鄭海榮（前排中）與深圳先進(jìn)院生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)核心成員。深圳先進(jìn)院供圖
(資料圖片僅供參考)
全球首型5T人體核磁共振成像系統(tǒng)、世界首臺(tái)超聲深部腦刺激與神經(jīng)調(diào)控儀器、國(guó)內(nèi)首臺(tái)高清磁兼容腦PET功能成像儀、國(guó)內(nèi)首個(gè)大視野高分辨小動(dòng)物顯微CT、國(guó)內(nèi)首款全視場(chǎng)口腔CT設(shè)備……
在中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱深圳先進(jìn)院）勞特伯生物醫(yī)學(xué)成像研究中心，有一系列國(guó)際領(lǐng)先的高端醫(yī)療設(shè)備及核心技術(shù)成果，它們?yōu)橹?shí)現(xiàn)我國(guó)高端醫(yī)療設(shè)備國(guó)產(chǎn)化提供了重要的科技支撐。
長(zhǎng)期以來，我國(guó)高端醫(yī)療設(shè)備大多依賴進(jìn)口。核心技術(shù)攻關(guān)難、科研與產(chǎn)業(yè)化門檻高、體系化配套缺乏等瓶頸，阻礙了高端醫(yī)療設(shè)備的國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程。隨著我國(guó)科技自主創(chuàng)新步伐持續(xù)加快，在高端醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，如何解決科研與產(chǎn)業(yè)“兩張皮”問題？未來相關(guān)領(lǐng)域的科研應(yīng)該如何布局？
在深圳先進(jìn)院副院長(zhǎng)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲得者鄭海榮看來，解決“老大難”的科研成果轉(zhuǎn)化難題，首先要明確什么樣的科學(xué)研究能夠滿足行業(yè)核心技術(shù)需求。成果轉(zhuǎn)化應(yīng)堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向，開展有組織、強(qiáng)目標(biāo)的科研攻關(guān)，在前沿布局上，應(yīng)尋求有序與無序、規(guī)劃與隨機(jī)相結(jié)合。
摘取“明珠”，更高場(chǎng)強(qiáng)的磁共振來了
磁共振、CT、彩超等是三甲醫(yī)院必備的大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備。2010年以前，高場(chǎng)磁共振設(shè)備被國(guó)外醫(yī)療設(shè)備巨頭壟斷，高昂的檢查費(fèi)用成為老百姓的沉重負(fù)擔(dān)。
磁共振成像具有多參數(shù)、多對(duì)比、無輻射等突出優(yōu)勢(shì)，是繼CT成像之后的又一次技術(shù)變革，已成為當(dāng)今臨床診斷和腦科學(xué)研究所倚重的高端成像設(shè)備。而3T磁共振曾是臨床上的最高場(chǎng)強(qiáng)設(shè)備，就在幾年前，我國(guó)的3T磁共振設(shè)備仍100%依賴進(jìn)口。
醫(yī)學(xué)影像設(shè)備研發(fā)技術(shù)壁壘極高，磁共振的研發(fā)更是被稱為“高端制造皇冠上的明珠”。想要實(shí)現(xiàn)高場(chǎng)磁共振設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，絕非易事。
2007年，鄭海榮回國(guó)開始組建生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)，部署研究磁共振成像等前沿技術(shù)。2011年，上海聯(lián)影醫(yī)療科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱聯(lián)影醫(yī)療）正式啟動(dòng)了高場(chǎng)人體磁共振系統(tǒng)研發(fā)項(xiàng)目，深圳先進(jìn)院作為技術(shù)股東加入，生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)在其中承擔(dān)了關(guān)鍵任務(wù)。
短短幾年時(shí)間里，深圳先進(jìn)院生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)聯(lián)合企業(yè)、醫(yī)院組成的產(chǎn)研醫(yī)團(tuán)隊(duì)，攻克了快速成像軟件、電子學(xué)、譜儀、射頻功放、射頻發(fā)射接收線圈、梯度功放與梯度線圈、大孔徑磁體等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)3T磁共振系統(tǒng)全部核心部件自主研制。
由聯(lián)影醫(yī)療生產(chǎn)的系列高場(chǎng)磁共振成像產(chǎn)品走進(jìn)了全國(guó)數(shù)百家醫(yī)院，打破了幾十年來我國(guó)高端醫(yī)學(xué)影像產(chǎn)品市場(chǎng)被國(guó)外壟斷的局面。3T磁共振技術(shù)國(guó)產(chǎn)替代的努力終獲結(jié)晶，并完成了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，取得了高端醫(yī)療設(shè)備自主創(chuàng)新的重大突破。
2021年，深圳先進(jìn)院與聯(lián)影醫(yī)療等合作完成的“高場(chǎng)磁共振醫(yī)學(xué)影像設(shè)備自主研制與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
具有高分辨率和高信噪比的磁共振，對(duì)重大疾病的早期精準(zhǔn)診斷有重要意義。在之前成果的基礎(chǔ)上，鄭海榮和團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)一步對(duì)超高場(chǎng)磁共振高分辨成像理論、電子學(xué)、序列及其優(yōu)異診斷性能展開了研究。
2022年8月，全球首型5T人體全身核磁共振成像系統(tǒng)獲得國(guó)家醫(yī)療器械注冊(cè)審批。該產(chǎn)品由聯(lián)影醫(yī)療推出，凝結(jié)了深圳先進(jìn)院生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)的技術(shù)結(jié)晶，填補(bǔ)了國(guó)際上超高場(chǎng)磁共振普適成像設(shè)備的空白。
鄭海榮向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹：“就像手機(jī)2G階段只能打電話、發(fā)短信，3G階段能發(fā)照片，5G階段能發(fā)高清視頻、看電影一樣，磁共振成像也與之類似，場(chǎng)強(qiáng)越高，分辨率越高。傳統(tǒng)的低場(chǎng)磁共振掃描所需時(shí)間較長(zhǎng)，圖像也不是很清楚，而5T超高場(chǎng)高清成像為全身各部位疑難雜癥機(jī)理研究和精準(zhǔn)診療打開了全新視角。”
目前，5T超高場(chǎng)磁共振已在醫(yī)院安裝使用。作為全球首批用戶，北京協(xié)和醫(yī)院放射科主任醫(yī)師王怡寧介紹，她曾接診過一個(gè)突然肢體無力的44歲女性患者，此前用3T系統(tǒng)照不出異常，升級(jí)用5T系統(tǒng)后，迅速發(fā)現(xiàn)了影像異常，隨后確診其有危險(xiǎn)的動(dòng)脈夾層?！?T系統(tǒng)檢查分辨率仍然顯得不夠，沒有發(fā)現(xiàn)微小腦血管的問題，5T系統(tǒng)的高分辨率成像可以幫助我們找到病因，更早地進(jìn)行診治?！蓖踱鶎幷f。
一支“敢啃硬骨頭”的隊(duì)伍
“剛回國(guó)的那幾個(gè)月，我們也不知道要做什么，但內(nèi)心有一個(gè)很堅(jiān)定的想法，就是一定要做點(diǎn)事情！而且，不能只和自己比，還要跟國(guó)際最好的比，這是我們的初心?！编嵑s告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。
組建團(tuán)隊(duì)的第一步是成立實(shí)驗(yàn)室。2007年，深圳先進(jìn)院成立了勞特伯生物醫(yī)學(xué)成像研究中心實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過10多年的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室逐漸凝聚了一批生物醫(yī)學(xué)影像研究領(lǐng)域的研究骨干，組建起一支“敢啃硬骨頭”的隊(duì)伍。
掃描時(shí)間長(zhǎng)、成像速度慢，是磁共振成像研發(fā)領(lǐng)域國(guó)際公認(rèn)的一大難題。2011年，梁棟從美國(guó)威斯康星大學(xué)歸國(guó)，加入生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)。近10年來，他帶領(lǐng)成像算法課題組破解了3T磁共振系統(tǒng)中大范圍高分辨成像和掃描時(shí)間互相制約的數(shù)學(xué)難題，實(shí)現(xiàn)軟硬件融合，讓3T磁共振掃描“既快又清”。
“在5T磁共振系統(tǒng)中，我們提出了快速成像技術(shù)原理，并結(jié)合了高密度收發(fā)一體化射頻線圈等系列精密硬件。以掃描全腦和頸部血管斑塊為例，進(jìn)口設(shè)備的掃描時(shí)間是10多分鐘，而我們把成像時(shí)間縮短到了3.2分鐘，做到了國(guó)際最快?！绷簵澱f。
2009年加入生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)的鄒超，經(jīng)過多年攻關(guān)，研發(fā)出了國(guó)際領(lǐng)先的脂肪定量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全身脂肪圖譜和代謝能力的分析。該技術(shù)目前應(yīng)用于包括5T磁共振系統(tǒng)在內(nèi)的聯(lián)影醫(yī)療磁共振全線產(chǎn)品中。
“從理論原型設(shè)計(jì)到產(chǎn)品驗(yàn)證，再到將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于磁共振系統(tǒng)、成為真正能在臨床使用的一項(xiàng)技術(shù)，需要很長(zhǎng)時(shí)間的打磨?！编u超回憶說，在產(chǎn)品攻關(guān)最緊要時(shí)，他有兩三年時(shí)間不斷往返深圳、上海兩地，只為解決成像軟件在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)遇到的各種問題。
“團(tuán)隊(duì)里很多成員剛加入時(shí)還是碩士、博士、博士后，現(xiàn)在已經(jīng)成長(zhǎng)為國(guó)家級(jí)人才。”鄭海榮說。如今，深圳先進(jìn)院生物醫(yī)學(xué)影像團(tuán)隊(duì)已擁有106名科研骨干、15名國(guó)家級(jí)人才與技術(shù)專家，擁有授權(quán)專利505項(xiàng)、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的專利208項(xiàng)。
注重布局，勇闖科技“無人區(qū)”
推動(dòng)高端醫(yī)療設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新引領(lǐng)，不能光靠單個(gè)團(tuán)隊(duì)“單槍匹馬”，還要靠產(chǎn)學(xué)研醫(yī)多學(xué)科、多鏈條協(xié)同合作。鄭海榮介紹，團(tuán)隊(duì)運(yùn)行主要有三種機(jī)制。
一是緊盯國(guó)家需求，從立項(xiàng)時(shí)就要明確多主題聯(lián)合立項(xiàng)，明確哪些是可以解決行業(yè)問題、需求問題、產(chǎn)業(yè)問題的科技項(xiàng)目；二是與骨干企業(yè)、醫(yī)院建立緊密的合作關(guān)系，從產(chǎn)業(yè)中發(fā)現(xiàn)問題，從醫(yī)院中得到臨床反饋，將掌握的前沿技術(shù)在產(chǎn)品中落地，提升產(chǎn)品的性能和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力；三是建立一套靈活的團(tuán)隊(duì)內(nèi)部管理制度，建立以技術(shù)貢獻(xiàn)為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)體系，保障并激勵(lì)團(tuán)隊(duì)成員不斷創(chuàng)新。
什么樣的科研成果值得轉(zhuǎn)化？未來醫(yī)療設(shè)備的研發(fā)應(yīng)該如何布局？在鄭海榮看來，持續(xù)的科技創(chuàng)新是推動(dòng)高端醫(yī)療設(shè)備國(guó)產(chǎn)化、實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先的關(guān)鍵一環(huán)，“無人區(qū)”探索要考慮無序和有序、規(guī)劃與隨機(jī)相結(jié)合。
所謂有序布局，就是在他國(guó)領(lǐng)先而我國(guó)還落后的領(lǐng)域積極布局，如用于腫瘤治療的大型質(zhì)子治療設(shè)備、冷凍電鏡等；而無序布局，就是要敏銳地布局、儲(chǔ)備一些“無人區(qū)”的變革性、顛覆性技術(shù)。
有序充滿了科學(xué)的確定性，而無序的不確定性則要求完善穩(wěn)定的支撐機(jī)制，這樣才能讓無序布局的產(chǎn)出更加符合預(yù)期。兩者相結(jié)合，科學(xué)有序的布局會(huì)更聚焦、讓科技服務(wù)需求，而無序的布局能探索科技創(chuàng)新突破口。
“人工智能、納米技術(shù)、高溫超導(dǎo)、物理學(xué)、量子技術(shù)等前沿領(lǐng)域都可能和醫(yī)學(xué)產(chǎn)生更多的交叉領(lǐng)域，帶來診療新原理、新路徑，這些都是未來醫(yī)療設(shè)備值得關(guān)注的結(jié)合點(diǎn)。只要是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的需要和臨床精準(zhǔn)診療的需求，都值得我們?nèi)ド罡Ｎ蚁?，這也是醫(yī)療儀器研發(fā)團(tuán)隊(duì)的夢(mèng)想。”鄭海榮說。
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