在大分子、小分子药物聚集的时代，谁是下一家制药公司必争之地？或核素药物。
根据上一篇《核药与核医学发展简史起源》，随着国内制药企业的频繁进入，核药的研发热情大大点燃，可能打破中国核药市场的双寡头竞争格局。
随着可编程计算机和扫描成像技术的引入，核素成像越来越流行，核医学也发展迅速。
本文将继续从核药和核医学的兴起和挑战开始。
核药、核医学的兴起
20世纪上半叶，原子物理学的大发展为核医学特别是原子能委员会奠定了坚实的基础（AEC）提出“利用核能促进人类健康”(原子和平计划)，进一步促进了放射性核素在医学领域的应用。
通过对生物过程、化学、物理和计算机技术的基本理解，实现了核医学的重大发现。
在过去的50年里，在国家实验室、学术界和工业界的合作下，核医学迎来了快速发展：
研究人员开发了生产放射性核素的核反应堆和粒子加速器，合成了可用于成像和治疗的放射性药物，以及可以检测人体内积累的放射性核素的辐射仪器。
放射性免疫测定是核医学的一个重要方面(RIA)。然而，随着不需要大量记录的荧光抗体技术的发展，RIA基本上从现代医学中消失了。
自20世纪70年代以来，核医学的主要新程序和材料包括心肌灌注成像、门控血池研究、肝胆成像、气溶胶通风研究、白细胞、奥曲肽、甲氧胍和甲状旁腺成像。增长最快的新模式是18F-FDGPET。随着最近CT的加入，整合研究已经成为一个令人兴奋和强大的新补充程序，创造了核心解剖和功能图像。
同时，仪器设备也发生了巨大的变化。直角扫描器通常用于ABNM成立之初的成像。γ-相机于1958年获得专利，并于1961年首次上市，是一种相对简单的设备。模拟技术用于所有成像。阴极射线管上出现图像，并通过摄影记录。当宝丽来(PolaroidCorp.)当即时摄影出现时，它被广泛使用，通常使用三个镜头系统，用三个不同的光圈拍摄图像。
随着核医学的发展，核医学逐渐成为专业药学的一个领域，并取得了巨大的发展。
威廉·H布里纳和约翰·E克里斯蒂安是20世纪60年代初第一批核药学专家。
1955年《美国药典》第十五次修订版中，这些核药学先驱发表了第一批放射性药物专论。
1975年，美国药剂师协会（APhA）承认核药学是一个专业实践领域。
核药和核医学的前沿领域
核医学的未来取决于授权技术在几个领域的发展。
这些技术包括:经济有效增加获得放射性核素的机会，使化学过程小型化，因此有可能生产各种放射性药物，为了满足临床前和临床需求，改善SPECT、PET和联合模式成像的速度和分辨率。
(1)产生短半衰期放射性核素的紧凑型设备
充分发挥核医学在促进医学科学和患者护理方面潜力的主要障碍之一是放射性核素在短半衰期（即小于30分钟）中的可及性有限。
虽然这些放射性核素有许多优点，但它们的使用决定了成像必须在生产放射性核素的设施附近进行。
目前的供应来自几个主要用于生产氟-18的旋转加速器。这种旋转加速器的初始投资是200万美元，以及50万美元的翻新和安装成本。假设不需要大修，每年至少需要80万美元才能支付运营费用。
如果开发低成本、低维护的加速器，如台式仪器，将大大降低医疗成本。
这种紧凑型发生器的一些设计规格包括：利用现代工程和新目标设计的微线性质子加速器，将氦-3原子加速到主目标中，产生15MEV质子，基于光核的同位素生产和激光刺激的质子生产；在设计中，还应考虑屏蔽和减少外部辐射。
(2)纳米技术和微流控技术
目前，材料科学和微流控技术正在取得显著进展，为核医学提供了独特的机遇。
放射性化学生产系统的微型化可能会增加反应产量，增加成本效益，并将产品的使用范围扩大到更多的用户。
这些小型设备与紧凑的放射性核素发生器相结合，可能有助于生产各种放射性药物，以满足研究人员和医生的临床需求。
化学小型化可以降低辐射屏蔽要求，进一步简化放射性药物制备所需的基础设施。
新的化学试剂，如聚合物支撑的前体，也可用于生产更清洁、更高的特定活性示踪剂。增加比活性和减少杂质将有助于FDA批准示踪剂。
(3)闪烁体晶体和半导体
PET和SPECT都依赖于多元素辐射探测器来产生放射性核素分布的解剖图像。
这种散射的检测可以通过提高成像中使用的多元素辐射探测器的能量分辨率来大大降低。
通过开发越来越高的辐射检测效率(光电吸收)，可以提高辐射检测效率、探测器实现短时分辨率、良好的能量分辨率、高亮度和低死区时间。
为了支持国土安全的应用，下一代快速高效的闪烁体正在开发中。这些闪烁体旨在结合这种探测器的特性。
将这些新的探测器材料纳入下一代PET和SPECT设备后，核医学成像将得到极大的改善。
(4)联合模式成像（PET/CT、PET/MRI和SPECT/CT）
CT、MRI和PET都能提供正常和病变组织的互补性"视图"，PET提供定量功能信息，MRI和CT扫描提供高分辨率的解剖信息。
随着高特异性活性分子靶向放射性核素的发展，以及PET灵敏度和分辨率的提高，高分辨率和时间成像成为可能，联合模式成像的力量将急剧增加。
20世纪70年代开发的显微镜图像重建的简单方法不足以重建PET和SPECT拍摄的图像。图像由迭代程序重建，考虑到图像空间与探测器或投影空间之间的关系。
两者之间的联系称为系统矩阵。在现代成像技术中，系统矩阵变得相当大。随着计算技术的发展，为了管理噪声(即增加信号与背景的比例)，提高分割、特征识别和多模态图像注册，将充分实现联合模式成像的潜力。
核医学，核医学
实践与研究的复杂性
核医学领域是多学科的，这些可能拯救生命的程序需要成功地开发和提供给患者放射科、核医学、心脏病学、肿瘤学、精神病学、传染病学、外科和内分泌学其他临床专家与影像专家、工程师、计算机科学家、物理学家、化学家和分子生物学家合作。
在过去的50年里，核医学的发展是广泛的，未来是光明的。
然而，为了使这一领域蓬勃发展，需要解决一些科学、监督和财政障碍。
(1)基础科学研究的挑战
在过去的50年里，核医学的大部分主要发展都采用了大量的工程和物理科学基础设施，支持核物理、中子科学和核能技术的研究，包括但不限于核电生产和核推广。
然而，今天，大量的核物理研究基础设施已经大大减少，减少了维持核物理和新领域研究以促进核医学发展所需的财政支持。剩下的资金通常由小型科学家授予，持续时间很短。
因此，研究团队主要集中在短期原理验证实验上，而不是不断开发实用的仪器或放射性示踪剂化学方法。
这一研究的重点变化极大地阻碍了下一代核医学技术的发展，而这些技术可能会实现更多的个性化医疗服务。
(2)核药临床研究的挑战
研究人员面临着新药研究的面临（IND）监管障碍、同位素供应有限、放射性药物化学、放射性药物学和图像采集和解释专业知识短缺。
这些都是将新型成像剂、放射治疗剂和设备推向临床环境的障碍。
(3)核药监管障碍及成本
监管要求给转化研究和临床调查带来了额外障碍。放射性药物除了常规药物监管外，还面临着独特的监管和批准方式。
有时，这些要求，如广泛的毒理学测试，是不可预测的，造成了相当大的财务负担，往往超出了学术研究人员的能力。
有人担心这些监管障碍已经阻碍了转化研究。
小结
核医学是医学中最具活力的领域之一，为癌症和心血管疾病提供了新的、更有效的治疗方法。
加速器工程、计算机科学、材料科学、化学和纳米技术的新发展表明，新一代核医学仪器和放射性药物将更便宜、更广泛、更准确。
虽然面临诸多挑战，但通过为新药上市提供更有效、更低成本的策略，提高对异常生理状况的了解，投资放射性核素生产基础设施，培训和培训下一代核医学研究人员、技术人员和临床医生，制定维持核医学研究的计划，我们都将获得更好的医疗保健。
参考文献：
NationalResearchCouncil(US)andInstituteofMedicine(US)CommitteeonStateoftheScienceofNuclearMedicine.AdvancingNuclearMedicineThroughInnovation.Washington(DC):NationalAcademiesPress(US);2007.2,NuclearMedicine.Availablefrom:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11471/
