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肺癌等疾病一般在发现时即处于晚期阶段，而日前一种在患病早期便能对脏器病变进行可视化研究的新仪器研制成功，有望——
■本报记者 丁佳
近日，安徽阜阳一名老人参加单位体检时，胸透检查显示正常。然而一个月后，老人却突然被确诊为肺癌晚期，数日内即不治身亡。
长期以来，苦于技术上的局限，广大病患和医务工作者一直无法从根本上摆脱这种面对肺癌“后知后觉”的窘境。日前，在国家重大科研仪器设备研制专项的支持下，一种在患病早期便能对脏器病变进行可视化研究的新仪器研制成功，在“照亮”肺部的同时，让患者重新找回了生的希望。
可怕的“黑盒子”
中国科学院武汉物理与数学研究所（以下简称武汉物数所）研究员、磁共振应用研究部副主任周欣深知肺癌诊断难的缘由。
“目前，胸透、CT和PET都可以用于肺部成像，但这些技术的放射性对人体有一定伤害。另一方面，它们也不能提供肺部气—气交换和气—血交换的功能信息，难以全面衡量肺部的健康状态。”
更重要的是，癌症的发生和发展通常是先发生功能病变，然后才演化成结构病变。这也是当医生发现患者肺部结构变化时，肺癌往往已经发展到中晚期的原因。换句话说，只有当病人长出肿瘤之后，透视设备才能发现。
传统的磁共振技术只能检测出液体、固体的信号，而气体由于密度太低，不能被仪器检测出来。周欣坦言：“目前，还没有一种能使肺部气体交换功能可视化的成像设备，这极大阻碍了对肺部重大疾病进行早期深入研究。”
这让他暗下决心，要锻造出一把打开这个人体“黑盒子”的钥匙。
一口“仙气”点亮肺部
一只大鼠在麻醉后被放入一台呼吸机中。随后科研人员将一种气体通入呼吸机，大鼠吸了几口这种气体后，神奇的事情发生了：其肺部的磁共振影像清晰地显示在电脑屏幕上。
这幅图片正是国内首张小动物活体肺部磁共振影像。那么大鼠所吸入的“仙气”究竟是什么呢？
“我们用的气体是氙气，它是惰性气体的一种，对人体无害，经超极化后带有高灵敏的磁共振信号，可以被人或动物自然且安全地吸入，从而能够‘点亮肺部’。”周欣说，“这样我们不仅能获得肺部的结构信息，还能实现肺部气体交换功能的可视化，从而开展人体肺部重大疾病的诊断前研究。”
武汉物数所是世界上最早从事气体增强磁共振研究的机构之一，有着近30年的研究积累与研发经验。周欣所领衔的团队更是目前国内唯一一个开展超极化气体肺部磁共振成像研究的团队，他们已成功研发了具有自主知识产权的新一代超极化气体装置。
而周欣等人的“秘籍”便是利用激光技术增强电子自旋信号，然后将电子信号转移并增强惰性气体的磁共振信号，进而对肺部气体进行成像。
“我们下一步的计划，是要再用一年左右的时间获得人体肺部的影像，大约4年之后开始进行临床实验。”周欣告诉《中国科学报》记者。
一项技术和五个诺奖
其实，除了点亮肺部外，磁共振技术在其他领域也有着广泛的应用，而中科院的科研人员为抢占技术高地，也在这些方面下足了苦功。
磁共振方法与应用在历史上曾5次斩获诺贝尔奖，也因此成为科技发达国家的必争之地。以磁共振波谱仪为例，目前它已成为生命科学、材料、公共安全等领域不可或缺的科学仪器，全球每年相关技术的产值高达数百亿美元。“这种仪器目前市场主要被德国和美国的两家公司所垄断。”中科院武汉物数所研究员刘朝阳说。
在国内，虽然县级以上的医院基本都已经配有磁共振仪器，但遗憾的是，这些仪器绝大多数要依赖进口。“不光是医疗，我们从事科研工作的，由于只能用现有的进口仪器作研究，因此也无法满足创新的需求。”武汉物数所所长刘买利说。
为满足国家需求，突破技术瓶颈，刘朝阳等人在科技部与中科院的支持下，在研究所相关工作长期积累的基础上，历时多年研究攻关，终于将高磁场磁共振波谱仪打上了“designed & made in China”（中国设计制造）的标签。目前，该仪器已开始产业化，累计生产近30台，近三年直接经济效益近1亿元。
在中科开物技术有限公司的厂房里，公司财务总监卢放说，公司“已经有点忙不过来了”。“来找我们的用户很多，有高校、制药企业、质检部门等等。”她告诉《中国科学报》记者，中科开物生产的磁共振仪器价格仅有国外的一半，售后服务也质优价廉。
刘朝阳说：“我们希望通过自主研发，一方面把仪器成本降下来，另一方面也让更多中国人用上这些产品，最终提高科研和产业水平。”