本报记者 杨金伟
近日，由国家卫生健康委国际交流与合作中心、中国生物医学工程学会医学物理分会联合主办的第三届医学物理促进医疗器械行业发展论坛以线上线下相结合的方式举行，与会专家以学科交融的思想带来新观点、新思路、新进展。
升级的“巨人”
近年来，我国具有自主知识产权的高端医疗设备相继问世：2020年，中国科学院近代物理研究所生产的第一台重离子治疗肿瘤专用装置投入使用；2022年，中国科学院上海高等研究院研制的第一台质子治疗装置投入使用……这些设备无一例外都是经过10余年甚至20年时间的技术积累与沉淀才研制成功，实现了高端医疗设备国产化。
质子治疗装置、重离子治疗装置体形庞大，宛若巨人一般，其对应的研发投入高、周期长、制造成本和维护费用高。因此，科学家正在研究升级版的“巨人”。“全球放疗装置有14000余台，但重离子治疗装置却只有10余台，正是上述原因导致其推广难。”中国科学院近代物理研究所石健研究员表示，未来，重离子治疗装置的发展趋势有两个策略，其一提高治疗效率和治疗精度，剂量照射更为快速、精准，由单粒子治疗向多粒子治疗发展；其二设备向集成化、小型化发展。
“下一代的重离子治疗装置将是向集成化、小型化发展，包括加速器小型化、旋转机架小型化等。”石健说，新建或下一代正在研发的设备，利用超导磁铁技术，从而提高磁场强度，以缩小整体设备的大小。“正在新建的重离子治疗装置从过去占地3000平方米可以缩小至1000平方米。”
中国生物医学工程学会医学物理分会主委、中国医学科学院肿瘤医院放疗科副主任戴建荣介绍，当前，旋转机架可以说是放疗设备的标准配置，它可以调节射线旋转角度，实现肿瘤靶区多角度聚焦照射，无需患者改变体位，有利于治疗位置精准，而且同样适用于光子、质子、重离子等先进的旋转放疗技术。但是，旋转机架体积庞大，而且放疗对旋转精度要求较高，导致加工难度大、运维成本高。比如重离子治疗装置的旋转机架，直径约有20米，重量可达300吨，造价近1亿元。“许多专家都在考虑无旋转机架技术的必要性。唯有发展无旋转机架技术才能从根本上克服旋转机架的问题，特别是质子、重离子治疗装置，意义重大。”
多元的“素描”
当声、光、电磁波“打”到人体，将会产生一幅幅不同种类的“素描”。这些“素描”可以帮助医生更好地看清人体组织和病灶，对诊疗方案进行决策。在北京协和医院医学工程处处长邱杰看来，放疗对于医学影像的依赖度越来越强，没有医学影像的进步，精准就无从谈起。其中，多维度快速成像、多参数定量成像显得尤为重要，决定了诊疗精度。
“多年来，磁共振技术大部分成像速度很慢。此外，磁共振做肿瘤诊断的局限性在于特异性较差，不能实现肿瘤分类分型。”上海交通大学生物医学工程学院杜一平教授表示，临床迫切需求多对比度、多参数定量的磁共振成像技术，从而精准判断肿瘤类型。
杜一平及其团队一直在研究多维度磁共振策略，以提高速度和维度。何为提高磁共振维度？杜一平举了个例子。人体并不是静止的物体，具有呼吸运动、心跳运动等生理运动。当做常规磁共振时，往往需要短暂的屏息才能完成成像。所谓提高磁共振维度，就是从原来静态器官成像升级为在有生理运动下的器官成像，尤其对于肺部、肝脏等器官的成像。
精准的肿瘤外科需要切除完整、创伤最少、时间最短；而术中实际遇到的问题则是，微小肿瘤难以定位，侵袭边界难以划分，局部转移难以确认。精准外科的需求远超医生眼和手的感知力，光学分子影像在这方面提供了一种新思路。
北航—首医大数据精准医疗高精尖创新中心主任田捷介绍，光学分子影像是指利用光学波长、强度、偏振等物理参数与生命体的DNA、RNA、蛋白的分子功能相互作用产生的散射，通过数学建模描述散射过程，探测捕捉被标记的分子光学信号，实现光学散射成像而看到生物分子活动规律和生化反应。“通过荧光成像，外科医生在术中能实时动态地看到肿瘤的位置、边界和微小转移。”
颠覆的超声
在人们传统观念中，超声就等于B超、彩超。但在最新研究中，超声的作用远不止成像这么简单。
中国生物医学工程学会副理事长、中国科学院深圳先进技术研究院副院长郑海荣介绍，超声不仅是诊断工具，未来可能在治疗、调控等方面发挥众多作用。超声属于机械波的一种，富含的能量会产生一定的力学和热学效应，从微观层面可能衍生出许多值得研究的内容。打个比方，超声波透过人体就像高铁行驶在铁轨上，高铁驶过后，铁轨会发生震动。同样道理，当超声波穿过细胞时，细胞膜和细胞器也会晃动。这种作用有可能会刺激细胞膜和神经元的离子通道，一旦打开通道开关，就会发生生物物理效应。
