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                  媒體報道

                  《中國科學報》:鑄就醫療健康“國之重器” 挺起民族科技創新脊梁

                  ——中科院深圳先進技術研究院高端醫學影像團隊成果掠影

                  時間:2018-09-18  來源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

                   

                    ▲鄭海榮(第一排中)團隊部分核心成員 

                   

                    3T 磁共振快速成像效果 

                   

                    我國首型3T 磁共振成像系統已實現規模化生產應用 

                    復興號高速列車、C919大型客機、超導磁共振……在2018年兩院院士大會上,習近平總書記以“超導磁共振等醫療器械實現國產化替代”作為生物醫藥領域典型案例,宣示我國在黨的十八大以來“著力引領產業向中高端邁進”。

                    早在2014 年5 月,習近平總書記在上海聯影醫療科技有限公司(以下簡稱聯影公司)視察時就關注過當時正在自主研發的3T 人體超導磁共振系統(以下簡稱3T 系統),并鼓勵“中國高端醫療產業需要你們這樣的排頭兵”。

                    我國首臺3T 系統,是打破高端醫療設備市場長期國際壟斷、自主創新突破“卡脖子”技術的成功突圍之戰,多項核心關鍵技術達國際領先水平。同時在這臺醫療健康“國之重器”中也實現了源自中國科學院深圳先進技術研究院(以下簡稱深圳先進院)的近百項專利技術。

                    11年前的9月,29歲的鄭海榮回國加入深圳先進院,從零開始組建高端醫學影像團隊和平臺,凝聚起劉新、梁棟、楊永峰、李燁、鄒超、朱燕杰、邱維寶、馬騰、葛永帥等一批團隊骨干,用專注創新的激情和服務產業的熱情,推動一個又一個創新技術在全國各地成功轉化應用。

                    團隊在磁共振成像(MRI)、彩超、計算機斷層掃描(CT)和正電子發射型計算機斷層顯像(PET)等領域成果頻出,帶領深圳先進院在高端醫學影像領域逐漸挺起民族科技創新的脊梁。

                    前沿創新 

                    突破“卡脖子”核心技術 

                    MRI、CT、PET、彩超是三甲醫院必備的大型醫學影像設備。但我國醫學影像核心技術與系統工程技術整體落后,高端醫學影像設備一直被歐美老牌巨頭壟斷,90%依賴進口,進口價有時加倍達數千萬元,大幅推高就醫成本,如一次PET-CT檢查費達近萬元。

                    “我國有13億民眾的巨大醫療需求,突破關鍵核心技術,實現高端醫學影像設備自主研發,是國立科研機構在新時期實現科技創新,服務國民經濟主戰場和人民健康重大需求義不容辭的責任。”深圳先進院副院長、3T磁共振技術首席科學家鄭海榮告訴《中國科學報》。

                    MRI是20世紀現代醫學領域獲得革命性突破的最重要進展之一,圍繞MRI有5次諾獎。

                    然而,高端醫療設備行業研發技術壁壘高,高場超導磁體、大功率射頻、梯度功放、快速成像等關鍵技術問題,如攔路虎般擋住了國內此前眾多的研究努力。而且,國內外均極度缺乏高場磁共振的多學科交叉人才。

                    2007 年,鄭海榮開始組建團隊,布局研究磁共振成像前沿技術。2011年,聯影公司啟動了3T人體超導磁共振的研發項目,基于深圳先進院與聯影公司緊密的產學研戰略合作伙伴關系,鄭海榮作為技術首席科學家帶領深圳先進院研發團隊在項目中承擔了重要責任。短短幾年,聯合攻關突破了一系列“卡脖子”關鍵技術,3T系統核心部件均實現自主研制突破,多項關鍵技術指標達到國際領先水平。我國首型3T系統于2015 年獲中國醫療器械注冊證,核心技術均擁有自主知識產權。

                    截至目前,聯影公司生產的人體3T及1.5T磁共振成像系統在全國近30個省市自治區已裝機超過400臺,已進入一批三甲醫院,打破了幾十年來我國高端醫學影像產品市場完全被國外壟斷的局面,迫使進口設備紛紛降價,帶來巨大的社會和經濟效益。

                    對此,北京301醫院放射科主任馬林教授表示,該3T系統“尤其是分辨率和信噪比達到國際頂級品牌3T磁共振成像系統水平,并新增加了如三維全腦血管壁成像、彌散張量成像等高級磁共振應用”“使用穩定、安全可靠,有效滿足了臨床要求,產生良好的社會效益”。

                    “刀尖起舞” 

                    建立國際領先的快速成像技術體系 

                    “掃描時間長”被國際公認為是MRI研發的一大難題,嚴重制約其掃描流量及心腦血管疾病等高級臨床應用。

                    鄭海榮團隊對此構建了“理論方法研究—臨床應用實現—技術轉移轉化”的技術主線,并聚焦腦中風預警三維斑塊成像、心臟實時成像及快速腫瘤動態增強成像等高級臨床應用,實現了“既快又清”的3T系統在快速成像技術上的突破與規模臨床應用。

                    他們開展了壓縮感知與并行采集的融合機制研究,在國際上首次提出結合參考圖像的融合新機制等,實現十倍以上加速,同時在圖像中保留更多幫助診斷的細節信息。

                    但要想極致地發揮MRI的先進技術參數優勢、進行快速高質量成像,還存在大范圍高分辨成像和掃描時間互相制約等問題,難度極大,對精準度要求極高,猶如“在刀尖上起舞”。

                    鄭海榮團隊圍繞急性腦中風早期預防和預警的重大需求,開發了用于腦卒中斑塊精確診斷的三維磁共振血管壁成像技術,實現了低于5分鐘快速掃描成像及空間分辨率亞毫米的三維各向同性,綜合性能達國際領先水平。

                    該技術將2017年美國神經放射學會專家共識中國際主流方法掃描時間平均縮短四成,解決了互相制約的難題。目前該技術已用于聯影3T系統,實現千余例臨床掃描成像案例,證實其對缺血性腦卒中病因診斷具有重要臨床價值。

                    針對磁共振心臟成像上高空間分辨率和高時間分辨率互相制約的難題,他們實現了自由呼吸實時心臟電影成像,其時空分辨率均超過此前最優商業技術,對及時發現和早期診斷心臟結構和功能異常尤為重要。

                    團隊還發展了快速高精度脂肪定量技術,技術在聯影3T系統上實現轉化,并與多家三甲醫院開展臨床合作,為脂肪肝等脂肪代謝性疾病早期精準診斷提供重要技術手段。

                    團隊在磁共振快速成像理論方法、高級應用技術及臨床應用上的創新突破,成為聯影3T系統臨床應用的核心競爭力所在。3T快速磁共振成像團隊發表高水平SCI論文50余篇,核心技術獲得授權近百項發明專利,聯影3T中一項獨特的成像技術獲得我國高端醫療設備領域唯一的國家專利金獎。

                    聯影3T系統的穩定性、圖像質量和高效工作流已達國際先進水平,為實現快速高分辨磁共振成像,特別是為腦卒中斑塊三維成像、心臟成像、腫瘤動態增強成像、腦功能成像等高級臨床應用提供了高性能硬件平臺。

                    然而,更精細的腦結構和腦功能成像需要更高場強的磁共振系統。為滿足腦科學等重大前沿科學需求,在3T、7T、9.4T人體磁共振之后,科學家的夢想是極高場14T磁共振成像系統,有望提供微米級成像分辨能力和多核功能成像能力。

                    但14T系統在新型超導材料及電子技術上存在重大難題,亟待建立全新的成像技術路線和體系。國際上鮮有涉足,僅美國和德國在籌劃研制。最近,鄭海榮等多支團隊正在中科院支持下積極組織開展我國14T極高場磁共振成像核心技術預先基礎研究。

                    國家最高科技獎獲得者、項目首席顧問趙忠賢院士指出,極高場磁共振成像核心技術“自己不做,早晚要高價買;今天不做,明后天也要做;既然要做,晚做不如早做”。

                    作為大規模科學平臺和國之重器的核心技術儲備,該研究對引領高場磁共振成像技術發展、開展腦科學前沿研究、聚集培養全球頂級人才,并形成我國該領域領先優勢具有重大意義。

                    “百花齊放春滿園” 

                    交叉創新平臺實現集聚優勢 

                    一花獨放不是春,百花齊放春滿園。鄭海榮帶領的交叉創新團隊在功能彩超、PET、CT等多領域成果齊發,形成交叉創新平臺。

                    作為平臺帶頭人,他和團隊一起思索如何針對自主醫療裝備產業的生存、發展和引領性需求,在瓶頸性、競爭性和顛覆性技術三個層面縱深布局和聚焦研究。

                    學術引領、服務產業。十多年來,高端醫學影像團隊通過凝聚高級人才、推動醫學影像與生物醫學工程學科發展、承擔了一批國家重大科研儀器專項項目,突破了MRI、CT、PET、超聲及多模態分子影像等若干醫療器械新方法、技術、部件和系統裝備,逐步形成了一流的醫學影像裝備創新平臺,為服務醫療器械產業發展和普惠人民醫療健康需求作出貢獻。

                    2014年,鄭海榮團隊研發并在中科天悅公司產業化的大視野錐束口腔CT產品,先后取得歐盟CE認證和國家三類醫療器械注冊證。此后團隊開發的靜態數字乳腺斷層成像系統獲得首幅靜態掃描的乳腺模體斷層圖像,已進入產業化階段。

                    2015年,鄭海榮在國家重大科研儀器專項的支持下在國際上率先開展超聲無創深腦神經調控技術與儀器研制,在國際上率先提出“通過超聲輻射力開啟機械敏感離子通道”的神經調控新思路,并成功開發萬陣元面陣列超聲神經調控設備,在帕金森、抑郁癥和老年癡呆癥等重大腦疾病治療領域具有極大潛力。

                    團隊成果在核心期刊發表30余篇文章,形成核心專利20余項,成為國際超聲神經調控領域的“領頭羊”,為探索腦和神經精神疾病的干預治療方法提供新研究工具和臨床治療設備。今年9月16日,上海綠谷公司決定與深圳先進院開展戰略合作,投入巨資推動該革新性超聲腦調控技術的臨床研究和產業化。

                    今年初,鄭海榮團隊的“超聲剪切波彈性成像關鍵技術及應用”項目獲得2017年度國家技術發明獎二等獎,服務于國內外數千家醫院的肝硬化和乳腺癌患者。

                    楊永峰研究員團隊正在承擔國家重大科研儀器研發任務——高分辨腦PET成像儀器,有望促進我國腦科學研究和老年性癡呆、帕金森、自閉癥和精神病等早期診斷。

                    “深圳先進院將生物醫藥、腦科學、合成生物學、健康大數據都作為生命科學的最核心發展方向,強調‘頂天立地’,在技術研究上要瞄準科學前沿,同時科研成果又要接地氣,滿足產業需求,與產業界建立了緊密的合作發展模式,為我國健康產業、制造業和現代服務業等領域的自主創新能力提升和自主知識產權新工業的建立作出貢獻。”院長樊建平表示。正是這種堅守,讓深圳先進院逐漸成長為國內乃至國際上的生物醫學影像自主創新前沿陣地。

                    《中國科學報》2018年9月17日報道:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2018/9/339195.shtm?id=339195

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