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由“锝-99m”所制成的显像剂可用来诊断骨骼病变,由“氟-18”标记的氟代脱氧葡萄糖(FDG)可以检测恶性肿瘤,“碘-131”能直接治疗甲状腺癌……医用同位素可谓是核医学显像以及相关治疗得以发挥作用的基础。

近日(6月24日),国家原子能机构联合科技部等7部门正式发布《医用同位素中长期发展规划(2021-2035年)》(下称《规划》)。这也是我国首个针对核技术在医疗卫生应用领域发布的纲领性文件。

“核医学PET显像(正电子发射计算机断层显像)是目前用于恶性肿瘤诊断、鉴别诊断、肿瘤分期、预后评估及疗效判断的最有效手段,同时也是诊断冠心病心肌缺血和心肌存活的‘金标准’。”中华医学会核医学分会主任委员李思进表示。

目前,我国每年新增约400万例癌症患者,死亡约250万例;此外,我国缺血性心脏病(主要为冠心病)患病人数约2290万,每年死亡人数超过170万。李思进表示,核医学PET显像可改变30%~50%的癌症患者的治疗决策,“如果没有经过PET/CT的精准诊断,这些癌症患者可能得不到精确治疗,耽误其正常治疗。”

核医学科的发展得益于政策上对医用同位素的“松绑”,但从医用同位素的制备技术,到放射性新药的研发,再到高端诊疗设备的研发来看,每一个环节均存在不同程度的“卡脖子”问题。

为实现核医学在关键领域的自主可控,我国相关产业尚有哪些技术壁垒亟待突破?

同位素制备实现“0”的突破

从近年生产情况来看,我国自主生产的碘-131、锶-89仅满足国内20%的需求,镥-177仅满足国内5%的需求,其他常用堆照医用同位素全部依赖进口。

“碘-131是最常用来治疗甲亢的药物,如果国外停止供应,我们许多甲亢病人就可能会得不到及时治疗,这对其病情甚至生命都会有影响。”李思进主委表示,“另一医用同位素锝-99m目前也完全依靠进口,我们医学上会将其标记在化合物上来诊断骨骼病变,一旦遇到国外的锝反应堆出现问题,我们的病人就可能会得不到及时诊断,进而影响治疗。”

为加快医用同位素的制备,上述《规划》提出,到2025年,一批医用同位素发展的关键核心技术取得突破,并根据市场需求,适时启动建设1~2座医用同位素专用生产堆,实现常用医用同位素的稳定自主供应。

《规划》还提到,以核医学领域常用的8种医用同位素为例,预计每年需求量将以5%~30%的速度增长,预计到2030年需求总量将增加10倍以上。其中,氟-18的国内用量最高,为4.5万居里/年。

同时,氟-18多被应用于诊断恶性肿瘤,国内用于生产该同位素的回旋加速器目前超过160台,且仍以美国GE、日本住友等进口设备为主。直到国内第一台自主研发的“玖源-11医用回旋加速器”于2019年12月实现应用,我国在这一关键设备上实现了从0到1的突破。

“目前,我们的回旋加速器已经实现了从关键零部件到整机的全部国产化。”四川玖谊源粒子科技有限公司华东区销售总监索云说,“该设备可制备的同位素种类包括氟-18、碳-11、氮-13、氧-15以及相关固体靶同位素。以氟-18为例,该设备最大能量为11MeV(兆电子伏特),单次生产可供约40人进行氟-18标记的FDG肿瘤显像诊断。”

索云表示,市场对于国产回旋加速器的需求强烈,这主要是由于受新冠疫情影响,进口回旋加速器在发生故障时维修较为困难,尤其是从海外更换零部件的过程不太顺利。

“此外,由于进口回旋加速器的服役时长在10~15年,目前已处在设备更换时期,我们企业也有相应资质去帮助医院、科研院所处理已退役的设备,这是实现进口替代的机会。”索云补充。

除了要加强医用同位素的制备技术外,《规划》还提出,要加强放射性新药研发技术。“FDA(美国食品药品监督管理局)批准可使用于临床的放射性药物约有60个,而我们国家约为30个。”李思进说。

仍以氟-18标记的FDG药物为例,现阶段,国内仅有东诚药业(旗下安迪科)、中国同辐(旗下原子高科)和江苏华益获得了该显像剂药物的批准注册文号,并用以为医院进行药物配送。

根据中国同辐招股书信息,放射性药物市场在全球的规模已经超过百亿美元,未来10年的复合增速将超过11%。

核医学科室、设备、人员缺口待填补

《规定》提到“预计每年我国将有数千万人次需要开展核医学诊断与治疗”,这一庞大需求对核医学科室、核医学PET显像水平的提升提出巨大要求。

李思进表示,我国现有约2550家三级医院、近10000家二级医院,但截至2019年底,国内核医学科室仅有1133个(美国3亿多人口约有1.2万个),我国约65%的三级医院、99%的二级医院无核医学科。

再从设备数量来讲,李思进表示,截至2019年底,我国核医学PET显像设备中,PET、PET/CT及PET/MR为466台,SPECT或SPECT/CT为1000台;以每百万人拥有设备的数量来计算,美国、日本、韩国都是我国的十倍或数十倍。

“如果按照4000个核医学科室(一县一科)的目标来算,每个科室还需配备1~2台核医学PET影像设备,那么该设备的市场规模将会在4000~8000台。而从每个科室配备约10人员来算,核医学科的医务人才缺口还有约3万人。”上海交通大学附属第一人民医院核医学科主任、长三角核医学与分子影像专科联盟主席赵晋华表示。

核医学PET影像领域的进口替代趋势如何?

据第三方公司IPSOS统计,以国内PET/CT的市场规模为例,5家国产设备方联影、东软、明峰、赛诺联合、锐视康合计占有率为43.5%

为此,赵晋华表示,与进口设备相比,国产的核医学影像设备起步晚,市场使用时间短,医院存在接受度和认可度方面态度犹豫的问题。因此,国产核医学影像设备公司必须与进口设备公司在产品定位上相等或更高,让用户不认为国产是低端的代名词。

“目前,在核医学影像设备中,PET/CT发展速度较快,国产SPECT(单光子发射计算机断层成像)的研发也逐渐开展了起来,比如,永新医疗已经可以生产可变角双探头SPECT。”赵晋华说。

值得一提的是,将技术研究较好地结合临床医疗,也是推进国产PET影像设备更迭的关键环节。

事实上,赵晋华的团队前不久刚与联影医疗完成了一项AI深度渐进学习PET迭代重建算法——DPR算法的临床验证,以期在未来运用到联影的PET显像设备中,该算法也已获美国FDA认证。

赵晋华称:“我们在回顾式研究中发现,在扫描时间降低至常规1/3时,采用DPR算法重建得到的图像质量达到满足临床诊断的要求,在后续的前瞻性研究中,我们还将尝试低剂量扫描的临床应用可能性。”

“下阶段,我们还将根据临床验证的结果对DPR算法进行第二轮的微调。而这项AI算法最终可以在不升级硬件的情况下获得更好的诊断方法。”联影医疗分子影像事业部物理算法团队负责人表示。(转载于第一财经)

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