作为现代医学的新兴学科,核医学利用放射性核素诊断和治疗疾病,能全面反映病变基因、分子、代谢及功能状态,更早期洞察疾病分子层面的信息,辅助临床研究攻克阿尔兹海默病等神经病学、肿瘤学和心脏病学的重大疾病,成为了精准医疗领域目前重要的细分方向。

来源

综合自国家卫健委、南方网

整理

黑炭

被誉为我国“核医学之父”的王世真院士与中科院高能所自主研发的我国第一台微型正电子发射计算机断层显像设备(PET)合影

PET-CT

分子探针

临床医学的研究和实践表明,精准医疗的精髓就是“个性化”+“靶向”,要实现这个目标,就必须应用到核医学分子影像技术。而核医学分子影像技术的核心,则是各种基因、蛋白、代谢分子构成的“靶向”分子探针(即“核药”),与疾病的起源、发展、归化和个性化差异息息相关。

核医学分子影像,尤其是PET/CT显像,在肿瘤的临床上能够实现的功能包括:病变良恶性的鉴别;寻找肿瘤原发灶;已有转移性灶或副肿瘤综合征;恶性肿瘤的分期;肿瘤治疗后残留或化疗后纤维化坏死的鉴别诊断;肿瘤复发探测,精确临床分期,手术可切除性评估;PET/CT图像引导下肿瘤精确放疗;早期监测肿瘤治疗后的疗效反应,筛选出针对性强,制订个体化的治疗方案;预测肿瘤治疗效果,预测肿瘤治疗失败及评估是否需要进一步的强化治疗高危人群筛查、早期精准诊断、正确分期、帮助临床确定精准治疗方案等方面都发挥着极其重要的作用。

由中科院高能所自主研发的人体PET

以肿瘤诊断中常用的、被誉为“世纪分子”的氟-18脱氧葡萄糖注射液(18F-FDG)为例。因恶性肿瘤细胞的代谢旺盛,导致其对葡萄糖的需求增加,因此在患者注入18F-FDG,可以使用PET-CT进行葡萄糖代谢显像,通过影像发现人体内异常的葡萄糖高代谢病灶。

这其中的原理是什么?

通俗来讲,肿瘤细胞的葡萄糖代谢率是正常细胞的2-10倍,可以理解为肿瘤细胞吃的食物比正常细胞吃的多的多。这时注射放射性药物至人体,就是将做了标记的食物提供给全身的细胞,包括肿瘤细胞。

接下来,病人进行PET/CT扫描,注射进人体的放射性药物就会发生正电子湮灭发射出伽马光子,通过被环状的PET探头捕获,设备通过捕获的伽马光子信息,并通过一系列的光电转换和算法重建出图像。

也就是说,标记的食物被肿瘤细胞和正常细胞摄取了,核医学影像设备可以识别此前做的标记,然后重建出图像。而图像上有一些异常高亮的地方,也就是核医学影像设备通过标记发现有的部位摄取的食物比其它部位多,这时就能判断出这些部位是有异常摄取的,提示可能有肿瘤的存在。

18F标记的葡萄糖代谢探针:中风大鼠的脑功能研究

此前有研究表明,PET/CT显像可改变30%-50%的癌症患者治疗方案,也就是说,如果没有经过PET/CT检查,30%-50%的癌症患者可能得不到精确治疗。

近年来,中国老龄化一直在加速,在可预见的未来,带病生存的中老年人将越来越多,心脑血管、神经病学疾病、恶性肿瘤等重大疾病的高发态势不容乐观。如何更早期洞察疾病分子层面的信息,辅助临床研究攻克阿尔兹海默病等神经病学、肿瘤学和心脏病学的重大疾病,成为核医学的重大挑战。

PRECISE

精准治疗

怎么定义这种精准治疗?举个病例来看。

有一个病例非常让人印象深刻:一位36岁的男性患者曾在PET/CT的帮助下,发现了肿瘤远端转移。

这位患者最初通过CT影像发现肝脏有巨块型肿块,后临床诊断为原发肝癌,临床根据这个影像检查的结论考虑切除并进行肝移植手术。

类似这种有很大创伤性的手术对于患者而言,需要做好充分的心理准备,临床上也需要基于细致、全面的检查,针对患者情况给出最为合适的治疗方案。所以在手术前,患者又进一步做了PET/CT检查,医生希望通过全身的分子影像检查,更为全面掌握患者癌症发展的情况,结果发现其肺部下叶有一类圆形结节摄取FDG,直径4毫米(通常小于5毫米的病灶在常规影像检查中难发现,且不会像核医学检查这样,给出明确的摄取情况),核医学诊断为该患者的癌症已经发生远端转移,不适合进行手术治疗,因为即使手术切除换肝等治疗后,癌细胞仍然会通过肺部转移而再次发生转移,所以更为合理的治疗方案是改用放化疗综合治疗。

如此,这位患者就避免了创伤性且无效的手术伤害和手术费用,并得到了更加有针对性的、精准的治疗方案。

作为威胁我国国民健康的“三大杀手”,一直以来,脑卒中、冠心病和肺癌都是医学专家们的主要攻克对象。

肺癌是对人类健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一。年,全球由肺癌导致的死亡病例高达万,位居全球癌症死亡病例数第一。在中国,肺癌死亡人数已经高达71万,位居全国癌症死亡病例数第一。

就肺癌而言,除了对早期发现、诊断分期、治疗策略的作用外,核医学分子影像尤其是对药物敏感、耐药和基因突变的相关检测更是意义重大。随着肺癌检测技术不断取得突破性成果,未来,肺癌有望成为临床可控的慢性疾病。

中科院高能所研发的国内首台具有完全自主知识产权的乳腺专用PET,实现了全数字化及三维断层成像,大幅提高乳腺癌早期微小病灶的检测能力。填补了我国该项技术的空白,提升了我国高端核医学成像设备自主创新能力。

HOPE

未来可期

尽管分子影像在癌症早期诊断中具有优势,但它从实验室到临床的道路也并非坦途。

近些年,曾经发展较缓慢的中国核医学市场也迎来了“暖春”。

年全国核医学普查结果显示,不管是核医学专业科室还是相关人员,年均表现出数量的快速增长,特别是核医学工作人员数量在经历年人员流失的惨状后,在年逆转回升,缓解了核医学人才不足的担忧。同时从绝对数量上面来看,核医学科室覆盖率仍然不高,医院占比也仅有53%,未来还有较大的提升空间。

核药是核医学的关键,它不仅是一种示踪剂应用于疾病的精准诊断,也越来越多应用于疾病的治疗。目前看未来发展趋势是“诊疗一体化”,不管是成像用核素,还是治疗用核素,都是靶向的,进入人体内就如同导弹,精确制导到疾病部位成像或进行治疗,这种治疗前景无限,核素药物的市场也很有前景。

年全国核医学现状普查结果简报

来源:中华医学会核医学分会

中国的核医学已经发展了数十年,但分子探针(“核药”)的发展与国际先进水平存在巨大差距,能用于临床的种类在过去近20年里进展不大。由于放射性核药探针的特殊性,目前国内还缺乏足够强有力的技术转化和临床化平台。医院要使用放射性药物必须拿到放射性药品许可证,分为四个等级,广东包括中山一院在内只有6个“四类证”,医院可以自己研发相关放射性药物。

公开数据显示,我国核医学市场规模由年的36.1亿元,上升至年的61.5亿元。

值得强调的是,基于核医学技术和设备构建的分子影像中心,对于基层医疗服务能力提升和打造县域医疗中心来讲,意义非凡。比如从肿瘤治疗来看,核医学科构建的分子影像精准诊疗能力可以明确肿瘤的分期、指导治疗和效果评估。医院和三医院而言,能够极大助力实现“大病不出县”的目标。“预计随着核药市场成熟,医院的必备选项。”业内人士认为。

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