提到医用同位素，你或许觉得陌生。但在体检时你可能做过呼气试验——吃下一颗碳-14尿素胶囊，吸一口气再缓缓吐出。不一会儿，就可以知道自己是否感染了幽门螺杆菌。这种被称为碳-14呼气试验的检查，是目前检查幽门螺杆菌感染情况最便捷的手段之一。而在其中发挥关键作用的，就是放射性医用同位素碳-14。
不只是碳-14，近年来，随着核技术与医学领域的紧密结合，越来越多的医用同位素被应用于临床。虽然看上去有些“生人勿近”的味道，但事实上，它们正是核医学诊疗的基础，广泛应用于多种疾病的诊断治疗。
由核工业理化工程研究院制造的钼-100同位素和镱-176同位素。郄树一摄/光明图片
在疾病诊疗上大有作为
想要弄清楚医用同位素是什么，得从“同位素”说起。
质子数相同，而中子数不同的同一元素的不同原子就是“同位素”，其中会自发放出射线的，被称为“放射性同位素”，应用在医学上的放射性同位素就是医用同位素。
例如，大家耳熟能详的一种医用同位素——碘-131，就是治疗甲状腺疾病的重要法宝。“甲状腺组织就像‘贪吃蛇’一样摄取碘元素，如果将普通的碘元素替换成有放射性的碘131，经患者口服进入体内，被甲状腺癌细胞选择性‘诱捕’，碘131在衰变过程中释放β射线，就能杀死微小病灶，而且不影响周围正常组织。”浙江省肿瘤医院核医学科专家李林法说。
如果你对医用同位素治疗感到陌生，那肯定听说过核医学科的另一项工作内容——核医学检查，其中名气最大的就是正电子发射计算机断层显像（PET-CT）。它利用一种放射性核素进行显像，然后使用CT解剖结构进行联合诊断，具有灵敏、准确、特异及定位精确等特点，可以达到早期发现病灶和诊断疾病的目的。
针对不同的疾病，要使用不同的医用同位素。随着现代医学的发展，越来越多的医用同位素进入临床应用。碘-131、碳-14、碘-125、镥-177、钇-90等数10种医用同位素组成一个庞大的“集团军”，成为重大疾病诊治的重要力量。
李林法说：“现在，医用同位素治疗除了在甲状腺癌、神经内分泌肿瘤领域发挥作用以外，还在肝、胰腺等实体肿瘤，以及肿瘤骨转移等领域大显神威。”
尽管医用同位素如此“硬核”，大多数人依然对它有防备之心：它会不会引起癌症，会不会引起不孕不育，会不会导致身体免疫力下降……
其实，谈“核”色变大可不必。
随着设备和技术的不断改进，治疗和检查的灵敏度大幅提高，医用同位素使用剂量和半衰期释放能量均在大幅降低。“在我们医院，甲状腺癌术后的碘-131治疗，一年接诊数在1200例以上。很多女性患者在治疗后半年到一年，就可以正常怀孕。”李林法介绍，我国在核技术应用上有严格的规定以确保正当应用和安全。
需求量持续增长
当前，心血管疾病、恶性肿瘤、神经退行性疾病等正严重影响人类健康。利用医用同位素的独特优势诊断治疗，已成为提高人民健康水平不可或缺的手段。
根据近年来核医学普查结果，全球平均每万人进行核医学检查的人数约为64人，其中美国695人，欧盟国家240人，日本111人，我国为19人，仅为全球平均水平的30%左右，远低于世界发达国家水平。
对标世界发达国家的核医学治疗水平，我国医用同位素的实际需求量将会持续增长。其中核医学领域常用的8种医用同位素，保守估计每年需求量将以5%~30%的速度增长，预计到2030年需求总量将增加10倍以上。
以碘-131为例，根据近年来甲状腺疾病发病率估算，预计2030年国际市场碘-131的需求量将达到11万居里。作为目前碘-131使用量最大的国家，2023年我国市场碘-131需求量为每年2万居里，到2030年时，市场需求预计将达到每年4.2万居里。
现实情况是，虽然我国医用同位素需求量大、年需求量增长率高，但绝大部分依赖进口。如常规核医学诊断所需的钼-99就全部依赖进口，80%的治疗用核素碘-131、其他重要治疗核素碘-125、钇-90、镥-177、镭-223等均全部依赖于进口。医用同位素缺乏自主稳定的供给保障成为制约我国放射性药物及核医学发展的关键。
不仅如此，当前医用同位素国际市场也面临供应难题。近年来，全球医用同位素供应依赖加拿大、法国、澳大利亚等国家的医用研究反应堆，但这些研究堆多数已超期服役，面临维护成本高、废物难解、安全风险等问题，预计将在2025年前后陆续关闭。其中，法国的OSIRIS堆和加拿大国家通用研究堆已分别于2015年、2018年永久性停止生产，造成2016年末全球钼-99产量减少约30%，并间接导致临床钼锝发生器应用的价格上涨。
鉴于此，2021年6月，国家原子能机构等8部门联合发布的《医用同位素中长期发展规划（2021—2035年）》明确，瞄准医用同位素生产、放射性药物研制需求。这吹响了建立稳定自主的医用同位素供应保障体系、推动医用同位素技术研发和产业发展的号角。
打破同位素药物受制局面
前不久，中核集团中国核动力研究设计院（以下简称核动力院）医用同位素试验堆在四川正式开工建设。
“医用同位素堆建成后，将实现年产10万居里的钼-99，2万居里的碘-131，超过目前国内的需求量。”项目总设计师李庆说，医用同位素堆可以解决两种医用同位素长期依赖进口、受制于人的局面，满足国内患者的核医学诊断与治疗需求。同时，这个医用同位素堆以硝酸铀酰水溶液作为燃料和靶料，在核安全和环境保护领域具备远超常规反应堆的先天优势。
“单独生产医用同位素，成本就是天价。”李庆告诉记者，当前我国医用同位素普遍采用“搭便车”的模式进行生产，即在反应堆执行其他任务时顺便生产。
“医用同位素堆是专用生产堆，可以按照药品生产需求安排反应堆运行时间。”李庆举例说，钼-99和碘-131都是短半衰期的产品，尤其是钼-99的半衰期只有60多个小时，为避免其在反应堆内衰败，可针对目标核素及其需求量制定反应堆运行计划和生产任务。
近年来，核动力院先后启动了常用的10余种医用同位素的创新研发，包括碳-14、磷-32、锶-89、碘-125、碘-131、镥-177、新型钼锝（99Mo-99mTc）发生器、锕镭（227Ac-223Ra）发生器、锶钇（90Sr-90Y）发生器、钨铼（188W-188Re）发生器等。其中，前5种单项同位素均已攻克技术难关，具备工程转化条件，随时可以进行生产，逐步满足国内需求。
“我们的目标就是打破同位素药物受制于人的局面，形成完整的产业链，在产业规模和技术水平上赶超国外。”核动力院院长姚刚说，2021年，医用同位素及药物国家工程研究中心正式获批，依托该中心，核动力院引入8条医用同位素生产线并计划2024年投产，项目设计产能为3万居里碘-125、1万居里镥-177、200居里碳-14、50居里镭-223等8种国内市场急需的医用同位素，将为建立医用同位素自主保障体系发挥重要作用。