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清华大学副教授王振天入选2022年欧洲发明家奖候选名单

欧洲专利局
2022-05-17 16:00 2321

早期乳腺癌检测的高端X射线

  • 中国科学家王振天和瑞士研究人员马尔科斯坦帕罗尼(Marco Stampanoni)获得欧洲专利局创新奖提名,他们共同开发了一种新的成像系统,可以更可靠地进行乳腺癌更早期的扫描诊断
  • 新系統可以在不增加輻射劑量的情況下進行 3D 乳房 X 光檢查,並且具有以往無法實現的精度
  • 新的3D乳房X光机可以在俯卧位进行扫描,减轻因为检查带来的痛楚

慕尼黑2022年5月17日
/美通社/ -- 欧洲专利局 (EPO )宣布,由现任清华大学工程物理系副教授王振天和研究員马尔科•斯坦帕罗尼牵头的一个中国-瑞士研发团队获得2022年欧洲发明家奖提名,因为他们发明的高端X射线,可以及早发现乳腺癌,从而大大降低妇女罹患癌症而不治的风险。他们研发的技术方案,可以在确保安全的辐射剂量前提下,极大地改善X射线成像效果,为诊疗人员提供高分辨率的图像。新研发的系统增强了乳房X线照片的对比度,以便于医生趁着乳房肿瘤还很小的时候及早发现,及早治疗。

凭着早期乳癌检查技术突破被获得提名2022年欧洲发明家奖候选人王振天(图片来源: 保罗·谢勒研究所 (Paul Scherrer Institute)
凭着早期乳癌检查技术突破被获得提名2022年欧洲发明家奖候选人王振天(图片来源: 保罗·谢勒研究所 (Paul Scherrer Institute)

王振天共同研发的新型3D乳房X光机可以让患者处于俯卧位来进行扫描,大大减少疼痛和提高扫描质量 (图片来源: 欧洲专利局)
王振天共同研发的新型3D乳房X光机可以让患者处于俯卧位来进行扫描,大大减少疼痛和提高扫描质量 (图片来源: 欧洲专利局)


这项发明将从今年开始惠及患者。发明人在与医疗设备制造商飞利浦公司合作,利用他们的新技术改进商用的乳房X线照相系统,以实现更安全、质量更好的医学成像。此外,他们与其公司GratXray一起开发了一种新型乳房X光机,可以让患者俯卧进行3D扫描,从而大大减少不适和疼痛。原型产品也将于今年准备就绪。

"研究人员强调了早期检测在战胜癌症中的重要性,"欧洲专利局主席安东尼奥·坎皮诺斯在宣布入选发明人时说。"正是由于王振天、马尔科·斯坦帕罗尼及其同事的共同努力,医生和患者都将得益于一种改进的早期检测技术。"


王振天和马尔科•斯坦帕罗尼被提名为"非欧洲专利局成员国"组别的欧洲发明家奖的三名候选发明人之一,该奖项旨在表彰在欧洲专利局成员国以外开发的发明成果,或通过与欧洲专利局成员国以外的关键合作伙伴 (在本项发明中特指中国) 而进行合作开发的发明成果。2022年欧洲专利局欧洲发明家奖的最终获奖者将在6月21日虚拟仪式上宣布。

 

无需增加X射线剂量即可实现更精确的扫描 

传统的X射线很容易穿过乳腺组织和肿瘤,而使得医生很难区分两者。因此,患者可能需要额外的扫描来确认是否检测到肿瘤。通过增加X射线剂量是可以提高图像对比度的,但加大辐射计量又会对病人造成危害——这两位发明人就是从这个问题出发而获得灵感的。


"乳房X光检查不应该比癌症本身造成更多的伤害,"斯坦帕罗尼说。"我们希望能够在严密关注辐射剂量的同时提供更好、更精确的乳房成像。"


2010年,王振天从中国迁到了瑞士,在保罗·谢勒研究所 (PSI) 担任博士后研究员,与斯坦帕罗尼一起工作。斯坦帕罗尼的团队当时已经在研究一种叫做相衬成像(phase contrast imaging)的解决方案——一种增强X射线图像对比度的技术。最初,斯坦帕罗尼的团队一直使用同步加速器 (一种非常强的X射线源) 来获得小样本的高分辨率高对比度图像,但任何可行的解决方案都需要使用诊所中的传统X射线源。


王振天是中国第一位研究新成像技术的博士生

王振天是中国第一位从事光栅干涉测量的博士生,他加入了斯坦帕罗尼的团队,将光栅技术投入实用领域,特别是乳腺成像。首先面临的挑战就是将实验装置 (使用的样本只有几毫米大小) 扩大到可以扫描人体器官,并确保该设备仍然可以在常规医院工作,因为常规医院并没有实验室那样严格控制的环境。


"作为物理学家,我们非常努力地试图分离不同的信号,"王振天说。"最后,我们还必须把不同的信号拼接成直观易读的图像,向医生展示对诊疗的帮助。"

 

新型3D乳房X光机减轻了乳房筛查带来的痛苦

2014年,王振天、斯坦帕罗尼及其团队申请了两项专利,他们提出的专利方法是,从光栅干涉仪中检索信号,并将它们转化为单一的、直观易读的图像。他们与飞利浦合作,为商用乳房X线照相系统配备了光栅干涉测量组件。与标准乳房X光片成像相比,这种经过改造的立式乳房扫描仪能够在相同的时间内 (通常几秒钟) 生成高清2D图像。该系统于2021年完成研制,并将于今年用于患者试点研究。


2017年,为实现此项技术的商业化开发,王振天和斯坦帕罗尼共同创立了GratXray公司,斯坦帕罗尼担任董事,王振天担任首席技术官。此项中国-瑞士合作项目目前正在开发一种新型乳房成像机器,可以生成3D图像,同时避免传统乳房X光成像方案带来的不适。患者俯卧在机器上,患者的乳房可以通过设备顶部的开孔自然落入扫描区域。在那里,旋转扫描系统进行乳房测量,通过算法可将各个扫描信息拼接组合成3D立体图像。研究人员预计今年晚些时候推出一个工作原型。


仅在欧盟,2020年就有超过35万5千名女性被诊断患有乳腺癌,占所有癌症诊断的13.3%。癌症的早期检测可以降低死亡率,帮助患者更快康复,降低治疗成本。

消息来源:欧洲专利局
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