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        醫用同位素為守護生命貢獻“核力量”

        來源:科技日報
        2024-03-26 10:23

        原標題:醫用同位素為守護生命貢獻“核力量”

        科技日報記者 都 芃

        吃下一顆碳-14尿素膠囊,吸一口氣再緩緩吐出。不一會兒,你就可以知道自己是否感染了幽門螺桿菌。這種被稱為碳-14呼氣試驗的檢查,是目前檢查幽門螺桿菌感染情況最便捷的手段之一。而在其中發揮關鍵作用的,正是放射性醫用同位素碳-14。

        不只是碳-14,近年來,隨著核技術與醫學領域的緊密結合,越來越多的醫用同位素被應用于臨床。不久前,我國醫用同位素產業再次迎來新突破。經中國工程物理研究院核物理與化學研究所中國綿陽研究堆(CMRR)輻照,由中核集團核工業理化工程研究院/有限公司(以下簡稱核理化院/公司)生產的克量級鐿-176同位素,順利制備出1.59居里的無載體镥-177產品,實現國產核藥產業鏈新突破。小小同位素,正在為守護人民生命健康發揮越來越大的作用。

        廣泛用于輔助檢查的神奇同位素

        物質由原子組成,原子又由原子核與核外電子組成,原子核內部則是質子和中子。同位素便是同種元素下質子數相同,而中子數不同的一類物質。由于它們同屬一種物質元素,在元素周期表中位置相同,所以被稱為同位素。不同的同位素之間的關系,就像一位母親生下的“多胞胎”,彼此之間雖然是親密的兄弟姐妹,但各自內部的“基因”卻不完全相同,因此呈現出的物理化學性質也存在細微差別。

        根據半衰期的長短,同位素可以進一步分為穩定同位素和放射性同位素。如果同位素的半衰期超過如今的地質時間,就被稱為穩定同位素。反之,則是放射性同位素。放射性同位素的原子核不穩定,它會放射出某種粒子并轉變為其他核素,這個過程會發出輻射。正是借助這種輻射,放射性同位素能被改造成為對抗疾病的有力“武器”,廣泛應用于臨床醫療。輔助檢查便是放射性同位素應用最多的領域之一。

        例如在碳-14呼氣試驗中,幽門螺桿菌產生的尿素酶,會將尿素分解為二氧化碳等。如果吃下的尿素膠囊中含有碳-14,那么分解后產生的二氧化碳中同樣也會含有碳-14。碳-14具有微弱的放射性,能夠被有效檢測。因此,如果胃內真的有幽門螺桿菌,那么碳-14就會像“記號”一樣打在尿素分解后產生的二氧化碳上。到時只要將呼出的氣體收集起來,檢測其中的碳-14含量,就能夠準確判斷被檢測者是否感染了幽門螺桿菌。

        除了常見的碳-14呼氣試驗,放射性醫用同位素也被應用于癌癥篩查。惡性腫瘤細胞往往比正常細胞需要更多的葡萄糖來提供能量?;谶@一特性,借助正電子發射計算機斷層顯像(PET-CT)檢查便可以發現早期的惡性腫瘤細胞。

        在檢查前,患者需要注射微量放射性藥物氟[18F]脫氧葡糖。其中的氟-18具有一定的放射性,同樣可以起到記號的作用。由于腫瘤組織的葡萄糖代謝更高,氟[18F]脫氧葡糖便會聚集于腫瘤細胞內。其中的放射性同位素氟-18在衰變過程中會產生正電子,與周圍電子相互作用,釋放伽馬射線。這一過程會被PET-CT儀器清晰地捕捉下來,進而間接標記出腫瘤組織的位置,并顯示其形態、大小等信息,實現對癌癥的早期精準篩查。

        利用“核導彈”精準打擊癌細胞

        除了輔助檢查,近年來,放射性同位素也被越來越多應用于癌癥治療中,成為精準打擊癌細胞的“核導彈”。相關療法利用載體或介入措施,將放射性同位素藥物注入患者體內。藥物發射出的射線會對病變組織進行密集照射,打擊癌細胞,保護正常組織。如碘-125、釔-90、镥-177、鐳-223等放射性同位素,均可用于相關治療。

        碘-125是一種典型的放射性核素,碘-125粒子發出的γ射線可以有效殺滅癌細胞。目前,國際上廣泛使用碘-125粒子植入療法來治療部分癌癥。中國人民解放軍總醫院第一醫學中心消化內科醫學部主任醫師、教授李聞介紹,碘-125粒子植入治療的原理,就是將放射源碘-125像種子一樣種到實體腫瘤里面,持續對其進行放射性照射。

        他形象地將普通放療比喻為“急火烤肉”,許多做放療的病人一天只能“烤”一次。由于放療的放射性相對較強,長時間的照射會對患者身體產生副作用。而放射性粒子植入則可以看作“小火燉肉”,患者體內植入放射性粒子后,粒子可以對癌細胞進行24小時照射。經過幾個月的持續治療之后,就能夠有效實現殺滅癌細胞的目標。

        同時,這一療法對患者自身及家屬的影響也降到了最低。即使患者在出院回家后,粒子也依然會在體內進行放射治療?;颊咴谒X、活動時,粒子都會正常進行工作。

        李聞介紹,放射性粒子植入療法對患者自身及身邊人的輻射影響也在可控范圍之內。碘-125的半衰期為60天,即2個月后放射量衰減至原始數值的一半,4個月后衰減為四分之一。測試表明,在患者1米外距離,輻射量已經可以低到忽略不計。如果穿上特定鉛衣,將放射線阻攔在身體內部,患者便可以正常與他人接觸,不會給其他人帶來顯著影響。

        技術不斷突破為患者帶來新希望

        放射性醫用同位素應用前景廣闊,但其研發制造考驗著一個國家的綜合科技實力。要實現放射性同位素的批量生產,目前最成熟的方法之一是借助反應堆或加速器,對穩定同位素進行輻照,使其轉化為放射性同位素。這一類能夠被用來生產放射性同位素的穩定同位素也被稱為前置核素。例如,镥-177的前置核素是穩定同位素鐿-176。對符合條件的鐿-176進行輻照,便可以產生镥-177。但如何生產高豐度、高化學純度的穩定同位素是一項高難度工作。有的同位素天然豐度極低,甚至不足0.1%,要想應用,其豐度就要達到99.9%以上,即把豐度提高1000倍。

        近年來,以核理化院/公司等為代表的同位素研發單位,在相關領域不斷取得技術突破。核理化院/公司穩定同位素技術研發中心副總經理蔡偉介紹,他們先后實現了豐度99%的硼-10、公斤級豐度99%的鉬-100、克量級鐿-176等關鍵醫用同位素產品的國產化突破,為增強我國醫用同位素產業鏈作出重要貢獻。

        此外,在核醫學科建設方面,我國也在向著數字化、智能化方向不斷邁進。核醫學科具有一定的特殊性。不同于醫院其他科室,核醫學科具有輻射防護安全、診療一體化等特殊需求,在防護安全、放射性藥物跟蹤等方面有較高要求。因此,核醫學科建設格外需要數字化、智能化技術助力。

        不久前,我國核醫療領域龍頭企業中國同輻股份有限公司與北京協和醫院共同推出了智慧核醫學平臺“輻智1.0”。該平臺在管理規范化方面,能夠實現科室資質、制度、文檔等領域的智慧化管理,確??剖疫\行高效便捷;在運營可視化方面,可對科室實時運行情況進行可視化監測,利用大數據分析,提高科室管理效率;在監測系統化方面,能夠對放射性藥物、輻射安全等進行實時系統化監測;在流程標準化方面,可對患者就診流程、藥物管理流程等進行標準化梳理,保證就診安全。中國同輻股份有限公司相關負責人認為,“輻智1.0”能夠有效推動核醫學科規范化、智慧化高質量發展,讓核醫學為更多患者帶來生命希望。

        責任編輯:鄭鑫

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