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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。近年來，由于吸煙、空氣污染、人口老齡化等多種因素，我國肺部疾病的發(fā)病率逐年上升。研發(fā)出更有效的儀器進(jìn)行肺部疾病的早期診斷成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)界研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。
2010年，中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周欣研究員的團(tuán)隊(duì)開始開展超極化氣體肺部MRI成像技術(shù)研究，欲對人體肺部氣體交換功能實(shí)現(xiàn)可視化，從而能夠盡早發(fā)現(xiàn)肺癌。日前，該團(tuán)隊(duì)取得了重大突破。9月4日，基于這項(xiàng)技術(shù)，他們研發(fā)的肺部磁共振成像儀已經(jīng)獲得了我國首幅超極化氙—129（129Xe）人體磁共振影像。9月6日，團(tuán)隊(duì)又開始了這項(xiàng)技術(shù)的臨床前研究，通過與武漢大學(xué)中南醫(yī)院吳光耀教授團(tuán)隊(duì)合作，獲得了我國*肺部病人（哮喘）的氣體磁共振影像。
已有技術(shù)存在不足，阻礙肺癌等疾病的及早發(fā)現(xiàn)
目前，臨床上用于肺部疾病檢測的影像學(xué)技術(shù)包括胸透、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（PET）以及傳統(tǒng)磁共振成像（MRI）等。
X射線的胸透和CT是臨床上zui常用的肺部成像方法。胸透的方法只能獲得胸腔的投影圖像，成像質(zhì)量不高。利用高分辨CT成像可以得到清晰的肺部結(jié)構(gòu)圖像，但不能提供相應(yīng)的肺部功能信息。單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層影像和正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描可以得到肺部部分功能和結(jié)構(gòu)的空間信息。但是這兩種影像方式的空間分辨率都比CT低很多。
雖然這些方法都能夠得到肺部的空間結(jié)構(gòu)和一定的功能信息，但是這些方法都具有放射性，同時(shí)肺是對輻射非常敏感的器官，這些放射性的影像方法可能會對受試者造成一定的放射性損傷，另一方面，這些成像技術(shù)都不能全面提供衡量肺部健康狀態(tài)的重要指標(biāo)——肺部氣—氣交換和氣—血交換功能指標(biāo)。“這極大地阻礙了對肺部重大疾病早期的深入研究，等發(fā)現(xiàn)肺部結(jié)構(gòu)病變時(shí)，通常都已經(jīng)到了癌癥中晚期。”吳光耀說。
相比以上肺部疾病檢測影像學(xué)技術(shù)，磁共振成像（MRI）是一種無放射、無侵入的影像學(xué)技術(shù)，它不僅能對人體大部分組織和器官的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，也能對其功能進(jìn)行成像，但肺部空腔卻一直是它的“盲區(qū)”。
傳統(tǒng)的磁共振成像都是基于人體中水質(zhì)子（1H）的信號，但對于具有許多氣體和空腔組織的肺部，其水質(zhì)子濃度比正常組織低約1000倍，圖像上表現(xiàn)為黑色空腔區(qū)域。為了把這個黑色空腔區(qū)域“點(diǎn)亮”，必須獲得信號增強(qiáng)大于數(shù)萬倍的氣體信號。
“看清”肺部氣體交換功能，為多種疾病的診斷帶來可能
為了能將肺部空腔“點(diǎn)亮”，2010年，周欣團(tuán)隊(duì)開始開展超極化氣體肺部MRI成像技術(shù)研究，并zui終選擇氙—129作為成像所需的氣體。據(jù)了解，超極化氙—129良好的脂溶性和化學(xué)位移敏感性，使其在肺部氣血交換功能探測上具有*的優(yōu)勢，不僅能反映肺部的形態(tài)學(xué)信息，也可以提供肺部的生理功能信息，能夠只使用一種手段就得到擴(kuò)散、彌散、灌注等多方面信息。
“我們這項(xiàng)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。”周欣說，“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。”
在核磁共振掃描間外，通過視頻監(jiān)控器，吳光耀介紹了完成一次超極化氙—129肺部磁共振成像的整個過程。
吳光耀說，在做檢測之前患者需要填一份知情同意書，然后再測試身體生理指標(biāo)。“這些測試包括血壓、脈搏和肺功能等，目的是為了監(jiān)測患者在前后生理指標(biāo)有什么變化。”
由于檢測時(shí)患者要吸入氙氣，為了讓他們能提早適應(yīng)，所以在檢測前有兩次吸氣練習(xí)。一次練習(xí)在進(jìn)入掃描間之前進(jìn)行，另外一次則在正式檢測前，練習(xí)用的氣體是氮?dú)狻?/span>
進(jìn)入掃描間前，患者必須先穿上一個像小馬甲一樣的線圈，然后平躺在檢測床上。接下來患者將提前制備好的一袋氙—129慢慢吸入，屏住呼吸6秒鐘，整個檢測就完成了。過程很快，患者不會有任何不適感。
超極化氙—129肺部磁共振成像技術(shù)突破了傳統(tǒng)磁共振成像不能對肺部空腔成像的限制，成功“點(diǎn)亮”肺部，為多種疾病的診斷及分期帶來可能。
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