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当医学遇上物理,诊治疾病更精准

当医学遇上物理,诊治疾病更精准

人民日报中央厨房-健康37°C工作室 王君平 夏维兰
2019-08-26 11:24

重离子、质子、激光质子……当这些高科技不断应用于医疗领域,人类诊治疾病更精准更有效。在日前召开的首届医学物理促进医疗器械行业发展论坛上,中国医学物理分会主任委员、中国医学科学院肿瘤医院的戴建荣教授说,当医学遇上物理,医疗器械每前进一小步,都可能使临床诊疗水平迈出一大步。

重离子治疗肿瘤无创伤

       为什么要用重离子治疗肿瘤?因为轻粒子射线在穿透过程中会释放大量的能量,这种放疗在临床上会给病人带来较大的副作用。而重离子在穿透过程中释放的能量非常小,主要在肿瘤区集中释放能量,打断癌细胞分子链的几率高达60%。“重离子治疗肿瘤是一种新兴的无创伤、无痛苦、复发风险小的肿瘤治疗方式。”中国科学院近代物理研究所的夏佳文院士介绍。

      重离子治疗肿瘤的关键技术在于,要形成高能毫米级的治疗束,而且穿透深度要精确可调,这是加速器中较难的技术。皮肤只有2—3毫米厚,重离子穿透深度技术精准治疗,治疗皮下肉瘤,既不损伤皮肤,又能去除肉瘤。

      2015年,夏佳文带领团队完成了国内第一台拥有自主知识产权的武威重离子治疗装置,设备造价5.5亿元,主要用于治疗肿瘤。2018年4月份完成国家检测,为我国同类医疗器械检测确立标准。

      在研发试验期间,团队依靠大科学装置临床试验治疗103例肿瘤浅层病人,疗效非常好;2008年,临床试验治疗110例,包括肺癌、肝癌、前列腺癌等类型的深层病人,长期局部控制率和存活率比常规射线要高30%—40%。

     “用数据说话,国产机器用于临床治疗4个月,有效开机率达到95%以上,其中两个月有效开机率达到98%。而德国海德堡装置运行10年,在2018年才达到98%,这是世界最高水平。与进口机器相比,国产机器的优势很明显,装置占地面积更小,价格是德国的1/3,日本的1/2,本土运维成本极低。”夏佳文介绍。

放疗影像用上人工智能

       给病人放疗中,医生要在医学影像(CT、核磁等)上勾画靶区,标明肿瘤区域,还要标注危及器官,也就是放疗时需要保护的正常器官,然后由医学物理师设计放疗计划并做验证,技师在加速器上为病人治疗。

      头颈部肿瘤危及器官多、边界不清晰,医生在影像勾画耗时费力,再加上我国放疗医生和医学物理师资源不足,个体专业水平差异较大,人工勾画“慢工细活”成为肿瘤放射治疗中的一项亟待解决的问题。

      “未来放疗影像勾画不靠人,靠人工智能,其核心在于应用人工智能技术。”苏州雷泰医疗科技有限公司姚毅教授说,在美国,大多数医生并不亲自勾画病人影像的危及器官,在我国大都是靠医生人工勾画。基于人工智能的勾画系统,包括难以识别的头颈部器官在内,能勾画的器官达到40种以上,准确率较高。在研的人工智能放疗计划系统,利用丰富的专家库经验进行计划设计,不断演进和迭代。该技术能提高医生勾画的速度及精度,缩短医学物理师计划设计时间,大大提升肿瘤临床治疗效率。

      姚毅表示,在放疗中,医生不仅要了解肿瘤位置,还要把握肿瘤动态。随着放疗技术设备的不断发展,误差控制从最初的10毫米到2毫米,再结合实时跟踪,可以进一步缩小误差,推进医疗设备的进步。

脑磁图探测器可穿戴

       治疗复杂神经疾病,医生观察患者脑部神经元电磁活动来诊断病情。通过测量颅外极其微弱磁场信号,脑磁图以无创的方式,实时探测脑内神经活动的动态过程。

      传统脑磁图设备造价昂贵,核心探测元件在液氮中维持其超导状态,导致运维成本很高。在做传统脑磁图检查时,患者需要一动不动地躺在设备上,探测器位置固定并距头皮较远,信号弱,适应性差。

        北京大学高家红教授介绍,新一代脑磁图的理想器件,不需要在液氮状态下工作,其探测器可紧贴头皮并自由移动,具有运行维护成本低、高灵敏度和高适应性,可做成可穿戴式系统,有望提高脑磁图普及率,并拓展到更多的脑科学研究和临床应用领域。

      高家红团队今年推出第二代探测器高灵敏度原子磁强计探测器。横截面的尺寸缩小到1.2厘米×1.2厘米,是目前世界上横截面最小的探测器。新一代脑磁图未来的应用前景广阔,可以在癫痫、抑郁症、儿童多动症、自闭症等很多脑部疾病的诊断上发挥重要作用。 研制新一代脑磁图仪器,我国目前处于世界的并跑阶段,有望在今年底或者明年初采集全部128通道的信号,实现高端器械研发的率先突破。

      高家红认为,医学物理等领域的突破,带动医学设备的更新与更替。我国高端医疗器械自主研发尚处于起步阶段,新型医学设备的开发,从核心器件自主化研发,到临床需求导向软硬件设计,需要全面布局,把握好新科学突破的历史时机。(人民日报中央厨房▪健康37℃工作室  王君平 夏维兰)

 

本文由 融合号 编辑发布
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