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南京大学“便携式超声可视化治疗仪”斩获日内瓦国际发明展金奖
2021-04-13 19:57:00  来源:中国江苏网  
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中国江苏网讯 利用一台笔记本电脑大小的可视化超声治疗仪,可在几分钟之内定位组织损伤,继而针对病变区域实施精准治疗。近日,南京大学物理学院生物医学超声团队的一项发明在2021年日内瓦国际发明展上斩获金奖。

该项发明是在南京大学章东教授、屠娟教授和郭霞生教授的联合指导下,由物理学院研究生宋人杰、薛洪惠、朱逸斐、张琪等联合校友丁波创业团队共同创造的。

屠娟教授告诉记者,团队有着多学科、跨领域的知识积累,成员来自学界和产业界,多具有声学专业的背景,但专攻方向不同。“有长期在实验室工作的师生,也有具有多年超声探头企业或B超设备公司职业经验的博士生,还有校友企业家。大家在理论仿真、设备改进、动物实验方面共同协作,分工明确,随时沟通,真正做到了‘产、学、研’跨界强强联合。”

在“创新驱动发展”这一时代战略引领下,发展精准医疗的新型医疗器械已被列入“十四五”规划和2035年远景目标纲要的重点发展方向。屠娟告诉记者,从2016年开始的各方合作,正是源自行业中的痛点问题。“在现有超声诊疗临床应用中,诊断设备和治疗设备是完全分立的,导致患者检查诊断和治疗过程不同步;在超声治疗中,存在治疗‘刀尖’定位不准、治疗过程缺乏实时监控等问题。”

屠娟说,超声诊断设备利用超声波在人体不同组织中传播性质的差异,以波形、曲线或图像等形式显示疾病生理状况,帮助疾病诊断的医疗设备,能量一般较低;而超声治疗设备往往能量很高,因而无法生硬地将两者合而为一。但对神经调控、肌骨复健、透皮给药等低强度超声治疗,完全有可能实现超声诊断和治疗设备的一体化。

该团队在超声诊疗机理及算法研究方面深耕多年,所获成果在便携式超声可视化治疗仪上得以集中体现。通过集成多波束脉冲相控、基于弱聚焦的靶区定位、实时监控等多项技术,该团队创新性地利用单一主机和探头实现了“诊断和治疗信号协同收发,靶区完美重合”。由此,可在符合诊断标准的超声能量下进行快速、一体化的精准诊疗,有效地提升超声治疗的可控性、安全性和有效性。

“我们对电源模块、发射电路和工作时序做了系统改进,克服了硬件兼容等一系列难点。” 屠娟举例说,为了在便携式设备中实现治疗所需的功率,团队在电路体积、电磁兼容、散热等方面做了许多工作。为解决诊断和治疗声束交替发射时可能出现的信号干扰等问题,团队成员进行了反复的调试,历时两年方获成功。

屠娟透露,除高强度运动、劳动等造成的肌骨损伤外,团队正尝试将该设备应用到老年性疾病的复健治疗中,为此与省内几家三甲医院的康复科和老年医学科开展了合作。由于该设备不产生电离辐射和医疗废物且轻巧便携,将可应用于社区医院、养老院、应急救援甚至家庭自检等多种场景。

日内瓦国际发明博览会创办于上世纪1973年,由瑞士联邦政府、日内瓦州政府、日内瓦市政府、世界知识产权组织共同举办,是全球举办历史最长,规模最大的发明展之一。因疫情原因,本届大赛首次采用线上评选方式,展示了来自40多个国家和地区的1000多项发明。

记者 杨频萍

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责编:戴雨扬 崔欣
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