浙江大學供圖

■本報記者 李晨

近日，浙江大學教授田梅和張宏受邀在《歐洲核醫學與(yu) 分子影像雜誌》在線發表了題為(wei) 《透明病理：基於(yu) 分子影像的病理學》的綜述文章，首次提出“透明病理”新概念。

該文章認為(wei) ，基於(yu) 分子影像特有的分子識別和分子示蹤優(you) 勢，通過微觀—介觀—宏觀多尺度的多模態分子影像與(yu) 病理學的緊密融合，將機體(ti) 各種生物特征通過無創影像方式進行係統性的全尺度“透明化”，不僅(jin) 呈現疾病局部詳細信息，而且能夠評價(jia) 在體(ti) 疾病的病理生理改變，從(cong) 而實現基於(yu) 分子影像的病理學實踐新模式，進一步推動精準醫學的發展。

對此，美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）分子與(yu) 醫學藥理學係主任、美國科學院院士Michael Phelps認為(wei) ，“‘透明病理’是一種基於(yu) 分子影像的新理論，針對現代醫學瓶頸問題，創新提出了新理論和新策略，開啟了精準醫學和未來醫學新篇章。”

德國慕尼黑工業(ye) 大學醫學院院長、德國科學院院士Markus Schwaiger評價(jia) 稱，“透明病理”的理念是多年科研和臨(lin) 床實踐經驗的總結，不僅(jin) 高度概括了分子影像和病理的內(nei) 在聯係，更是邁向精準醫學的重要一步。

病理學發展的挑戰

病理學是研究人體(ti) 疾病發生原因、發生機製、發展規律的一門學科，在基礎醫學和臨(lin) 床醫學之間發揮了橋梁作用。

該論文共同通訊作者張宏在接受《中國科學報》采訪時說，從(cong) 最早的大體(ti) 病理（組織器官的形態學改變）到近年來的分子病理（如原位雜交、空間轉錄測序），從(cong) 肉眼鏡下觀察到基於(yu) 切片成像技術的數字病理切片，病理學發展經曆了一個(ge) 不斷微觀化、數字化的過程。

“隨著影像學，尤其是分子影像學的發展，許多組織、細胞和亞(ya) 細胞水平的分子與(yu) 生物學行為(wei) 得以在活體(ti) 中進行定性和定量。”論文共同通訊作者田梅進一步解釋說。

在一些研究中，圖像分析算法得出的切片評估結果，已經能夠與(yu) 病理學家相媲美，並能實現組織成分的自動量化。

越來越多疾病的病理生理改變，能夠通過分子影像進行精準評價(jia) 。他們(men) 認為(wei) ，臨(lin) 床正在形成一套基於(yu) 分子影像的病理生理可視化方法，並具備變革當前病理學實踐的巨大潛能。

張宏介紹，原來的病理學實踐是通過活檢或手術取出標本，再進行處理觀察分析，反映的隻是所取組織的一些改變，對於(yu) 全身情況的反映是不全麵的或丟(diu) 失的。

田梅告訴《中國科學報》，重大疾病往往是累及全身的係統性疾病，僅(jin) 觀察局部腫瘤病灶對疾病的整體(ti) 性評估有一定局限性，影響疾病的精準診治。另外，由於(yu) 病灶組織需要離體(ti) 檢測，無法進行一些時空動態的觀察判斷。

“這些限製阻礙病理學的進一步發展。而通過與(yu) 各種分子影像技術的結合，活體(ti) 、時空動態、多尺度地評價(jia) 病灶，無論對於(yu) 精準評估疾病狀況還是臨(lin) 床治療管理，都有重要推動作用。”田梅認為(wei) ，基於(yu) 科學技術的進步和精準醫學發展的趨勢，病理學進一步的發展契機在病理與(yu) 影像的結合上。

“我們(men) 希望通過‘透明病理’概念係統性地整合這種新的病理學實踐，讓更多病理學和分子影像領域的研究者相互合作完善這一體(ti) 係，從(cong) 而加速推動病理學與(yu) 分子影像的學科融合發展，更好地服務精準醫學和科學研究。”張宏說。

分子影像的機遇

分子影像的目標是更加精確地從(cong) 分子、細胞水平，在體(ti) 無創反映人體(ti) 病理生理的變化。然而，“在實踐中，如何用分子影像技術刻畫解釋病理，是一個(ge) 非常有挑戰性的工作。這包括如何克服影像信號的各種幹擾因素，如何正確估計病理等。”瑞士伯爾尼大學核醫學係人工智能和轉化診療實驗室主任施匡宇說。

“對於(yu) 不同尺度的分子影像方法，其實各有各的挑戰。而各自領域的技術革新，又為(wei) 其帶來新的發展機遇。”張宏說。

田梅解釋道，比如，對於(yu) PET分子影像來說，它本身建立在分子識別和分子示蹤技術上，實現對生物的分子、代謝和功能狀態進行評價(jia) 。一些新的病理生理機製的發現、新型小分子化合物的鑒定，結合特異性的分子影像探針技術，能夠不斷實現對新型靶標的活體(ti) 可視化。但其不足之處在於(yu) 空間分辨率較低，近年來也不斷有新的理論方法、成像設備、重建技術提升其分辨率。

對於(yu) 微觀的光學方法來說，它有很高的空間分辨率，但是成像深度受到限製，所以有很多新的成像技術、成像窗口、重建方法的改進加深了其成像深度。

另外，通過多尺度分子影像的融合成像，也能從(cong) 多角度對病灶進行解析，更精確地反映其病理生理改變。

論文作者、浙江大學醫學院附屬第二醫院王菁告訴《中國科學報》，挑戰與(yu) 機遇並存的現狀有望改變並擴展病理學領域的實踐和應用模式，主要體(ti) 現在：基於(yu) 分子影像的病理學將能夠非侵入性地檢測生理和病理過程的時空動態變化；在全身水平提供高精度的診斷評價(jia) ，根據疾病分期和生物學特征得出最合適的治療策略；克服取樣偏差和疾病異質性，從(cong) 而對病灶進行更加細致的評估。

“但麵向未來，如何整合並發展出一種超越於(yu) 傳(chuan) 統病理活檢的無創、安全、特異、係統的病理生理檢查方法，病理學需要進一步發展新的理念，‘透明病理’概念由此提出。”張宏說。

新的整合模式

該團隊認為(wei) ，基於(yu) 多尺度分子影像的“透明病理”評價(jia) 體(ti) 係將利用各個(ge) 層級的病理學結果開展驗證，能夠對影像結果進行更好的解釋，從(cong) 而支撐研究從(cong) 基礎到臨(lin) 床的轉化。

“要獲取並提供全麵的病理生理信息，就必須建立一個(ge) 多層次、多角度的評價(jia) 體(ti) 係。”田梅說。在“透明病理”評價(jia) 係統中，多尺度成像可分為(wei) 三個(ge) 層次：以PET/CT為(wei) 代表的兼顧宏觀空間尺度和微觀生化成像方法、以MRI為(wei) 代表的介觀尺度成像方法和以光學成像為(wei) 代表的微觀尺度成像方法。

“上述成像技術可以被用在不同維度可視化病理生理過程。然而，必須綜合各種方法、多尺度全麵地呈現複雜的免疫組織化學信息。”張宏說，越來越多的多尺度成像係統正在出現。由於(yu) 每種模態的樣本在相同的條件下成像，大大簡化了模態間結構比較的任務。集成的多尺度成像係統有助於(yu) 將不同尺度的圖像關(guan) 聯，便於(yu) 在體(ti) 病理評價(jia) 。

“以‘透明病理’為(wei) 基礎、結合臨(lin) 床信息的綜合多尺度診斷係統，能夠為(wei) 患者做出及時、準確的診斷，指導臨(lin) 床醫生製定最佳的、個(ge) 性化的治療方案。而建立與(yu) ‘透明病理’相結合的診斷模型，將有助於(yu) 臨(lin) 床醫生進行超越目前病理學範圍的病理實踐。全麵可視化的多尺度病理實踐模式將進一步推動我們(men) 走向精準醫學。”田梅說。

相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1007/s00259-021-05234-1