這是一個(gè)個(gè)曾經(jīng)鮮活的生命：趙麗蓉、羅京、陳曉旭、姚貝娜……但他們，最終都成為癌癥的犧牲者。

　　這是一組觸目驚心的數字：世界癌癥報告估計，2012年中國癌癥發(fā)病人數為306.5萬(wàn)，約占全球發(fā)病的五分之一；癌癥死亡人數為220.5萬(wàn)，約占全球癌癥死亡人數的四分之一。

　　毫無(wú)疑問(wèn)，癌癥已經(jīng)成為人類(lèi)健康的最大敵人之一。

　　對于癌癥的成因，目前科學(xué)家尚不完全清楚。但一個(gè)明顯的事實(shí)是，如果我們在癌癥剛剛發(fā)生的早期階段，就能夠準確診斷出來(lái)，便可以極大地提高癌癥病人的存活率。

　　目前，腫瘤的早期成像對于癌癥病人的臨床診療具有十分重要的意義，也是長(cháng)期以來(lái)國際上腫瘤學(xué)基礎研究和臨床應用的一大挑戰性問(wèn)題。

　　令人欣喜的是，近來(lái)，中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所的科研人員，在癌癥的早期診斷、腫瘤的早期成像方面取得重大進(jìn)展，成功研發(fā)新型光學(xué)—核素多模融合分子影像成像技術(shù)。

　　這種先進(jìn)的技術(shù)，相比目前的醫學(xué)成像技術(shù)，其靈敏度和分辨率有著(zhù)極大的提升。這意味著(zhù)，人類(lèi)在“戰癌”的漫漫征程中再進(jìn)一步。

　　顯著(zhù)的優(yōu)勢

　　我國癌癥發(fā)病率接近世界水平，但死亡率高于世界水平。

　　腫瘤防治專(zhuān)家認為，癌癥死亡率居高不下的一個(gè)重要原因在于我國癌癥發(fā)現較多處于中晚期。中國工程院院士、中國抗癌協(xié)會(huì )副理事長(cháng)程書(shū)鈞說(shuō)，美國近些年來(lái)癌癥的發(fā)病率有所下降，其5年生存率在60%至70%，而我國腫瘤患者5年生存率在30%左右。

　　蘇州大學(xué)轉化醫學(xué)研究院院長(cháng)時(shí)玉舫介紹，我國對腫瘤缺乏快速、特異早診手段。目前癌癥的診斷主要通過(guò)實(shí)驗室免疫學(xué)酶學(xué)檢測、影像學(xué)檢測等。

　　那么，現有的醫學(xué)成像技術(shù)有哪些缺陷呢？

　　傳統的臨床成像技術(shù)，如CT成像、磁共振成像、核素PET成像等，難以實(shí)現早期微小腫瘤病灶的檢測。其主要原因是成像技術(shù)的靈敏度瓶頸難以突破，直徑小于5毫米的微小腫瘤無(wú)法有效進(jìn)行成像。

　　中科院自動(dòng)化所副研究員王坤向《中國科學(xué)報》記者指出，腫瘤的產(chǎn)生、發(fā)展時(shí)間其實(shí)很長(cháng)，具體來(lái)說(shuō)，大致有4個(gè)階段。首先，是人體的基因出了問(wèn)題。其次，人體細胞分子層面開(kāi)始出現問(wèn)題，比如生物分子酶、蛋白等生物分子的表達。第三階段，則是人對營(yíng)養物質(zhì)和廢物的代謝出了問(wèn)題。最后，人體的器官組織的結構形態(tài)開(kāi)始出現問(wèn)題。在第三個(gè)階段，人們就可以通過(guò)解剖的方式，明確無(wú)誤地看到腫瘤了。目前，大部分醫療儀器只能在第四個(gè)階段發(fā)現癌癥患者身上的腫瘤，少部分影像設備可以觀(guān)測到第三個(gè)階段的異常。但此時(shí)，已經(jīng)處于癌癥的中晚期，往往救治存活率較低。

　　“我們的技術(shù)，就是要把醫學(xué)成像提高到分子影像的水平，通過(guò)我們的設備，能夠在分子細胞的階段，就是腫瘤的第二個(gè)階段，提早發(fā)現異常，診斷有無(wú)腫瘤的發(fā)生。”王坤說(shuō)。

　　這樣的技術(shù)，相對于以往的醫療診斷技術(shù)有著(zhù)巨大的進(jìn)步。

　　那么，科學(xué)家怎么能夠在分子細胞的水平判斷出人長(cháng)了腫瘤，得了癌癥呢？科學(xué)家采取的是“倒推”的手段。首先，科學(xué)家對已經(jīng)確診的腫瘤患者體內取得的切片，用顯微鏡等手段進(jìn)行檢測、研究，最終確定腫瘤患者的分子表達方式（比如說(shuō)分子表達的數目、種類(lèi)）。經(jīng)過(guò)細致、嚴謹的分析，科學(xué)家就能夠從分子細胞的水平，得出腫瘤的跡象。也就是說(shuō)，一旦患有腫瘤，病人體內的細胞的分子表達方式必然有某些共性?？茖W(xué)家正是依靠這些共性，來(lái)診斷出患者是否有腫瘤。

　　王坤介紹，傳統成像技術(shù)中，靈敏度最高的是核素PET成像和光學(xué)成像，但這兩種技術(shù)依然存在局限，不能夠在腫瘤發(fā)展的早期發(fā)現微小腫瘤病灶。這主要是分辨率和信噪比不夠，形成了對早期微小腫瘤探測的靈敏度瓶頸。

　　自動(dòng)化所研究員田捷領(lǐng)導的科研團隊，提出了高能伽馬射線(xiàn)和低能契倫科夫熒光輻射進(jìn)行內源雙重激發(fā)成像，即REFI成像，從而代替傳統的外源單一光學(xué)激發(fā)的光學(xué)成像模式。這一新型成像技術(shù)成功融合了核素PET成像和光學(xué)成像的各自?xún)?yōu)勢。相較于核素PET成像分辨率差的缺點(diǎn)，REFI將其極限分辨率由2~3毫米提高到了光學(xué)宏觀(guān)級別的亞毫米；相較于外源激發(fā)熒光成像，REFI將成像的信噪比平均提高了5倍以上。綜合以上優(yōu)勢，REFI突破了常規單模態(tài)成像的靈敏度極限，將動(dòng)物活體腫瘤無(wú)創(chuàng )成像檢測的靈敏度，由5毫米的最小病灶探測直徑推進(jìn)到了2毫米。

　　從5毫米到2毫米，這意味著(zhù)科學(xué)家能夠更早發(fā)現腫瘤的跡象，從而幫助醫生進(jìn)行診斷。

　　看似是3毫米之差，其實(shí)意義重大。王坤指出，在實(shí)驗小鼠身上，腫瘤從2毫米到5毫米的演變有2~3天，然而腫瘤小鼠的壽命只有幾十天。“人類(lèi)的壽命有幾十年，如果簡(jiǎn)單類(lèi)比的話(huà)，相當于提早好幾年發(fā)現這個(gè)人得了腫瘤。”

　　十年磨一劍

　　據了解，這一研究成果由副研究員胡振華和副研究員王坤為并列第一作者，由自動(dòng)化所聯(lián)合中國人民解放軍總醫院、武警總醫院等完成。參與這項研究，并撰寫(xiě)相關(guān)論文的人完全是本土化的科研人員，這體現了我國在前沿醫學(xué)成像理論和技術(shù)上的自主創(chuàng )新能力和科研實(shí)力。

　　在當前競爭激烈的科技界，尤其是在前沿醫學(xué)成像領(lǐng)域，要想依靠自主創(chuàng )新來(lái)取得突破，何其難也。但田捷等人就做到了這一點(diǎn)。

　　“今天的突破，其實(shí)是我們團隊是十多年的積累。”王坤說(shuō)。

　　所謂分子影像技術(shù)，是在2000年左右由美國的科學(xué)家率先提出。而田捷團隊，開(kāi)始相關(guān)研究也是從2002年開(kāi)始，可以說(shuō)，中外雙方幾乎處在同一條起跑線(xiàn)。但中國的科學(xué)家，雖然不能說(shuō)“笑到了最后”，但至少已經(jīng)取得了階段性的成果，達到國際領(lǐng)先的水平。

　　王坤介紹，REFI成像技術(shù)的成功，必須突破新型成像原理、新型成像的模型、重建的算法、新型的成像硬件系統這四大難點(diǎn)。也就是說(shuō)，從建立理論，到進(jìn)行實(shí)驗，再到研制模型機，都需要科研人員一一取得突破。所幸的是，得到相關(guān)的“973”項目、基金委重大專(zhuān)項等方面的資助，經(jīng)過(guò)十多年的潛心研究，中科院自動(dòng)化所的這支團隊終于克服重重阻力，最終取得了系列突破。

　　十年磨一劍，可謂是對中科院自動(dòng)化所這支團隊的最好評價(jià)。那么，國外怎么看待這一技術(shù)呢？

　　“我們的這項研究，相關(guān)的論文其實(shí)早在2014年底就已經(jīng)提交給國外的知名期刊。但因為我們的研究是一個(gè)新鮮事物，很難找到國外相對應的研究，期刊編輯審核了我們很長(cháng)時(shí)間。最終能夠被發(fā)表，也說(shuō)明我們的這項原創(chuàng )性的技術(shù)被國外的同行認可。”王坤說(shuō)。

　　根據王坤等人與多家醫院的合作研究發(fā)現，目前，REFI成像技術(shù)在診斷早期乳腺癌、肝癌、胃癌這三個(gè)主要癌癥方面，有著(zhù)突出的效果。

　　從技術(shù)走向醫用

　　讓先進(jìn)技術(shù)應用于醫療，是王坤等人長(cháng)期以來(lái)的愿望。此前，他們已經(jīng)研制了單模態(tài)的激發(fā)熒光臨床熟悉導航系統，目前已經(jīng)在301醫院、上海東方肝膽醫院等多家三甲醫院進(jìn)行臨床驗證工作。

　　不過(guò)，這種第一代的設備，其主要功能倒不是用于早期診斷，而是用在癌癥手術(shù)中為醫生提高輔助作用。具體來(lái)說(shuō)，這種第一代設備因為可以發(fā)現極微小的病灶，所以具備相當的實(shí)用價(jià)值。也就是說(shuō)，通過(guò)這臺設備，醫生能夠實(shí)時(shí)發(fā)現在手術(shù)進(jìn)行之前沒(méi)有發(fā)現的微小病灶，同時(shí)醫生還能通過(guò)它確定腫瘤的邊界線(xiàn)。“過(guò)去做手術(shù)，為了防止復發(fā)和轉移，一般都會(huì )多切很多，但是有了我們的設備，醫生就能夠清楚地知道腫瘤的具體范圍，沒(méi)有必要多切除一些組織。”王坤說(shuō)。

　　目前，醫生們已經(jīng)利用這種第一代設備做了好幾百臺手術(shù)，效果比較好。“通過(guò)我們的設備，可以提高手術(shù)的治療效果，延長(cháng)病人的生命。”王坤說(shuō)。

　　對于第二代雙模臺設備，王坤希望能夠在“十三五”期間研發(fā)出原型機。

　　“新一代的設備一旦進(jìn)入臨床，預計將會(huì )發(fā)揮巨大的作用，遠超第一代設備。”在王坤的預想中，第二代設備可以全面介入腫瘤的術(shù)前診斷、術(shù)中治療、術(shù)后的評估這三個(gè)階段，其最終目標，是全面提高腫瘤診療效果，推進(jìn)“精準醫學(xué)”在中國的發(fā)展。

　　展望未來(lái)，王坤希望他們的這項研究能夠獲得國家政策和社會(huì )資金的支持，最終幫助分子影像在臨床實(shí)用化上的突破。目前，他們也在一些企業(yè)進(jìn)行接觸，希望能夠加速相關(guān)醫療設備的研發(fā)。“分子影像技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了十五六年，已經(jīng)走到預臨床階段，世界各國都在發(fā)力，中國已經(jīng)有了良好的基礎，具備一定的優(yōu)勢，希望我們未來(lái)在臨床應用階段不要落后于人。”