人口健康直接影響一個國家的經濟發展和社會進步。我國2015年發布的腫瘤發病率統計年報表明，肺癌的發病率和死亡率仍然居惡性腫瘤首位，是癌癥死亡的頭號殺手。近年來，由于吸煙、空氣污染、人口老齡化等多種因素，慢性阻塞性肺疾病、哮喘、塵肺等肺部疾病的發病率逐年上升，2013年世界衛生組織公布的全球疾病負擔報告顯示，下呼吸道感染、慢性阻塞性肺病以及肺癌均已排在我國人群死因的前十位，肺部疾病已經成為突出的公共醫療衛生問題。

　　目前，臨床上用于肺部疾病檢測的影像學技術包括胸透、計算機斷層掃描(CT)和正電子發射計算機斷層掃描(PET)等。一方面，這些技術的放射性對人體有一定傷害；另一方面，CT和PET成像技術都不能全面提供衡量肺部健康狀態的重要指標——肺部氣-氣交換和氣-血交換功能指標。雖然傳統磁共振成像（MRI）技術無放射性傷害，但肺部是它的“盲區”。因為MRI技術的實現都是基于人體中水質子(1H)的信號，但肺部內多是氣體和空腔組織，其水質子的濃度比正常組織低約1000倍，所以為了“點亮”肺部，必須獲得信號增強大于數萬倍的氣體信號。目前還沒有一種能無侵入、無輻射地對肺部氣體交換功能可視化的臨床成像設備，這極大地阻礙了對肺部重大疾病早期的深入研究。

　　中國科學院武漢物理與數學研究所是世界上最早從事氣體增強磁共振的研究機構之一，有近30年的研究積累與研發經驗。由該所研究員周欣領導的超靈敏磁共振研究團隊是目前國內唯一開展超極化氣體肺部MRI成像的研究組，其研究目的正是為了“點亮肺部”，即不僅獲得肺部的結構信息，還對肺部氣體交換功能進行可視化研究，從而開展人體肺部重大疾病的診斷前研究。

　　在基金委國家重大科研儀器設備研制專項“用于肺部重大疾病研究的磁共振成像系統研制”的資助下，在基金委醫學部和中科院的大力支持下，科研人員使用級聯激光光泵的核心技術，成功研制出了氣體產率高、控制自動化、可移動式的¹²⁹Xe氣體極化裝置，能夠將原子核自旋的極化度增強倍數提高到44000倍以上。他們所研制新型的人體“馬夾式”高靈敏肺部成像探頭，提高了肺部氣體磁共振信號的激發均勻性和接收效率。他們提出的化學位移交換翻轉轉移（CEIT）等序列，能夠高效并定量獲得肺部O₂-CO₂交換、O₂-血液交換的動力學和影像學信息。目前，該團隊已經獲得了我國首幅活體超極化¹²⁹Xe動物及人體磁共振影像。同時團隊還利用該項技術對肺部的氣血交換時間、氣血交換膜厚度、肺泡表面體積比等參數進行了定量研究，并成功區分了健康及疾病模型。該項目的這些研究成果已經在磁共振醫學的國際專業雜志上發表，并獲得了國際同行專家的認可。近日，該研究小組已經開始了這項技術的臨床前研究，通過與武漢大學中南醫院吳光耀團隊合作，獲得了我國首例肺部病人（哮喘）的氣體磁共振影像，相比傳統CT檢查，該技術能無侵入、無放射性地可視化肺部通氣缺陷，從而為早期肺部疾病提供了全新的影像學技術。

　　超極化¹²⁹Xe肺部磁共振成像技術突破了傳統磁共振不能對肺部成像的限制，成功“點亮肺部”，該技術使用的超極化惰性氣體¹²⁹Xe安全無毒，良好的脂溶性和化學位移敏感性，使其在肺部氣血交換功能探測上具有獨特的優勢，是對現有的肺部成像技術的有效補充，在肺部疾病早期檢測方面具有極大的潛力。

　　肺部重大疾病的早期檢測，不僅能夠節約我國大量的衛生資源，更重要的是能夠減輕病人精神和身體的痛苦，減輕慢性病對家庭及社會造成的巨大經濟負擔。然而，受限于超極化儀器的高技術門檻和檢測費用，目前，超極化氣體肺部MRI尚未應用于臨床，但國內外醫學界都已意識到這項技術的潛力，并正在開展相關臨床前研究，以期進一步提高圖像的分辨力，提高氣體交換動力學研究技術，力爭早日實現該項技術的臨床應用。   

傳統人體質子肺部磁共振圖像（左）及經過點亮之后的我國首幅人體超極化氣體肺部磁共振影像（右） 　

武漢物數所9月7日獲得中國首例肺部病人的氣體磁共振影像。 圖片來源：中新網