月球氦-3氣體還能醫(yī)用？或能挽救更多肺疾患者

如果有人問你，月球、核武器、未來清潔能源、恐怖主義以及肺病之間有什么共同之處？答案是氦-3（helium-3），這種氣體在地球上極其稀有，但其在月球上的含量卻比地球上豐富1億倍。

圖：宇航員站在月球表面上

2018年10月，美國洛克希德-馬丁公司(Lockheed Martin)宣布了一種登月飛行器的概念，這種飛行器可能在未來10年幫助人類重返月球。而在最近，中國的“嫦娥四號”探測器成功登陸月球背面。登陸月球最深的隕石坑，中國實現(xiàn)了太空探索歷史上的“第一次”。

與此同時，本月晚些時候，印度的“月船二號”（Chandrayaan-2）太空探測器也將登陸月球表面。它的目標之一是找到價值數(shù)萬億美元的氦-3礦藏，因為這種物質(zhì)可以成為核聚變能源發(fā)電或推動火箭的燃料。

核工程師試圖實現(xiàn)可持續(xù)聚變的標準方法是使用地球上儲量更豐富的燃料——氘和氚。但是，麻省理工學院的研究人員發(fā)現(xiàn)，在混合物中加入少量的氦-3可以使其效率更高，從而幫助其更快地成為一種可行的能源。

即使核聚變在明天就被證明是可行的，但任何核能生產(chǎn)都需要等待幾十年時間以建設(shè)核電站。然而，開采氦-3現(xiàn)在可能就有用，因為它也有非能源用途。氦-3能夠探測到來自钚的中子，這些中子可能被用于恐怖襲擊。其原理是：法醫(yī)儀器中含有少量的氦-3。當中子撞擊氦-3原子時，反應(yīng)產(chǎn)生氚、質(zhì)子和電荷，提醒研究人員钚可能就在附近。

具有諷刺意味的是，隨著本世紀初全球?qū)撛诤瞬牧系膿鷳n加劇，地球上氦-3的供應(yīng)也隨之增加。這是因為氦-3來自于用于熱核彈頭(氫彈)的氚衰變。數(shù)以千計的這類武器已經(jīng)從美國和俄羅斯武器庫中拆除，使氦-3可以用于钚的探測、研究和其他應(yīng)用，包括在醫(yī)療保健領(lǐng)域。

氦-3可以幫助醫(yī)生診斷肺部疾病，因為它可以實時成像肺部圖像。氦-3極大地提高了醫(yī)生對哮喘、慢性阻塞性肺病、肺氣腫、囊性纖維化以及支氣管肺發(fā)育不良(尤其是早產(chǎn)兒)等多種疾病的肺部成像能力。具體地說，氦-3在磁共振成像(MRI)中很有用，而MRI是一種從體內(nèi)生成圖像用于診斷的程序。

但是，雖然標準的MRI可以讓醫(yī)生看到身體的某些部位，比如心臟或大腦，但它對透視肺部無用。因為肺里充滿了空氣，空氣的密度比水或脂肪小得多，所以實際上不會產(chǎn)生任何能夠成像的信號。為了解決這個問題，病人可以吸入超極化氣體，這意味著通過特殊的程序增強信號，這樣來自肺部的磁共振信號最終就能被讀取。

當這種氣體與足夠的氧氣混合達到可以維持生命的程度時，吸入它是安全的。氦-3就是一種超極化氣體。由于它能產(chǎn)生非常強烈的信號，MRI可以清晰地看到肺內(nèi)和所有氣道中的空氣，揭示出支氣管肺樹的復(fù)雜細節(jié)。可以實時地顯示肺部和氣道的解剖細節(jié)，以及在患者呼吸時顯示功能成像的能力，使氦-3 MRI遠遠優(yōu)于檢測肺功能的標準方法。

傳統(tǒng)檢測方法被稱為肺活量測定法，它告訴醫(yī)生患者肺臟的整體功能，但不會對可能造成問題的特定區(qū)域進行檢測。另外，肺活量測定法需要患者遵循指示并屏住呼吸，因此對患有肺部疾病的幼兒來說效果不是很好。

近年來，氦-3在地球上的價格飛漲。在過去幾年里，研究人員始終在開發(fā)MRI技術(shù)，利用其他超極化氣體進行肺部測試。氦-3的主要替代品是氙-129。多年來，研究人員已經(jīng)學會克服后者的某些缺點，比如它可能會讓患者入睡。由于氦-3提供了最強的信號，它仍然是許多肺部條件下MRI研究的最佳氣體。

但近年來，由于核彈頭拆解率的下降，地球上氦-3的供應(yīng)始終在減少，美國國土安全部要求越來越多的氦-3氣體用于中子探測。結(jié)果，這種氣體的價格飛漲?，F(xiàn)在可供醫(yī)療用途的資源越來越少，當然，除非我們開始在月球上采礦。問題是：這些好處是否值得人類跋涉38萬公里的旅程登陸月球？