出的射線都屬于高能射線，會殺死人體內(nèi)的白細(xì)胞，對人體造成一定傷害，所以不宜短時間內(nèi)多做。另一方面，肺部氣—氣交換和氣—血交換的功能信息是衡量肺部健康狀態(tài)的一個重要指標(biāo)，而CT和PET等成像技術(shù)都不能提供這兩大功能信息。

“我們這項研究不僅獲得肺部的結(jié)構(gòu)信息，還將對肺部氣體交換功能進(jìn)行可視化研究，從而展開人體肺部重大疾病的診斷前研究?！敝苄勒f，“其主要原理是：先利用激光技術(shù)增強(qiáng)電子自旋信號，然后將電子信號轉(zhuǎn)移增強(qiáng)惰性氣體的磁共振信號，進(jìn)而對肺部氣體進(jìn)行成像?！?/p>

在實驗室里，周欣向記者展示了他和團(tuán)隊開發(fā)出來的針對于肺部重大疾病診療的高端醫(yī)療設(shè)備肺部磁共振成像儀。這種超低濃度物質(zhì)檢測的分子探針和分子影像技術(shù)，能夠用于癌癥和腫瘤分子的早期檢測?！皞鹘y(tǒng)的磁共振技術(shù)通常只能檢測液體、固體樣品或組織，而不能檢測氣態(tài)的磁共振信號，因為氣體的密度通常比液體或固體低1000倍左右?！?/p>

周欣研究的超極化129Xe和3He技術(shù)及裝置，能夠克服這個磁共振的核心挑戰(zhàn)，且無放射性，并對肺部氣體的交換進(jìn)行可視化觀測，點亮肺部影像。

他解釋，目前的所有臨床影像學(xué)方法（胸透、CT等）僅僅能獲得肺部的結(jié)構(gòu)信息，但具有高靈敏磁共振信號的超極化Xe，卻能使肺部MRI清晰可見，不僅能作為氣體示蹤劑被人自然呼入，并且安全地溶于血液和組織，因此超極化XeMRI也成為目前唯一能對肺部功能進(jìn)行成像的影像技術(shù)。

目前，世界上掌握著超極化儀器關(guān)鍵技術(shù)的人屈指可數(shù)?！斑@是一項自主研發(fā)、具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，屬于世界領(lǐng)先，它的成功建立在幾代科學(xué)家在核磁共振技術(shù)上的30年基礎(chǔ)工作上。”周欣說，目前該設(shè)備已實現(xiàn)XeNMR信號增強(qiáng)10000倍，并成功獲得國內(nèi)首幅小動物活體肺部MRI影像。“預(yù)計再過一年左右，就能獲得對人體肺部的MRI影像，預(yù)計4年以后可以開展臨床研究?！?/p>