大脑成像新技术 分辨率水平达毛细血管级

　　研究癌症和其它侵入性疾病的科学家的工作依赖于高分辨率的成像技术，科学家们使用这些技术来检测肿瘤和身体深部组织的活动。美国圣路易斯华盛顿大学的汪立宏(Lihong Wang)博士和他的研究小组发明了一种新的高速、高分辨率的成像方法。使用这种方法，能够对活体小鼠大脑的血流、血氧、氧代谢和其它功能进行检测，速度比此前的方法都要快。

　　这些是快速功能光声显微镜拍摄到的小鼠大脑的图像。左图是投射到x-y轴二维平面上的完整颅骨内的脉管系统。中图是投射到x-z轴二维平面上的典型的大脑脉管系统增强成像图像。右图是小鼠大脑血红蛋白氧饱和的光声显微镜拍摄的图像，是通过两束激光，利用基于单波长和脉冲宽度的新方法拍摄到的。

　　汪立宏是圣路易斯华盛顿大学工程与应用科学学院的Gene K. Beare生物医学工程教授。使用光声显微镜技术(PAM)，以及他实验室此前研发的一种基于单波长和脉冲宽度的技术，汪立宏的团队得以对血氧水平进行更加快速的测量，测量速度比此前他们使用的快速扫描光声显微镜技术(fast-scanning PAM)快50倍，比声音分辨率系统(acoustic-resolution system)快100倍，比基于磷光寿命的双光子显微镜技术(phosphorescence-lifetime-based two-photon microscopy，TPM)快超过500倍。

　　这些研究成果于3月30日在《自然 方法》(Nature Methods)杂志的网页上提前在线发表。

　　此前已有的方法包括功能核磁共振、TMP和宽场光学显微镜技术，这些技术都能用于检测小鼠大脑的结构、血氧水平和血流的动力学。但汪立宏介绍说，这些方法的速度和分辨率都很有限。

　　为了弥补这些缺陷，汪立宏和他的实验室使用了快速功能光声显微镜技术(fast-functional PAM)，这种技术使他们能够穿透完整的颅骨对活体小鼠的大脑进行高分辨率而又高速的成像。这种技术的横向空间分辨率可以达到他们实验室此前使用的快速扫描系统的5倍，是此前声音分辨率系统的25倍，比基于超声阵列的光声CT(ultrasound-array-based photoacoustic computed tomography)的分辨率高超过35倍。

　　最重要的是，PAM能够对血氧水平进行3D成像，分辨率的水平能够达到毛细血管级，单向的成像速度能够达到100千赫，也就是说10微秒。

　　“使用这种新的基于单波长和脉冲宽度的技术，PAM能够对血红蛋白的氧饱和进行高速的成像，”汪立宏介绍说。“而且使用这种方法，我们能够对小鼠大脑的血氧水平逐根进行成像，拼贴出整个大脑中的情况。”

　　“过去十年间，我们对人脑功能的很多发现都是使用功能核磁共振对血流进行观察而得到的，”美国国立生物医学成像和生物工程学研究所光学成像的项目主管Richard Conroy介绍到，“汪立宏的研究极大的提高了光声成像技术的时间和空间分辨率，使这项技术可能用于在单细胞水平检测血流的动力学和氧代谢。光声成像技术在未来可以成为功能核磁共振重要的补充，在脑功能和疾病的发生领域做出重要的发现。”

　　对于这种显微镜技术对于活体组织是否有不良影响这一问题，汪立宏和他的团队发现，所有用于成像的红细胞成像后都保持完整，没有对脑组织产生损害。

　　“PAM对于血液中的血红蛋白和血红蛋白与氧结合后颜色的变化非常灵敏，” 汪立宏介绍说，“无需注射外源性的对照试剂，PAM就能使我们对与血红蛋白相关的重要参数进行逐根血管的定量扫描，甚至计算出氧的代谢速度。由于氧代谢在基本的生命活动和诸如糖尿病和癌症这样的疾病中非常重要，PAM未来可能得到广泛的应用。”

　　据德国之声电台网站4月13日报道，李晓禾(音)长途跋涉来到北京，她现在租的蜗居虽小但阳光充足，而且距离中国最知名的肿瘤医院仅隔一个街区。她的丈夫正在公用厨房里做饭。她接受了切除部分右乳的手术，将在北京接受为期84天的化疗。 43岁的李晓禾来自河南。她住的旅店价格便宜距离医院又近，这里聚集了许多全国各地待诊、接受治疗的癌症患者，这种旅店也被称作“癌症旅馆”。

　　报道称，随着肺癌、肠癌和乳腺癌发病率上升，在大型城市，比如北京或者上海都出现了这样的“癌症旅馆”。有医学专家表示，不断加剧的健康危机势必是中国医疗制度面临的挑战之一。 李晓禾表示，她在家乡接受的治疗和在北京的不同：“在家里，我的医疗保险能报销85%医药费用。在北京看病，我要是能报销一半的费用就算好的了。但我选择北京是想要接受正确的治疗，是为了自己的健康。” 在这里求医的患者大都相信在老家得不到好的治疗，他们宁可自己在信誉好的大医院附近露营等待挂号。

　　癌症发病率上升

　　报道称，这些“癌症旅馆”大多是非正式的家庭旅店，店里并不提供护理，但是病人看病方便，也可以自己在厨房做饭，并与其它病友分享抗癌经验。这些房间并不是传统意义上的酒店，是医院附近的居民楼，每间客房大约7美元一晚起。“癌症旅馆”处于法律的灰色地带，不过医生往往会向病人介绍这些旅店，中国官方媒体也曾发表过相关的正面报道。 这些旅馆的存在也从一个侧面反映了中国的健康危机。

　　根据中国政府的数据，两年之内肺癌患者人数激增了16%。在北京地区，10年内肺癌病患人数增加了60%。世界卫生组织数据显示，2000年中国男性肺癌死亡率为每十万人约50人，十几年之后，肺癌死亡率增长到每十万人约60人。女性乳腺癌发病率也有所增长，致死率已经接近肺癌的致死率。 与之相比，据世卫组织统计，美国男性肺癌死亡率2000年为每十万人约55人，2012年数字已经下降到40人左右。巴西男性肺癌死亡率从2000年每十万人约25人降到2012年的20人左右。

　　世卫组织负责中国控烟事务专员普拉特表示，吸烟率居高不下以及对人体有害的空气污染都是引发健康危机的原因。

　　“气”出来的癌症?

　　报道称，北京肿瘤医院人满为患的候诊大厅可以看到癌症的高发态势。一些患者带着重重行囊，长途跋涉来到这里，情愿在走廊等待数个小时求医。法新社寻求与北京肿瘤医院医师或者管理层人员进行采访遭到拒绝。国家卫生和计划生育委员会也没有回应采访请求。 首都医科大学崔晓波教授表示，癌症是由多种因素致病的：“没有单一发病原因，如果有，治愈就会变得容易。”

　　报道称，世卫组织负责中国控烟事务专员普拉特表示，空气污染显然是致癌“杀手”之一，另外，吸烟、不健康的饮食习惯和肥胖都是致癌因素。

　　郭湘莲(音)也是住在“癌症旅馆”的房客之一。来自山东的她表示自己多年前被诊断患有肺癌，自己从未吸过烟。她还介绍说，自己的病症已经进入缓解期，但每年还是会来北京做一次复查：“医生从没有说过我是怎么得上肺癌的。我们家没有人得过这种疾病。我所住的小区有许多人都患有肺癌。” 这家“癌症旅馆”的老板是一位退休的商人陈淑红(音)。她表示自己之前就注意到这种需求。她的叔叔59岁死于肺癌，留给她这座公寓，她自此开张出租。陈淑红表示她现在有10间公寓给癌症患者提供住房。接受采访时她表示：“有人找我，我就开了旅馆。如果政府不让，那么我就不会去做。但是这么多人患了这种疾病，有市场需求。”