早期乳腺癌檢測的高端X射線
慕尼黑2022年5月17日
/美通社/ -- 歐洲專利局 (EPO )宣布，由現(xiàn)任清華大學(xué)工程物理系副教授王振天和研究員馬爾科?斯坦帕羅尼牽頭的一個中國-瑞士研發(fā)團(tuán)隊(duì)獲得2022年歐洲發(fā)明家獎提名，因?yàn)樗麄儼l(fā)明的高端X射線，可以及早發(fā)現(xiàn)乳腺癌，從而大大降低婦女罹患癌癥而不治的風(fēng)險(xiǎn)。他們研發(fā)的技術(shù)方案，可以在確保安全的輻射劑量前提下，極大地改善X射線成像效果，為診療人員提供高分辨率的圖像。新研發(fā)的系統(tǒng)增強(qiáng)了乳房X線照片的對比度，以便于醫(yī)生趁著乳房腫瘤還很小的時(shí)候及早發(fā)現(xiàn)，及早治療。
憑著早期乳癌檢查技術(shù)突破被獲得提名2022年歐洲發(fā)明家獎候選人王振天（圖片來源: 保羅·謝勒研究所 (Paul Scherrer Institute)
王振天共同研發(fā)的新型3D乳房X光機(jī)可以讓患者處于俯臥位來進(jìn)行掃描，大大減少疼痛和提高掃描質(zhì)量 （圖片來源: 歐洲專利局）
這項(xiàng)發(fā)明將從今年開始惠及患者。發(fā)明人在與醫(yī)療設(shè)備制造商飛利浦公司合作，利用他們的新技術(shù)改進(jìn)商用的乳房X線照相系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更安全、質(zhì)量更好的醫(yī)學(xué)成像。此外，他們與其公司GratXray一起開發(fā)了一種新型乳房X光機(jī)，可以讓患者俯臥進(jìn)行3D掃描，從而大大減少不適和疼痛。原型產(chǎn)品也將于今年準(zhǔn)備就緒。
"研究人員強(qiáng)調(diào)了早期檢測在戰(zhàn)勝癌癥中的重要性，"歐洲專利局主席安東尼奧·坎皮諾斯在宣布入選發(fā)明人時(shí)說。"正是由于王振天、馬爾科·斯坦帕羅尼及其同事的共同努力，醫(yī)生和患者都將得益于一種改進(jìn)的早期檢測技術(shù)。"
王振天和馬爾科?斯坦帕羅尼被提名為"非歐洲專利局成員國"組別的歐洲發(fā)明家獎的三名候選發(fā)明人之一，該獎項(xiàng)旨在表彰在歐洲專利局成員國以外開發(fā)的發(fā)明成果，或通過與歐洲專利局成員國以外的關(guān)鍵合作伙伴 (在本項(xiàng)發(fā)明中特指中國) 而進(jìn)行合作開發(fā)的發(fā)明成果。2022年歐洲專利局歐洲發(fā)明家獎的最終獲獎?wù)邔⒃?a target="_blank" rel="nofollow">6月21日虛擬儀式上宣布。
無需增加X射線劑量即可實(shí)現(xiàn)更精確的掃描
傳統(tǒng)的X射線很容易穿過乳腺組織和腫瘤，而使得醫(yī)生很難區(qū)分兩者。因此，患者可能需要額外的掃描來確認(rèn)是否檢測到腫瘤。通過增加X射線劑量是可以提高圖像對比度的，但加大輻射計(jì)量又會對病人造成危害——這兩位發(fā)明人就是從這個問題出發(fā)而獲得靈感的。
"乳房X光檢查不應(yīng)該比癌癥本身造成更多的傷害，"斯坦帕羅尼說。"我們希望能夠在嚴(yán)密關(guān)注輻射劑量的同時(shí)提供更好、更精確的乳房成像。"
2010年，王振天從中國遷到了瑞士，在保羅·謝勒研究所 (PSI) 擔(dān)任博士后研究員，與斯坦帕羅尼一起工作。斯坦帕羅尼的團(tuán)隊(duì)當(dāng)時(shí)已經(jīng)在研究一種叫做相襯成像（phase contrast imaging）的解決方案——一種增強(qiáng)X射線圖像對比度的技術(shù)。最初，斯坦帕羅尼的團(tuán)隊(duì)一直使用同步加速器 (一種非常強(qiáng)的X射線源) 來獲得小樣本的高分辨率高對比度圖像，但任何可行的解決方案都需要使用診所中的傳統(tǒng)X射線源。
王振天是中國第一位研究新成像技術(shù)的博士生
王振天是中國第一位從事光柵干涉測量的博士生，他加入了斯坦帕羅尼的團(tuán)隊(duì)，將光柵技術(shù)投入實(shí)用領(lǐng)域，特別是乳腺成像。首先面臨的挑戰(zhàn)就是將實(shí)驗(yàn)裝置 (使用的樣本只有幾毫米大小) 擴(kuò)大到可以掃描人體器官，并確保該設(shè)備仍然可以在常規(guī)醫(yī)院工作，因?yàn)槌Ｒ?guī)醫(yī)院并沒有實(shí)驗(yàn)室那樣嚴(yán)格控制的環(huán)境。
"作為物理學(xué)家，我們非常努力地試圖分離不同的信號，"王振天說。"最后，我們還必須把不同的信號拼接成直觀易讀的圖像，向醫(yī)生展示對診療的幫助。"
新型3D乳房X光機(jī)減輕了乳房篩查帶來的痛苦
2014年，王振天、斯坦帕羅尼及其團(tuán)隊(duì)申請了兩項(xiàng)專利，他們提出的專利方法是，從光柵干涉儀中檢索信號，并將它們轉(zhuǎn)化為單一的、直觀易讀的圖像。他們與飛利浦合作，為商用乳房X線照相系統(tǒng)配備了光柵干涉測量組件。與標(biāo)準(zhǔn)乳房X光片成像相比，這種經(jīng)過改造的立式乳房掃描儀能夠在相同的時(shí)間內(nèi) (通常幾秒鐘) 生成高清2D圖像。該系統(tǒng)于2021年完成研制，并將于今年用于患者試點(diǎn)研究。
2017年，為實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)技術(shù)的商業(yè)化開發(fā)，王振天和斯坦帕羅尼共同創(chuàng)立了GratXray公司，斯坦帕羅尼擔(dān)任董事，王振天擔(dān)任首席技術(shù)官。此項(xiàng)中國-瑞士合作項(xiàng)目目前正在開發(fā)一種新型乳房成像機(jī)器，可以生成3D圖像，同時(shí)避免傳統(tǒng)乳房X光成像方案帶來的不適?；颊吒┡P在機(jī)器上，患者的乳房可以通過設(shè)備頂部的開孔自然落入掃描區(qū)域。在那里，旋轉(zhuǎn)掃描系統(tǒng)進(jìn)行乳房測量，通過算法可將各個掃描信息拼接組合成3D立體圖像。研究人員預(yù)計(jì)今年晚些時(shí)候推出一個工作原型。
僅在歐盟，2020年就有超過35萬5千名女性被診斷患有乳腺癌，占所有癌癥診斷的13.3%。癌癥的早期檢測可以降低死亡率，幫助患者更快康復(fù)，降低治療成本。
