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)團隊獲得2022年歐洲發(fā)明家獎提名，因為他們發(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險。他們研發(fā)的技術方案，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候及早發(fā)現(xiàn)，及早治療。
憑著早期乳癌檢查技術突破被獲得提名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光機可以讓患者處于俯臥位來進行掃描，大大減少疼痛和提高掃描質量 （圖片來源: 歐洲專利局）
這項發(fā)明將從今年開始惠及患者。發(fā)明人在與醫(yī)療設備制造商飛利浦公司合作，利用他們的新技術改進商用的乳房X線照相系統(tǒng)，以實現(xiàn)更安全、質量更好的醫(yī)學成像。此外，他們與其公司GratXray一起開發(fā)了一種新型乳房X光機，可以讓患者俯臥進行3D掃描，從而大大減少不適和疼痛。原型產品也將于今年準備就緒。
"研究人員強調了早期檢測在戰(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的早期檢測技術。"
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鍵合作伙伴 (在本項發(fā)明中特指中國) 而進行合作開發(fā)的發(fā)明成果。2022年歐洲專利局歐洲發(fā)明家獎的最終獲獎者將在6月21日虛擬儀式上宣布。
無需增加X射線劑量即可實現(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。"我們希望能夠在嚴密關注輻射劑量的同時提供更好、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) 擔任博士后研究員，與斯坦帕羅尼一起工作。斯坦帕羅尼的團隊當時已經在研究一種叫做相襯成像（phase contrast imaging）的解決方案——一種增強X射線圖像對比度的技術。最初，斯坦帕羅尼的團隊一直使用同步加速器 (一種非常強的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隊，將光柵技術投入實用領域，特別是乳腺成像。首先面臨的挑戰(zhàn)就是將實驗裝置 (使用的樣本只有幾毫米大小) 擴大到可以掃描人體器官，并確保該設備仍然可以在常規(guī)醫(yī)院工作，因為常規(guī)醫(yī)院并沒有實驗室那樣嚴格控制的環(huán)境。
"作為物理學家，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、斯坦帕羅尼及其團隊申請了兩項專利，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。與標準乳房X光片成像相比，這種經過改造的立式乳房掃描儀能夠在相同的時間內 (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研究。
2017年，為實現(xiàn)此項技術的商業(yè)化開發(fā)，王振天和斯坦帕羅尼共同創(chuàng)立了GratXray公司，斯坦帕羅尼擔任董事，王振天擔任首席技術官。此項中國-瑞士合作項目目前正在開發(fā)一種新型乳房成像機器，可以生成3D圖像，同時避免傳統(tǒng)乳房X光成像方案帶來的不適?；颊吒┡P在機器上，患者的乳房可以通過設備頂部的開孔自然落入掃描區(qū)域。在那里，旋轉掃描系統(tǒng)進行乳房測量，通過算法可將各個掃描信息拼接組合成3D立體圖像。研究人員預計今年晚些時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，降低治療成本。
