超声剪切波弹性成像关键技术的临床应用超声剪切波弹性成像关键技术的临床应用
  昨日上午,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会,2017年度国家科学技术奖共评选出271个项目和9名科学家,其中,国家自然科学奖35项,国家技术发明奖66项,国家科学技术进步奖170项。   在这个高规格的大会上,来自深圳的一项新技术获得了2017年度国家技术发明奖二等奖,它就是中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)郑海荣研究员领衔的超声团队完成的“超声剪切波弹性成像关键技术及应用”项目。究竟这是什么一项技术,能够获得如此高规格的奖项呢?广州日报记者第一时间采访了中科院深圳先进院,揭开了这一技术的神秘面纱。   为两种重大疾病早期筛查提供新途径   记者从深圳先进院了解到,郑海荣研究员领衔的超声团队在超声辐射力理论、弹性成像方法、信号处理与成像技术和临床应用等方面实现了创新与突破。   据介绍,该团队一方面创建了基于时域有限差分法结合动量张量理论的生物组织受声辐射力精准计算方法,实现了对声辐射力诱导剪切波的精准控制,提出了高灵敏度的组织微小位移估计算法和高可靠性的剪切波速度测量方法,为设备研发提供了理论基础和核心技术支持。另一方面团队突破了“声辐射力-成像”双模探头等剪切波超声弹性成像专用核心部件,研制了基于外源式和内源式剪切波的超声弹性成像系统。   自2008年以来,团队与深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司、深圳市一体医疗公司通过深入合作、联合攻关,将相关技术分别发展成为新型弹性彩超和超声肝硬化检测仪系列产品,并通过产学研医十年协同技术链条创新和推广应用,建立了面向中国人特征的肝硬化早期诊断标准和量化分级体系,以及结合病变组织和其浸润边界硬度信息的乳腺癌判别体系,诊断准确率达到90%以上,为肝硬化和乳腺癌这两种重大疾病的早期筛查和诊断开辟了经济便捷的新途径。
  攻克两大难点具有自主知识产权   郑海荣指出:“项目的难点一方面在于如何实现超声波纵波调制在生物组织内形成剪切波,我们利用超声阵列换能器形成强梯度声场,产生局域强辐射力从而诱发生物组织的震动剪切波。难点二是在于在生物组织内微米级剪切波微形变和快速衰减中实现对剪切波的超声电子信号高速精准捕捉测量,进一步得到清晰的生物力学参数分布图像,从而为疾病诊断提供依据。”   据介绍,这一项目共获得知识产权56项,发表SCI国际期刊论文30余篇,曾获乐虎国际娱乐(唯一)官方网站省科学技术奖一等奖、中国专利优秀奖。转化的系列产品在企业先后取得国家医疗器械注册证、FDA和CE认证,被评为国家战略性创新产品,相关各类系列产品近年累计销售 3000 余台,进入国内外数千家医院服务广大疾病患者。   专家评价:   中国工程院院士、超声工程领域专家王威琪教授称:“该技术代表了我国近十多年来医学超声核心技术的重大突破,实现了医学超声由彩超向弹性超声的跨越,具有重大的技术价值和临床价值。”   中国工程院院士、内科学与超声医学领域专家张运教授认为:“该剪切波超声弹性成像技术在科研与临床进行了深入的测试和广泛应用,为临床检测提供了具有重大创新而且管用的超声医学新工具,服务了广大患者,产生了显著的经济效益和社会效益。”   在临床应用方面,中华医学会超声医学分会腹部学组副组长、深圳市人民医院超声科主任徐金锋教授称:“该技术大大提高了我们诊断一些肝脏、乳腺肿瘤的准确性,既减少了患者良性病变不必要的损伤,避免过度穿刺;也减少了恶性肿瘤漏诊的可能性,为患者赢得了宝贵时间。”   被誉为“第四代超声成像新技术”   众所周知,肝脏和乳腺疾病是危害数以亿计国民健康的重大公共卫生问题,肝硬化和乳腺癌具有高致死率,而早期诊断是提高治愈率和改善预后的关键。目前在医学界,医学超声成像是肝脏和乳腺重大疾病早期影像筛查的首选方法,但传统B超成像存在肝硬化检测敏感性差和乳腺癌检测特异性差的瓶颈问题。这就迫切需要一种新的成像手段来解决这一问题。   超声剪切波弹性成像就是一种新的成像技术,它利用超声波独特的力学效应实现对人体组织生物力学参数的无创定量测量,是超声影像技术的重大革新,被国际上誉为“第四代超声成像新技术”,能为肝硬化和乳腺癌等重大疾病的临床早期诊断提供关键依据。   这次获奖的“超声剪切波   弹性成像关键技术及应用”项目是由郑海荣研究员领衔的超声团队完成的。据该项目的第一完成人郑海荣介绍:“传统B超成像检测肝硬化的敏感性差,检测乳腺癌的特异性不足,只有50%~60%诊断准确率,造成大量的误诊漏诊。而超声弹性成像技术实现了定量测量人体组织的生物力学参数,这个参数与病变进程关联密切,通过相关产品的临床推广应用及中华医学会多中心临床研究,基于弹性模量这个测量指标建立了无创检测肝硬化和乳腺肿瘤诊断的方法,诊断准确率可达90%以上。”   “以无创的定量弹性成像新技术代替了活检穿刺,既减轻了患者的创伤痛苦和降低了误诊漏诊、赢得了治疗时机、节省了医疗费用。”郑海荣指出。   这项成果对创制高端医疗设备和提高我国疾病防治水平具有重大意义。   郑海荣:2000年本科毕业于哈尔滨工业大学,2006年在美国科罗拉多大学获博士学位,之后在加州大学戴维斯(UC-Davis)做博士后研究,2007年回国工作。现担任中国科学院深圳先进技术研究院副院长、Paul C。 Lauterbur生物医学成像研究中心主任、国家地方联合医学影像技术与装备工程实验室主任。   2007年底回国的郑海荣带领团队把我国在多功能超声、高场磁共振等领域的研究技术推向了新阶段,如今已经成为我国高端医学影像技术与装备研究及其产业化的领军人物。2014年,他凭借在“超声辐射力成像与操控搬运”上的一系列发现和创新,获得著名的“陈嘉庚青年科学奖”。   回国10年的郑海荣这样告诉记者:“如果留在美国,我也能当教授带学生,但难有机会带领上百人团队,把研究成果高效地转化为造福民众健康的产品。现在不少国际同行都非常羡慕我们。”   相关新闻   深圳摘15项国家科技奖   广州日报讯 (全媒体记者 王纳 通讯员程山)昨日的2017年度国家科学技术奖励大会,深圳交出一份靓丽的成绩单,共有15个项目获得国家科技奖。   技术发明奖含金量十足   据了解,深圳15个获奖项目中,技术发明奖7项,占深圳市总获奖数47%,占该奖项总授奖数的10.6%。其中有3个项目为主持完成,含金量十足,在技术发明奖获奖数上创建市以来最好成绩。   由深圳大学邢锋主持完成的“建筑废弃物再生骨料关键技术及其规模化应用”项目(国家技术发明奖二等奖),突破了纳米-SiO2和CO2碳化法激发再生骨料潜在活性提升再生粗骨料品质技术等多个关键技术,实现了建筑废弃物再生骨料规模化应用及建筑废弃物“零排放”,技术达到国际领先水平,在多项工程中应用,取得重大的经济和社会效益。   由清华大学深圳研究生院康飞宇主持完成的“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”(国家技术发明奖二等奖),发明了二元共插层鳞片石墨改性和微膨化技术,开发出可快速充放电、工作温度范围宽和循环寿命长的锂离子电池负极材料,发明了低成本高品质石墨烯导电剂的宏量制备及应用技术,大幅提升了我国天然石墨资源的深加工技术和利用水平,提高了我国锂离子电池行业的国际竞争力。   领军企业再领行业风骚   深圳获奖项目不仅包括了新一代信息技术、互联网、新材料、生物、先进制造等战略性新兴产业,还覆盖了土木工程、电力、海洋、资源环境、生命健康等多个领域,可谓全面开花。   获奖名单中有华为、中兴、迈瑞、中广核集团、中建钢构等行业龙头企业,中兴通讯独揽两个奖项:“智慧协同网络及应用”(国家技术发明奖二等奖);“大规模接入汇聚体系技术及成套装备”(国家科技进步奖二等奖)。华为技术公司“密集无线通信系统的网络化资源管控技术”获得国家技术发明奖二等奖,这是华为连续第11年荣获国家科技奖。   在19个获奖单位,企业占13个。华威环保、贝斯达医疗、微润灌溉等细分行业领域生力军,也出现在了获奖名单中。   深圳人民医院参与攻关的“红斑狼疮诊治策略及其关键技术的创新与应用”项目获得国家科技进步奖二等奖。该项目研发出新型红斑狼疮表观遗传诊断方法,率先提出了基于表观遗传学发病机理的红斑狼疮防治新理念,牵头制定了中国首部皮肤型红斑狼疮诊疗指南。