治疗诊断学如何改写癌症护理的游戏规则？
因为类癌综合征导致的持续腹泻，酷爱公路旅行的 Bob 不得不每天呆在家“坐牢”。
在被告知要进行第四次肝脏切除手术时，Bob 感觉自己已经受够了，因为手术带来的副作用几乎和癌症本身一样糟糕。于是，他做了一件医生不建议患者做的事情——上网搜索。通过谷歌搜索，他发现了约翰·霍普金斯大学的核医学与分子影像学部门，那里首创的突破性癌症疗法——治疗诊断学有望让他免于更多的手术。
“我们会找到一个非常特定的分子靶标，然后先给患者做成像确定他们确实具有该靶标，然后我们采用一种分子放射疗法……治疗剂会到达肿瘤的确切位置，随后内化到癌细胞中，让辐射精准地杀死癌细胞。”约翰·霍普金斯大学核医学与分子影像学主任、放射科教授 Martin Pomper 在解释该方法时说。
最终，这次搜索被证明是鲍勃的救命稻草，正如在过去几年中，越来越多的癌症患者从治疗诊断学的技术中受益一样。
"治疗诊断学是核医学的一个子领域，它使用强大的诊断成像来发现整个身体的肿瘤，并且它将这种能力与治疗方法相结合，以肿瘤为靶标并摧毁它们，" 约翰·霍普金斯大学核医学与分子影像学主任、放射科教授 Martin Pomper 说。
"我们可以用正电子发射断层扫描 (PET) 来观察肿瘤，并且可以用同样的生化原理来除掉肿瘤，只需将放射性核素从用于成像的核素变为用于治疗的核素即可。"
多年来，PET 一直因被 CT 和 MRI 等其他形式的医学成像所取代而居于幕后。而治疗诊断学诊断和治疗合一的优势使核医学进入了精准医疗的新时代，以前所未有的方式为像 Bob 这样的个体患者提供量身定制的护理。
"核医学不再只是一种成像技术。它成为了一种治疗手段，"Pomper 说，"我们可以用它来治愈患者。
约翰·霍普金斯大学核医学与分子影像学主任、放射科教授 Martin Pomper
PET 起源
虽然第一个正电子成像装置（探测器）是在 20 世纪 50 年代开发的，但直到 20 世纪 70 年代，这些探测器群才得以和谐地工作并产生了今天公认的早期 PET 图像。
在该领域最初发展的几十年里，新的同位素是研究的重点。各个公司如雨后春笋般出现，生产出无数的同位素——铟-111、锝-99m、金-198 等等。第一个真正的治疗剂是放射性碘，用于为甲状腺成像，然后治疗甲状腺疾病。
今天最著名和最广泛使用的 PET 同位素是氟-18，它在 20 世纪 70 年代与一种糖的类似物最有效地结合在一起，形成了氟脱氧葡萄糖，也就是我们更熟悉的 FDG。FDG 是一个真正的突破。肝脏、肺部、胰腺和其他地方的实体肿瘤渴望获得能量来生长。与周围的健康组织相比，FDG 在肿瘤中代谢得更快，从而使同位素集中在肿瘤中。
同样的代谢原理也适用于整个身体。例如，在心脏病学中，死亡或受损的心肌无法代谢 FDG，这就形成了受损和健康组织之间的对比，有助于诊断心脏损伤。通过这些核技术，约翰·霍普金斯大学的心脏病专家可以无创地检查心肌中的血流，诊断心脏收缩的功能障碍，并测量心脏组织的新陈代谢，以检测从冠状动脉疾病到心脏肉瘤病的各种情况。
FDG 的引入刺激了 PET 扫描仪的发展。当它们衰变时，同位素的某个子集会发射出被称为正电子的原子粒子——带正电的电子。每当一个正电子和一个电子发生碰撞时，两者就会相互湮灭，产生两个光子，这两个光子以截然相反的方式从对方身上发射出去——正好相距180度。曼哈顿计划时期的这一物理学小知识是 PET 成像的基石。
PET 扫描仪通常被设计成环状或管状，传感器环绕整个身体。当身体两侧的传感器检测到两个光子时，就可以在这两个位置之间计算出一条数学线，通过身体追溯到光子来源的精确位置，从而直接返回。换句话说，它们表示放射性同位素在体内的确切位置。当把许多这样的线放在一起考虑时，就产生了周围组织的影像。
早期的核成像
快速发展
PET 的诊断能力仅仅是治疗诊断学方程式的一半。最新的、也许也是最有希望的进展其实是在治疗方面。利用相同的生化靶向能力，但附加放射性表现不同的同位素，医生就可以杀死他们刚刚定位的相同的癌细胞。
正是治疗诊断学阻止了 Bob 肿瘤的生长。
"Bob 是幸运的。他的肿瘤实际上是一种神经内分泌肿瘤的转移形式，有一个众所周知的生物标志物，让我们能够用一种药物治疗剂瞄准它，"Lilja Solnes 说。她是约翰·霍普金斯大学的核放射学家，通过靶向 Bob 肿瘤中的体液蛋白受体帮助他治好了癌症。
“治疗剂不仅延长了 Bob 的生命；还改善了他的生活质量。”
Solnes 现在正与 PET 中心的同事合作，研究几个有前途的生物标志物，并将它们与放射性同位素配对。许多生物标志物早已为人所知，但现在才被用于病人护理。
"这个领域正在迅速发展，"她说，"还有许多药剂即将问世。其中，有一些我们正在筹备中的药剂或将改变成像和治疗癌症的游戏规则。"
约翰·霍普金斯大学核放射学家 Lilja Solnes
半衰的科学
治疗诊断学的关键是找到足够长的同位素，使其能够进入有关组织，并在那里停留足够长的时间来完成其工作，然后迅速衰变。当部署在正确的时间和位置时，这些治疗性同位素可以摧毁癌细胞，并尽可能地保留附近的健康组织。
同位素衰变的速度被称为其半衰期（一定量的放射性物质衰变一半所需的时间长度）。最终，同位素衰变为零，并从体内消失。
"同位素的半衰期非常精确，"Robert Dannals 说，他是一位放射化学家，在其职业生涯中大部分时间都在探索具有不同半衰期的新同位素。"你选择的同位素所具有的半衰期，需要适合于你想要检查或摧毁的生物组织。"
发出正电子的一类放射性同位素的半衰期从大约两分钟到不到两小时不等。用于 FDG 的氟-18 的半衰期正好为109.7分钟。相比之下，碳-14，一种熟悉的用于测定古代文物的同位素，其半衰期约为 5730 年。核医学中使用的许多同位素的半衰期都很短，这就要求我们精心安排，既要大量生产放射性示踪剂，又要迅速将其输入患者体内。这些同位素不能从远处运输，而必须在现场制造。
"碳-11 有 20 分钟的半衰期，"Dannals 说，"大约一个小时（或三个半衰期）后，你的图像就开始变得模糊了。"
Dannals 指出，长达数十年的对新同位素的探索现在已经或多或少地成熟了。似乎已经没有什么同位素可以发现了。然而，在治疗诊断学前景的推动下，现在大家正在争先寻找新的生化示踪剂——下一个 FDG ——以用于靶向新的生物组织和肿瘤。
护理新标准
Pomper 说，直到最近几年，FDG 被用于所有 PET 成像的 95%，但这种情况已经开始改变。2021 年，经过二十多年的研究，Pomper 本人推出了一种针对前列腺特异性膜抗原（PSMA）的小分子 PET 药剂（这是一种在前列腺癌细胞表面发现的酶），一举成为当时的国际头条新闻。
Pomper 用它创造了一种治疗方法，既能识别前列腺癌（即使它已经转移到身体的其他部位），又能将其与破坏癌症的治疗剂搭配起来。
该技术的特异性和分辨率可以检测到小到几毫米宽的病变，从而早期发现癌症，同时 PET 也是监测疗效的理想手段。
Pomper 说："你可以看到肿瘤在缩小。更耐人寻味的是，PSMA 也存在于所有实体瘤的新生血管中。Pomper 认为所涉及的生物化学可能有助于检测其他癌症，如肾癌和脑癌已知 PSMA 水平都很高。
PSMA 正在全世界范围内引起关注。Pomper 最近也因为发现靶向 PSMA 的小分子而获得了世界分子影像协会的金奖。
"这是医学史上最伟大的从科学到实践的创新之一，"约翰·霍普金斯卫生系统的护理转型副总裁、Pomper 放射科的同事 Pamela Johnson 说。"在美国食品和药品管理局批准后不久，PSMA 成像成为了美国国家综合癌症网络指南中的一项推荐诊断测试。世界各地的患者现在正受益于这种新的、非常有前途的护理标准"。
图片来源：核医学杂志
脑科学
科学
另一个已被证明是富有成效的核成像研究领域是大脑。Jennifer Coughlin 是约翰·霍普金斯大学的一名精神病学家，她正在利用核成像研究广泛的大脑功能和功能障碍。她正在研究网球运动员和游泳运动员、艾滋病患者和有记忆障碍的人，研究从健康的大脑如何老化到精神分裂症和抑郁症，甚至创伤性脑损伤。
在一项研究中，Coughlin 正在使用一种神经炎症的生物标志物来研究前国家足球联盟球员的脑损伤和修复。PET 正帮助她寻找过去脑部损伤的炎症迹象，这与慢性创伤性脑病（CTE）有关，这是一种在前球员中常见的严重疾病，与反复的头部损伤有关。现在，CTE 只能在死后被诊断出来。Coughlin 的方法使她能够窥视活着的前球员的大脑，以寻找炎症、损害的迹象以及治愈的方法。
"我们现在正在研究的最有趣的问题是了解大脑何时以及如何愈合，或者为什么没有愈合，"Coughlin 谈到她通过 PET 获得的洞察力时说。"我们正在追踪那些似乎受伤持续存在（甚至在他们离开比赛之后）的球员，以了解是什么让他们的大脑变得脆弱。"
在她的网页上，Coughlin 公开征集测试对象参加她目前的一长串不同的研究，其中许多是与 Pomper 合作进行的。在一项研究中，Coughlin 正利用 PET 技术在现有研究的基础上进行研究，该研究显示，活动性重度抑郁症患者的易位蛋白（TSPO）水平明显偏高，这种生化物质在激活大脑免疫细胞（称为小胶质细胞）、引起炎症方面起着一定作用。该研究的想法是，患有这种炎症亚型抑郁症的人可能会从抗抑郁药和抗炎药的双重治疗中受益。
"TSPO 作为一种生物标志物有其局限性，"Coughlin 提醒说。"我们现在已经确定了一个更具体的生物标志物，并且可以使用 PET 来研究这种炎症，希望能首次发现一些改善治疗性抑郁症患者的小胶质细胞激活的方法。"
Coughlin 同样为她对患有情绪障碍的年轻成年人的临床工作感到自豪。她希望 PET 可能让她有朝一日有能力将精神疾病可视化——这对她的患者来说可能非常有价值。
"许多年轻人很难接受任何疾病或诊断，"Coughlin 谈到她计划如何在工作中使用 PET 扫描。"如果有一个图像显示这不是他们的错，他们的大脑中确实存在着需要治疗的生物医学变化，这将是我工作中的一个宝贵工具。"
约翰·霍普金斯大学精神病学家 Jennifer Coughlin
精准医学
PET 成像和治疗诊断学仍然相对昂贵，仅一次扫描就可能花费数千美元。然而，由于 PSMA 和其他治疗诊断学方法有如此显著的价值，Pomper 认为廉价的筛查将成为精准医疗和基于价值的病人护理的重要组成部分，以帮助识别风险最大和最需要这些新技术的病人。
"我可以想象使用液体活检（一种廉价的血液筛查测试）来寻找血液中的肿瘤 DNA，并帮助我们识别将受益最多的病人，"Pomper 说。要通过血液检测到 DNA 我们需要一个可能含 5000 万个细胞的肿瘤。"但一旦命中，我们就可以订购 PET 扫描，来找到所有具有类似细胞数量的肿瘤"。
总而言之，人们对核医学，特别是带有治疗程序的 PET 的关注日益增加，这使 Pomper 和他的同事们来从幕后走到了病人面前，积极为他们提供咨询和指导。
Pomper 说："这些有前途的新制剂是我们领域的产品，我们很高兴看到它们的使用范围不断扩大，使我们的病人受益。"此时此刻就是核医学走到前台、引领病人护理的非凡机会"。
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