可以診斷癌癥的手機(jī)應(yīng)用

  我們都知道當(dāng)有腫塊被懷疑是腫瘤時(shí)，腫瘤學(xué)家們并非馬上就將這些腫塊全部切除，而是用一種粗針頭取得腫塊上的一些細(xì)胞來(lái)做病理分析。傳統(tǒng)的病理分析實(shí)驗(yàn)（包括檢查細(xì)胞形狀和針對(duì)一些蛋白質(zhì)進(jìn)行著色實(shí)驗(yàn)）有時(shí)也并不能得出確定的結(jié)論，而且這種病理分析實(shí)驗(yàn)常常需要花費(fèi)的時(shí)間也比較長(zhǎng)。但在波士頓的馬薩諸塞州綜合醫(yī)院，內(nèi)科醫(yī)生、科學(xué)家Ralph Weissleder的團(tuán)隊(duì)就開(kāi)發(fā)出了一種手持式磁共振(DMR)診斷設(shè)備，可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)診斷出癌癥，其極高的精確度堪稱完滿。DMR技術(shù)與通常的手術(shù)、核心針刺活檢相比，能夠在很大程度上減輕患者的痛苦。

什么是磁共振呢？

那到底磁共振是什么呢？從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，磁共振技術(shù)的基本原理是利用一定頻率的電磁波照射處于磁場(chǎng)中的原子核，原子核在電磁波作用下發(fā)生磁共振，吸收電磁波的能量，隨后又發(fā)射電磁波，即發(fā)出磁共振信號(hào)。由于不同原子核吸收和發(fā)散電磁波的頻率不同，且此頻率還與核環(huán)境有關(guān)，故可以根據(jù)磁共振信號(hào)來(lái)分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)成分及其密度分布。通俗的，我們可以借助指南針的原理來(lái)理解。磁體之間的磁力和地球的磁場(chǎng)使得指南針指向北方而沿地球磁場(chǎng)排列，從而產(chǎn)生磁共振頻率。當(dāng)將一個(gè)電磁鐵置于指南針的兩極之間，如果你給電磁鐵通直流電，指南陣的方向?qū)⒅匦屡帕小Ｈ欢绻阃ㄈ氲氖墙涣麟?，指針將?huì)來(lái)回顫動(dòng)。

如果交流電電流頻率等于磁共振頻率，將會(huì)有凈能量轉(zhuǎn)移到指針上，指針振動(dòng)幅度將加大，同時(shí)也會(huì)從交流磁場(chǎng)吸收更多的能量。當(dāng)指針從交流磁場(chǎng)吸收了能量后，就要求提供新的能量來(lái)彌補(bǔ)交流磁場(chǎng)的能量流失。DMR技術(shù)就能夠通過(guò)測(cè)量交流磁場(chǎng)中的樣本來(lái)檢測(cè)磁能量的損失。

Weissleder的DMR是世界上小的癌癥診斷系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)較小的磁共振設(shè)備。在這個(gè)系統(tǒng)匯總直徑8厘米、高度5.5厘米的磁鐵取代了巨大的超導(dǎo)磁體。這個(gè)磁鐵是專為小型DMR應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的，它能夠提供一個(gè)半徑1.2厘米（0.5英寸）范圍的磁場(chǎng)，其強(qiáng)度有0.5特斯拉，比起大多數(shù)核磁共振成像機(jī)器要小1.5到3特斯拉，但這個(gè)強(qiáng)度仍然是地球磁場(chǎng)的10000倍。

放置在磁鐵常量區(qū)的DMR探針由一個(gè)微流體網(wǎng)絡(luò)、DMR的樣品室和微彈簧圈組成，在微流體網(wǎng)絡(luò)中的活檢標(biāo)本混合了磁粒子抗體，微彈簧圈也為樣本提供交流磁場(chǎng)。另外，DMR電子設(shè)備由商用集成電路構(gòu)成，包括單片機(jī)、射頻（RF）生成器、數(shù)據(jù)采集單元，和一個(gè)射頻收發(fā)器，所有這些都必須符合約20厘米×8厘米（8×3.15英寸）的模塊平臺(tái)，其費(fèi)用估計(jì)要幾千美元。

如何診斷癌癥？

MGH團(tuán)隊(duì)在癌癥診斷方面做了一系列的實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中他們將納米磁性粒子附加到特定的癌癥細(xì)胞抗體中去。當(dāng)這些被標(biāo)記的磁性粒子與從病人活組織切片的細(xì)胞物質(zhì)混合后，抗體將附著到細(xì)胞膜上將癌癥細(xì)胞標(biāo)記出來(lái)。

Weissleder的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)，測(cè)試中所有被標(biāo)記的癌癥并不能都作為確切的根據(jù)。他的團(tuán)隊(duì)測(cè)試了50個(gè)癌癥病人的腫瘤活檢樣品。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到，一組四個(gè)擁有DMR信號(hào)的癌癥標(biāo)記樣品適當(dāng)加權(quán)后就能知道在50個(gè)樣本中存在48個(gè)癌細(xì)胞。