新型医学影像设备频频走出武汉实验室

　　今年7月，全球首台用于肌骨的B超将进入临床，刚刚完成临床、用于乳腺的B超也即将上市。而就在去年，全数字PET/CT（正电子发射断层成像）、脑部专用全数字PET、质子治疗导航全数字PET等等5款PET类高端医学影像设备走向市场；颅脑B超正在攻关中、升级版的微米级MRI（磁共振成像）也在孕育中……长江日报记者发现，高端医学成像设备在汉频频取得重大突破，在这个细分领域更便宜、更清晰、更精准的医学成像设备不断从这里走向市场，还首次实现外销跻身国际市场。这些从武汉研发出的医疗成像设备不仅为患者和医生提供了更多选择，在医学影像设备领域加速进口替代。

　　能看清骨头和血管堪比CT

　　新式B超7月进入临床

　　新式B超显示手臂的骨骼透视图，且无辐射。 长江日报记者刘睿彻 摄

　　“能看清骨头和血管！”5月14日中午，位于光谷的维视医学影像有限公司（以下简称维视医学）一派繁忙，研发团队正在对这款新式B超进行临床前的最后准备。记者现场见证了这款新式B超的神奇“照相”能力。

　　记者将右手伸进一个“水缸”，30秒后，右手骨骼、血管、神经的三维图像便呈现在电脑屏幕上，骨骼、血管等内部结构一览无遗。

　　“新式B超跟CT拍出来的效果一样。”维视医学首席科学家丁明跃教授手指旁边一米五见方的“盒子”告诉记者。新式B超由控制台、扫查装置和床体三个部分组成，控制台主要负责信号采集和图像重建。“水缸”是信号采集装置，它里面装满水作为B超的耦合剂，“水缸”里还藏有新式B超的核心部件——“环形超声探头”，可以360度收集检查部位的声波信号，而作为耦合剂的水确保了声波信号的收集。

　　“新式B超比传统B超更加强大的关键，是信号处理更出色。”丁明跃教授进一步解释，传统B超只有64个或128个信号接收器，而新式B超有2048个信号接收器，而且这2048个信号接收器全部集中分布在“环形超声探头”上，可以实现360度全散射信号收集，收集功能包括透射、反射、漫射、衍射。即使是有128个信号接收器的主流传统B超，也只能接收6%的光子信号，新式B超在“环形超声探头”帮助下可以实现几乎100%接收声波信号，然后依据接收的声波信号重建断层图像，而“环形超声探头”是图像清晰的关键。

　　丁明跃教授表示，今年7月，这款名为“肌骨超声断层成像系统”的新式B超将正式进入医院临床。较之于传统B超，新式B超大一些，探头也可以做成多种形状，如环形探头、半环形探头、球形探头，不同形状的探头可以实现不同用途。

　　“新式B超实质上是超声CT。”丁明跃解释，CT其实是一种技术，而不是产品本身，属于计算机断层扫描成像技术。“相比于CT，新式B超对患者的最大优势是安全。”接受新式B超临床实验的上海市第六人民医院副院长郑元义教授表示，传统B超只能看清肢体切面，新式B超可以看到肌骨整体，更利于诊断。

　　在维视医学研发部一隅，一人多高的“颅脑超声断层成像”正在进行最后的技术攻关。公司技术总监尉迟明教授戴上装有“环形超声探头”的“头盔”，拍下了自己的第一张颅脑图片。

　　“颅脑图片有些模糊，离成功还有距离，但我们有信心。”尉迟明教授告诉记者，过去一直认为超声做不了成人颅脑检查，超声信号会被颅骨反射回来根本进不到大脑内。他们团队利用360度“环形超声探头”突破了技术瓶颈，首次实现用颅脑超声断层成像系统看到成人大脑断层图片。

　　“要不了多久，就可以实现用新式B超为患者做颅脑检查。”丁明跃教授表示，经过10年努力他们已经攻克了超声断层成像技术在肌骨和乳腺检查上的难关，在颅脑上取得突破只是时间问题。目前，全球有6个颅脑超声断层成像研究团队正在各自攻关，他们团队有能力率先突破。

　　去年，丁明跃教授团队研发的乳腺超声断层成像系统已完成临床，列入湖北省二类创新医疗器械特别审查程序，即将获得医疗器械注册证，产品今年便可走向医疗市场。

　　全身扫描仅需80秒

　　全数字PET实现外销

　　全数字PET/CT看到的人体三维图。长江日报 记者杨佳峰 摄

　　就在丁明跃团队在超声CT领域不断取得突破时，40公里外的锐世医疗在PET领域也取得惊人成绩。DigitMI 930作为锐世医疗研发的全数字PET/CT，2022年便获得国家药监局医疗器械注册认证，正式获准进入市场。该设备能在20秒内完成单个床位的扫描成像，全身扫描仅需80秒，单床位成像速度为当前全球第一。去年，全数字PET设备不仅登陆安徽、山东等地三甲医院，还走出国门在蒙古国投入使用。生产全数字PET设备的企业已分别在湖北、安徽、山东投产。

　　5月10日上午，在武汉新城锐世医疗标准化的生产车间，一台全数字PET/CT设备刚刚下线便被客户拉走。“我们可以像拼装乐高玩具那样组装全数字PET，如脑部专用全数字PET、质子治疗导航全数字PET等，去年一年便有5款产品获准入市。”锐世医疗产品总监李炳轩博士告诉记者，脑部全数字PET可以检测脑组织代谢及血流变化，识别肿瘤及脑血管疾病。采用全数字PET做质子刀的“眼睛”，能让质子刀指哪打哪。

　　博士毕业于华科大生物医学工程专业的李炳轩是名90后，是谢庆国教授团队重要成员，从事全数字PET成像方法及医学应用研究15年，也是中国数字PET标准主要起草人之一。

　　李炳轩介绍，PET的成像原理是先把放射性同位素氟-18标记的葡萄糖注入患者静脉，通过一系列反应人体会释放一种γ光子，PET通过检测γ光子产生的位置来对恶性肿瘤等病变进行定位。

　　如何利用探测器把光子的三个信息（时间、位置、能量）准确采集到，是研发PET的关键。

　　谢庆国教授独辟蹊径，提出了多电压阈值采样（MVT）方法，能够以极低的成本和功耗实现远超传统PET的效果。“PET的全数字化，并不是简单的技术换代，而是PET的再发明。”谢庆国说，这好比数码相机之于胶片相机，其应用可能带来天翻地覆的变化。

　　PET是精准医学的重要设备，主要用于肿瘤、心脑血管等病理诊断，与CT、MRI并称医学影像“三大件”。协和医院PET中心主任兰晓莉在接受记者采访时表示，目前国产PET质量在技术上与进口PET并无差别，很多参数甚至比国外产品更好。

　　“相比于国外同类产品，全数字PET在分辨率和灵敏度等关键性能指标上取得领先。”2022年，谢庆国教授团队凭借源头创新的MVT方法，获得了世界知识产权组织全球奖。

　　让早期疾病“无处遁行”

　　微米级磁共振成像系统将登场

　　李炳轩向记者展示他们生产的全数字PET/CT。长江日报记者杨佳峰 摄

　　2005年，时年44岁的丁明跃放弃海外三维超声研究工作回到华科大。2007年，32岁的尉迟明也留学回国进入华科大。随后他们从华科大自动控制专业转行到生物医学工程专业，开始专注于超声研究。丁明跃回忆，那时西方的超声断层成像走在前面，不断尝试“超声+CT”的研发。2013年，美国第一款超声断层成像系统走向市场，每台70万美元。

　　同样是2005年，时年33岁的谢庆国从华科大自动控制专业转到生物医学工程专业任教，与丁明跃和尉迟明先后成为同事。此前，谢庆国已在校内创立数字PET实验室，专注于正电子发射断层成像（PET）方法研究和仪器研制。他率先提出“全数字PET”概念，试图和进口PET“掰腕子”，“当时大家都憋着一股不服的气”。

　　1980年，在教育部的批准下，华中工学院（华中科技大学前身）在力学系建设生物力学专业，并在此基础上成立生物工程系。1982年，生物工程系王君健教授、信息工程系康华光教授与化学系徐辉碧教授联合，成功申请在华中工学院成立全国第一个生物医学工程博士点，为中国生物医学工程学科发展开创了理工医交叉融合的先河。

　　“面向国之需求进行交叉学科研究。”回忆生物医学工程专业创办的初衷，年逾九旬的王君健教授对今天的办学成绩很是欣慰。

　　近年来，随着大数据时代的到来，生物信息技术领域发展迅猛。生物医学工程技术实现了从信息采集到数据整合与分析的“一条龙”式发展，为精准医疗与个体化治疗提供了强有力的数据支持。

　　据悉，目前，我国高端医疗器械国产化率不足三成。过去，国际品牌的PET占据中国市场90%的份额，现在已经下降到60%，以锐世医疗为代表的国产PET重塑了国内市场格局。

　　科技部重点研发计划专家组组长王卫东教授表示，以全数字PET为首的华科系医学影像设备研发团队，经过20年坚持不懈的创新，核心部件都实现了国产，不仅推动了国内精准医学的发展，还带动了整个产业链的发展，武汉已是国内医学影像设备研发的重要策源地。

　　在医学影像“三大件”之一的MRI领域，华科大团队也有了自己的规划。

　　“5年内，珞珈山下的脉冲强磁场实验装置优化提升后将达110特斯拉，MRI性能也将获得大幅提升。”国家脉冲强磁场中心主任李亮表示，在磁共振成像上，可将目前的3特斯拉或1.5特斯拉提升至9.5特斯拉，将亚毫米级的显像提升至30微米，提升一个量级，对疾病的早期诊断更为有效，可以推出全新升级版的微米级磁共振成像系统（MRI）。

　　“MRI的性能（成像分辨率）与磁场强度正相关，强度提升带来性能提升。”国家脉冲强磁场中心教授曹全梁表示，MRI由磁体、波谱、数据处理系统组成，而磁体是研发的核心，核心问题解决了，其余都会迎刃而解。

　　（长江日报记者杨佳峰 实习生彭冠迪 通讯员王潇潇 杨亚）

　　【编辑：张靖】