十五年磨一剑 精密装备点亮肺部“黑洞”——全球首台肺部气体多核磁共振成像装备诞生记

　　6月24日，全国科技大会、国家科学技术奖励大会、两院院士大会在京召开，中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（以下简称精密测量院）周欣研究员领衔团队完成的“多核磁共振成像（MRI）装备研制”项目荣获2023年度国家技术发明奖二等奖。

　　“多核磁共振成像（MRI）装备”是当前全球首台获批的可用于气体成像的临床多核磁共振成像装备，可实现肺部微结构、通气及气血交换功能的无侵入、无电离辐射检测，以及定量、可视化评估，已创建含三大类20余项指标的肺部生理评价体系，为肺部疾病的早期筛查和治疗评估提供了全新的医学影像手段和策略。

　　在精密测量院，湖北日报全媒记者见证了这台装备的神奇。患者吸入特制的氙气，只需3.5秒，一幅人体肺部磁共振3D影像就能呈现出来。影像中，气体可抵达肺部的位置清晰可见，患者的肺部微结构、气体交换功能情况等一目了然。

　　目前，该装备已临床应用至中国人民总医院、武汉大学中南医院、湖北省肿瘤医院等十余家三甲医院，开展慢阻肺、放射性肺损伤、肺癌等多种肺部重大疾病的临床研究。

　　2008年，肺癌取代肝癌成为我国癌症死亡的“头号杀手”，肺部疾病的预防与诊疗成为我国亟待解决的公共医疗卫生问题。

　　肺部常规影像学检测手段包括胸透和CT等，但这些技术都有电离辐射，并且无法实现肺部通气、气血交换功能定量检测。磁共振成像无电离辐射，但在传统临床磁共振成像检测中，人类的肺部影像犹如一个“黑洞”，原因是其检测信号源于人体中的水质子，而肺部是空腔组织，水质子密度约是正常组织的1/1000，不足以成像。那么，如何进一步洞悉肺部微结构、对通气与气血交换功能进行无损、定量、精准评估，成为全球科学家要解决的问题。

　　2009年10月，中国科学院精密测量院院长周欣彼时刚从美国访学归来。“如果能研制出一套更精密的装备点亮肺部‘黑洞’，就能提高对肺部疾病的检测技术水平，有望实现肺部疾病早发现、早诊断、早治疗，挽救千千万万的生命！”他怀揣这份坚定的信念，带领团队瞄准全球最前沿的临床技术难题，开启了无经验可循的艰难探索。

　　现今，获取一幅人体肺部磁共振3D影像仅需3.5秒。而这背后，是周欣带领团队“十五年磨一剑”的艰辛付出。

　　人们每时每刻都要呼吸新鲜空气，将空气吸进去，把氧气带到肺部，再呼出二氧化碳。如何点亮肺部“黑洞”，看清肺部微结构和通气、气血交换功能，就要先寻找一种安全无毒、可吸入的气体作为磁共振成像的信号源。

　　盯着元素周期表，在一次又一次尝试之后，团队瞄准了氙-129气体。“空气中就有氙气，它是一种安全无毒的惰性气体，具有良好的生物惰性、脂溶性和化学位移敏感性，在肺部功能探测方面具有十分独特的优势。”团队介绍，也曾尝试过氦-3，但这种气体成本太昂贵。

　　有了信号源，接下来要解决的是增强氙-129气体的磁共振信号，攻克肺部检测中气体密度低导致磁共振成像信号极弱的难题。公海赌赌船jcjc710经过持续攻关，科研团队全面突破了气体磁共振信号增强的超极化技术、超快肺部气体磁共振成像技术、人体多核磁共振成像技术等，不仅让氙-129气体磁共振信号增强50000倍以上，成功点亮肺部“黑洞”，还实现了从看得见向看得快、看得全、看得准的飞跃。

　　在各项创新技术、装备的基础上，团队研制出的获奖项目成果“多核磁共振成像（MRI）装备”，由“医用氙气体发生器”和“多核磁共振成像系统”两大核心装置组成，在全球率先获取同类医疗器械注册证并开展临床应用，实现了临床单核向多核磁共振成像系统的拓展，填补了临床肺部气体交换功能无创可视化评估的空白，开拓了我国临床多核磁共振成像新领域，处于国际领跑地位。

　　历经十五年不懈努力，成功的背后是无数次失败，在面对困难和挑战的时候，周欣总是鼓励团队：“做科研，不能急，不求一鸣惊人，只求一战到底！”

　　有着“尖端医疗设备皇冠上的明珠”之称的磁共振仪器，为多种重大疾病影像诊断提供了重要手段，但其生产技术长期被国外封锁。周欣带领团队启动这项研究时，美国、英国、加拿大等国已提前起跑。而现在，我国这项技术成果已领先全球。

　　当前，这项全球领先的技术对于大部分患者来说还是“生面孔”。周欣希望，未来有一天，“多核磁共振成像（MRI）装备”能走进全国各地的医院，成为老百姓检查单里“看得懂”“用得上”“用得起”的检查工具，为解决肺部疾病诊治难题提供“一双慧眼”。

　　研究团队始终牢记“创新科技、服务国家、造福人民”的初心，从未停止向科技更深处进军。目前，他们正在加紧攻克钠、磷等更多原子核的临床多核磁共振成像技术。简单来说，传统临床单核磁共振成像就像黑白照片，而多核磁共振成像则如同彩色照片，人体内源性的不同元素可以想象成不同颜色，彩色磁共振成像能够提供更为丰富的信息用于临床诊断和治疗，更好地服务医生，造福患者。同时，为加快抢占新一代临床多核磁共振成像技术制高点，服务国家重大需求和人民生命健康，建设科技强国贡献科技力量。

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