“核惠民生” 幸福加“碼”（下）

“分子成像”中的“超級偵探”

碳-11 是碳的人造放射性同位素之一，半衰期為20.38 分鐘。用碳-11 標記的放射性藥物在核醫(yī)學領域具有廣泛的應用，其中最早的應用是把碳-11 標記的一氧化碳用于血紅細胞研究。作為正電子核素，碳-11 可廣泛應用于氨基酸、脂肪酸、受體的配體和神經(jīng)遞質(zhì)等的分子標記。

用碳-11 標記的PET 顯像劑可用于探查腫瘤、腦血流、蛋白質(zhì)合成以及神經(jīng)遞質(zhì)功能活動， 在基礎科學和臨床研究中具有非常重要的意義。那么，什么是PET 呢？ PET 是英文“Positron Emission Tomography”的縮寫，其含義是“正電子發(fā)射斷層成像”。其原理是將注射到生物體內(nèi)的PET 影像探針上的正電子核素通過β+ 衰變釋放一個正電子，該正電子與附近的一個負電子發(fā)生湮滅，產(chǎn)生一對反方向的γ 射線，這些信號被PET 掃描儀捕捉后，通過計算機處理就可以得到圖像。

PET 是目前最有前途的顯像技術之一，可廣泛應用于核醫(yī)學領域。常規(guī)的醫(yī)學成像技術（如X 射線和核磁共振等）大多提供的是結構和解剖學信息，而PET 顯像則是通過正電子核素標記的影像探針分子提供生物功能方面的信息。

現(xiàn)在， 大多數(shù)獨立的PET 成像系統(tǒng)已經(jīng)被混合PET-CT（正電子發(fā)射斷層成像- 計算機斷層掃描一體化成像）所取代。PET-CT 對研究生命的生物過程、疾病的早期診斷以及腫瘤的鑒別、診斷分期與療效評估等都具有重要的意義。

分子影像探針的作用， 就在于在影像檢查中能夠“點亮”所有的病灶，這樣在診斷時才不會漏掉某些微病灶?？磥?，PET 的發(fā)展離不開影像探針分子的發(fā)展。常用的正電子核素除了碳-11 之外，還有氧-15、氮-13 和氟-18 等。運載這些正電子核素的示蹤藥物為生命的基本物質(zhì)，如葡萄糖、水、氨基酸以及藥物等。

氟-18 一向被譽為核醫(yī)學的“診斷專家”。它是通過回旋加速器生產(chǎn)的同位素，半衰期為109.8 分鐘。氟-18 可以搭載在“糖衣炮彈”（18F-FDG）上進入人體，從而完成“示蹤顯像”的使命?！?8F-FDG”的中文名為“氟-18- 氟代脫氧葡萄糖”，F(xiàn)DG（氟代脫氧葡萄糖）為葡萄糖的類似物，其在人體內(nèi)的代謝方式和葡萄糖幾乎一致。

與PET 影像技術相比，SPECT 設備的普及率更高， 臨床檢測費用更低。那么， 什么是SPECT 呢？ SPECT 為英文“Single-Photon Emission ComputedTomography”的縮寫，翻譯成中文為“單光子發(fā)射計算機斷層成像”。現(xiàn)在，單一的SPECT 顯像逐漸被SPECT-CT 所取代，并成為目前最先進的醫(yī)學影像設備之一，是進行活體疾病診斷和新藥研發(fā)的理想工具。

我國首個核醫(yī)學腫瘤顯像診斷1 類新藥“99mTc-3PRGD2”， 是國際上第一個用于SPECT 顯像診斷的廣譜腫瘤顯像劑?！?9mTc-3PRGD2”指的是“锝-99m（99mTc）肼基煙酰胺聚乙二醇雙環(huán)RGD肽注射液”， 這是我國自主研發(fā)的、以锝-99m 為示蹤劑的放射性核素偶聯(lián)藥物。作為顯像劑或示蹤劑進入人體后，锝-99m（99mTc）能夠聚集于特定的正常臟器組織或病變組織，并發(fā)射出具有一定穿透力的γ 射線， 通過SPECT 對這些光子進行探測和記錄，就可以獲得臟器組織或者病變部位的功能圖像信息。

锝-99m 本身所具有的理化性質(zhì)決定了其作為顯像劑的良好特質(zhì)，因此在核醫(yī)學診斷、治療等方面扮演著極其重要的角色。锝-99m 在顯像檢查中可用于全身骨掃描、肺灌注顯像、腎動態(tài)顯像以及心肌灌注顯像等，被譽為核醫(yī)學診斷的“萬能核素”。

“隔山打?！钡臒o形之“刀”

在放射治療領域， 我們聽到最多的可能要數(shù)伽瑪?shù)读?。其實，伽瑪?shù)峨m然叫“刀”，但它卻不是真正的手術刀。“伽瑪”指的是伽瑪射線（γ 射線），伽瑪?shù)妒且环N利用高能伽瑪射線進行精確放射治療的高科技設備。那為什么稱伽瑪射線為“刀”呢？這是因為從鈷-60 源發(fā)出來的γ 射線具有很高的穿透力和定向性，只要將其焦點對準病變的部位，就可以像手術刀一樣準確地摧毀病灶，所以稱其為“刀”也就不足為怪了。

從專業(yè)角度來講，伽瑪?shù)兜膶W名叫“伽瑪射線立體定向放射治療系統(tǒng)”。它通過將患者置于一個由多個鈷-60 源組成的球形裝置中，以保證各個方向的射線集中聚焦到患者腫瘤或其他病變區(qū)域。

為了確保治療的精準性，治療前需要用立體定位系統(tǒng)對患者病灶進行定位。這個立體定位系統(tǒng)有一個特制的坐標系?；颊弑涣Ⅲw定位系統(tǒng)相對固定后， 通過CT和MRI 對病灶進行斷層掃描，可以顯示患者病灶與坐標系各參照點的相對位置。

作為一種先進的放射治療設備，伽瑪?shù)稙樵S多難治性疾病的患者提供了一種新的治療選擇。與手術治療相比，伽瑪?shù)秾儆谝环N非侵入性的治療方式，能夠減少手術風險和患者恢復時間。

伽瑪?shù)兜闹饕獞梅秶X瘤、帕金森病、癲癇以及顱內(nèi)轉移瘤、腦膜瘤等。伽瑪?shù)犊梢酝ㄟ^調(diào)整射線的能量和方向來適應不同大小和位置的病灶，并且可以實現(xiàn)毫米級別的精度。

放射治療還有許多無形之“ 刀”，并與伽瑪?shù)兑黄鹜衅鹆朔派渲委熯@片天空。那么， 這些無形之“ 刀” 主要有哪些呢？

射波刀 射波刀為X 射線立體定向放射外科治療系統(tǒng)，是一種先進的精準放療利器。射波刀將“智能交互式機器人”和“影像導航技術”引入到腫瘤放射治療領域，可以實時跟蹤患者體內(nèi)的腫瘤位置、正常器官位置以及呼吸運動等信息，并同步反饋給“智能交互式機器人”。

射波刀可將高劑量的X 射線精準地從三維空間1200 個方向上聚焦到腫瘤病灶，誤差精度可控制在“亞毫米級”。

托姆刀 托姆刀也被稱為“螺旋光子刀”，是利用螺旋CT 與直線加速器結合、在CT 引導下360 度聚焦斷層、照射腫瘤的技術，適用于解剖結構復雜或特殊的腫瘤。托姆刀可以化繁為簡， 多個病灶一次完成，并且在最大限度保護正常組織的同時，可以較大幅度地提高腫瘤組織的照射劑量，降低并發(fā)癥的發(fā)生率和整體治療費用。

速鋒刀 速鋒刀又稱“放射手術腫瘤治療系統(tǒng)”，是迄今為止最先進的腫瘤無創(chuàng)清除和立體定向放射治療技術。速鋒刀在精準定位的基礎上可以360 度旋轉，因此可以全方位、實時動態(tài)追蹤腫瘤位置；患者腫瘤位置發(fā)生變化時，放療照射也同時追蹤變化。速鋒刀可以將放療的精準度提升到“亞毫米級”。

質(zhì)子刀 質(zhì)子刀的本質(zhì)就是放療，是目前最為先進的腫瘤放療技術。質(zhì)子射束就像“穿甲彈”一樣直達腫瘤細胞并實施精準的“定點爆破”，精度可達毫米級。質(zhì)子射束可以實現(xiàn)對癌細胞的最大化打擊，并顯著減少體表組織和正常器官受到的輻射劑量。

重離子刀 重離子放療用的射線主要是碳離子，和質(zhì)子放療用的質(zhì)子射線是不同的。光子放療和質(zhì)子放療對腫瘤DNA的效果是以單鏈斷裂為主，而重離子放療則是以雙鏈斷裂為主，這樣對腫瘤的殺滅效果會更好。碳離子到達腫瘤部位后，立即釋放出幾乎全部的能量，因而能有效殺滅腫瘤細胞，并幾乎不損傷周圍的正常組織。

造福于民的“綠色加工”

作為民用非動力核技術的重要應用領域，輻照加工指的是采用電離輻射對材料進行加工處理的一種工藝過程。這里所說的“電離輻射”，通常采用的是γ 射線、電子束以及X 射線等。這里所說的“材料”可以是高分子材料，也可以是化工產(chǎn)品、食品、生物制品等。輻照加工體系中無需催化劑和化學物質(zhì)，因此被譽為“綠色加工技術”。電離輻射可以改善某些高分子材料的物化性質(zhì)，從而提高其應用價值。在聚合物輻照改性中，主要包括聚合物的輻照交聯(lián)、輻照裂解和輻照接枝等過程。

輻照交聯(lián)形成的三維網(wǎng)狀結構可使聚合物具有不易熔融和難溶于溶劑等性質(zhì)。如低密度聚乙烯在輻照交聯(lián)前熔融溫度為115 ～ 125 ℃， 而輻照交聯(lián)后250 ℃ 時仍能保持其外形不變，且物性會變得柔順而有彈性，其絕緣性、耐腐蝕性、耐沖擊性等性能也得以大幅度提高。這種聚乙烯材料經(jīng)過輻照交聯(lián)之后品質(zhì)得到了極大改善，可廣泛應用于電線電纜絕緣層、泡沫塑料、熱收縮管等方面。

輻照裂解又稱輻照降解， 指的是在電離輻射作用下高分子主鏈發(fā)生斷裂的過程。輻照裂解可以使聚合物的分子量和熔融溫度降低，并提高其在溶劑中的溶解度。如聚四氟乙烯經(jīng)過輻照裂解之后，可裂解為幾個微米的超細粉，這是一種摩擦系數(shù)很低的固體潤滑劑。

作為對原有材料進行輻照改性的有效手段之一，輻照接枝在研制優(yōu)質(zhì)新材料方面具有重要的意義。在醫(yī)學領域，隨著人造器官的涌現(xiàn)，對高分子材料的性能提出了更高的要求。比如，為了改善聚合物的抗血凝性，減少血栓的生成，通常需要對聚合物進行輻照接枝改性。有研究機構利用輻照改性技術把不同官能團引入聚丙烯膜表面，從而提高了聚丙烯膜的血液相容性，可應用于人工肺等應用場合。

輻照硫化橡膠的問世，顯示了輻照加工的巨大潛力。輻照硫化指的是天然膠乳或橡膠分子在輻射作用下所發(fā)生的交聯(lián)反應，與橡膠硫化的過程非常類似。輻照硫化的優(yōu)勢在于不需要添加硫化劑和促進劑等助劑，因此可避免傳統(tǒng)化學熱硫化法造成的材料性能下降等問題。輻照硫化橡膠具有優(yōu)良的耐臭氧、耐老化、耐磨損、耐疲勞等性能，極大地提升了其應用價值。

“核惠民生”的公共視野

在崇尚生態(tài)文明的今天， 核技術在環(huán)境治理和公共安全等領域也具有廣闊的應用空間。環(huán)境污染危害極大，直接影響居民的幸福指數(shù)。如何治理環(huán)境污染，是核技術應用的重點領域。

在大氣治理方面， 大氣中的主要污染物為硫化物和氮化物，應用電子束輻照技術凈化多種污染氣體，已經(jīng)成為我國大氣環(huán)境治理的有效途徑之一。

在廢水處理方面， 我國利用輻照技術在生活污水和工業(yè)廢水處理方面積累了豐富的經(jīng)驗。高能射線的照射能夠有效殺滅水體中的病毒、細菌等有害微生物，繼而降低廢水中的生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）。

在污泥處理方面， 利用電離輻照可有效去除污泥中的細菌與寄生蟲，還能有效改變污泥的膠體狀態(tài)，達到脫水、除臭、沉淀的目的。污泥進行輻照處理以后，可作為土壤改良劑來改良土壤。對于啤酒廠產(chǎn)生的污泥，輻照處理之后還可以用作魚飼料。

在工業(yè)固體廢物處理方面，主要采用的是核輻照廢物處理技術與等離子體廢物處理技術。農(nóng)產(chǎn)品加工廠的垃圾廢物經(jīng)輻照處理后，可用于動物飼料或農(nóng)業(yè)肥料。對于廢紙、稻草、木屑等固體廢物，經(jīng)輻照處理后，可讓其發(fā)酵及糖化而產(chǎn)生酒精。

對于核燃料來講，利用核燃料循環(huán)技術可將使用過的核燃料進行回收、處理和再利用，以減少核廢料的產(chǎn)生和放射性污染。這對于實現(xiàn)核能資源利用的最大化以及保護生態(tài)環(huán)境都具有十分重要的意義。

安檢設備在機場、車站、港口等公共場所的廣泛應用，極大地提升了廣大人民群眾的乘坐安全感。利用X 射線安檢機、γ 射線探傷機等裝備來檢查行李、貨物等是否攜帶違禁品或危險物品，具有安全可靠、即時完成的優(yōu)勢。

以同位素與輻射技術為內(nèi)容的核技術，正在成為支撐國民經(jīng)濟各領域轉型升級、提質(zhì)增效的重要手段。特別是“核惠民生”的推動，更是把核技術與普通民眾的“衣、食、住、行、用”關聯(lián)了起來，使無形的核技術變成了人們生產(chǎn)和生活中的“得力助手”。

【責任編輯】蒲 暉

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