环太平洋 彩蛋Spencer 发表于 2010-9-27 13:00 核医学历史、 黄钢) 核医学历史、现状与将来 (核学会大会邀请报告 黄钢) 自 1896 年 Henri Becquerel 与 Curie 发现与命名“放射性”以来，人类应用 放射性核素的历史已经历经了 110 年。在这近 110 年当中，无数领以激动的科 学家和科学成就一直引领着人类应用放射性核素发展的历史。1946 年，纽约的 Seidlin，Marinelli 以及 Qshry 在美国医学会上发表了题为“放射性碘治 疗：在功能性转移性甲状腺腺癌中的作用”的文章，被誉为开创了核医学发展的 历史先河；1957 年，Anger 利用带有针孔型准直器的 γ-仪首次成功的对 人甲状腺进行显像成为影像核医学的开始。今天，人类的历史已经跨度到 21 世 纪，人类和平利用原子核的技术早已经不可同日而语，核医学的发展更是已经步 入到影像时代，成为现代医学不可或缺的重要组成部分。而中国的核医 学，就如美核医学会 Wagner 教授在最新出版的《美国核医学》发表了 一篇题为“Molecular Imaging in China：Looking Back and Forward”的文章 最后一段：如果中国核医学的发展和我在中国大城市看到的通讯、运输和建筑方 面的变化一样，中国将很快走在影像的前沿。 1 核医学设备的发展 1）PET/CT 与工业科技进步带来社会生产力的相类似，随着 2001 年 PET/CT 进入商品化以来，核医学也进入了一个跳跃式的发展阶段，并被誉为从此变成 “clear”的核医学。2008 年 NATURE 系列《Nature Clinical Practice ONCOLOGY》专门对 PET/CT 的价值和前景进行评述，认为：PET/CT 融合结 构性成像和功能性成像技术为一体，克服了 PET 在临床实践应用中的系列障碍， 将临床实践和医学研究紧密的结合在一起， 在肿瘤的临床应用中将成为一个关键 的影像技术。据最新不完全统计数据，目前全世 界 PET/CT 装机数量达到 1 700 多台，2008 年仅美国的显像人次约 180 万人次，较 2001 年增加了将近 10 倍。而随着 PET 探测器的进一步改进、TOF 技术对信噪比的进一步改善和快速 CT 技术的进一步融合，PET/CT 探测的灵敏度和分辨率也将得到进一步增强，在 医学的实践中即将发挥更大的作用。 我国自 1995 年引进第一台 PET，2002 年引进第一台 PET/CT，发展也是相 当迅速。 据最新统计结果， 目前我国 PET/CT 的数量目前也已经达到 118 台， 2008 年总显像数量达到 11.5 万例次，较 2006 年上升了 30%以上，并且还在快速上 升。但由于国内核医学界及临床医生对 PET/CT 目前认识水平的差异、价格偏高 等因素，与国外 PET/CT 最新的应用研究相比，我国目前 PET/CT 的应用水平差 异很大，2008 年全国 PET-CT 单机最高检查量与最低检查量间相差 75 倍。而检 查项目仍停留在肿瘤性疾病诊断和鉴别诊断方面，而没有真正发挥 PET/CT 在肿 瘤应用方面的优势，即灵敏反映及预测肿瘤放化疗疗效、临床正确分期及预后评 估等方面。因此，如何引导国内核医学界有志之士，紧跟国际前沿，高质量、可 持续地发展 PET/CT 影像是未来所面临地挑战，这些方面可能还需要包括、 核医学界、临床医生以及科学研究者共同努力，才能线）SPECT/CT 单光子显像设备(SPECT)由于价格相对低廉，放射性药物容易获得、易于普 及等特点，一直是临床核医学应用的一个主流设备，占据着临床核医学应用 的 主导地位，目前国内拥有 SPECT 已经达到 450 台左右，并普及到县级医疗单位。 鉴于 PET/CT 融合机器在商业上的巨大成功，随着在 2004 年第一业化的 SPECT/CT 出现，人们对于与之类似的 SPECT/CT 系统的兴趣越来越大，国内装 机数量也越来越多。而且，由于单光子放射性核素较长的半衰期和巨大的化合物 标记特性，短半衰期正电子核素无法承担的速度较慢的 机体生理病理和表 达变化的缺陷更是为 SPECT/CT 影像的发展敞开了一个非常巨大的发展空 间。SPECT/CT 由于增加的解剖信息提高了扫描结果的灵敏度和性，在临床 实践中担当越来越重要的角色，SPECT/CT 较之平面扫描或 SPECT 在良恶 性骨病，甲状腺癌，神经内分泌瘤，甲状旁腺腺瘤的显像以及头颈部和骨盆区域 前哨淋巴结的探测方面的优越性已被清楚的显示。另外，由于闪烁扫描和源于 CT 的详细解剖信息的互补对于放疗计划和放射性核素治疗中器官的放射性 剂量测定的改善提供了可能性，SPECT/CT 多模式显像的评估也允许放疗肿瘤靶 标准确的放射量测定和放射性核素治疗反映的评价， 这对于在吸收剂量和生物效 应间建立清楚的关联很有价值。而随着高密度、 高输出通量、快速闪烁时间的 新一代 SPECT 探测器（如硅酸鲁、半导体探头）的进一步开发应用、快速采集程 序（flash3D）以及快速 CT 与 SPECT 的进一步融合，特别是广谱示踪剂的进一 步开发和应用，SPECT/CT 在影像中的地位将进一步得到提高。 我国自 2006 年引进第一台 SPECT/CT 以来， 临床应用得到广泛发展。 2009 年中国核医学年会也首次出现了 SPECT/CT 在临床应用价值方面地论文报道。主 要包括 SPECT/CT 在冠状动脉疾病和心肌缺血方面地诊断增益，以及 SPECT/CT 对肿瘤骨转移灶地鉴别诊断等研究。 尤其是高排数 SPECT/CT 联合应用 CTA 成像 与 MPI 成像在心肌缺血疾病中的应用价值研究，不仅进一步发扬了 MPI 在心肌 缺血中的诊断性优势，而且同时与冠脉病变部位相匹配，对于指导临床决策 具有非常重要的意义， 有望成为心肌缺血性疾病诊断的一个关键技术。 由于引 进 时间尚短，目前 SPECT/CT 在其它方面的应用价值还未能充分展现，但由于融合 显像对于结构显示的高分辨率，相信随着研究的深入，SPECT/CT 在未来的肿瘤 多肽显像、靶向药物成像以及虚拟内镜融合成像等方面具有更大 的发挥空间和优势。 3）PET/MRI 鉴于 MRI 极高的软组织分辨率和功能性 MRI 的临床应用， PET/MR 一直被认为是 最具发展前景的融合影像技术，可在现代影像中发挥及其特殊的作用。特别 是在脑科学研究方面，由于 PET/MR 结合了 MR 对于脑组织高分辨率优势和 PET 在神体、神经递质等脑功能显像等方面的优势，相信随着 PET/MR 的临床普 及，势必在神经疾病领域方面掀起一场影像学。但由于 PET 光电倍增 管受的影像及其它一些物理的影响因素，PET/MR 的研究一直到最近采取得 突破性进展，并进入临床前研究。最新《PNAS》和《Nature medicine》先后报 道了 PET-MR 在动物体内的研究结果，显示了 PET/MR 融合图像及其良好的应用 前景，并预计在来来的几年内，PET/MR 即可能得到商品化，并迅速推广到临床。 4）其它核医学设备 核医学设备的发展除了 PET/CT and SPECT/CT 外，目前国外还陆续推出一些具 有特殊作用的融合设备。包括乳腺造影术和核医学扫描的融合显像，超声和 PET/SPECT 的融合显像等等，SPECT/MRI 的研究也可见到报道。虽然这些设备目 前仍没有实现商品化，但由于其在某些专科方面的优势，预计在未来的发展中也 可以逐渐显示他们的作用。 2 放射性药物的发展 自 1932 年 Lawrence 等人发明了回旋加速器， 1938 年， John Lawrence 利 用回旋器制备的 32P 于一名 29 岁患有慢性骨髓性白血病的学生身上并取得了成 功以来， 放射性核素及其药物的发展几乎决定着临床核医学在历史长河中的兴衰 成败。1946 年，放射性碘应用于甲状腺癌的治疗；1960 年，99Tcm 发生器系统 首次被研制成功并应用于显像；1970 年，18F-FDG 问世。而随着 131I、99Tcm、 和 18F 三种放射性核素的发现和应用，这三种核素标记的放射性化合物几乎占 领着目前核医学临床的全部。99Tcm-植酸盐、99Tcm-DMSA、99Tcm- EHIDA、 99Tcm-MAA、99Tcm-MDP 等 99Tcm 标记的放射性药物至今仍是核医学临床的常规 显像剂，99Tcm 或 111In 标记的奥曲肽目前已经进入临床，并被认为在内分泌 肿瘤的诊断和应用中具有重要价值。 18F 在正电子药物的标记和应用中更是一枝 独秀，除应用最为广泛的 18F-FDG 外， 18F-FLT、18F-DOPA 等均已经进入临床 使用。而其它短半衰期核素如 11C、N15 等正电子核素，由于其衰变时间短，临 床推广也一直受到。应用 131I 标记的单克隆抗体治疗在目前也得到迅速发 展，Bexxar、Zevalin 两个目前已经通过 FDA 论证并应用于治疗 NHL 的放射性 药物已经在临床显示其独特的价值。 而随着新世纪生命科学研究的突飞猛进，人类基因组工程草图的完成，核 医学作为生物学、医学与核能技术相结合的产物，也随着进入一个全新的发展领 域— 核医学，这将对疾病发生发展机制的认识，疾病的早期诊断与治疗， 发挥着重要的作用，也可能是一个性的变革。受体显像、代谢显像、乏氧显 像、放射免疫显 像、基因显像（包括反义基因显像和报告基因显像等）和干扰 RNA 显像、细胞凋亡显像等等。虽然在这些领域，目前大部分的显像技术尚未能 进入临床，仅仅还处于研究阶段，但实验室的一些研究结果已经给了我们无比的 期待。当 然这个过程需要从事化学或放射化学、药学与医学工作者共同努力, 研发出新型放射性药物,才能使核医学在生化、生理、病理、药学研究与疾病诊 治中发挥更大的 作用。 3 核医学的未来和挑战 核医学的基本定义已经告诉我们， 我们始终站在医学临床研究和应用的前沿。 就如我们在回顾核医学历史发展的道的时候， 核医学的基本核心一直是我们先 辈在上世纪 4、50 年代建立在的示踪原理。生理示踪、血流示踪、生化示踪、 受体示踪、基因示踪，而这一点也势必促使我们对于人类医学研究的探 索和具有极大的桥梁 作用。通过示踪技术展示人类生命科学中的未知与进 展已经成为一股促进生命科学不断向前深入和发展， 促使基础科学到临床医 学发展的桥梁。临床研究发 现疑惑到基础研究解决疑惑；基础研究产生成 果到临床应用，周而复始，无穷无尽。核医学的历史发展轨迹已经充分 体现了这一点。如众所周知，生理学研 究中第一次展示人类血液动力学表现的 研究中就使用的放射性核素示踪技术。而在当今：随着基础研究发现脑受体在神 经疾病中的神经网络关系中承担着重要信 息传递作用，反映人类物质 基础的神体显像孕育而生； 随着人类基因组等生物学研究已经达到极致的时 候，需要为人类使用结成硕果的时候，报告基因 显像也在孕育而生。然而， 由于临床的发展远远滞后于基础研究，作为基础学科与临床医学的桥梁，如何通 过反映前沿的示踪技术提供可用于临床诊断和治疗的信 息，在大海般的信息浪 潮中筛选出具有重大推动临床医学发展的重要发现，并迅速转换成临床应用，这 是我们在研究和应用核医学技术所追求的。因此，在面对核医 学发展的未来时， 我们也必须加大对基础理论和应用研究的理解， 广泛去了解和接受先进科学技术 所带来研究，主动应用国内外的基础研究为核医学的发展 指点方向， 这样才能真正在基础医学和临床医学当中起到桥梁作用。