■本報記者 丁佳 魯偉

9月7日，23歲的哮喘病人小鄒經(jīng)歷了一次特殊的磁共振檢查。

在中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所波譜與原子分子國家重點實驗室的核磁共振掃描室，技術(shù)人員給他穿上了一件特殊的“馬甲”，又遞給他一袋氣體。小鄒按照訓(xùn)練的方法將氣體吸進(jìn)去，然后屏氣6秒鐘。

在這神奇的幾秒之間，我國第一幅肺部疾病磁共振影像誕生了。

諾獎得主的遺憾

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、計算機(jī)斷層掃描（CT）、正電子發(fā)射計算機(jī)斷層掃描（PET）等。X射線的胸透和CT是臨床上最常用的肺部成像方法，但胸透只能獲得胸腔投影圖像，成像質(zhì)量不高；PET空間分辨率遠(yuǎn)低于CT；高分辨CT成像可得到清晰的肺部結(jié)構(gòu)圖像，但不能提供相應(yīng)的肺部功能信息。

更要命的是，這些方法都具有放射性，而肺是對輻射非常敏感的器官，這些放射性的影像方法可能對受試者造成一定的放射性損傷。

2003年，美國和英國的兩位科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)核磁共振成像技術(shù)而獲得諾貝爾獎。磁共振成像（MRI）作為一種無放射、無侵入的影像學(xué)技術(shù)，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，在人類健康和公共衛(wèi)生事業(yè)中發(fā)揮了巨大作用。

唯有肺部是個例外。傳統(tǒng)的MRI都是基于人體中水質(zhì)子（1H）的信號，但肺里絕大多數(shù)都是氣體，因此在圖像上表現(xiàn)為黑色區(qū)域，是傳統(tǒng)人體MRI中唯一的“盲區(qū)”。“現(xiàn)在還沒有一種能無侵入、無輻射地對肺部氣體交換功能進(jìn)行可視化成像的設(shè)備，這極大地阻礙了對早期肺部重大疾病的深入研究。”中科院武漢物數(shù)所研究員周欣很想發(fā)明一種方法，“點亮”肺部。

氙氣“大閱兵”

磁共振檢查前，小鄒吸進(jìn)去的那袋神秘氣體，是超極化后的氙氣（129Xe）。

“之前我只知道氙氣是一種惰性氣體，沒有太多了解，所以吸入之前還是有點擔(dān)心。”小鄒告訴《中國科學(xué)報》記者，“不過吸了后覺得，跟我們普通呼吸沒有什么區(qū)別。”

在基金委國家重大科研儀器設(shè)備研制專項“用于肺部重大疾病研究的磁共振成像系統(tǒng)研制”的資助下，在基金委醫(yī)學(xué)部和中科院的大力支持下，科研人員使用級聯(lián)激光光泵的核心技術(shù)，成功研制出氣體產(chǎn)率高、控制自動化、可移動式的氙氣體極化裝置，能將氙氣原子核自旋的極化度增強(qiáng)倍數(shù)提高到44000倍以上。

這臺完全自主研發(fā)的氣體極化裝置是周欣團(tuán)隊的“秘密武器”，也是研究所積累30年的成果，擁有20多項發(fā)明專利。

“一般狀態(tài)下，氣體原子是雜亂排列的，只有極少數(shù)原子對磁共振信號有貢獻(xiàn)。”周欣說，“超極化的過程相當(dāng)于把‘散漫’的氙氣集合起來進(jìn)行‘大閱兵’。大家排列整齊后朝著同一個方向，能大大提高信號靈敏度，將磁共振信號放大。”

超極化之后，惰性的氙氣變成神奇的“仙氣”，從而幫助科學(xué)家突破傳統(tǒng)磁共振不能對肺部成像的限制，成功“點亮”肺部。更重要的是，這種氣體安全無毒，具有良好的脂溶性和化學(xué)位移敏感性，在肺部氣血交換功能探測上具有獨特優(yōu)勢，因此在肺部疾病早期檢測方面有很大潛力。

一個醫(yī)生的愿望

肺病猛于虎。這一點，沒有人比天天守在屏幕前看片子的武漢大學(xué)中南醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像中心教授、主任醫(yī)師吳光耀更加清楚。

近年來，由于吸煙、空氣污染、人口老齡化等多種因素，慢性阻塞性肺疾病、哮喘、塵肺等肺部疾病的發(fā)病率逐年上升。以肺癌為例，與30年前相比，我國肺癌死亡率上升了468%。隨著空氣質(zhì)量下降，目前在城市里，每4個死亡的癌癥患者中，大約就有1個死于肺癌。

“如果能在早期發(fā)現(xiàn)肺癌，病人存活的希望會大大提高。”目前，吳光耀團(tuán)隊已開始與周欣團(tuán)隊合作開展臨床前研究。他發(fā)現(xiàn)，這種無侵入、無放射性的技術(shù)能將肺部通氣缺陷盡收眼底，從而為早期肺部疾病提供了全新的影像學(xué)技術(shù)。

而且，這項技術(shù)還能查找一些用其他方法發(fā)現(xiàn)不了的微小病灶。在小鄒的肺部磁共振圖像上，右肺的一個小黑洞就沒有被CT檢查出來。

“利用這種定量、精準(zhǔn)、安全的可視化方法，醫(yī)生可在肺部發(fā)生結(jié)構(gòu)性病變之前就發(fā)現(xiàn)功能上的改變，從而開展肺部重大疾病的早期檢測。未來，我們還可以對肺病患者的治療效果、預(yù)后情況進(jìn)行評判，并且能開展藥物研究，用途非常廣泛。”吳光耀說。

“受限于超極化儀器的高技術(shù)門檻和檢測費(fèi)用，目前超極化氣體肺部MRI雖尚未應(yīng)用于臨床，但國內(nèi)外醫(yī)學(xué)界都已意識到這項技術(shù)的潛力，并正在開展相關(guān)研究，以期進(jìn)一步提高圖像分辨率，提高氣體交換動力學(xué)研究技術(shù)。”周欣盼望著，這項技術(shù)能盡早應(yīng)用于臨床，解決老百姓的實際問題。

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