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健康观察,全身扫描的医学影像时代将在6个月后来临

 zhuxrgf 2018-11-27

咱中国老百姓,从小就熟悉孙猴子,火眼金睛,肚子里的蛔虫都逃不过那双眼。医学界的科学家,最高的理想就是胜过孙猴子,不仅能看到形状,还要观察到细节。对普通群众而言,大家都有过体检时透视、拍X光片、做B超的经历,发现点问题或是人家体检中心想多收点银子的时候,就要开出CT或核磁之类的检查单。掏钱的时候,大家就会想,这么贵,还不知道有没有辐射,能不能省点事,来个一次性的全身扫描,把瘤渣都看个清清楚楚明明白白?请让我代表医学影像学界的科学家向您宣布,这些可以有,已经有,试验进展顺利,6个月后就将投入临床应用。

健康观察,全身扫描的医学影像时代将在6个月后来临

咱们先来看看影像学的简单发展轨迹吧。时间倒转到1895年11月8日傍晚,德国维尔茨堡大学的校长伦琴先生,正在研究阴极射线,为了观察,他把房间弄黑,还给放电管弄了个黑色硬纸做的封套,在切断电源后,意外发现工作台上有闪光,经过重复试验,他确认这是当时未知的射线,取名为X射线。后来,他发现这X射线可穿透千页的硬书和几厘米厚的木板,只有铅板可以挡住射线。后来,伦琴发现X射线能穿透肌肉照出手骨轮廓。有次,伦琴的夫人到试验室看他,他让老婆把手放在用黑纸包着的照相底片上,用X射线照了15分钟后,获得了人类第一张X光照片,手骨清晰,手指上的戒指也能看清楚。老热闹啦,要知道那些老外可没听说过孙猴子,这隔空看骨的活儿,是真正超越想象力的。

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自伦琴大爷发布他的论文后,经过不断探索,医学影像学已发展为临床实践中重要的检查手段 ,借助X射线、电磁场、超声波等介质与人体相互作用,把人体内的组织结构及密度用影像方式呈现出来,为大夫诊断疾病提供判断基础。按以往的概念,医学影像又称为卤化银成像,因为是用卤化银这种感光材料来显像,在技术手段上,则逐渐开始应用X光成像仪、普通及螺旋CT、正电子扫描、彩色多普勒超声、三维彩超、核磁共振成像等等。这些技术的方向是计算机技术应用的加入,与图像处理、识别技术、人工智能等结合,从简单的形态诊断向集合形态、功能、代谢改变为一体的综合诊断体系发展。这其中,最具代表性的尖端技术是超强核磁共振成像仪及全身PET扫描仪。现在咱们来看看前沿研究的进展。

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2017年12月的一天,美国明尼苏达的研究中心,1名男子换上医院准备的长袍,在确定身上没有任何金属物后,走进了全球最强大的核磁共振成像仪,在他之前,进去的最大动物是猪。这台成像仪的质量是波音737飞机的3倍,周围被110吨磁铁和600吨铁屏蔽隔离。男子在4米长的检查仓内呆了1小时,研究人员对他的臀部进行了扫描,通过软骨组织的成像质量来检验成像仪的分辨率,试验成功,获得了极薄的软骨复杂细节的影像。在此前,研究人员已经进行了4年多的探究,用动物试验来校正磁场强度。如此小心,是因为这台价值1400万美元的成像仪在世界上只有3台。磁共振设备的强大,是用特斯拉T来衡量的,目前医院使用的是1.5T,试验中的设备是11.7T,分别装备在美国明尼苏达研究中心、巴黎生物医学图像研究所、美国国立卫生研究院,而德国、中国、韩国等国正在考虑构建14T的核磁共振设备。

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您或许想问,搞那么强的磁场干啥,不怕辐射吗?答案,磁场越强,信噪比越高,分辨率及成像速度就越快。举例来说,3T核磁成像能解析1毫米大直径的大脑结构,7T的分辨率可以达到0.5毫米,可以识别大脑皮质内的功能单元,观察到神经元连接间的信息流,这不仅可以用于诊断,也可进行治疗,比如更早发现关节炎或快速准确地利用电极进行深部脑刺激。但是,这也的确存在着风险。在上世纪70年代核磁共振应用初期,学者们认为0.5T是最大强度,因为,活体组织的离子导电性或会阻断电波;2002年3T核磁共振获得批准,而此前的1999年7T设备已问世,从3T到7T是个很大的挑战,受试者会感到头晕或眩晕,也会有组织过热,同时,分辨率提高后,也使设备对轻微的运动变得极为敏感,但经过反复试验,这些问题已得到解决。

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目前,21.1T的最强大核磁共振成像仪已经在美国国家高磁场试验室中运行,但内部直径只有约10厘米,不能用于人体研究,在小鼠试验中,已经进展到可对鼠肿瘤中的钠离子浓度进行扫描,这对疾病演进机制、药物作用细节的研究有极大帮助。2017年5月,11.7T的5米直径的成像设备已在法国交付,将在2022年对人类大脑进行扫描。研究人员推测操作14T以上的成像仪或许会使大脑神经传导减慢,刺激周围神经或破坏DNA,因此,设备已有,但研究十分谨慎。

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医学影像学中的另一个尖端技术是PET,正电子发射型计算机断层显像,方法是将生命代谢中的必需物质,比如葡萄糖或蛋白质等,标记上短效放射性核素,注入人体后,通过这些物质在代谢中的聚集,来反映生命实况。目前在临床应用中的PET存在着低信噪比、成像时间长、辐射剂量高的缺点。2017年这个领域取得了关键突破,加州大学戴维斯分校研制出了世界上首台全身PET扫描仪,并取名为探险家。探险家的概念是2005年时提出的,但困于经费,直到2011年项目才正式启动。2018年11 月24日,探险者的首批图像作品在美国芝加哥举行的北美放射学会会议上进行了展示,牛,牛叉,是显示放射示踪剂在三维空间移动的动态序列,人类的首批三维人体图像诞生了。探险者与常规的PET比较有这样几个神级的表现,在成像时间上常规PET全身扫描约20分钟,探险者只需20秒;在影像质量方面,常规PET只能成像身体的一小部分,探险者可追踪标记,同时看到身体的所有器官;在辐射方面,探险者相当于从洛杉矶到伦敦间往返飞行1次的辐射量,只是常规PET的1/40。探险者可以精确、全面、灵敏地显像,监测药物和毒素等物质在体内的实时动态反应,这将引起治疗及药物研发领域的革命,比如精准地了解药物在体内的反应。最后,报告应用计划,2018年12月进行首次临床试验,预期进入临床应用的时间为2019年6月。报告完毕,鼓掌还是献拇指,由您定。

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