放射诊疗跨越式发展更好地为全民健康效力

郑钧正

只有一个多世纪历史的放射诊疗(radiodiagnosis and radiotherapy)是现代医学中独具电离辐射特色的新学科群，是所有利用医学成像方法提供诊断疾病重要依据和治疗肿瘤等疾病所不可或缺的重要技术手段。我国近些年来呈跨越式发展的放射学(X射线诊断学)、临床核医学、放射肿瘤学、介入放射学等各类放射诊疗，正以其独特技能与显著优势为助力全民小康发挥着不可替代的重要作用。

一、核科学与技术的崛起催生了放射诊疗

1895年11月伦琴发现X射线。1896年贝可勒尔发现铀的天然放射性。1897年汤姆逊发现人类认识的第一个基本粒子——电子。1898年居里夫妇发现放射性元素钋和镭。1899年卢瑟福发现了α和β射线并随后提出元素蜕变理论[1，2]。上述5项成果均荣获诺贝尔奖。随着核科学与技术的迅速崛起，开启了现代物理学的新时代，显著推动了现代社会的科技与文明进步和经济与社会的发展[3]。X射线发现数月就最先开始应用于医学，由此催生了X射线诊断学(亦称放射学，radiology)并不断广泛普及[4，5]。历经融合了计算机技术的人体断(体)层扫描成像(X-CT)这一医学诊断方法的再次革命性突破后，跨进了数字化医学成像时代，在疾病诊断、治疗指引、病患预后判断、治疗康复评价等方面提供了极大帮助。与此同时又兴起利用各种放射线治疗疾病的放射治疗学，现代改称为放射肿瘤学(radiation oncology)，为肿瘤治疗提供了个性化放疗[6]。20世纪30年代，各种核反应堆问世并生产出许多医疗所需的人工放射性核素，临床核医学(nuclear medicine)由此诞生，即利用放射性核素示踪显像剂引入人体而获取体内组织器官的解剖与生化代谢功能影像以更好诊断疾病(例如从扫描机、γ相机到SPECT、PET等发射型计算机断层扫描核素显像)，并且可采用放射性核素标记药物，施行靶向放射治疗而形象地被誉称为“生物导弹”[7]。近些年来，放射诊疗还进一步拓展出介入放射学(interventional radiology)，即借助各种医学影像的恰当导引而往体内相关部位插入介入器材(如导管、针等)，可方便对人体内各部位组织准确取“活检(biopsy)”做病理学检查以明确诊断，并开展各部位微创性介入放射学的消融及置入支架等治疗手术，已几乎可应用到涉及人体各个组织系统的疾病[8]。可见伴随着核科学与技术迅速崛起而催生出的放射诊疗这个临床医学新学科群，在近些年来发展迅速，已成为现代医学不可或缺的重要组成部分。

二、放射诊疗是现代医学不可或缺的重要组成部分

放射诊疗之所以成为现代医学不可或缺的重要组成部分，在于其所利用的各种射线装置、密封放射源、开放型放射性核素等发射出的各类型电离辐射，均独特地拥有穿透本领与电离能力等一系列固有放射性特点，并且放射性核素独具生物示踪优势。这些特性能够分别加以充分利用来进行各种医学成像，为疾病诊断提供不可缺少的重要依据和引导施行诸多诊治手术，以及产生特有的生物学效应成为治疗肿瘤等疾患的锐利武器。一个多世纪以来，核科学与技术在军事、能源、科研、医疗、工业、农业、地质、考古、安检等几乎涉及国计民生所有领域中得以广泛应用，但其在医学中的应用历史最久、普及最广、影响最大[9]。属于临床医学的放射诊疗已经非常广泛地普及城市与乡村的各类医院，与全民健康息息相关。据统计，全世界90%的放射性核素用于医学，约占总数一半多的加速器属于医学应用[7]。

最早的放射诊断是基于较简便与最基本的X射线透视和X射线摄影检查，但仅靠人体器官的密度与厚度不同而吸收X射线各异所形成体内的解剖影像不够精确，发展加上人为引入各种造影剂制造密度差也满足不了临床需要[5]。后来开创利用放射性核素的核医学显像可进一步揭示人体形态与生化、生理等功能成像，随后又陆续研发出各类相关医学成像技术直接融合一体机(例如先进的PET/CT、SPECT/CT、PET/MRI、SPECT/MRI等)，为更准确诊断疾病提供了更有价值的可靠依据，分子核医学迅速崛起并大显身手[7]。特别应强调指出，20世纪70年代X射线透射型计算机断层扫描成像(X-CT)问世并不断普及应用，开拓了数字化医学成像新纪元。沿用70多年的普通X射线成像技术再次发生革命，不仅从根本上解决了人体器官投影成像重叠及分辨率不够等问题，而且实现三维成像达到仅用几毫秒就能获得高质量又薄至亚毫米的人体断层图像。尤其20世纪90年代多排/层螺旋CT的迅猛发展，极大地提高了各种疾病的诊断水平[10]。例如包括冠状动脉、颈部与颅脑动脉、腹部大血管等全身各部位的X-CT血管造影检查，已经成为心脑血管疾病筛查的“金标准”[11]。又如近年来针对确定冠状动脉狭窄血流动力学显示更高准确性的“心肌CT灌注成像CTP”，以及方兴未艾的能谱CT、光子计数CT、低剂量CT等高新技术，正以更快的成像速度、更高的成像质量和尽可能低的辐射剂量为许多疾病的准确诊疗作出开创性新贡献[12]。再以新冠病毒肺炎COVID-19疫情为例，X-CT检查可以迅速明确诊断，也是判断预后的重要抗疫应急手段[13，14]。

历经数十年的不断更新进化，在传统X射线成像，数字化X射线成像(包括X-CT、多排/层螺旋MDCT、锥形束CBCT、计算机摄影CR、数字摄影DR、数字减影血管造影DSA、数字胃肠DSI以及新近投入临床的数字体层合成DTS等)，还有临床核医学以发射型ECT为代表的核素成像等3个分支，加上没有电离辐射的核磁共振成像(MRI，包括多种功能磁共振成像f MRI、磁共振波谱成像MRS等)和彩色多普勒与B超等超声波成像(CDI、B-US、超微血管成像SMI等)，交汇互补为相辅相成的多元化大医学影像学[3]。当今的医学影像技术，已历经了从人体形态结构成像进步到生理、功能与代谢成像，从体内组织器官成像深入到分子、基因成像的革命性飞跃，开拓出引领新发展前沿的分子影像学(molecular imaging)，并且多模态医学成像技术相互融合优势互补，已经成为推动整个放射诊疗学科群不断发展的核心支柱，在现代医学中占据着举足轻重的地位[9，15]。

恰似我国2000多年前《黄帝内经》的明示“上医治未病”所指引，如今将现代医学影像学与分子生物学紧密结合的分子成像技术，正是寻求在组织器官发生病变之前就先尽早查出异常，为探索疾病的发生、发展和转归，并为评价药物的疗效以及深入开展分子基因水平治疗砥砺前行[16]。这是缘于分子成像技术可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程变成直观的图像，从而能更好地在分子与细胞水平上了解疾病的发生机制及特征，并且能够发现疾病早期的微观变异及病理改变过程，同时可在生物活体上连续观察药物或基因治疗的机制和效果。毋庸置疑，现代医学影像技术迈向分子影像学所揭示的发展趋势及其广阔应用前景，必将对变革与完善新医学模式产生重大影响[17]。

鉴于医学影像技术的发展速度之快，当下临床医学中各类海量影像学数据已占据了整个医疗大数据的很大比例(有专家估计达80%以上)。现代医学影像技术不断朝数字化、标准化、网络化开拓发展，努力通过“互联网+”推广普及“远程医疗”，造福基层与边远地区患者；同时充分运用与契合“大数据”“云影像存储(cloud image storage)”和“人工智能AI”等高科技，展现出放射诊疗以崭新姿态更好服务“以患者为中心”的巨大潜力和广阔前景[18]。被国际社会高度赞誉为“放射学界风向标”，已有105年历史的著名北美放射学会RSNA，最近连续几届年会都专门展示放射诊疗在上述领域的突出进展以及对现代医学的杰出贡献[19，20]。

作为放射诊疗核心支柱的现代医学影像技术，把疾病的诊断与治疗更密切地关联在一起而赢取更出色的效果。这尤其在放射诊疗的介入放射学诊治、核素标记药物靶向治疗和肿瘤放射治疗等实践中得以充分的具体诠释[21]。如今许多疾病的诊断都需要现代医学影像技术提供必要依据，施行各种介入放射学微创手术必须依靠多模态医学影像的有效导引，而肿瘤放射治疗需要仰仗医学影像技术模拟定位和帮助制定放疗计划及验证等。显然，得益于数理化基础学科、计算机技术、信息科学、生物科学、材料科学、生物医学工程、医学物理等诸多学科交叉融合推动，现代医学影像学已经成为发展最快的学科之一。伴随医学成像新设备、新技术的创新发展，在疾病诊断与治疗及预防与康复中，尤其凸显出放射诊疗学科群的独特优势和临床应用价值及其不可或缺的作用[9，22]。

三、我国放射诊疗的跨越式发展为健康中国事业贡献卓著

放射诊疗学科群的新进展，成为全民保健查体与疾病诊治所不可缺少的重要手段。然而发展放射诊疗的人力物力条件要求颇高，而且许多放射诊疗的高科技设备价格不菲，高端医学成像设备及医用加速器等单价均以数千万元计。在新中国建立初期，我国的放射诊疗起步较晚且比较落后。得益于改革开放后的国民经济持续高速增长和科技与社会进步，20世纪80年代以来我国的放射诊疗学科群经历了跨越式发展[23]。

众所周知，X射线诊断学是放射诊疗中兴起最早同时又是在全世界普及最广的分支。在发现X射线数月后，西方国家立即开始探索制造与生产医用X射线机[24]。1897年底，上海《点石斋画报》以“宝镜新奇”为题报道苏州博习教会医院引进了我国第1台X射线机(那时俗称X光机)[25]。1949年之前的旧中国没有医疗器械工业，放射诊疗设备只能依赖进口。1953年，我国首台国产200-53型200mA X射线机成功研制，此后全国各地医疗器械生产厂家及生产医用X射线机类型迅速增加，20世纪70年代后期年产超过4千台，不过当时高端X射线机主要仍依赖进口[26]。

自1972年第1台头颅X-CT里程碑式问世后，X-CT的迅速更新换代极大地推动着放射诊疗发展。我国从1977年开始引进X-CT；而首台国产XDN-1型头颅X-CT于1983年研发成功，后来陆续研发出全身CT以及多排螺旋CT，并实现中低端CT产业化和出口[26，27]。X-CT比医用X射线机复杂得多，但首台国产与国外发明CT的“时间差”仅11年[27]；对比首台国产与国外造出医用X射线机的“时间差”达57年，充分显示了新中国成立后历经几个五年计划实现了国民经济和工业化建设的巨大进步，为服务于全民健康奠定了坚实基础。

表1以现代医学成像技术中最具典型意义的X-CT作为代表性例子，列出我国X-CT总装备量及每百万人口拥有量在近40多年来的发展状况，具体映衬出我国X射线诊断学的跨越式发展态势[28]。

表1 我国大陆31个省份近40年来X-CT装备数量不断剧增概况 (台)

我国在X-CT刚发明投入临床应用5年就开始引进，表明医学等社会各界对放射诊疗新进展的重视与期盼。但那时的经济与技术实力尚不足，至20世纪80年代只陆续引进数十台在大医院中使用。适值笔者负责组织开展全国“九五”期间(1996～2000年)医疗照射水平调查研究，见证了20世纪90年代起放射诊疗跨越式发展的盛况。1998年我国31个省份装备的X-CT达3712台，仅次于日本和美国，居世界第3位[29]；进入21世纪后就攀升到第1位。如表1所示，X-CT拥有量2015年已达1998年的5.3倍。不仅所有县级以上医院而且有些基层卫生院也能作CT检查，既方便老百姓又显著提高诊断水平。近20多年来的增长速率和装备绝对数已在全世界名列前茅，据中国医学装备协会的估算预测即将突破拥有2.56万台。高新医疗器械装备的迅速剧增标志着我国放射诊疗新技术不断走向成熟[28]。

据“九五”期间全国医疗照射水平调查，我国1998年开展放射诊疗业务的各类医疗机构共计4.4万家，有医学放射工作人员14.3万人，拥有7万台各类放射诊疗设备。调查研究表明，当年全国各地的放射诊疗共计施行了X射线诊断检查2.45亿人次，临床核医学检查72.5万人次，放射性核素治疗7.5万人次，施予放射治疗的肿瘤患者近50万例(约占当时全世界肿瘤放疗患者的1/10)，足证放射诊疗的影响面非常之广[29]。再看20年后的2018年，我国已增加至有3.30万家公立及民营医院和3.65万家卫生院(未计及诊所等)，其中开展放射诊疗业务的逾6.16万家(约占总数88 %)[30]。这些数据充分说明近30多年来我国放射诊疗蓬勃发展，及时适应了数以亿计老百姓保健查体和疾病诊治的迫切需要。这还可用放射诊疗中的临床核医学(表2)和放射治疗(表3)的迅猛发展概貌进一步加以佐证。

表2特搜集整理出反映20世纪90年代以来我国临床核医学进展趋势的代表性数据[31，32]。以价格昂贵的正电子发射计算机断层扫描显像设备PET及相关融合一体机PET/CT等为例，我国大陆1995年才装备第1台PET，2002年安装使用第1台PET/CT，近20年迅速发展至2017年的装备量已是1998年的23.6倍多，并且近些年来不断增加装备而拥有可直接制备所需专用显像药物的回旋加速器，截至2017年竟多达110台；同时，新近装备的高科技产品PET/MRI，在亟需的肿瘤与神经系统显像检查方面发挥了不可或缺的独到作用。表2最下面两行逐年攀升的核医学诊治人次数正展示了核医学发展对健康中国的贡献。在放射诊疗中相对年轻的我国核医学，历经短短数十年间已迅速跨入学科前沿的分子影像学，所以中华医学会核医学分会的机关刊物《中华核医学杂志》，2012年起更名为《中华核医学与分子影像杂志》。

表2 我国大陆31个省份临床核医学不断迅速发展概貌

表中统计的主要设备未单列出不断增多的科研用小动物ECT成像设备和γ相机、肾图仪等传统核医学设备;表列单光子发射计算机断层显像设备SPECT台数未另计带有符合线路的扩展功能设备

肿瘤已成危害国民健康的主要疾病，据国家癌症中心2019年发布最新全国统计数据，近10多年来，恶性肿瘤发生率和病死率保持每年约3.9%和2.5%的增幅。我国分别占到全世界恶性肿瘤新发病例和死亡病例的23.7%和30.2%。例如2015年我国恶性肿瘤发病约392.9万人，死亡约233.8万人，相当于平均每天超过1万人(即每分钟有7.5人)被确诊为癌症[33]。因而放射治疗作为约70%肿瘤患者迫切需要的治疗手段，必将大力发展。表3显示出我国大陆地区近30年来放射治疗事业具代表性的主要概貌，反映其蓬勃发展适应了广大居民肿瘤治疗的亟需[34，35]。

表3 我国大陆31个省份近30多年来肿瘤放射治疗事业不断发展概貌

陆续更新换代的医用加速器，逐步取代传统的深部X射线治疗机和钴-60治疗机成为放疗主流设备，这肯定需要足够的经济基础和人才与技术条件积累。我国1978年就研发出国产医用加速器，1984年开始进口带有多叶准直器MLC的先进医用直线加速器，在陆续装备放疗设备同时不断发展壮大放疗队伍。如表3所示，从中华医学会1986年成立放射肿瘤治疗分会到2019年的33年间，放疗单位、放疗医师、医学物理师分别剧增5.54、8.50、23.18倍。在肿瘤放疗中有着重要作用的医学物理师虽然不及放疗医师的绝对增加速率，但国际上通行的评价指标——放疗医师与医学物理师之比，已经从9.53∶1提升到3.49∶1，人员专业结构日趋合理[36]。2019年我国现代放疗主流设备的各类加速器已达到1986年的28.5倍。通过国内科研单位加速研发投产与积极国外引进相结合的方式，2015年已有施行质子、重离子放疗的专门医院，近两年有5家放疗单位准备采用质子、重离子放疗[35]。国内几家著名肿瘤医院已装备高科技的磁共振加速器，可实施磁共振图像引导放疗。同时X射线、CT、磁共振等各类模拟定位机和计算机放疗计划系统TPS等必不可少的辅助放疗设备大幅剧增，33年间分别增长24.47和42.71倍。由此经历20世纪90年代以来的迅速发展，同时不断完善制定与实施放疗计划和加强全程质量保证措施有了质的飞跃。例如三维适形放疗(3D-CRT)、调强放射治疗(IMRT)和图像引导与自适应放疗(IGRT、ART)等先进技术已经基本普及卓有成效，并且容积旋转调强放疗(VMAT)、立体定向放疗(SBRT)和螺旋断层放疗(TOMO)等新一代放疗技术不断深入推广。影像组学、影像基因组学、人工智能、医疗大数据等高新科技陆续渗透融合入放疗技术不断有惊人斩获，于是逐步规范化的“精确定位、精确计划、精确治疗”已成为我国目前放射治疗的主流模式，因而显著提高了我国放疗水平与治疗质量[37]。据国家癌症中心2019年报告，“与10年前相比，我国恶性肿瘤生存率总体提高约10个百分点”[33]。2001年收治放疗的新肿瘤患者仅28.3万例，2006年升至40.9万例，2011年超过57万例，2015年达到91.9万例，而2018年已接近126万例，进展显著[35]。以设备猛增和队伍壮大为基础，现代医学成像技术紧密结合肿瘤放疗新技术从而阔步迈向跨越式发展，为攻克危及国民健康的肿瘤顽疾取得了丰硕业绩。

我国各类放射诊疗这个新学科群在近三四十年跨越式发展，取得了十分显赫的成果，为服务全民健康以大力推进健康中国事业做出了突出贡献,这是新中国成立70年来医疗卫生健康事业空前大发展的重要组成部分。当然，表征医疗卫生健康事业大发展的指标很多，限于篇幅就只简化选取人口增长、卫生总费用投入、全国平均每千人口医师数和国人平均预期寿命等最主要若干代表性指标汇集展示于表4[38]。

表4 我国70年来医疗卫生健康事业大发展的若干主要代表性指标

如表4所示，新中国成立70年来，我国人口已超过14亿。随着国民经济持续高速发展，国家努力加大投入，年卫生总费占当年GDP的比重逐年递增，至2019年为6.58%，其金额绝对数又随年GDP总量持续攀升而增至6.52万亿元，但这对完全解决与庞大的14亿人口息息相关的医疗健康问题依然任重道远。不过标志医疗条件重要指标的我国平均每千人口执业(助理)医师数不断上升，2019年已达2.77位，超过了全球中等收入国家的平均水平。我国作为世界第一人口大国的人均预期寿命，70年来从35岁到77.3岁，确确实实是“当惊世界殊”的伟大奇迹[38]。

实现国民健康长寿，是国家富强与民族振兴的重要标志，乃全国各族人民的共同愿望。根据习主席 “没有全民健康，就没有全面小康”的指示，党中央和国务院制定的《“健康中国2030”规划纲要》，明确强调将“全民健康”作为“建设健康中国的根本目的”。纲要提出的平均每千人口执业(助理)医师数和人均预期寿命指标已经提前实现了。由此完全可以憧憬再过不到30年，当新中国成立100周年时，70年前“站起来”的中国人民必将实现“强起来”的伟大民族复兴目标而巍然屹立于世界东方。

四、放射诊疗始终必须以趋利避害为宗旨

放射诊疗这个仅仅有百数十年历史的临床医学新学科群，涵盖了放射学、临床核医学、放射肿瘤学、介入放射学等4大学科相当宽广的范畴，因而前3部分需要用不少篇幅，稍加系统地追踪评述其来龙去脉及不断演进的发展趋势，进而论证它为现代医学和全民健康做出了显著贡献。最后第4部分还必须概述由放射诊疗实践衍生出与其兴衰密切相关的放射防护问题。因为利用电离辐射独特性能的各类放射诊疗临床实践，必然都要面对防范潜在放射危险。125年前发现X射线并即开始医学应用不久，就逐渐了解到射线存在着有害的一面，说明电离辐射技术是把“双刃剑”。在推动放射诊疗不断发展为全民健康效力中，务必切实加强相应的放射防护，必须始终坚持以“趋利避害”为宗旨[39]。

各类放射诊疗的放射防护包括医学放射工作人员所受职业照射的防护，相关工作场所周围环境或意外引发放射事故等让公众受到照射的防护，众多受检者与患者接受放射诊疗所致医疗照射的防护[40]。如今职业与公众照射防护较易解决。更加需要特别关注的是，任何公众成员在其一生各阶段均需要接受许多次医疗照射[41]。医疗照射又不能像职业与公众照射那样制定个人剂量限值进行控制，只能根据临床实际需要权衡利弊通过正当性判断来把控正确合理使用；并贯彻实施放射防护最优化原则，对放射诊断检查掌握以尽可能合理低的医疗照射剂量去获取明确诊断所需的优质医学影像；对放射治疗则应通过严格质量保证措施准确施予治疗靶器官恰到好处大小的剂量并注意保护正常组织[42]。可见医疗照射防护是既重要又特殊的，必须通过制定并认真贯彻实施相关放射防护法规与标准，加强安全防护的专业培训和监督管理，以及科普宣传教育提高全社会医疗照射防护意识并形成良好氛围来推动[41，43]。

随着放射诊疗蓬勃发展并日益广泛普及，所有公众成员因保健查体或疾病诊治需要而必须接受各类放射诊疗所致医疗照射的机会与日俱增。1998年我国有2.45亿人次进行了X射线诊断检查[29]。而1998年全世界接受X射线诊断检查的竟有19.10亿人次之多，至2008年又增加到1.65倍达31.43亿人次[44]。笔者调查研究的上海市医疗照射水平颇能反映我国与世界发展趋势相同[45]。如表5所示，经济发达使医疗条件进步迅速并且公众医疗保健需求激增的上海市，所有各类放射诊疗蓬勃发展带来了医疗照射应用频率逐年不断攀升[45]。

表5 上海市“九五”到“十一五”期间各类放射诊疗应用年频率增长趋势

医疗照射已经成为公众所受最大的并必然持续不断增加的人工电离辐射照射来源[46]。医疗照射防护不仅直接关乎众多受检者与患者个体的安全，更重要的旨在有效控制并尽量降低公众群体中受电离辐射照射诱发癌症等随机性效应的发生概率。这已经成为现代放射防护领域新进展的热点与重点[47]。显然，落实好医疗照射防护密切关联到诸多相关部门以及相关各类专业人员。例如，放射诊疗的各级主管部门，放射诊疗各种设备的研发与生产单位，各级医院及其放射学、临床核医学、放射肿瘤学、介入放射学等科室，各种放射诊疗设备质量控制检测的技术服务机构，放射防护机构(含监督管理部门)等。而相关人员包括有关管理干部、安全防护专兼职人员、有关科研人员、放射诊疗设备研发工程师、放射诊疗的临床医师和各类医技人员、医学物理师、护士等。实际上加强医疗照射防护与提高各类放射诊疗质量及医疗水平，以及推动放射诊疗设备创新发展等之间，目标与效果都是完全一致的[48]。例如，近些年来基于医疗照射防护亟需，各方积极促进研发出低剂量CT新设备，很快获得放射诊疗医务人员的积极呼应支持，并在临床实践中开拓应用而取得了显著成效[49～51]。这就是相关各方通力协作并协同创新的硕果，已成为低剂量成像技术创新发展与推广应用的成功范例[48，52]。

综上所述，以蓬勃发展的现代医学成像技术为核心支柱的各类放射诊疗，是现代科技进步和由诸多相关学科交叉融合推动建立的临床医学新学科群。我国的各类放射诊疗尤其历经近几十年来的跨越式发展，已经迅速成长壮大赶上国际学科新进展趋势，为我国公众的保健查体与疾病诊治做出了卓著贡献。作为现代医学不可或缺的放射诊疗这个新学科群，紧紧围绕服务“以患者为中心”而竭诚效力全民健康中，势必继续开拓创新为健康中国事业砥砺前行，不懈追求实现更好地趋利避害而造福于民。