英国生物样本库完成全球最大全身扫描项目

英国生物样本库完成了全球规模最大的全身扫描项目，对10万名志愿者的大脑、心脏、腹部、血管、骨骼和关节进行了扫描，这一非凡成就已对我们检测和诊断疾病的方式产生了影响。这些规模庞大的扫描揭示了人们随着年龄增长身体的变化，从而帮助我们了解疾病的发生方式、原因和时间。

自2015年以来，英国生物样本库的影像数据已分批发布，世界各地的科学家正在利用这些数据开发针对心脏病、痴呆症和癌症等危及生命的疾病的更精准的诊断检测方法。很快，获得批准的研究人员将可以访问来自10万名志愿者的超过10亿张匿名图像。结合英国生物样本库过去15年从这些志愿者身上收集的生活方式、病史、遗传学和血液蛋白等现有信息，这些影像数据将使研究人员能够以前所未有的方式了解我们生活的方方面面如何影响我们的健康。

迄今为止，已有超过 1,300 篇使用英国生物库影像数据发表的同行评审科学论文。这些研究成果已在改善英国国家医疗服务体系（NHS）及其他地区的医疗服务。例如：

• 英国各地的 NHS 纪念医院目前正在使用英国生物库开发的流程来分析大脑的 MRI 图像，以帮助更准确地诊断痴呆症。
• 随着医生使用基于英国生物银行数据开发的人工智能工具在不到一秒的时间内（之前需要近一刻钟）分析心脏扫描结果，90 多个国家的心脏护理得到了改善，从而使他们能够专注于最需要关注的病例。

经过 11 年的努力、100,000 次扫描（每次持续约 5 小时）以及超过 6000 万英镑的投资，英国生物样本库已达到这一重要里程碑。

这项成像项目规模空前——比以往任何项目都大10倍以上——让科学家们能够发现原本无法察觉的疾病模式。收集10万名志愿者的扫描数据，这听起来像是一个白日梦……有些专家甚至质疑我们是不是多加了一个零！这项庞大的成像项目让不可见的变得可见。更重要的是，通过将这些不同身体部位的图像与我们志愿者提供的所有基因和重要信息相结合，科学家们能够更好地理解人体的运作方式。

英国生物样本库教授、首席研究员兼首席执行官罗里·柯林斯爵士

每次实验中，研究人员都会收集每个人超过12,000张脑部、心脏和腹部的核磁共振成像（MRI）图像，以及全身扫描以测量骨密度和体脂，以及颈动脉的超声扫描。每位志愿者还提供了与近15年前首次参与英国生物样本库时相同的详细信息，包括生活方式数据、身体特征（例如身高、体重和握力）以及血液样本。

“我报名参加扫描是因为我想为所有人创造更健康的未来。这也是我15年前首次成为英国生物样本库志愿者的原因——为那些为了子孙后代辛勤工作的科学家们提供服务。”英国生物样本库参与者咨询小组成员艾莉森说道。

这种规模的影像数据能够提供更多关于罕见疾病和常见疾病不同阶段的信息。科学家还能更好地比较健康个体与患有多种疾病的个体，最终找到更有效的疾病标记物。

英国生物样本库的成像研究彻底改变了生物医学研究的格局。海量数据推动了计算机图像分析的重大突破。研究人员现在可以在几秒钟内测量几乎每个人体器官和组织的大小、形状和成分，而无需像以前那样每人花费数小时的时间。威斯敏斯特大学代谢成像教授路易丝·托马斯说道。

除了目前已惠及患者的益处之外，这些成像数据还在促进基础科学的发展，有望催生新的诊断检测和治疗方法。这些进展包括：

• 开发一种人工智能模型，创建健康心脏的个性化版本（基于人的年龄、性别、体重和身高），可用于检测患者真实心脏与健康心脏模型之间的差异，并检测心脏病的早期迹象。
• 我们的器官在生物学上可能比实际年龄更老，这一发现将使医生能够通过身体扫描和临床数据了解哪些器官有患病的风险，并找到预防方法，最终延长寿命。
• 探索心脏与大脑之间的新联系。例如，心脏结构变化如何增加抑郁症等精神疾病的风险。这对于理解脑部疾病至关重要。
• 演示如何用 MRI 代替侵入性手术来诊断和监测常见疾病——脂肪肝。
• 通过将 MRI 图像与其他健康数据相结合并使用人工智能来预测 38 种疾病的早期发作，展示了先进技术在症状出现之前很久预测健康风险的强大能力。
• 研究发现，每天饮用一到两单位的酒精会导致大脑尺寸和结构的潜在有害减少，可能会增加记忆力丧失和痴呆的风险。
• 这表明，由于遗传因素，具有相同体质指数的人储存脂肪的方式可能有很大差异——对某些人来说，这会增加患糖尿病和心脏病等疾病的风险，而对另一些人来说，则不会有风险。
• 使用 DEXA 扫描显示，每 10 个没有其他症状的中年人中就有 1 个患有腹主动脉（人体主要血管）钙化 - 这是一种广泛未确诊但致命的疾病。

这种规模的数据使得利用机器学习在症状出现前几年预测疾病成为可能。

英国生物样本库从慷慨的志愿者那里收集了如此丰富的数据，这真是太棒了，而这些扫描数据又增添了一层精致的细节。最近的一项研究利用了2万名参与者的脑部扫描数据、活动数据和基因数据，开发了一种人工智能工具，可以预测哪些人有患阿尔茨海默病和帕金森病的风险。我期待着看到10万人的扫描结果能揭示什么！”英国生物样本库成像工作组主席保罗·马修斯教授说道。

该项目还通过将 MR 图像转换为可供成像领域以外的研究人员（包括资源匮乏国家的科学家）使用的数据，促进了全球成像数据获取的民主化。

英国生物银行首席科学官娜奥米·艾伦教授表示：“我们收到了来自世界各地研究人员的令人难以置信的反馈，他们告诉我们成像项目如何将研究结果应用于以前从未考虑过使用身体扫描数据的科学领域。”

英国生物样本库成像项目于2014年启动试点，当时有超过7000名志愿者参与，创下了当时的纪录。主要阶段于2016年启动，邀请了英国生物样本库50万名志愿者中的10万名，在全国四个专门的中心之一参加5小时的成像课程。在达到10万名志愿者的目标后，该项目将继续邀请志愿者参加成像课程。

该项目第二阶段于2022年启动，旨在对这10万名参与者中的6万名，在首次成像后两年内进行重新扫描。该项目目前仍在进行中，预计将于2029年完成。

英国生物样本库数据通过安全的云端英国生物样本库研究分析平台 (UKB-RAP) 分批提供给经批准的研究人员。预计到 2025 年底，所有 10 万名参与者的影像数据将全部提供给研究人员。