肿瘤治疗或将实现“无创” 全新技术已进入临床阶段

照片说明:上海交通大学陈雅珠教授团队的超声波无创治疗设备(模型)展示在展区

专题:第18届中国国际工业博览会

东方网记者刘一麟11月3日报道:在超导核磁共振的指导下,超声波能量从体外以“无创”的方式准确集中在肿瘤和其他病灶部位,超声波“烧伤”肿瘤组织产生的高温。 整个治疗过程无需手术,医生可以通过实时磁共振图像直接准确观察肿瘤体的温度变化过程和损伤情况,从而指导手术过程,达到准确治疗的目的。

在未来,肿瘤治疗也许能够告别手术,进入一个“无创”时代。这是中国工程院院士、上海交通大学生物医学工程教授陈雅珠近20年来一直努力的事情。她的团队开发的新一代超声波治疗技术和系列产品一经在本次展会上亮相就吸引了众多目光。 这种“可视化”超声治疗技术能够有效提高超声治疗的安全性和有效性,并将为大多数肿瘤患者带来好消息。

除了诊断,超声波还能准确地摧毁肿瘤吗?

超声波技术在医学上应用广泛。具有特定频率和能量的超声波以“非侵入性”方式传输到人体。利用其热效应、机械效应、空效应等生物效应,可以完成肿瘤、神经系统等疾病的治疗。 聚焦超声治疗是基于这些物理现象发展起来的一种新的治疗方法。

与传统手术不同,聚焦超声治疗不需要切开皮肤,超声能量可以从体外穿过完整的皮肤和软组织到达目标区域。 透镜的原理用于聚焦通过肿瘤中人体组织的超声波能量。聚焦的高超声能量会使组织温度迅速升高到65℃以上,使蛋白质变性,从而杀死肿瘤细胞,但不会对超声穿透的其他组织造成损伤。 因为超声波没有电离辐射,所以不会对病人的身体产生像放疗和化疗那样的严重副作用。 该治疗技术大大减轻了患者在治疗过程中的痛苦和治疗后可能出现的并发症,有利于术后恢复,提高了疗效。 因此,这项技术被称为“绿色”和“无创”治疗技术。

然而,超声治疗技术的发展存在许多困难。经过多年的不断探索和自主创新,上海交通大学陈雅珠院士领导的研究团队提出了具有国际先进水平的超导核磁共振引导下的新一代相控聚焦超声治疗融合技术。 这种新的多阵相聚焦超声技术是基于相控阵雷达原理,通过优化超声激励信号实现的。其核心技术能够灵活、准确地调整超声焦点位置,实现快速移动和焦点转换,从而根据治疗区域的实际情况校正患者个体差异带来的影响,完成快速、适形、多模式的治疗。

不仅超声波能量控制准确灵活,该技术还可以通过关闭一些超声波阵元来避开肋骨和重要器官,从而防止损伤。 面对颅骨等骨骼对超声的干扰,通过电子相位控制补偿方法校正颅骨对超声束传播的影响,解决超声经颅传播后的散焦问题。 这样,超声技术不仅可以应用于肿瘤,还可以针对威胁人类的另一个主要疾病领域,用于神经系统疾病、血脑屏障开放、脑胶质瘤等疾病的非侵入性治疗,可以减轻患者在传统治疗中开颅手术的痛苦。 帕金森病、阿尔茨海默病、脑血栓等疾病也有望通过这项技术获得新的治疗方法。

超声波治疗的整个过程是“可见的”

有了先进的治疗方法,就有必要使这些方法可见、准确,并且减少错误造成的危害。 手术过程的实时监控和“可视化”尤为重要 超导核磁共振技术和相控聚焦超声技术的融合与创新已经成为人们关注的焦点

据研究小组成员沈国峰称,超导磁共振技术可以检测人体组织内的各种信息参数,包括温度信息,而不会造成损害。利用这些技术特征可以实现术前治疗目标区域的精确立体定位、手术过程中目标区域温度的精确实时监测和手术后疗效的实时评价。 通过解决超导核磁共振和聚焦超声的融合问题,医生可以实现“可视化”控制和对整个治疗过程的准确治疗和评估。 然而,将这两种高端技术合并到一套处理设备中并不容易。两者同时工作时,会产生巨大的电磁信号干扰,影响磁共振成像的精度。 经过多年的研究工作,该团队提出了一套完整的电磁屏蔽技术方案,很好地解决了强磁强电的电磁兼容问题。率先在中国实现这一融合创新,创造了定位准确、温度实时精确测量、能量闭环控制的“可视化”一体化诊疗技术,大大提高了超声治疗的安全性和有效性。

“如果我们想发展中国的医疗器械产业,我们必须走医务工作者的十字路口。我们必须把医学领域的需求和工程领域新技术的发展充分结合起来。这项工作不仅有利于病人,而且有利于经济发展和科技发展。 成就的转变是一个非常困难的过程,但我们永远不会放弃。 还有必要为病人和市场充分工业化新技术,这是一个创新型国家的未来。 陈院士深情地说,她和她的团队多年来一直在探索跨越医务工作者的道路,新技术成果的转化与技术创新同时进行。

目前,该技术团队已经成功开发了超导核磁共振引导下的相控聚焦超声乳腺肿瘤、子宫肌瘤和晚期转移性骨肿瘤止痛治疗设备的原型,并正在多家医院进行临床研究。预计2017年完成临床工作并申请CFDA 该设备是中国“智能”制造的高端医疗设备,拥有完全自主知识产权。 不仅如此,该团队还在加快开发一系列用于治疗原发性震颤、癫痫、脑肿瘤、前列腺癌、前列腺增生和肝癌的“非侵入性”超声波治疗产品。