锝危機或使大劑量輻射逼近癌癥檢查

　　锝短缺給醫院帶來的影響不亞于停電。沒有人知道這次事件造成了多大程度的損失，但結果非常嚴重。

很多診斷掃描依賴放射性同位素锝-99m。

　　圖片來源：LARRY MULVEHILL

　　出于設備修理和維護原因，兩個核研究反應堆于幾年前關閉。這并不讓人驚奇，半個世紀前類似的事情就發生過。但這些反應堆生產的恰好是世界上大部分的放射性示蹤劑锝-99m，這種醫用同位素被廣泛用于心臟病和其他病癥的掃描診斷、癌癥檢查和治療。每天，醫院利用锝-99m進行診斷性掃描的次數達7萬次。全世界的醫院開始陷入恐慌。

　　由于缺乏這種至關重要的同位素，醫生取消了掃描，推后了操作，或者不得已采用更古老的診斷技術——將患者暴露在大劑量的輻射下。荷蘭高通量反應堆(受影響的反應堆之一)的管理者Ronald Schram說：“锝短缺給醫院帶來的影響不亞于停電。”鹿特丹市伊拉斯莫斯醫學中心核醫學科主任Fred Verzijlbergen說，沒有人知道這次事件造成了多大程度的損失，但“結果非常嚴重。很多醫院長達數周無锝可用”。

　　這次事故凸顯出世界范圍內醫用锝供應鏈非常脆弱，嚴重依賴4個建于20世紀50~60年代的由政府資助的反應堆。同位素供應已經遭受了一次又一次的打擊，最近的一次發生在上個月——加拿大安大略省粉筆河反應堆和另外兩個反應堆意外地同時停止運行數日，全球醫用同位素出現短缺。粉筆河反應堆的生產量占當前全球供應量的1/3，計劃于2016年停止生產同位素。

　　但對于核能工程師Greg Piefer來說，危機中蘊藏著機會。2005年，Piefer獲得美國威斯康星大學麥迪遜分校核子工程學博士學位，他希望找出一種方法，通過使用粒子加速器而非核反應堆，使鈾轉化為锝。當時他的設想并未得到重視。然而，在2009年兩個核反應堆關閉后，政治家尤其是美國的政客要求開發醫用同位素的新生產方法，因為美國的醫用锝需求量占世界的50%，但卻沒有本土生產能力，無法自給自足。Piefer的想法和其他躍躍欲試的企業一下子處在了輿論焦點。

　　技術挑戰

　　包括Piefer的SHINE醫務技術公司在內，至少5家北美公司正在研制開創性方法，以在未來幾年內生產醫用同位素。目前還不清楚哪家公司會脫穎而出，他們是否能夠找到替代傳統反應堆的新方法以避免新一輪的同位素短缺。

　　锝-99m常被稱作現代醫學成像的主力，因為就全世界核醫學放射性同位素的使用而言，锝 -99m所占比例達80%。锝-99m能附著于分子上，進而作用于目標器官。之后，單光子發射計算機斷層掃描(SPECT)技術會接收到同位素所發出的光。這種測試用來檢測血液流入心臟肌肉過程中的流動情況，發現癌癥是否已經擴散到骨骼，評估大腦中的血流量。

　　锝-99m的半衰期只有6小時，無法長時間保存。目前的主要制取方法是用核反應堆處理高濃縮鈾，生成放射性同位素鉬-99，隨后運往各醫療機構。鉬-99會衰變成锝-99m，用于造影檢查。

　　比利時BR2反應堆管理者Benard Ponsard說，核反應堆是生產鉬的最有效方法。很多人對此觀點表示贊同。20世紀90年代，加拿大計劃用新反應堆緩解已經存在的資金短缺，但在 2008年，由于出現技術問題——維修成本過高，這些反應堆裝置被封存。其他國家因此正加速研究以彌補這一空缺。BR2計劃于2014年年底前升級其醫用同位素生產能力。澳大利亞南悉尼OPAL反應堆計劃于2017年前將其同位素產量擴大4倍。

　　這些舉措極大提高了核反應堆的生產能力，但仍存在一些問題。美國國家同位素發展中心主任Robert Atcher指出，一旦發生故障，新反應堆可能無法提供足夠的同位素以度過危機。2009年，美國能源部成立美國國家同位素發展中心，旨在幫助管理同位素的分配。

　　價格上漲

　　更關鍵的是，利用核反應堆生產同位素鉬的成本正在飛漲，由于反應堆主要用于科研，并主要受東道國政府資助，然后再以低于市場的價格出售鉬。經濟合作與發展組織(OECD)核能機構(NEA)稱，這意味著企業沒有什么動力去投資新的生產設備。

　　NEA已經采納了一個方案，要求結束政府補貼。NEA核開發主管Ron Cameron說，核反應堆生產的鉬的價格將增加7倍。與此同時，美國已經決定停止出口高濃縮鈾，因為高濃縮鈾可能被攔截用于制造核武器。截止到2020 年，反應堆將不得不使用低濃縮鈾燃料生產鉬，這將使鉬生產成本再提高40%。Atcher說，最終價格將“高得離譜”，他猜測鉬的價格可能增長15倍。

　　這將導致人們更多尋求替代品。與其依靠為數不多的幾家遙遠的生產中心，不如醫院可以從當地設施中獲得醫用同位素。TRIUMF核醫學部門主管Paul Schaffer說，在醫院所在地建造醫用回旋加速器只需花費幾百萬美元。TRIUMF是一家位于加拿大溫哥華市的粒子物理學和核能實驗室，Schaffer領導的團隊正在踐行這一設想。

　　6月，TRIUMF團隊宣布，升級后的回旋加速器所產出的锝能滿足整個溫哥華市的需要。 TRIUMF發言人Tim Meyer說：“加拿大已經存在的十幾臺回旋加速器能覆蓋90%的人口和50%的地域范圍。”很多醫院已經開始使用內部回旋加速器生產醫用同位素，該方法可應用于更高級的正電子放射斷層造影術。該團隊目前正在等待加拿大衛生部的批準，該部將確認其生產的锝的安全性。

　　其他國家似乎也對這一新方法感興趣。加拿大里士滿的一家名為先進回旋加速器系統的公司目前正致力于利用回旋加速器生產锝，英國、沙特阿拉伯、泰國等國的公司也紛紛向其咨詢。該公司市場及商業開發部門副主管John Taylor-Wilson說：“此舉使很多國家的衛生機構非常興奮。”

　　奇思妙想

　　相較于Schaffer的回旋加速器模式，Piefer的想法并不那么激進。Piefer的團隊希望堅持現有的分配制度，但須克服核反應堆生產成本過高的劣勢。

　　Piefer希望在威斯康星州簡斯維爾建造新設施，他說這樣能提供美國所需锝的50%，約占世界總需求的1/4。但建造仍未開始，因為SHINE和任何其他涉及鈾使用的公司一樣，需要等待來自美國核管理委員會的許可。除了能源部的撥款和已獲得的共計3000萬美元的投資外，SHINE還須籌集1.5億美元。Piefer說：“如果資金到位，預計2016年年底可以開工。”與此同時，粉筆河反應堆也將結束它的使命。

　　Piefer將面臨激烈競爭。同樣位于威斯康星州麥迪遜市的另一家醫用同位素創新型公司北極星，也希望在未來幾年里提供美國所需醫用同位素的50%。從長遠來看，北極星第二階段的產量將翻番。Piefer說：“對手極具競爭力。”

　　3月，北極星向美國食品藥品監督管理局提交了一份新藥申請，意在證明其所生產的锝和用傳統方法生產的锝質量不相上下。北極星首席科學官James Harvey說，北極星希望在今年年底收到答復。

　　Atcher對北極星和SHINE均持懷疑態度。他說：“總而言之，這兩家創業公司都還處于起步階段，都在摸著石頭過河，2016年并不遙遠，讓我們拭目以待兩家公司的成果。”