醫療行業有一句話,叫做「精準醫學,影像先行」。
如果把醫學系統視為對疾病的「作戰部隊」,醫學影像相當于戰場里的「偵察兵」,首先要發現和看清楚「敵人」,臨床醫生才能做出精確打擊。
在醫學影像學的發展歷程中,技術的進步起到了關鍵作用。從X射線,到CT設備,到MRI,再到PET-CT……每一次醫學影像技術的創新發展,都使臨床診斷和治療更加精準、更加早期,使患者受益更多。
而在醫學影像學科建設過程中,硬件平臺的搭建尤為重要。四川大學華西醫院放射科主任呂粟告訴健康界,過往我國醫院搭建硬件平臺,更多是采用成熟的技術和方法,但這往往意味著是在「跟跑」。
華西醫院在影像相關學科發展到較高水平后,在國家相關政策的引導下,開始為搭建新的硬件平臺做準備。作為全國僅有的5個轉化醫學國家重大基礎設施之一,該院于2023年宣布搭建亞洲首個15.0T轉化醫學影像平臺,在醫學影像硬件建設方面實現了由「并跑者」到「領跑者」的身份轉變。
這一轉化平臺集合了業內最先進的磁共振影像學設備,包括用于臨床研究的3.0T高場磁共振、用于超極化碳13代謝成像的5.0T超極化儀,以及用于臨床轉化的7.0T超高場磁共振。這套組合可以突破常規磁共振對人體組織學的識別,深入至細胞、分子水平對疾病進行探究,讓臨床醫生從組織、細胞及分子水平去觀察疾病的動態發展過程,為解釋疾病病因提供新的線索。
談及初心,呂粟告訴健康界,未來醫學影像要做到更加精準引導臨床開展個體化診療,必定要追求更高的分辨率,能看到更細微的結構改變,以及能夠看到代謝。經過長期調研,華西醫院發現,7.0T磁共振以及一些超級化平臺,有助于影像學科針對臨床需求,自主設計開發一些新技術,更好地解決臨床問題。最終,華西布局了15.0T轉化醫學影像平臺這一全新、自主的硬件平臺。
華西醫院影像相關學科創新力從何而來?當初是如何搭建15.0T轉化醫學影像平臺的?探索過程中如何克服困難?如今取得了哪些進展?近日,四川大學華西醫院放射科主任呂粟教授接受健康界專訪,進行詳細解答。
在醫學影像創新領域
華西何以持續領跑?
健康界:根據2023年度中國醫院科技量值榜單,在這一年度新增的三個學科中,放射學、超聲醫學科均是華西醫院位居第一。華西醫院放射乃至整個醫學影像相關學科的科研創新能力取決于什么?
呂粟:作為放射影像學科,華西醫院能夠持續在科研創新上做到第一,我認為有以下四個方面原因:
一是華西放射始終貫徹以臨床問題為導向,針對臨床解決不了的難題,開展相應的基礎研究和臨床轉化研究。
二是華西醫院臨床科室整體實力很強,很多臨床科室國內綜合實力排名前三或者前五,影像必須要起到很好的支撐作用。好比前線作戰時,要求打擊「敵人」的精準度高,就需要「偵察兵」能夠精準發現病變和定位。這是促使華西放射科醫生們持續開展科研、做創新的重要動力。
三是得益于醫院管理者和相應學科的重視和支持。在影像科先進的儀器、設備引進,平臺的搭建、人員的配置等方面,醫院給予了很多支持。
最后源于華西放射百年文化。今年是華西放射誕生整100年,100年里科室始終秉承著傳承和創新的文化,特別是在技術方面的創新,始終是華西放射人在臨床和科研工作中的主導。
健康界:華西醫院放射科是全國為數不多的國家重點學科、國家臨床重點專科「雙料」重點單位。你們是如何進行學科建設的?
呂粟:放射學科的發展得益于華西醫院在學科管理上的創新。很早之前當大多數醫院按照設備類別進行學科劃分時,華西醫院已經開始按照器官系統進行學科建設和人才培養,如今臨床??苿澐址浅>?,細分了很多亞專科。
在此背景下,華西醫院又創新性地開展了以專病為主軸的學科建設模式,圍繞疾病鏈條開展學科建設。基于此,放射科依托醫院先進影像設備和裝置,圍繞疾病開展相關的科學研究,打造了領先的轉化醫學研究平臺,在不少疾病方向取得發現和突破。
比如在精神影像、心血管影像和肝臟影像等方面,華西都處在國內領先、國際前沿的位置。
健康界:華西醫院放射科是如何為患者提供優質影像服務的?作為平臺科室,放射科乃至整個醫學影像相關學科對醫院發展起到怎樣的支撐作用?
呂粟:華西放射強調「以病人為中心」的管理模式,圍繞影像檢查全流程,打造為病人服務的全新模式。
不論是國產設備、進口設備都有各自長項和短項。華西放射科針對不同疾病,采取專機專病,圍繞疾病的檢查設置了一系列的臨床路徑,圍繞臨床路徑去設計不同設備的使用,充分發揮不同設備長項,避免其短項。
同樣得益于華西醫院以專病為主軸的學科建設模式,放射的新技術可以快速推廣到臨床。在傳統的以器官系統為中心的學科模式下,假如一名醫生是腹部的影像學家,遇到肝臟疾病、胰腺疾病等病例,參與多學科討論時,可能難以和臨床醫生進行深入交流。
而華西以疾病為鏈條的學科建設模式下,放射科醫生可以深入和臨床某一??频尼t生長期、深入交流,充分了解該??频呐R床需求,精準開發影像新技術,并促進和支撐臨床新技術、新方法的開展。
同時,依托以疾病為鏈條的檢查模式和方法,華西放射科得以保證每個疾病的影像數據標準、規范,對于臨床科研的開展、臨床檢查規范化皆能起到足夠的支撐和保障作用。
搭建全新自主平臺
實現從「跟跑」到「領跑」
健康界:華西醫院當初是如何決定搭建15.0T轉化醫學影像平臺的?旨在通過這個平臺發揮怎樣的作用,實現怎樣的目標?
呂粟:華西醫院最開始搭建這個平臺是依托了轉化醫學國家重大基礎設施項目。影像學科的特殊性在于,硬件平臺的搭建尤為重要。以往在影像設備引進方面,我們更多是采用國外成熟的技術和方法,但這往往意味著是在「跟跑」。
發展至今,華西醫院更多在思考如何從0到1開展原始創新。而要搭建全新的、自主的平臺,首先需要良好的學科建設基礎。華西醫院影像學科在發展達到較高水平后,也是在國家相應政策的引導下,開始為搭建新的硬件平臺做準備。
未來影像要做到更加精準引導臨床去開展個體化診療,肯定要追求更高的分辨率,希望能看到更細微的結構改變。以前能看到血流、彌散,現在追求看到代謝。因為有很多的藥物治療、藥物開發,需要更早期去評價代謝,而不僅是看結構的變化。
基于這些考慮,經過調研我們發現,7.0T磁共振以及超級化的一些平臺,有助于醫院設計開發包括精神影像在內的一些自主技術,更好地解決臨床診治問題,所以基于這樣的背景,華西醫院進行了15.0T轉化醫學影像平臺的布局。
據了解,整個平臺目前在美國僅有兩個地方配置,包括美國加州大學舊金山分校(UCSF)和斯坦福大學,都是業內公認在轉化醫學方面頂尖的國際同行。
健康界:華西是國內乃至亞洲首家搭建15.0T轉化醫學影像平臺的醫院,在探索的過程中遇到過什么困難和挑戰,又是如何克服的?
呂粟:挑戰和問題肯定很多,比如這個平臺在亞洲沒有醫療機構搭建過,沒有經驗可以借鑒,甚至提供這個平臺的公司很多人員是國內的,經驗也比較欠缺。包括華西自己的員工也沒有經驗。這種情況下,大家如何跟從國外來的技術工程師合理溝通,使得這個平臺在華西醫院順利搭建,需要不斷在摸索中進行。
在模式上,華西醫院有很多創新,比如如何組建團隊。臨床醫生是遠遠不夠的,還需要引入很多交叉背景的人進來,包括磁共振物理專家,以數學、計算機、材料、工程等學科背景人才。在此過程中,團隊需要不斷進行磨合和融合,中間面臨過很多挑戰,我們都是多部門坐下來溝通,一項一項地解決。
還有很多的技術方面的挑戰,比如說7.0T就像一個開放的平臺、一個空的架子,但是上面的內容以及配套的裝置都是沒有的,需要華西醫院自己去設計和搭建。在此過程中,如何跟有實力的企業進行合作,采取怎樣的共同開發和研發機制模式等,華西做了很多的創新。
得益于華西醫院開放的科研政策,支撐我們整個過程順暢、完整地走下來。未來還是會面臨很多挑戰,但是只要有平臺、有這個團隊,我們很有信心去克服各種困難,最終實現這個平臺的順利運行和轉化。
健康界:7.0T磁共振被稱為是轉化影像平臺的核心武器,與臨床常用的3.0T磁共振相比,它能解決怎樣的問題?請介紹一下華西醫院目前的研究進展。
呂粟:7.0T磁共振并非新鮮事物,國內已經有一些醫院和理工院校安裝。從理論上而言,相比傳統的3T磁共振系統,7T磁共振具備更高的磁場強度,能提供更高的信噪比和更好的分辨率,可以更好地捕捉微小結構、細胞水平的變化以及病灶的微小改變。
但是理論歸理論,在實踐中,相比3.0T磁共振,7.0T能為臨床解決什么樣的問題?這是華西醫院一直在研究的。
華西醫院最開始是在癲癇疾病中使用7.0T磁共振。癲癇是一種常見病,但是相當一部分患者,常規的影像學不能發現病灶,或者看到的病灶不夠全面。舉個例子:有一次多學科團隊共同為一名病人開展討論,通過3.0T磁共振看到了其大腦病變,結合其它檢查手段確定病變跟癲癇有關,并決定通過手術進行治療。
但是,放射科人員提出嘗試讓病人通過7.0T磁共振再次進行檢查,看能否發現更多病灶,最終確實發現了全腦多個其它病灶。在這樣的情況下,如果把主病灶切掉,其它病灶依然可能會導致癲癇復發,這時,就要重新評估,手術是否是對這名患者最好的選擇。
這個例子提示我們,需要在臨床上通過一個個不同的疑難病例進行研究,看7.0T到底能夠解決3.0T不能解決的什么問題,這也是華西放射科正在開展的工作。未來希望7.0T和其他影像學檢查手段結合,為患者的臨床治療決策提供更多、更全面的信息。
立足四川、輻射西部
引領全國精準診療發展
健康界:15.0T轉化醫學影像平臺的另一位主角是超級化碳13代謝成像的5.0T超級化儀。超級化碳13磁共振是一種新興的分子成像方法,在腫瘤代謝領域具有廣闊的臨床應用前景。您認為其能如何助力精準治療,甚至引領腫瘤精準診療的變革?
呂粟:目前全球超級化設備總量不多,大概二三十臺,基本上分布在全球頂尖院校,包括斯坦福、UCSF、牛津、劍橋等等。
此類設備的安裝流程非常復雜,但優勢非常明顯,可以看到疾病早期病變組織代謝的變化,甚至可以在藥物研發過程中間更早評估該藥物是否有效,以及效用產生的具體時間點等。這些優勢決定了諸多研究單位對其寄予很大希望。
影像的主要作用是發現「敵人」、精準定位,為臨床決策提供支持。傳統影像學技術手段是通過X光、CT、磁共振等,根據病變組織結構變化,比如腫塊大小判定病變性質或者治療效果,但是在現代醫學中,這樣的信息已經不足以支撐一些新技術的研發、治療應用。
舉例而言,目前腫瘤治療有了很多生物學治療手段,有的腫瘤經過生物治療后體積反而增大,因為腫瘤發生壞死后會發生炎性改變,使得體積不是縮小反而增大了。這時候,如果單靠體積、形態改變無法判定治療效果,甚至可能得到錯誤結論。而這樣的判斷對于新藥研發,以及治療方案調整,都非常重要。
這時候,如果能夠看到腫瘤細胞內的代謝過程,就能更好、更早、更準確地去判定腫瘤的一些行為。因為任何腫瘤病變要生長、被毀壞,最開始出現變化的就是代謝。比如腫瘤生長,代謝會很活躍,需要很多能量;腫瘤病變被損傷,代謝就會下降。
通過PET-CT也可以觀察代謝,但看到的大部分還是血流的習性,無法看到局部葡萄糖是否被攝取或利用。這時候我們發現了碳13的技術,因為碳13獨特的標記是丙酮酸,它是三羧酸循環里面代謝的關鍵物質,通過這個物質在細胞內的存量或者代謝快慢,可以更好地發現腫瘤的變化。
未來,希望這項技術在腫瘤生物治療、藥物研發過程中,能夠起到更多的支撐作用。
健康界:作為國內首家搭建15.0T轉化醫學影像平臺的醫院,華西醫院將如何做好引領者?如何深入探索開展創新研究,并將成果進行推廣和傳播,發揮引領和示范作用,帶動川渝地區乃至全國醫療水平邁向新臺階?
呂粟:一方面,放射科期待能夠依托這一平臺做一些原始創新,支持華西醫院臨床科室需求。尤其是醫院正在打造的5個高峰學科的發展需求,更是放射科著重要去支撐和推動研究的方向。華西醫院放射科的發展一直是以臨床需求為導向,所以臨床科室的問題是我們永遠要追求去解決的。
另一方面,15.0T轉化醫學影像平臺是轉化醫學國家重大基礎設施的一部分。這是一個開放的平臺,今后不僅僅是供華西醫院使用,更多是期待四川乃至整個西部地區兄弟單位、科研院所,愿意使用這個平臺的機構,都能夠到這個平臺上來,大家一起共同努力,解決更多臨床問題。
國內有很多單位,影像的轉化醫學也做得非常好,希望華西的創新模式,可以跟其他兄弟單位進行交流,互相學習、取長補短。同時,也希望全國其他地區更多國內同行,乃至國際同行能夠到這個平臺上來,跟華西一起更好地推動轉化醫學在醫學影像領域的發展。
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