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第三代同步輻射成像有望成臨床重要診斷手段

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源:科學(xué)時(shí)報(bào) 瀏覽:705

  一束細(xì)到肉眼無法覺察的光線,能像X射線那樣將人體組織、血管完全記錄下來,其微米級(jí)別的精確度,甚至能讓X光線也無法覺察的腫瘤初期細(xì)胞也暴露無遺,從而更早地發(fā)現(xiàn)異常病變。

  在近日舉行的主題為“同步輻射在醫(yī)學(xué)臨床診斷中的應(yīng)用”的第97期東方科技論壇上,專家們表示,20多年來,同步輻射的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究伴隨著同步輻射光源的發(fā)展取得巨大進(jìn)步,發(fā)展出許多常規(guī)光源不可能完成的成像方法和檢測技術(shù),具有很好的發(fā)展勢頭和應(yīng)用前景,第三代同步輻射成像有望成為未來臨床醫(yī)學(xué)診斷的重要手段。

  醫(yī)學(xué)診斷優(yōu)越性顯著

  同步輻射光源是特殊的大科學(xué)裝置,能夠提供從硬X射線到遠(yuǎn)紅外波段的高亮度光束。自1947年首次觀察到同步輻射以來,同步輻射光源的發(fā)展已經(jīng)歷了三代。隨著第三代同步輻射光源的廣泛使用,X射線光源的特性得到極大改善,為新的X射線成像方法的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件。

  據(jù)介紹,目前的研究已將X射線顯微的應(yīng)用擴(kuò)展到早期腫瘤診斷、輻射治療、植物和農(nóng)作物、先進(jìn)制造業(yè)、考古學(xué)和地球物理學(xué)、先進(jìn)材料制備等領(lǐng)域,其中成效最突出的當(dāng)屬臨床醫(yī)學(xué)診斷。專家指出,這緣于第三代同步輻射在醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用方面顯著的優(yōu)越性。

  新光源能清晰拍出過去“隱形”的血管、神經(jīng)等軟組織照片。上海應(yīng)用物理研究所研究員肖體喬說:“傳統(tǒng)方法診斷可看到幾毫米,新光源則能細(xì)致到微米。這有助于更早發(fā)現(xiàn)病變,提前介入治療。”

  專家表示,目前X射線雖能起到很好的成像作用,但因其所含的光線種類較多,且方向相對較散,形成的各種影響重疊在一起,圖像比較模糊。而第三代同步輻射光源方向性較強(qiáng),即便是人體內(nèi)的毛細(xì)血管,也能清晰地拍出來。因此,有了第三代同步輻射光源后,醫(yī)生若發(fā)現(xiàn)病人某部位毛細(xì)血管突然增生,就可以有意識(shí)地發(fā)現(xiàn)腫瘤。另一方面,第三代同步輻射光源較“純凈”,對人體的危害性相對較小。

  眾所周知,癌癥等疾病是越早診斷越好,但往往發(fā)現(xiàn)時(shí)腫瘤已到中晚期。中科院上海應(yīng)用物理研究所所長徐洪杰研究員指出,同步輻射X射線成像具有傳統(tǒng)X射線成像方法所不具有的特點(diǎn)。他說:“X射線成像基本是吸收成像,對弱吸收物體成像,如乳腺癌、肺癌的早期診斷很困難。而第三代同步輻射光源具有良好的相干性及相干通量,使得許多以前無法完成的成像實(shí)驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)?!?/FONT>

  據(jù)介紹,同步輻射的醫(yī)學(xué)應(yīng)用主要基于同步輻射極高的強(qiáng)度和較寬的能譜范圍。與X光管的特征譜相比,同步輻射可提供極高的光通量和平滑的能譜,能在任意能量強(qiáng)度下產(chǎn)生單色X光束。由于單色光束在穿透人體組織的過程中只有強(qiáng)度改變,能譜不變,因此可以消除在醫(yī)學(xué)成像和治療中經(jīng)常遇到的射束硬化問題。另一方面,由于單色光能量可調(diào),研究人員可以通過選擇最有效的能量來獲得特定過程的增強(qiáng)成像和輻射效果,從而使病人在治療過程中以更少的劑量獲得更好的成像質(zhì)量。

  以“上海光源”為契機(jī)

  推動(dòng)國內(nèi)發(fā)展

  本次論壇旨在研討國內(nèi)外同步輻射在醫(yī)學(xué)臨床診斷中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,討論我國在這一研究領(lǐng)域的未來發(fā)展策略及主要應(yīng)用方向,探討如何用好上海光源建造這一契機(jī),通過加強(qiáng)學(xué)科交叉聯(lián)合推動(dòng)國內(nèi)在這一重要研究領(lǐng)域的快速發(fā)展。來自加拿大國家同步輻射光源研究基地、意大利Elettra同步輻射光源研究基地、澳大利亞同步加速器國家實(shí)驗(yàn)室、東京理科大學(xué)、日本光子工廠(Photon Factory)和我國上海交通大學(xué)、中山醫(yī)院、中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所以及中科院上海應(yīng)用物理研究所等單位的30多位同步輻射X射線成像、生物醫(yī)學(xué)成像學(xué)者參會(huì)。

  目前,國家重大科學(xué)工程、第三代同步輻射裝置“上海光源”正在緊張建設(shè)中,作為首批線站之一的“X射線成像及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用光束線站”,將使我國的同步輻射醫(yī)學(xué)臨床診斷研究邁上新臺(tái)階。徐洪杰表示,“上海光源”可以提供單色、通量高和可調(diào)諧范圍大的優(yōu)異硬X射線。該線站預(yù)計(jì)2009年建成,可動(dòng)態(tài)、清晰地拍攝出反襯性很弱的軟組織,如血管、神經(jīng)等的圖片,還可觀測到生物體內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程。若能在建成后推廣應(yīng)用,將有效提高我國腫瘤早期的診斷幾率。

  然而與會(huì)專家也表示,一個(gè)小型同步輻射裝置造價(jià)不菲,因此將同步輻射X射線成像方法應(yīng)用于臨床診斷雖然前景很好,但目前僅處于應(yīng)用研究階段。要得到進(jìn)一步的臨床應(yīng)用,還需選擇一些條件合適的醫(yī)院、醫(yī)學(xué)研究中心等作為載體。目前,世界上很多同步輻射裝置上都建立了專用實(shí)驗(yàn)站,用于醫(yī)學(xué)成像研究。

  專家們希望能通過本次論壇,組織國內(nèi)外專家研討圍繞同步輻射在醫(yī)學(xué)臨床診斷中的應(yīng)用問題,建立有效機(jī)制,推動(dòng)不同學(xué)科的交叉融合,促成同步輻射專家和醫(yī)學(xué)專家的長期密切合作,并探討了相關(guān)研究方向和具體項(xiàng)目設(shè)立等問題。


 

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