腫瘤呼氣篩查實驗

　　醫(yī)學物理中心

　　精確放射治療系統(tǒng) ARTS 醫(yī)學物理中心供圖

　　源源不斷的交融與創(chuàng)新發(fā)生在合肥研究院醫(yī)學物理與技術中心：科學家?guī)е鴮嶒炚n題進入臨床與醫(yī)護人員一同研究；醫(yī)生將難題與物理學家“分享”，雙方聯(lián)手尋求答案；科研團隊將十幾年積累的科研成果集大成于一體，為更多患者服務……

　　■本報記者 楊琪 通訊員 孫策 

　　病床、手術臺、治療室是醫(yī)生的前線；實驗室、計算機、科研儀器是科學家的戰(zhàn)場。醫(yī)療、科研，這兩條日常中看似難以相交的“戰(zhàn)線”在中國科學院合肥物質研究所（以下簡稱合肥研究院）相遇，彼此之間不斷加深：科學家?guī)е鴮嶒炚n題進入臨床與醫(yī)護人員一起采樣；醫(yī)生將難題與物理學家“分享”，雙方聯(lián)手尋求答案；科研團隊將十幾年積累的科研成果集大成于一體，即將為更多患者服務……

　　源源不斷的交融與創(chuàng)新就發(fā)生在合肥研究院醫(yī)學物理與技術中心（以下簡稱醫(yī)學物理中心）。合肥研究院院長匡光力對《中國科學報》記者表示，2014年，合肥研究院積極推動“率先行動”計劃的落實并努力實施“一三五”戰(zhàn)略規(guī)劃，在“面向世界科技前沿”“面向國家重大需求”和“面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場”上邁出堅實的步伐。其中，醫(yī)學物理中心的建設正是“面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場”的舉措之一。

　　該中心針對我國防控和診治重大疾病及常見多發(fā)病的實際需求，面向醫(yī)學物理技術前沿，以精確放療、質譜檢測、核磁成像、等離子體醫(yī)療、激光醫(yī)療、運動健康等先進醫(yī)學物理技術研究為先導，探索醫(yī)學物理新方法和新技術的診療機理，發(fā)展相關新型醫(yī)療技術，運用新技術提高臨床診療技術水平，培養(yǎng)專業(yè)人才。

　　合肥研究院副院長、醫(yī)學物理中心主任江海河說：“醫(yī)學物理中心以‘一三五’培育任務為牽引，快速形成醫(yī)學物理‘主學科’方向。目前，我們正在承擔一批醫(yī)學物理及臨床轉化的研究項目。未來，我們希望在早期診斷、精準治療、系統(tǒng)康復等方面的技術創(chuàng)新上有所突破?！?/p>

　　擰成一股繩 

　　“那段時間，醫(yī)學物理中心臨床部與研究部參與實驗的很多同志經(jīng)常清晨六點多就到崗開展肺癌患者呼氣質譜實驗。”醫(yī)學物理中心書記、常務副主任王宏志回憶道。去年4月起，他帶領臨床部醫(yī)護人員與中心儲焰南副主任的科研團隊就肺癌患者呼氣質譜研究進行第二輪實驗。

　　“此次合作研究，是醫(yī)學物理中心在體制機制上的創(chuàng)新——讓科研走近臨床，讓臨床問題直接到實驗室?！蓖鹾曛菊f。

　　肺癌患者呼氣質譜研究的靈感源于嗅覺靈敏的動物。比如《英國醫(yī)學雜志》刊登了荷蘭的一只狗嗅出了超級病菌（艱難梭菌）等?！斑@是因為疾病會發(fā)出特殊氣味?！眱ρ婺细嬖V《中國科學報》記者。因此，一些科學家探索可否利用動物進行疾病無創(chuàng)監(jiān)測。在葡萄牙，科研人員實驗用蜜蜂診斷癌癥；非洲的科研團隊訓練大鼠，希望它們能從人類唾液中嗅探肺結核。

　　醫(yī)學研究證明，肺癌細胞會釋放揮發(fā)性有機物，因此，利用呼氣檢測診斷肺癌成為可能。在我國，肺癌已是首位惡性腫瘤死因，部分科研團隊近年來著手開展通過呼氣代謝組學進行臨床診斷。

　　首先，“近年來，呼氣分析與疾病診斷研究越來越受重視。”儲焰南說。其次，目前肺癌常規(guī)診斷主要有拍攝X射線胸片、CT斷層掃描及支氣管鏡檢等數(shù)種手段，但是各類檢查手段都有不足之處，需要有瘤體特征、射線有輻射、檢查器械要侵入，檢查過程煩瑣、速度慢、費用高，難以作為肺癌早發(fā)現(xiàn)的篩查工具。

　　儲焰南團隊通過承擔中科院低成本醫(yī)療項目，研制出了適合呼氣檢測質譜儀PTR-MS設備。“我們開展肺癌及對照人群呼出氣體在線測量，發(fā)現(xiàn)肺癌標志物特征，建立呼氣肺癌診斷模型技術方法。希望為肺癌篩查和早發(fā)現(xiàn)探索無創(chuàng)輔助診斷新技術途徑?！眱ρ婺险f。

　　開展呼氣在線檢測并不是一件容易的事情。從儀器穩(wěn)定性控制到方案設計，從志愿者征集到實驗流程，甚至是否空腹、是否刷牙等每一個細節(jié)都需要考慮并進行規(guī)范。

　　“此次實驗，我們采取一體化管理，讓臨床和物理學從一開始就結合在一起，真正體現(xiàn)出醫(yī)工結合?！蓖鹾曛菊f。經(jīng)過半年實驗后，他們自主研發(fā)的設備取得了很大進步，獲得了令人滿意的實驗結果。

　　高端設備“巧”落戶 

　　在醫(yī)學物理中心一層，一座厚實的大門“守護”著亞太唯一、國際先進的9.4萬高斯/孔徑400mm大型動物磁共振成像實驗系統(tǒng)。

　　這套科學裝置的“來頭”頗有幾分機緣巧合。2009年，中科院“百人計劃”入選者鐘凱加入中科院強磁場科學中心（以下簡稱強磁場中心），他的主要研究方向是高場下大型哺乳動物磁共振成像技術開發(fā)以及相關應用研究。在強磁場中心建設過程中，醫(yī)學物理中心也在籌建時期。經(jīng)過科學、充分的考慮后，科研人員一致認為應將這套國際先進的大型動物磁共振成像實驗系統(tǒng)安裝在醫(yī)學物理中心。因為，在該設備即將開展的眾多實驗中，有相當比例為與臨床科學相關聯(lián)的研究，涵蓋眾多醫(yī)學領域，比如認知神經(jīng)科學等臨床課題?！按殴舱癯上窦夹g自身發(fā)展就是一個多學科交互的過程，這套大型設備落戶醫(yī)學物理中心是一個非常好的選擇，與臨床更接近一些。”鐘凱說。

　　臨床醫(yī)生關注病人、病理，科研人員關注基礎研究和技術手段。其中的“中間地帶”不言而喻。“這就需要我們開發(fā)技術、手段和方法，它們的價值通過臨床應用來體現(xiàn)?！苯?jīng)過幾年建設，鐘凱團隊做了幾件頗有特色的事情。

　　與動物房和實驗室脫離的傳統(tǒng)動物研究不同，強磁場中心的科研人員將動物實驗室與9.4萬高斯/孔徑400mm大型動物磁共振成像實驗系統(tǒng)有機地整合在一起。

　　這樣一來，既可以更好地管理實驗室與動物房，又便于科研人員和醫(yī)生開展臨床病理研究。比如，科研人員開發(fā)轉基因動物模型與動物模型時，對環(huán)境的要求非?？量?，如果頻繁地在動物房與實驗室之間長途運輸動物，難以避免動物樣本不受到污染等。在醫(yī)學物理中心，經(jīng)過這樣的集成化設計和管理后，非常有利于科研人員對寶貴的動物樣本進行更加高效的利用，獲得更多有科學價值的數(shù)據(jù)。

　　對臨床醫(yī)生或科研者而言，找到更多病源是開展科研的一個難題?！八裕t(yī)生往回走一段，我們要往前再近一步，中間會合的地點就是利用模型動物，應用9.4萬高斯的磁共振手段找到結合點，開展跨學科研究，為臨床需求發(fā)展新的技術或方法，這是一種非常有效的模式?！辩妱P說。

　　來自臨床一線的需求源源不斷地與科研工作者相遇了。得知醫(yī)學物理中心有國際先進的磁共振設備，安徽醫(yī)科大學麻醉科教授找上門來，希望科研人員關注一個麻醉科醫(yī)生的醫(yī)學問題：心臟缺血之后對功能代償損傷的作用機制是怎樣的。

　　因此，強磁場中心的科研人員利用大鼠模型開展相關前期實驗，并得到了一些初步研究結果。利用這些結果，雙方共同向國家自然科學基金申請到了面上項目的資助。未來，他們將更深入地合作下去。

　　“副業(yè)”來專攻 

　　在醫(yī)學物理中心，具有自主知識產權的精確放療高端產品、核醫(yī)學智能專家系統(tǒng)研發(fā)及數(shù)字醫(yī)學與虛擬醫(yī)療系統(tǒng)研發(fā)等一系列工作讓人眼前一亮。

　　這些創(chuàng)新性的設備來自合肥研究院核能安全技術研究所（以下簡稱核安全所）?！耙粋€團隊應該‘遠中近’結合，不僅要面向國家重大戰(zhàn)略需求，做基礎研究、儲備技術，同時也應該做一些眼前就能夠用得上的技術，醫(yī)學物理中心就是這樣一個‘眼下’便可應用技術的平臺?！焙税踩L吳宜燦說。

　　核能的心臟是核反應堆，通過反應堆產生核能，從而進行發(fā)電等應用。在研發(fā)過程中，吳宜燦帶領團隊將核能領域先進的技術擴展到醫(yī)學領域，學科交叉造就了核技術的臨床應用：既可以檢測疾病也能夠治療疾病。

　　“我們研發(fā)出了具有自主知識產權的精確放射治療系統(tǒng)ARTS，其在癌癥的早期治療中發(fā)揮積極作用?！眳且藸N說。

　　如何在使用射線治療癌癥時更加精準，在殺死癌細胞的同時盡量降低對正常組織的損傷，這是醫(yī)學界一直在研究的難題之一。

　　基于在核能領域的厚實積淀，吳宜燦團隊將相關技術應用到精準治療中。他們精心設計人體模型、準確計算射線到達癌細胞或病灶的方向、角度與時間，精確無誤地實施治療方案，使得治療不僅能夠取得更好效果，同時最大程度地保護正常組織，將損傷降到最小。

　　“2006年，精確放射治療系統(tǒng)ARTS獲得了安徽省科技進步獎一等獎?！眳且藸N說。相對于核安全技術的其他研究，盡管ARTS是一個“副業(yè)”，但具有很好的應用價值和前景。與國際最先進的同類產品相比，ARTS不僅水平相當，在一些核心技術上甚至已經(jīng)超越。

　　團隊“遠中近結合”的目標也讓年輕的科研工作者更有動力，人才隊伍更穩(wěn)定。4年前成立的核能安全所建設得飛快，隊伍從最初的100多人已擴展為400多人?！啊h中近’目標的結合，讓隊伍伸縮自如，吸引年輕人才加入，讓他們感到有發(fā)展前景。”

　　目前，來自核安全所的團隊正與醫(yī)學物理中心臨床部合作開展利用中子治療癌癥的基礎研究。吳宜燦相信，未來，精確放射治療將在醫(yī)學物理中心的平臺上得到更多創(chuàng)新與應用。

　　合肥研究院擁有眾多物理領域的學科，在物理技術方面也發(fā)展扎實。江海河表示，他們正在謀化與資本合作共同提升中心臨床部（腫瘤醫(yī)院）的學科發(fā)展，打造先進的轉化醫(yī)學臨床平臺，有力支撐合肥研究院的物理技術研究，更好、更快地促進臨床實驗與應用轉化工作，為中科院未來生物醫(yī)藥及醫(yī)療設備研發(fā)、技術更新提供強大的支撐和服務。（楊琪 孫策）