结核病已成为人类的祸害，已有约15,000年之久，该病的第一批医学文献出自印度，大约在公元前1000年。今天，世界卫生组织报道，结核病仍是主要的死亡原因在全球范围内，由一个传染病媒介负责，每年造成约150万人死亡。在过去的50年中，结核病的主要治疗方法没有改变，仍然需要患者至少六个月每天服用多种药物。这些抗结核药物的成功治疗-口服或注入血液-取决于药物“探寻途径”进入埋在肺部深处的结核菌的口袋。

现在，约翰霍普金斯大学医学院(Johns Hopkins Medicine)和四家合作医疗机构的研究人员已经开发出他们所说的改善结核病治疗方法的新颖方法。他们的系统采用两种广泛使用的成像技术，可以随着时间的推移更精确地跟踪抗结核药物是否真的到达了细菌筑巢的区域。

这种新的成像工具结合了正电子发射断层扫描和计算机断层扫描(通常称为PET和CT扫描)，可无创地测量利福平(一种重要的抗结核药物)的有效性。研究人员在2020年2月17日发表在《自然医学》杂志上的一篇论文中描述了在结核病患者中使用该工具进行的一项试验。

该论文的资深作者桑杰·贾恩(Sanjay Jain)医师表示：“虽然大多数结核病患者已成功接受包括利福平在内的药物治疗，但仍需至少六个月的疗程才能治愈该病。”约翰霍普金斯大学医学院儿科学，放射学和放射科学教授;约翰·霍普金斯大学彭博公共卫生学院国际卫生教授。“我们现在有证据表明，使用PET和CT扫描对肺部成像可以帮助研究人员和医生更好地确定随着时间的推移，利福平会到达细菌的数量，然后利用这些数据来指导决策，以便采取更快，更有效的抗结核措施，例如更高剂量的药物。”

对患者来说，一个严重的治疗问题是称为结核分枝杆菌的结核病传染因子通过像微生物痣一样起作用，在肺中挖出避风洞而保护自己。这些洞是由结核菌用于产生肺炎及其特征性肺损伤(在CT扫描中通常称为“肺上的斑点”)所具有的相同的细胞杀伤活性来雕刻的。由于该过程还会破坏血管并在空腔周围区域积聚疤痕组织，因此抗结核药物可能难以通过血液传播，从而到达嵌套在内部的微生物。

“到现在为止，我们已经知道，利福平有时不能达到腔已经通过检查对他们来说，标准抗结核治疗失败的患者手术切除的肺部的内侧，细菌的唯一途径”说阿尔瓦罗·奥多涅斯，MD，一约翰·霍普金斯大学医学院小儿科研究助理，《自然医学》论文的主要作者。除了对患者具有侵入性和困难性之外，这种评估还有两个主要缺点。

他解释说：“根据切除的肺部病变或腔体，利福平水平足以杀死结核病菌。”“但是在不同的肺部切除该药物无法到达病变和腔的区域，您会得到非常不同的结果。更重要的是，由于已经采取了切除术，因此无法正确地衡量治疗过程的整体有效性并非在每个时间点都可能存在感染。”

在过去的十年中，Jain和他的同事与动物合作，开发了一种称为动态11C-利福平PET / CT的非侵入性成像技术，从而为此前在微生物和肺部药物之间发生的隐秘斗争打开了一个更清晰的窗口。带有同位素标记的利福平版本11C-利福平会释放出带电粒子，称为正电子，该粒子可通过PET扫描进行检测和跟踪。

在2015年和2018年发表的研究中，Jain等人首先在患有肺结核的小鼠中证明，然后在患有结核性脑膜炎的兔子中证明，动态11C-利福平PET / CT可以成功地将标记的药物移动到皮损和腔内，肺和大脑。在这两种情况下，数据均显示11C-利福平向TB囊的渗透率一直较低，并可能在几周内发生变化。

对于最新的试验，研究人员首次研究了动态11C-rifampin PET / CT工具监测给予12名肺结核患者的利福平水平的情况。首先给参与者注射11C-利福平的微量注射剂量，然后通过PET追踪该剂量，以确定在肺部和全身其他区域(肺部，脑部，肝脏和血液的未感染部位)中TB感染的病变中该药物的浓度。等离子体)。

进行此成像后，以推荐的治疗剂量水平为患者静脉注射未加标签的利福平。在不同时间从患者处抽血，并通过质谱法测量利福平的水平。这表明11C-利福平的微量剂量可以准确地代表传统临床剂量的行为。

PET扫描数据显示，11C-利福平的摄取量在TB引起的肺部病变和腔壁中最低，不到未感染的肺组织中的一半。

Ordonez说：“这是令人大开眼界的，因为已知病变和腔是结核病患者中细菌数量最多的部位。”“因此，利福平没有到达我们最需要的地方。”

研究人员利用有关感染部位药物浓度的发现来预测增加利福平剂量可能如何缩短结核病患者的治疗时间。这项工作是与由马里兰大学药学院(Vijay Ivaturi，Ph.D.)领导的德州理工大学健康科学中心(Tawanda Gumbo，MD)领导的团队合作完成的，这表明增加剂量将rifampin的浓度提高到更高但仍可以安全耐受的水平可以将大多数结核病患者的治疗过程从六个月缩短到四个月。

贾恩说：“这将对全球抗击结核病产生巨大影响。”

研究人员说，需要进一步的人体试验来验证这项研究的有希望的结果，也许，除了抗结核药以外，还应扩大PET-CT技术的使用范围。例如，正在对因耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌或MRSA感染的患者进行类似的研究，经常用利福平的长期疗程对其进行治疗。

贾恩说：“我们希望该工具有一天能使临床医生确定特定患者中特定药物的最有效剂量，从而进一步优化传染病的治疗。”