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科研重器!14T超高场磁共振设备或将引领技术变革

2019-09-11 23:12   ©原创   读特记者 何泳 文/图

  

“在国家中长期发展规划以及即将开始的‘十四五’规划中,精准医学影像大设施将不仅仅服务于临床诊疗,更是整个大健康事业发展最大的重点之一。”9月11日,在深圳国际BT领袖峰会精准医学影像技术与应用国际论坛上,北京大学党委常委、常务副校长、深圳精准医学影像大设施首席科学家詹启敏对正在进行的研究充满期待。

在2019国际BT领袖峰会上,北京大学正式公布,将在深圳建设14T超高场人体磁共振系统,引发国际关注。目前在磁共振领域,还没有哪个国家能够生产出用于人体的14T磁共振设备,中国或将成为首个拥有这一大设施的国家。

从2014年开始,深圳国际BT领袖峰会已连续举办5届,每年都汇聚来自世界各国生命健康领域的顶尖专家和产业领袖。今年的BT峰会上,北大举办的精准医学影像技术专场论坛,同样吸引了来自多个国家相关专业领域的众多学者。

据了解,14T超高场人体磁共振项目将落户深圳光明城,争取在5年内,实现设备的产业化和完全国产化。深圳精准医学影像大设施总工程师、北京大学信息与工程学部副主任、北京大学深圳研究生院生物医学工程研究所所长任秋实表示:“我们现在正在进行的,是一场世界级的竞争。14T超高场磁共振系统研发成功,将为我国医学、制药、生命科学乃至人工智能等很多领域带来极大的帮助。”

追求更高:这是一场世界级的竞争

2019年7月18日,一则消息令全世界为之瞩目:法国CEA原子能研究所宣布,目前最高场强的人体磁共振磁体完成升场,人类第一次将MRI的磁场强度提高到了11.7T。

磁共振成像(MRI)可以提供清晰的解剖结构像,还能够揭示人体组织的生理状态与功能活动,成为近30年来医学影像以及脑与认知科学研究最重要的手段之一。自从1999年第一台磁共振设备正式投入商用以来,设备的场强不断得到提高,人类对未知领域的了解也随之加深。

过去20年中,挑战高场一直是世界各国努力的目标。目前商用7T磁共振设备已经实现商用,但美国、韩国、德国等还在积极研发更高场强的人体磁共振设备。法国与西门子合作,将这一纪录推高到了11.7T。而中国的目标,直接瞄准了14T。

任秋实介绍:“1.5T磁共振设备的时代,我们只能看清1.5mm以上的构造,3T的设备分辨率可以提高到1mm。而14T设备分辨率能达到100μm以内,这就使我们能够了解大脑神经元和轴突的结构和通信方式。”

14T高场人体磁共振设备不仅可以应用在医疗上,在神经处理网络、芯片设计、人工智能等领域都有着重要的作用,其意义不言而喻。这是一场世界级的竞争,在与技术发达国家的较量中,中国希望能尽快占领这一技术高地。

“可以说,14T超高场人体磁共振系统不仅仅是医学界的重器,更是整个科研领域的重器。”任秋实这样评价这一项目的意义。

突破创新  必须从根本上开发最前沿的技术

国内医疗机构普遍使用的是1.5T和3T的磁共振设备,且大部分市场为GE、西门子、飞利浦等国际巨头所控制。

尽管近几年,国内东软、华润万东、联影、TCL医疗等企业纷纷推出了自己的磁共振产品,技术上能够做到与国际巨头不相上下,但在整体的竞争力上依然有欠缺,始终处于“跟跑”的状态。

詹启敏表示:“ 解决这些问题没有别的路走,科技是国家强盛之基,创新是目的进步之魂,就是要通过科技创新,通过产学结合把这个做上去。”

要实现突破,必须从根本上开发最前沿的技术。北京大学选择了与哈佛大学的BruceRosen教授团队进行合作。Rosen团队有着全世界顶尖的磁共振成像技术和方法,2017年5月,双方在哈佛大学签署合作协议,共同推动14T磁共振设备项目。

Rosen团队有近40年的磁共振研究经验,2000年开始,Rosen团队开始7T设备的研究,并在2018年顺利由西门子公司实现产业化。“当时双方沟通,Rosen教授直言不讳地说出了想做14T的想法,希望能和中国的团队合作。而北大的整体科研实力让他最终选择了我们。”任秋实介绍。

任何新技术的研发都有失败的风险,詹启敏清楚的认识到这一点,他表示:“现代医学对于科技进步的依赖性增强,任何一个新的装备出来,依赖多学科的交叉。”

为了最大限度规避风险,北大没有固步自封,而是选择完全开放的态度进行14T磁共振设备的研发。希望在开发过程中,整合世界一流的技术在中国率先实现,吸引国内国际上一流的科学家共同参与。

全球视野  迫使国际巨头在市场上让步

产业化是北京大学14T磁共振团队从一开始就考虑的问题。

任秋实介绍:“选择在深圳建设这个大设施,一方面是考虑深圳有着金融、IT、创新等的巨大优势,另一方面也是因为深圳像打造成未来的科技创业中心,生命医药领域是重点布局的一块。”

8月30日,14T超高场磁共振等五大医学影像重大科学设施项目在深圳正式启动,总投资达9.38亿元。深圳方面对于14T磁共振项目的要求是“沿途下蛋”,即在研发14T的同时,实现7T磁共振设备的国产化和产业化。从技术上说,只要超高场能够做成,那么略低场强的设备也自然更容易实现。

目前7T磁共振设备刚刚投放市场,多为科研机构使用,尚未用于临床。但任秋实相信,随着应用的增加,7T设备的优势会被逐步开发,市场需求也会增加。而14T设备作为最终目标,则是研发团队核心实力的体现。

在任秋实看来,占领高端的意义有两个:首先是迫使国际巨头在市场上让步,其次是孵化出一大批领先技术。

近年来,随着国内企业纷纷抢占高端医疗设备的市场,GE、西门子等企业在市场上陷入被动,压力较大。但在最新的7T设备上,西门子暂时取得领先优势。7T磁共振的国产化,正是为了破解这一局面。

另外,14T设备依赖超导、系统控制等一系列技术的配合,在研发过程中,可以实现这些技术的跨越式进步。这期间产生的大量技术成果,将辐射到其他技术领域。

“就像美国的星球大战计划一样,其间的技术造就了美国众多科技企业在此后几十年间的领先局面。”任秋实表示,“我们也想通过攀登高峰的研究,成就未来的技术优势。”

编辑 曹亮

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