納米CT造影劑在肺部疾病診療中的研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)：TB383文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract： As chronic obstructive pulmonary disease and lung cancer， among other lung diseases， increasingly threatened global health，the development of efective diagnostic and treatment methods became paramount. Nanoparticle-based computed tomography （CT） contrast agents， especially those based on gold nanoparticles， became the focus of research due to their outstanding X-ray absorption capacity and biocompatibility. This paper briefly introduced CT imaging technology and elaborated on the application progress of nanoparticle-based CT contrast agents in the diagnosis and treatment of lung diseases， with a particular emphasis on gold nanoparticles and their modified derivatives.The current challenges and future directions of the technology were discussed. The study emphasized the enormous potential of nanoparticle-based CT contrast agents in the precise diagnosis and treatment of lung diseases.

Keywords： nano CT contrast agent; lung disease; diagnosis and treatment

引言

肺部疾病，如慢性阻塞性肺疾病和肺癌，已經(jīng)成為全球健康領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重?fù)p害了患者的生活品質(zhì)，并對(duì)社會(huì)的醫(yī)療系統(tǒng)造成了沉重的負(fù)擔(dān)。因此，實(shí)現(xiàn)早期診斷和有效治療對(duì)于提高患者生存率和生活質(zhì)量至關(guān)重要[1-2]。計(jì)算機(jī)斷層掃描（computed tomography，CT）作為一種非侵入性的醫(yī)學(xué)影像檢查方法，在肺部疾病的診斷中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，但其分辨率在檢測(cè)早期病變時(shí)存在局限性。近年來，隨著CT技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是在圖像分辨率和成像質(zhì)量方面的改進(jìn)，CT成像在肺部相關(guān)疾病中的應(yīng)用得到了廣泛關(guān)注[3]。

通過對(duì)肺部組織的高分辨率成像，CT技術(shù)能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)和定位病變，為早期診斷提供了有力支持。同時(shí)，隨著CT技術(shù)的進(jìn)步，醫(yī)生能夠更精準(zhǔn)地進(jìn)行手術(shù)規(guī)劃和治療方案制定，提高了治療效果和患者的生存率。然而，傳統(tǒng)的CT成像在檢測(cè)微小病變和提高對(duì)比度方面仍然存在挑戰(zhàn)。為了克服這些問題，納米CT造影劑作為一種新興技術(shù)備受關(guān)注，并展現(xiàn)出巨大潛力[4]。

納米CT造影劑具有粒徑較小、利于滲透肺泡和血管的特點(diǎn)，能夠提高對(duì)微小病變的檢測(cè)能力。通過調(diào)節(jié)其表面性質(zhì)，可以增強(qiáng)造影劑與肺部組織的相互作用，提高圖像的清晰度和對(duì)比度。此外，納米CT造影劑的長(zhǎng)血液半衰期使其能夠延長(zhǎng)影像增強(qiáng)效果的持續(xù)時(shí)間，提高診斷準(zhǔn)確性。目前，納米CT造影劑的研發(fā)主要著力于改進(jìn)制備工藝、對(duì)造影劑表面進(jìn)行修飾提升其靶向性、光學(xué)特性及成像效果。例如，采用逆微乳液法[5成功制備高穩(wěn)定性、低毒性、生物兼容性好的納米CT造影劑，并詳細(xì)評(píng)價(jià)其理化性質(zhì)和生物學(xué)功能。有研究通過在納米造影劑的表面修飾單克隆抗體[7或小分子[8]，增強(qiáng)其與特定腫瘤細(xì)胞間的親和力，從而提高圖像診斷的精確性和靈敏性。

應(yīng)用層面上，納米CT造影劑已被用于肺部疾病的診斷和治療中。目前已有研究將納米CT造影劑注射到肺癌患者體內(nèi)，通過CT成像分析，發(fā)現(xiàn)這種新型造影劑顯著提高了腫瘤的可見性和檢測(cè)的準(zhǔn)確性，有助于清晰區(qū)分肺癌患者的分期[9]。納米CT造影劑也被應(yīng)用于肺部炎癥[1]、肺部纖維化[1]等疾病的診斷和治療，并取得了積極的成果。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)和應(yīng)用的推廣，納米CT造影劑將為肺部疾病的診斷和治療帶來新的突破，為患者提供更好的醫(yī)療服務(wù)和治療效果。

本文首先簡(jiǎn)單介紹了計(jì)算機(jī)斷層掃描，隨后闡述了基于納米顆粒的CT造影劑在肺部疾病診斷和治療中的研究應(yīng)用，特別是聚焦于基于金納米顆粒及其改性產(chǎn)品的最新發(fā)展。同時(shí)，本文也將討論當(dāng)前這一領(lǐng)域面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)和未來可能的發(fā)展方向，強(qiáng)調(diào)基于納米顆粒的CT造影劑在提升肺部疾病精確診斷和治療效果方面的巨大潛力。

1計(jì)算機(jī)斷層掃描

1.1 X射線生成

X射線是一種波長(zhǎng)在 0.01～10nm 間的穿透性強(qiáng)的高能電磁輻射，于1895年由德國(guó)物理學(xué)家威廉·康拉德·倫琴（WilhelmConradRoentgen）在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)[12]。X射線在X射線管內(nèi)產(chǎn)生，X射線管是X射線系統(tǒng)中至關(guān)重要的組件，包含了陽(yáng)極和陰極兩個(gè)電極，分別用于接受電子轟擊的靶材和發(fā)射電子的燈絲。這兩極被密封在高真空的玻璃或陶瓷外殼內(nèi)，確保X射線生成過程的穩(wěn)定性和可靠性。X射線管的供電部分至少包括一個(gè)低壓電源用于加熱燈絲，以及一個(gè)高壓發(fā)生器用于給兩極施加高電壓（圖1）。

鎢因其高原子序數(shù)和高熔點(diǎn)常被用作陽(yáng)極材料，當(dāng)來自陰極的高速電子與金屬陽(yáng)極碰撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生連續(xù)光譜的X射線光子，即軔致輻射（圖2（a））；同時(shí)，入射電子與金屬原子內(nèi)層電子碰撞時(shí)也會(huì)產(chǎn)生特定能級(jí)的X射線，這種輻射稱為特征輻射（圖2（b））。

1.2X射線與物質(zhì)的相互作用

X射線束在物體內(nèi)傳播時(shí)，其強(qiáng)度隨著物體厚度的增加而減弱，發(fā)生X射線衰減。這個(gè)過程受布格-朗伯-比爾定律的支配[15-16]，該定律表明X射線強(qiáng)度的減弱與物體的厚度、吸收系數(shù)有關(guān)，反映了不同物質(zhì)對(duì)X射線吸收能力的差異[17]。X射線對(duì)材料的吸收與其密度和原子序數(shù)緊密相關(guān)，這種關(guān)系使得CT掃描能夠清晰地區(qū)分不同密度和成分的組織或器官，顯著提高圖像的對(duì)比度[18-19] 。

圖1X射線管[13]Fig. 1 X-ray tube[13]

圖2X射線的生成及與物質(zhì)間的相互作用[14Fig. 2Generation of X-rays and interaction with matter[4

X射線與物體之間的相互作用主要包括相干散射、康普頓散射和光電效應(yīng)（圖2（c））。在相干散射中，入射X射線的能量被原子吸收，然后以隨機(jī)方向發(fā)射具有相同能量的X射線。由于相干散射主要發(fā)生在低能量下，因此在臨床應(yīng)用中貢獻(xiàn)較小，更多應(yīng)用于研究物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)?？灯疹D散射發(fā)生在X射線光子與原子外殼電子碰撞時(shí)，其中一部分X射線能量轉(zhuǎn)移到電子上，導(dǎo)致X射線光子偏轉(zhuǎn)?？灯疹D散射取決于物體的電子密度，而與原子序數(shù)無關(guān)。這種散射過程在醫(yī)學(xué)成像中起著重要作用，可以用于獲取組織的密度信息，并生成X射線影像。光電效應(yīng)是X射線與物質(zhì)中的原子內(nèi)層電子發(fā)生相互作用，導(dǎo)致電子被釋放出來的過程。在光電效應(yīng)中，X射線的能量被完全吸收，從而使原子內(nèi)層電子脫離原子，并產(chǎn)生光電子。這一過程在X射線成像和能譜分析中都有重要應(yīng)用，可以用于確定物質(zhì)的化學(xué)成分和原子結(jié)構(gòu)。

在CT成像中，患者身體產(chǎn)生的散射輻射是主要來源。使用高能X射線可減少輻射暴露，因?yàn)殡S著X射線能量的增加，到達(dá)探測(cè)器的光子數(shù)量也會(huì)增多。

1.3 CT成像

計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)通過結(jié)合X射線成像技術(shù)、電子機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制和數(shù)學(xué)分析，從而高精度地展示體內(nèi)結(jié)構(gòu)。為了滿足人們對(duì)更好、更可靠的醫(yī)療診斷這一日益增長(zhǎng)的需求，這項(xiàng)技術(shù)正在飛速發(fā)展。過去幾十年來，X射線CT掃描的斷層重建技術(shù)一直存在。約翰-拉頓為三維斷層成像奠定了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（圖3）。

CT設(shè)備主要由三大部分組成，分別是掃描系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和圖像顯示系統(tǒng)。掃描系統(tǒng)負(fù)責(zé)產(chǎn)生和接收X射線，當(dāng)患者位于掃描臺(tái)上時(shí)，X射線源會(huì)旋轉(zhuǎn)周圍，向患者身體發(fā)射

圖3CT技術(shù)發(fā)展歷程[20]Fig.3History of CT technology[20]

X射線束?；颊呱眢w內(nèi)部不同組織對(duì)X射線的 被探測(cè)器捕獲。通過旋轉(zhuǎn)X射線源和探測(cè)器的吸收程度不同，這些被吸收和透射的X射線將 運(yùn)動(dòng)，可以獲取大量的二維X射線圖像（圖4）。

圖4CT掃描設(shè)備[21] Fig.4 CT scanning equipment21]

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收、處理和分析從掃描系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)，最終生成可視化的圖像。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用復(fù)雜的算法對(duì)多個(gè)不同方向的二維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和重建，從而創(chuàng)建出高質(zhì)量的三維圖像。這個(gè)過程涉及到大量的數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和算法運(yùn)算，需要高度精密的技術(shù)支持，以確保生成的圖像具有準(zhǔn)確性和清晰度（圖5）。

最終，由圖像顯示系統(tǒng)將數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)生成的圖像呈現(xiàn)給醫(yī)生進(jìn)行觀察和診斷。圖像顯示系統(tǒng)能夠以高清晰度、高對(duì)比度的方式顯示二維和三維圖像，同時(shí)提供各種圖像處理功能，如放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、對(duì)比度調(diào)節(jié)等，幫助醫(yī)生更好地分析圖像細(xì)節(jié)。

總而言之，CT設(shè)備的三大組成部分相互配合，共同完成了從X射線掃描到圖像重建再到圖像顯示的整個(gè)過程，為醫(yī)生提供了全面、立體的人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，幫助他們做出準(zhǔn)確的診斷和治療計(jì)劃，從而更好地照顧患者的健康。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，CT掃描設(shè)備也經(jīng)歷了從單層到多層螺旋CT的演進(jìn)，顯著提高了掃描速度和圖像質(zhì)量[23]?，F(xiàn)代多層螺旋CT能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成高分辨率的全身掃描，為醫(yī)學(xué)診斷和治療提供了更加精確且詳細(xì)的信息。在COVID-19疫情期間，我國(guó)基于非接觸成像工作流程這一創(chuàng)新方案，引入了集成視覺人工智能技術(shù)的移動(dòng)CT平臺(tái)。這一舉措不僅減少了醫(yī)護(hù)人員與患者之間的接觸，還提高了診斷效率和操作的安全性（圖6）。

CT技術(shù)在疾病的早期發(fā)現(xiàn)、治療規(guī)劃以及療效監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮著重要作用。特別是在肺部疾病的成像方面，CT技術(shù)能夠提供詳細(xì)的圖像，幫助醫(yī)生診斷出肺部感染、肺纖維化、肺癌等多種肺部疾病。隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，未來CT在醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域的應(yīng)用預(yù)計(jì)將變得更加廣泛和深入。

圖6集成視覺人工智能技術(shù)的移動(dòng)CT平臺(tái)[24]

Fig. 6Mobile CT platform integrated with visual artificial intelligence technology[24]

2納米CT造影劑應(yīng)用于肺部疾病

傳統(tǒng)CT成像技術(shù)在區(qū)分密度相近的各種軟組織時(shí)，常常面臨對(duì)比度不足的問題。為了解決這一難題，科學(xué)家們致力于研究和開發(fā)新型造影劑，目的是提升CT成像的對(duì)比度與靈敏度。在臨床上，最普遍使用的CT造影劑為無機(jī)碘小分子。然而，這類造影劑存在諸多限制，如造影時(shí)間短、具有腎毒性以及分布非特異性等，這些問題在特定的應(yīng)用場(chǎng)景中限制了其效果。納米技術(shù)的發(fā)展為改善這些傳統(tǒng)造影劑的局限性提供了新的可能。

納米顆粒因其較大的比表面積和較小的尺寸，能夠攜帶更多的造影元素，顯著增強(qiáng)造影能力。此外，納米顆粒的微小尺寸使其易于進(jìn)入直徑微小的毛細(xì)血管，更有效地在靶組織上沉積，尤其是在癌變區(qū)域，從而提高成像效果。

基于納米顆粒的CT造影劑已經(jīng)取得了重要進(jìn)展。這些進(jìn)展包括開發(fā)了含金、銀、鉍和鉭等金屬的納米造影劑。這些納米造影劑不僅具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，而且還可以通過對(duì)其表面修飾實(shí)現(xiàn)靶向成像和多模態(tài)成像等功能。相較于無機(jī)碘造影劑的局限性，基于納米顆粒的CT造影劑在特定的臨床應(yīng)用中顯示出更大的潛力。

納米CT造影劑在肺部疾病治療中扮演著至關(guān)重要的角色。首先，通過CT成像，醫(yī)生能夠精確定位腫瘤的位置和邊界，從而提高手術(shù)的精準(zhǔn)度，并減少對(duì)正常組織的損傷，進(jìn)而提高手術(shù)成功率。其次，這些造影劑可用于監(jiān)測(cè)治療后腫瘤的變化。通過連續(xù)的CT掃描，醫(yī)生可以評(píng)估治療效果，觀察腫瘤的大小、形態(tài)和密度的變化，有助于及時(shí)調(diào)整治療方案。最后，納米CT造影劑與高分辨率CT成像相結(jié)合，有助于醫(yī)生更好地了解腫瘤的特征，制定個(gè)性化的治療方案，提高治療的針對(duì)性和有效性[25-20]。研究顯示，基于金納米顆粒的納米造影劑具有巨大的潛力，可以提升CT成像的性能，并在肺部疾病的診斷、治療和監(jiān)測(cè)中發(fā)揮著重要作用。通過增強(qiáng)CT成像的質(zhì)量和對(duì)比度，這些納米造影劑為肺纖維化等疾病的治療提供了輔助，例如手術(shù)導(dǎo)航和治療效果評(píng)估，展示了CT成像在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的潛力和前景。

2.1金基納米造影劑

在臨床CT成像中，傳統(tǒng)的無機(jī)碘造影劑由于其較短的造影時(shí)間、腎毒性以及非特異性分布等局限性，在區(qū)分密度相近的軟組織方面面臨挑戰(zhàn)。與之相比，金（ Z=79 ，K-edge =80.7keV ）因其更高的X射線吸收能力，在約 100keV 的X射線能量下，相較于碘（ Z=53 ，K-edge =33.2keV ），可以提供大約 3倍的對(duì)比度增強(qiáng)[2]。此外，金納米顆粒因其化學(xué)惰性，不釋放有毒金屬離子，展現(xiàn)出了良好的生物相容性，包括無毒性、無免疫原性和高組織透過性，不會(huì)干擾細(xì)胞功能[28]。值得注意的是，金納米顆粒具備較長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間，這為成像提供了更長(zhǎng)的時(shí)間窗口，使其在癌癥成像和治療中更為安全可靠，因此得到了廣泛應(yīng)用[29-32]

近期，Zhang等[33]采用多模態(tài)成像的策略，結(jié)合熒光成像（fluorescence imaging，F(xiàn)L）的高靈敏度和CT成像的高空間分辨率，為肺鱗狀細(xì)胞癌（squamouscellcarcinoma，SCC）的診斷和治療提供了一個(gè)全面的視角。這種方法不僅彌補(bǔ)了FL成像在深層組織成像方面的局限，還利用CT成像精確描述了腫瘤的位置、大小和形態(tài)，大大提升了對(duì)肺鱗狀細(xì)胞癌診斷和治療的精確性。他們通過將金納米團(tuán)簇與Dsg-3抗體進(jìn)行偶聯(lián)，成功合成了尺寸為 2.2nm 的Au-Dsg-3納米顆粒。這些顆粒在體內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性，并能夠精確顯示腫瘤的定位，展現(xiàn)出了靶向的雙模FL/CT功能，使其成為理想的無創(chuàng)、快速檢測(cè)肺部SCC的CT造影劑（圖7）。

（b）注射Au-Dsg-3小鼠不同時(shí)間點(diǎn)的體內(nèi)CT圖像

圖7Au-Dsg-3在肺鱗癌中的應(yīng)用[33Fig.7Application of Au-Dsg-3in lungsquamouscell carcinoma[33]

在肺纖維化的研究領(lǐng)域，基于金納米顆粒（AuNPs）的納米造影劑展現(xiàn)出了對(duì)提升CT成像性能的巨大潛力。這些納米造影劑通過精心設(shè)計(jì)，不僅增強(qiáng)了CT成像的對(duì)比度，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)疾病狀態(tài)和治療過程的深入理解，為肺部疾病的診斷和監(jiān)測(cè)提供了有效的手段（圖8）。

Yu 等開發(fā)的CPP-PSD@Au納米造影劑是一個(gè)典型例子，它通過PH敏感聚合物和細(xì)胞穿透肽的修飾，在弱酸性條件下顯著提升了細(xì)胞的攝取量。這種設(shè)計(jì)不僅使得納米造影劑在CT成像中表現(xiàn)出良好的性能，而且實(shí)現(xiàn)了對(duì)干細(xì)胞長(zhǎng)達(dá) 35 天的精確跟蹤[11]。這一進(jìn)步說明，通過與納米技術(shù)相結(jié)合，可以顯著提升CT成像的質(zhì)量和持續(xù)性，從而為肺纖維化等肺部疾病的診斷提供了新的視角（圖8a）。

另外，Au@PEI@PEG納米顆粒作為示蹤劑的研究突顯了金納米顆粒在提升CT成像性能方面的有效性。這些納米顆粒不僅能夠通過CT成像清晰可視化細(xì)胞行為，還能借助生物發(fā)光成像（BLI）監(jiān)測(cè)細(xì)胞活力，為觀察治療效果提供了雙重驗(yàn)證[34]。這一結(jié)合策略優(yōu)化了CT成像的分辨率和對(duì)比度，同時(shí)提供了關(guān)于干細(xì)胞功能狀態(tài)的額外信息，從而增強(qiáng)了診斷和治療監(jiān)測(cè)的全面性（圖8b）。

此外，金納米顆粒還被開發(fā)為具有活性氧清除功能的材料，如SOD@AuNS，這些納米顆粒既能作為CT造影劑，也能減輕干細(xì)胞治療中的氧化應(yīng)激損傷[35]。這種策略不僅提高了治療過程中干細(xì)胞的存活率，而且通過CT成像提供了直觀的觀察手段，有助于評(píng)估治療效果，體現(xiàn)了CT成像在診斷及治療評(píng)估中的重要作用（圖8c）。

最近的研究提出的JanusAu/介孔二氧化硅核/殼納米系統(tǒng)，展示了在纖維化肺環(huán)境中響應(yīng)性釋放藥物的能力，并通過CT成像進(jìn)行長(zhǎng)期追蹤[3]。這種納米系統(tǒng)的開發(fā)不僅提升了藥物治療的效果，更重要的是，它通過長(zhǎng)期的CT成像跟蹤，加深了對(duì)治療機(jī)制的理解（圖8d）。

總之，這些研究強(qiáng)調(diào)了基于金納米顆粒的納米造影劑在提升CT成像性能方面的重要貢獻(xiàn)。

圖8金納米顆粒在IPF中的應(yīng)用[1，34-36]Fig. 8Application of gold nanoparticles inIP134-36]

通過提高成像質(zhì)量和對(duì)比度，這些納米造影劑為肺纖維化等肺部疾病的診斷和治療監(jiān)測(cè)提供了新的工具，展現(xiàn)了CT成像在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域的潛力與前景。

2.2其他金屬元素?fù)诫s的金基納米造影劑

金基納米造影劑在肺部疾病診斷和治療中發(fā)揮著重要作用，特別是通過摻雜其他金屬元素實(shí)現(xiàn)了對(duì)CT成像效果的顯著改進(jìn)。這些改進(jìn)不僅增強(qiáng)了金納米顆粒在成像方面的能力，還賦予了它們更廣泛的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，尤其是在肺部疾病領(lǐng)域（圖9）。

最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了一種新型金銀納米顆粒，通過X射線CT成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了肺部炎癥的準(zhǔn)確檢測(cè)和定位[10]。這種納米顆粒不僅提高了CT成像的分辨率和對(duì)比度，還能有效抑制甲氧西林耐藥金黃色葡萄球菌（MRSA）的感染，減輕肺組織損傷，展現(xiàn)出了雙重功能的優(yōu)勢(shì)。通過結(jié)合CT成像和靶向治療，該納米造影劑為肺部疾病的診斷和治療提供了全方位的解決方案。

圖9其他金屬元素?fù)诫s的金基納米造影劑在肺部疾病中的應(yīng)用[1.7

ig.9Applcatiofgoldbsedotrastagetsdopwithothretalentspulmoarydises

另一項(xiàng)創(chuàng)新研究則開發(fā)了 Au/GdNC@SiO₂ 納米示蹤劑，用于實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞的CT/MR雙模態(tài)成像追蹤，以治療肺纖維化[37]。這種納米示蹤劑結(jié)合了CT和MR成像技術(shù)，能夠精確跟蹤干細(xì)胞在肺部的分布，提供高分辨率的圖像。通過多模態(tài)成像的優(yōu)勢(shì)，不僅可以對(duì)治療效果進(jìn)行更全面的評(píng)估，還可以監(jiān)測(cè)干細(xì)胞在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)行為，為個(gè)性化治療提供重要參考。

此外，Bi@Au納米刺球在肺癌治療中表現(xiàn)出了巨大潛力，不僅提高了腫瘤細(xì)胞的滅活率，在光熱治療中也表現(xiàn)出優(yōu)異性能[38]。這種納米造影劑的多功能性使其在肺癌治療中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，而結(jié)合CT成像的精準(zhǔn)定位和監(jiān)測(cè)功能，則進(jìn)一步提升了治療效果。

綜上所述，將其他金屬元素?fù)诫s到金基納米造影劑中取得了顯著進(jìn)展，為肺部疾病的診斷和治療帶來了新的可能性。這些改進(jìn)不僅提高了納米造影劑的成像效果和治療效果，還拓寬了它們的應(yīng)用范圍。通過多模態(tài)成像的優(yōu)勢(shì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)肺部疾病的全面評(píng)估，還能為個(gè)性化治療提供更精準(zhǔn)的方案。隨著進(jìn)一步研究和臨床實(shí)踐，這些納米造影劑的潛力將得到更充分的發(fā)揮，為患者帶來更好的治療效果。

3 結(jié)論與展望

納米CT造影劑在肺部疾病診療中的巨大潛力已經(jīng)得到充分認(rèn)可，其利用納米材料的特殊性質(zhì)，如高比表面積和可調(diào)控的表面化學(xué)性質(zhì)，提高了肺部成像的對(duì)比度和分辨率，使醫(yī)生能夠更清晰地觀察到肺部病變的細(xì)微變化。這對(duì)于早期發(fā)現(xiàn)肺部疾病、制定個(gè)性化的治療方案以及監(jiān)測(cè)療效具有重要意義。再比如傳統(tǒng)的CT造影劑存在腎臟毒性和過敏反應(yīng)等副作用，而納米CT造影劑可以通過表面修飾和材料選擇等手段，降低其毒性和副作用，提高其在體內(nèi)的穩(wěn)定性和生物相容性。這為肺部疾病患者提供了更安全、更有效的診療選擇。

然而，盡管納米CT造影劑帶來了許多積極影響，但其臨床應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)和限制。首先，納米CT造影劑的生物相容性和長(zhǎng)期安全性仍存在不確定性，需要通過大規(guī)模臨床試驗(yàn)和長(zhǎng)期隨訪研究來評(píng)估其安全性和副作用。其次，納米CT造影劑的制備工藝和臨床應(yīng)用流程亟需規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，以確保其在臨床實(shí)踐中的安全性和有效性。

未來的研究可以重點(diǎn)關(guān)注新型納米材料的開發(fā)，并深人探討其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，以優(yōu)化其成像性能，提高在肺部成像中的應(yīng)用效果。通過表面修飾和靶向設(shè)計(jì)等手段，提高納米CT造影劑在肺部病變區(qū)域的富集度和持續(xù)時(shí)間，從而提高成像效果和診斷準(zhǔn)確性。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)納米CT造影劑的質(zhì)量控制和生產(chǎn)工藝管理，推動(dòng)其規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，確保在臨床實(shí)踐中的安全性和有效性。

隨著納米技術(shù)和材料科學(xué)的進(jìn)步，未來可能開發(fā)出更多具有創(chuàng)新功能的納米CT造影劑。這些新型造影劑可能支持多種成像技術(shù)，如CT、MRI、PET等，為肺部疾病的診斷提供更全面和精確的信息。此外，智能納米造影劑的研發(fā)也將成為可能，它們可以感知腫瘤微環(huán)境的變化，如pH值、溫度、氧化還原狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)和有效的肺部疾病診斷和治療。

總之，納米CT造影劑在肺部疾病診斷和治療中具有巨大潛力，通過持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新和改進(jìn)，有望為患者帶來更早期、更精準(zhǔn)的診斷，以及更有效、更安全的治療方法。同時(shí)，這也將為醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機(jī)遇，推動(dòng)整個(gè)領(lǐng)域不斷向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]GUO B J， GAN H， XUE M S， et al. The changing and predicted trends in chronic obstructive pulmonary diseaseburdenin China，theUnited States，and India from 1990 to 2030[J]. International Journal of Chronic Obstructive Pulmonary Disease， 2024，19： 695-706.

[2]LEITERA，VELUSWAMYRR，WISNIVESKYJP The global burden of lung cancer： current status and future trends[J]. Nature Reviews Clinical Oncology， 2023，20（9）： 624-639.

[3]SHIMJA M， KARTHEEBAN K. A comparative study of lung disease classification using fine-tuned CXR and chest CT images[J]. Automatika，2024， 65（1）：312 - 322.

[4]JIANG ZY，ZHANG MH，LIPF，et al.Nanomaterialbased CT contrast agents and their applications in image-guided therapy[J]. Theranostics， 2023，13（2）： 483-509.

[5]CHEN J，YANG XQ，MENG Y Z，et al. Reverse microemulsion-mediated synthesis of PEG for dual modal CT-fluorescence imaging in vitro and invivo[J]. Chemical Communications，2013， 49（100）： 11800-11802.

[6]XU X， XIAO TT， ZHANG CC， et al. Multifunctional low-generation dendrimer nanogels as an emerging probe for tumor-specific CT/MR dual-modal imaging [J]. Biomacromolecules，2023，24（2）： 967-976.

[7]CHATTOPADHYAY N， FONGE H， CAI ZL， et al. Role of antibody-mediated tumor targeting and route of administrationinnanoparticletumor accumulationin vivo[J].Molecular Pharmaceutics， 2012，9（8）： 2168 - 2179.

[8]XIA HX，YANG XQ， SONG JT，et al. Folic acidconjugated silica-coated gold nanorods and quantum dots for dual-modality CT and fluorescence imaging and photothermal therapy[J]. Journal of Materials Chemistry B，2014，2（14）： 1945-1953.

[9]LI J， XU Q， MAO C，et al. Correlation between Imaging Features and Pathological Stages of Primary Lung TumorsBased on Nanocontrast Agents[J]. Computational and Mathematical Methods in Medicine， 2021，2021（1）： 2343299.

[10] HUO D，DING J， CUI Y X， et al. X-ray CT and pneumoniainhibitionpropertiesofgold-silver nanoparticles for targeting MRSA induced pneumonia [J]. B10materials， 2014， 35（25）： 7032 - /041.

[11]YU C G，CHEN ZJ，LIXD，et al.pH-triggered aggregation of gold nanoparticles for enhanced labeling and long-term CT imaging tracking of stem cels in pulmonary fibrosis treatment[J]. Small， 2021，17（33）： 2101861.

[12]CAO F， YU D， MA W， et al. Shining emiter in a stable host：design of halide perovskite scintillators for X-ray imaging from commercial concept[J]. ACS nano， 2019， 14（5）： 5183-5193.

[13]HERMANEK P， RATHORE J S， ALOISI V， et al. Principles of X-ray computed tomography[M]. Industrial X-ray computed tomography. Cham： Springer International Publishing，2017： 25-67.

[14]LEE N，CHOI S H，HYEON T. Nano-sized CT contrast agents[J].Advanced Materials，2013，25（19）：2641 2660.

[15]OU X， CHEN X， XU X， et al. Recent development in X-ray imaging technology： Future and challenges[J]. Research，2021，2021（1）： 9892152.

[16]HAHN M A，SINGH A K，SHARMA P，et al. Nanoparticles as contrast agents for in-vivo bioimag ing： current status and future perspectives[J]. Analytical and Bioanalytical Chemistry， 2011， 399（1）： 3-27.

[17]CAO C T， TONEY M F， SHAM T K， et al. Emerging X-rayimaging technologies for energy materials[J]. Materials Today，2020，34：132-147.

[18] LUSIC H， GRINSTAFF M W. X-ray-computed tomography contrast agents[J]. Chemical Reviews， 2013，113（3）： 1641- 1666.

[19]CHENXF，SONGJB，CHENXY，etal.X-rayactivated nanosystems for theranostic applications[J]. Chemical Society Reviews，2019， 48（11）： 3073-3101.

[20]KHAN U， YASIN A， ABID M， et al. A methodological review of 3D reconstruction techniques in tomographic imaging[J]. Journal of Medical Systems， 2018， 42（10）： 190.

[21]OWENS T C， ANTON N， ATTIA MF. CT and X-ray contrast agents： current clinical challenges and the future of contrast[J].Acta Biomaterialia，2023，171： 19-36.

[22] MAKEN P， GUPTA A. 2D-to-3D：a review for computational 3D image reconstruction from X-ray images[J].Archives of Computational Methodsin Engineering，2023，30（1）： 85-114.

[23]SCHULZ R A，STEIN J A， PELC N J. HoW CT happened： the early development of medical computed 8（5）： 052110.

[24].SHI F，WANG J， SHI J，et al. Review of artificial intelligence techniques in imaging data acquisition， segmentation，and diagnosis for COVID-19[J]. IEEE Reviews in Biomedical Engineering，2021，14： 4-15.

[25] WANG S， WANG H， SONG C，et al. Synthesis of Bi₂WO_6-x nanodots with oxygen vacancies as an all-inone nanoagent for simultaneous CT/IR imaging and photothermal/photodynamictherapyoftumors[J]. Nanoscale，2019， 11（32）： 15326-15338.

[26]COOLEY M B， WEGIERAK D， EXNER A A. Using imaging modalities to predict nanoparticle distribution and treatment efficacy in solid tumors： the growing role ofultrasound[J].WIREs：Nanomedicineand Nanobiotechnology， 2024，16（2）： e1957.

[27]HAINFELDJF，SLATKINDN， FOCELLATM，et al. Gold nanoparticles： a new X-ray contrast agent[J]. The British Jourmal of Radiology，2006，79（939）： 248- 253.

[28]SHUKLA R， BANSAL V， CHAUDHARY M， et al. Biocompatibility of gold nanoparticlesand their endocytotic fate inside the cellular compartment：a microscopic overview[J]. Langmuir， 20o5，21（23）： 10644-10654.

[29]LUO T， HUANG P， GAO G， et al. Mesoporous silicacoated gold nanorods with embedded indocyanine green for dual mode X-ray CT and NIR fluorescence imaging[J]. Optics Express，2011，19（18）：17030- 17039.

[30]PENG C， ZHENG L F，CHEN Q， et al. PEGylated dendrimer-entrapped gold nanoparticles for in vivo bloodpool and tumor imaging by computed tomography[J].Biomaterials，2012，33（4）：1107 1119.

[31]REUVENI T， MOTIEI M， ROMMAN Z，et al. Targeted gold nanoparticlesenable molecular CT imaging of cancer：an in vivo study[J].International Journal ofNanomedicine， 2011， 6： 2859-2864.

[32]WANG H， ZHENG L F，PENG C，et al. Computed tomography imaging of cancer cells using acetylated dendrimer-entrapped gold nanoparticles[J]. Biomaterials，2011，32（11）： 2979–2988.

[33]ZHANG Y J，YANG Z，SONG L，et al.Novel nanoparticle AuNCs conjugated with desmoglein-3 antibody for FL/CT dual-mode targeted imaging and precise treatment of lung squamous cell carcinoma[J]. Journal ofColloid and Interface Science，2024，659：

1003-1014. [34].LIXD， YU CG，BAOHY， et al. CT/bioluminescence dual-modal imaging tracking of stem cells labeled with Au@PEI@PEG nanotracers and RfLuc in nintedanibassistedpulmonary fibrosistherapy[J].Nanomedicine： Nanotechnology，Biology and Medicine，2022，41：

102517. [35]YUCG，LVYJ，LIXD，etal.SOD-functionalized gold nanoparticles as ROS scavenger and CT contrast agentforprotectionand imagingtrackingof mesenchymal stem cells in idiopathic pulmonary fibrosis treatment[J]. Chemical Engineering Journal，

2023，459：141603. [36]LIXD，LIYX，YUCG， et al.ROS-responsiveJanus Au/mesoporous silica core/shell nanoparticles for drug delivery and long-term CT imaging tracking ofMSCs inpulmonary fibrosis treatment[J].ACSNano，2023， 17（7）： 6387-6399.

[37]HUANG J，HUANGJH，BAO HY，et al.CT/MR dual-modality imaging tracking of mesenchymal stem cells labeled with a Au/GdNC@SiO₂ nanotracer in pulmonary fibrosis[J]. ACS Applied Bio Materials， 2020，3（4）：2489-2498.

[38]OUYANG R Z，ZHANG Q P，CAO PH，et al. Efficient improvement in chemo/photothermal synergistic therapy against lung cancer using Bi@Au nano-acanthospheres[J].Colloids and Surfaces B： Biointerfaces，2023，222：113116.

（編輯：張磊）