《科學·轉化醫學》：科學家研發出低輻射PET掃描儀，能檢測早期癌症

美國加州大學戴維斯分校科研團隊研發了一種新型的PET掃描儀——「探險家」。研究證實，「探險家」與目前的PET檢查相比，可將輻射劑量減少40倍，並仍然獲得與現有掃描儀相同的影像信號。據悉，這項研究成果有望在早期癌症檢驗領域大顯身手；而在醫學研究的其他領域，如藥品研發等方面同樣潛力巨大。

PET（Positron Emission Computed Tomography），意為「正電子發射計算機斷層掃描」，其工作原理是先向人體注入放射性物質，然後使用放射性粒子跟蹤腫瘤和神經變性等疾病的跡象。據悉，PET掃描在早期疾病的診斷，尤其是在早期癌症的發現上具有獨特優勢，近些年這項技術為國際和國內醫療機構所逐漸採用。但現有PET掃描不乏爭議：掃描範圍比較小，且速度慢，因而被掃描者需承受較大的輻射劑量，甚至因此增加致癌風險。新的研究成果有望解決這一矛盾。

這項成果刊發於新近一期的頂尖學術刊物《科學·轉化醫學》上，並為《科學》雜誌網站報道。

現有技術爭論

非確定的檢測結果已知的輻射風險

PET的歷史不算短。早在上世紀七十年代，即有PET掃描儀進入臨床。而近些年PET的普及，往往和CT相結合，也即所謂「PET—CT檢測」。CT對我們來說並不陌生，其正式名稱為「X射線計算機斷層掃描，X—Ray computed tomography」，顧名思義，即用X射線透射人體，檢測X射線穿過人體后剩餘的射線量，經過計算機處理形成影像，能夠得到相當詳細的人體解剖圖，極大地幫助醫生作出診斷。

但對於早期癌症等病症，因腫瘤太小或尚無明顯組織結構變化，根據CT或磁共振檢測無法做出判斷。但在理論上，PET能夠分辨上述無明顯結構變化的病灶：在進行PET檢測前，需注射18F—FDG（氟代脫氧葡萄糖），這種藥物將正電子核素氟18標記於葡萄糖。藥物進入人體后，參與人體代謝，而惡性腫瘤理論上對於葡萄糖的消耗要超過正常細胞，因而會積聚大量正電子核素，形成「亮點」，從而被PET設備「捕捉」。

因能夠滿足大部分腫瘤的顯像，18F—FDG被譽為「世紀分子」。另外，18F—FDG並非適用於所有癌症，針對前列腺癌、腦癌等也可使用其他藥物。但值得注意的是，針對部分胃癌、前列腺癌、膀胱癌、腎癌等，PET檢測效果並不如意。

此外，上述注射進人體的藥物都具有放射性，其產生的輻射對人體可能產生潛在危害。2009年，北美放射學會學術刊物《放射醫學》發表研究報告警告，全身PET—CT掃描伴隨著大量的輻射劑量和癌症的風險。

而這種危害的多少，乃至與其查出疾病治療的可能收益之間如何評估，醫學界並未取得完全一致意見。

因對檢測效果以及潛在放射性的質疑，目前不少醫生都表示，不建議健康人使用PET—CT設備。而衛生部在2011年印發的《2011—2015年全國正電子發射型斷層掃描儀配置規劃》也強調，「嚴格醫療機構配置標準，加強准入管理，規範使用，保護患者合法權益。PET—CT檢查陽性率不低於70％。」——換言之，面對可能的風險，醫生只有在判斷有極大可能（70%）疑似癌症時，才可使用此設備。

「探險家」 不僅僅是檢測早期癌症

加州大學戴維斯分校科研團隊的研究證實，「探險家」與目前的PET檢查相比，可將輻射劑量減少40倍，並仍然獲得與現有PET掃描儀相同的影像信號。「因此，我們的掃描儀可以用30秒完成目前需要20分鐘才能完成的事情；或者可以大幅降低輻射劑量，以很少的輻射劑量進行掃描。」項目的負責人之一拉姆塞·巴達維教授表示。

減少輻射量的好處不僅僅是讓健康人可以更小的風險進行早期癌症篩查，更重要的是，其在醫學研究方面有著重要潛力。

「減少輻射劑量將使我們可以在長時間裡反覆掃描相同的受試者，以便我們更好地確定慢性疾病如關節炎、糖尿病和肥胖症的發病過程、原因和治療方法。」拉姆塞·巴達維表示。

事實上，多位醫學界人士告訴記者，人類對於很多病症特別是慢性病可謂「知其然，而不知其所以然」，對於其成因、發病過程均屬「未知」。而「探險家」在大大減少輻射計量后，則可以通過對健康人群的大樣本實驗，試圖「破解」疾病的病因。

項目的另一位負責人西蒙·切里教授表示，與傳統的PET掃描儀相比，「探險家」的另一個優勢是，其獲得的影像範圍更廣，解析度更高。「這樣可以讓我們更快地收集圖像，從而顯著減少掃描過程中因被掃描者運動造成的模糊。」

「探險家」的另一項可能大顯身手的領域是藥物開發，科研人員可以用PET「監控」藥物如何影響機體。「或許，未來醫藥企業除了知道『藥物是否到達腫瘤部位』之外，還可以了解『藥物在肝臟中的劑量』。所以，它可以幫助我們篩選到更好的候選藥物，從而降低臨床試驗的失敗率。「切里表示。

「我們還可以對細胞療法等醫療技術進行類似的監測。具體而言就是標記免疫細胞或者幹細胞，通過PET掃描記錄它們在身體內的活動，從而監控療效和預后。」切里說。

未來 希望在3年內進入臨床

巴達維還提到，「探險家」另一個應用方向是毒理學。他舉例子稱，很多納米顆粒通過唇膏、防晒霜等進入體內，但是我們並不清楚它們對機體的影響。「現在，我們可以嘗試利用持久示蹤劑標記一些納米粒子，『探險家』在靈敏度增加的前提下，可以追蹤到它們，且時間長度可以達到1個月。」

同時，因低劑量輻射帶來的幾乎無風險，「探險家」還能夠介入孕婦及兒童的基礎研究中，如研究胎兒大腦發育、兒童發育障礙等等。

就其個人而言，切里還表示希望這項技術被應用於多系統疾病的研究。切里表示，「探險家」的應用將極其廣泛，「我相信，將來的醫生和研究人員將以我們甚至從沒想過的方式使用這項技術，那將非常令人興奮。」研究團隊預計，在2018年下半年，「探險家」將進行首次人體實驗，而臨床實驗將在獲得FDA（美國食品和藥物管理局）批准後進行，團隊希望在3年內進入臨床。

從實驗室到應用的距離並不算短。研究團隊面臨的一大問題是，「探險家」的造價將為現有掃描儀的5—6倍。另外的挑戰是，基於「探險家」的高精度，為處理大量數據，他們仍需要改進和開發新的程序，以實現其全部功能。