医工交叉融合推动医学创新，医生和工程师如何“双向奔赴”？
医疗领域如何“上新”？医工交叉是非常关键的一环。医工交叉，全称“医学与现代化工程技术交叉融合”，它是科技前沿的深度融合，需要大量复合型医学人才支撑，被公认是突破医学“卡脖子”技术的“关键之钥”。介入科，天然成为医工交叉最为活跃的领域之一。江苏医生在医工交叉领域做了哪些探索，有哪些成果已经惠及患者，又正在攻坚哪些难关？新华日报记者专访了中国科学院院士、东南大学附属中大医院院长滕皋军教授和他的介入与血管外科团队。
“上新”，医工交叉融合的“路线图”
“乘风破浪、精益求精、不断创新”！这三个词，被放置在东南大学附属中大医院介入与血管外科病房墙上的显眼位置。墙上不远处的一份编年表，让这三个词有了更具象的落点：从1987年开展肺癌肝癌介入治疗起步，1990年，科室开展了国内首例经皮腰椎间盘摘除术、经皮腰椎间盘激光气化术，1999年国内首例臭氧化学消融术，2000年开展国内首例经皮椎体成形术……2000年后，不断出现的“国内首例”被“国际首例”替代，国际首例的食管粒子支架成形术、胃左动脉栓塞减肥术、血管腔内消融术治疗糖尿病……最频繁的时候，每年都有一项“国际首例”问世——滕皋军院士领衔的团队，在介入领域有着自己的一片“星辰大海”。
新质生产力，打头的是字是“新”。创新，正是东南大学附属中大医院介入与血管外科浓浓的底色。“创新是一种习惯。”滕皋军院士表示，医疗领域创新的起点也非常明确，那就是患者的临床需求。
东南大学附属中大医院介入与血管外科副主任朱海东告诉记者，与很多医院科室不太一样的是，介入与血管外科，必须走医工结合的道路。介入，是指在影像设备引导下精准的微创外科治疗，影像设备本身的清晰度、成像速度等各种技术指标，是介入技术的基础，介入技术所用的各种微创的材料，包括导管导丝、栓塞微球、支架等，也与材料学等工科学科应用密切相关。
滕皋军院士的“医工结合”，开始得特别早。早在30多年前，手术中有用得不顺手的器械，他就会多思考一步，向厂家画示意图，从而有了“私人定制”的“改良版”。这是医工结合最原始的版本。升级版的医工结合，全过程在医学需求的牵引下展开，不再是单个医生“灵感火花”，而是集体智慧，更加成体系，有“路线图”。
小碘粒子大战肿瘤，中国“印记”领跑全球
放射性碘125粒子，虽然直径不足1mm，长不足5mm，但多颗精准分布植入到肿瘤中，聚集起来从内向外“引爆”，能有效治疗实体肿瘤。再联合支架技术，还能实现开通狭窄通道和“围剿”肿瘤双重效果，这一神奇“神器”虽小但威力强大。
粒子支架治疗——是中大医院介入与血管外科在国际率先开展伴有吞咽困难晚期食管癌，伴有呼吸困难晚期食管癌的治疗方法。现在已经被国内外1500多家医院、16万多例患者使用上。
支架装上粒子，既能“疏通管道”，又能进行局部放疗防止肿瘤再次生长。
“小碘粒子大战肿瘤”的背后是滕皋军团队长达20多年自我创新、改造和提升的故事。
“全球约50%的食管癌患者在中国，但是针对这类患者的治疗方法十分有限。”朱海东告诉记者，在医学发达的欧美国家，食管癌发病率很低，他们不会花很多精力去研究这个领域，所以食管癌治疗技术发展缓慢。事实上，中晚期食管癌患者非常痛苦，由于无法进食，很多人因为饥饿而死亡。上世纪90年代，出现了一项新的医学技术，给患者安装食管支架，解决他们的吃饭问题。“但有时候快速生长的肿瘤很快就把支架堵住了，于是要装第二套、第三套、第四套。”这不但花费更多医疗费，还增加了病人的痛苦，关键是治疗效果很有限。
灵感来源于一位70多岁的大爷。患者被送到中大医院时食道中的肿瘤已经非常大了，产生了严重的吞咽障碍。“能不能一边保证吞咽，还能同时治疗呢？”老人的家属提出要求。一句话“点醒”了滕皋军教授，如果让支架上也带上药物，在保证进食畅通的情况下还能治疗肿瘤，不是一举两得？
医生提出想法，企业工程师帮助完善设计，这是医工融合又一次新的尝试。中大医院介入科也和南京的本土企业——南微医学展开了长达20年的合作。
“开始我们在支架上面涂一层化疗药，效果不好，通过药典查询，团队选择了碘粒子和支架的结合。经过反复的优化和改进，从检测、制备、动物实验、计量学检测到最终的临床试验，验证了这项创新技术的疗效。”介入与血管外科副主任郭金和教授说。
最终，滕皋军的团队通过科研攻关研制成功了食管粒子支架，即把原有的食道支架技术与放射性同位素碘粒子相结合，晚期食道癌患者安装了食管粒子支架后，撑开的支架既能“疏通管道”，又能进行局部放疗防止肿瘤再次生长，可以说是“一石二鸟”。
20年来，中国的放射粒子支架技术不断更新迭代，由食道延伸应用到胆道梗阻、气管狭窄、肝癌晚期门静脉癌栓治疗、下腔静脉癌栓治疗等多个领域。创新之路永不止步，新的规格粒子支架还在不断研发中，粒子植入与5G远程手术相结合、3D模板打印、粒子链的研究、剂量学的探索、多学科联动手术……一项项崭新的科研成果不断出击，自主研发成果领跑全球粒子植入发展，填补着全球范围内粒子植入研究领域的空白。如今，通过十数年坚持不懈的努力，这项来源于西方的技术，逐步刻上独属于“中国”的印记。
双向奔赴，创新引领开辟新赛道
“血管腔内消融术治疗糖尿病，是非常典型的医工结合的成果。”张齐副主任医师介绍，血管腔内消融术治疗糖尿病，是一种糖尿病的微创治疗，目前正在临床试验阶段。通俗来说，手术是在局麻的状态下，将细长的导丝从股动脉进入，在血管造影下精准定位，再将带六位电极的螺旋环送到“目的地”，通过毁损腹腔动脉周围的交感神经，让过度活跃的交感神经进入“休眠期”，胰岛素抵抗下降，从而起到让顽固的高血糖下降的效果。
这项技术其实源自其他介入手术后，医生观察到的患者血糖下降的“副作用”，小小的一个载着电极的螺旋环，是技术的关键。
射频血管内去神经支配导管示意图
“我们首先得去找到‘为什么’，要通过一轮轮的科学的论证来证明这项技术对患者是可以有效的；在保障受试者安全的基础上，要盘出哪些方法可能是有效的，要设计电极片芯片，和生产厂家一起解决很多技术性的细节问题。”比如说，螺旋环是一张可以撑开的“网”，这张网怎么织，电极布多少个、放在什么位置，才能保障最大效率地毁损神经的同时，收住的网又不至于过大而进不了血管……在技术攻坚的阶段，医生甚至会到企业里坐班，坐到机器旁，和技术人员坐到一起讨论，一起修正。
“新型生物材料是目前发展最快的领域之一，对企业来说，要考虑如何将这些材料用到患者身上，医生苦于想要改良手术器械、改善患者结局，但单靠自己无法完成创新，于是，医工结合、‘双向奔赴’便出现了。”朱海东表示，从灵感迸发到临床试验，从通过器械药品审核到技术落地应用到患者，医生已经成为这场“双向奔赴”的主导者。
朱海东介绍，介入手术机器人正成为滕皋军院士团队下一个攻坚的目标，也是开辟的新赛道。
设定好的角度、深度能不折不扣执行，高精度的机器人控制能够实现更稳定、更精准的手术操作，“精准”是介入机器人第一个优点；相对于医生，手术机器人不会疲倦，24小时在岗，可以在任何时间段开展手术，也可以改善传统手术时间过长的弱点；有了AI技术加持，手术方案的设计也可以更个性化、更有预见性。而且机器人带来了优质技术的可复制性，为优质医疗资源下沉提供了新的可能性。
“未来，医生也可以在千里之外，通过5G、6G等信息技术，远程操控机器人来进行。医生不必奔波，两地手术切换在瞬间就可以完成；患者也不必奔波，在家门口就能享受以往只有在大城市才有的优质医疗资源，接受到同质化的医疗。”朱海东说。
创新链重塑，解决药品、医疗装备领域“卡脖子”问题
2021年9月，成功开展国内首例钇90玻璃微球治疗肝癌手术；2022年5月，完成国内首例钇90树脂微球技术治疗结直肠癌肝转移介入手术……一项又一项“第一”，填补了我国肝癌治疗领域前沿的技术空白，为肝癌精准治疗、多学科诊疗提供新的选择。
中国是一个肝癌高发国，肝癌发病率和死亡率居高不下。2020年中国的肝癌新发病例41万，其中死亡病例39万，占到了全球的50%左右。包括手术切除和肝移植在内的外科治疗是目前唯一能使肝癌患者得到治愈或长期生存的手段，但因肝癌具有发病隐匿且进展快、术后复发转移发生率高的特点，在中国70%至80%的患者在首次治疗时已不具备手术切除条件，国内肝癌患者的五年总生存率仅14.1%。
“钇90”核弹治疗肝癌，已经可以常态化开展
对付肝癌，滕皋军院士团队在不断升级武器，钇90微球，是一枚精准投放打击肿瘤的“超级核弹”。
据了解，中大医院目前在国内率先开展了钇90玻璃微球、钇90树脂微球、钇90炭微球等多项新技术治疗肝肿瘤。这项技术前期通过精准定位，将钇90微球同位素注射液注入肝脏肿瘤血管，释放高能量β放射线，能近距离瞬时杀灭肿瘤细胞，对正常肝组织和周围环境几乎无影响，同时还可与生物、免疫、靶向等其他综合治疗方式联用，为广大肝脏恶性肿瘤患者带来更为显著的临床获益。目前已有的大量数据表明，钇90微球介入治疗对肝脏恶性肿瘤的降期及为后续手术转化治疗提供了很好的机会。
“以往钇90微球依赖进口，从提起需求到制备再到运往国内，至少需要两周的时间，而癌症晚期的患者在这个阶段随时可能遭遇病情的变化，同时进口价格也居高不下。”滕皋军院士团队医工协同发展，与国内头部企业合作，推动国产钇90微球落地，制备更快、价格也有望大幅度下降。积极应对全球产业链、供应链、创新链重塑的新形势，国产钇90微球为医工结合，加快解决药品、医疗装备领域的“卡脖子”问题提供了一项成功范例。
成立国内首个以介入医学为方向的医学攻关产教融合创新平台，院士领衔打造国之重器
介入放射医生通过导管和导丝将药物经过人体腔道送到病变部位，在不开刀的情况下达到治疗目的。滕皋军经历并见证了我国介入医学从无到有的过程。
滕皋军介绍，从X射线到后来的CT、MRI，到如今的分子影像时代，医学影像是一个从看得见到看得早、看得清的过程。医学影像除了诊断以外，另一个非常重要发展的方向是在影像下可以做精准治疗，这就是所谓的介入治疗。
在影像下做治疗，需要很多特殊的器械，大的到影像设备，小的到各种支架，各种材料等等，所以介入治疗一直是跟器械相伴的，很多技术都得益于新的医疗器械发展和迭代的更新。
在滕皋军看来，我国的介入医学已经到了可以引领国际的时候，原先，介入器械和设备都是国外企业生产的，我们的优势是临床应用，并不掌握核心技术。如今需要巨大的创新动能，立足于国内的生物医药技术，掌握核心技术，用一流的国产器械产品，联合拥有一流技术的中国介入医师共同推进，占领国际市场。
他坦言，在医疗领域的创新着力点非常明确——临床需求。“医生最知道患者需要什么，只有培植好创新的土壤，为医生提供多学科合作、企业合作的平台，创新才可能实现。”
以介入为例，如何发展新质生产力？滕皋军表示，学科交叉是当今科技创新的源泉，医工交叉产教融合，带来了从基础研究到转化研究、从临床治疗到卫生保健等各个领域发展的新可能。药械组合产品大量运用创新材料、新型药物递送方式、人工智能等技术，就是发展新质生产力的具体体现。
在教育部和国家发改委的支持下，2023年，滕皋军领衔的“介入医学工程”国家医学攻关产教融合创新平台正式获批揭牌，这是江苏首个医工交叉国创平台，也是全国唯一的介入医学工程国创平台。该平台利用东南大学的工科优势和医学临床的结合，进行一系列的医研转化。目前，在东南大学大医科建设的平台上、医工交叉研究与转化正迸发出澎湃生机。
据了解，平台的建立将加快补齐我国高端医疗装备短板，实现高端医疗装备自主可控，有效缓解我国高端医疗设备国产化低的困境，为我国生命安全和生物安全领域打造医疗器械国之重器，为最终实现“健康中国2030”宏伟目标提供坚实的物质支撑与技术保障。
来源：通讯员 程守勤、新华日报·交汇点记者 安莹 杨彦
编辑：高宁
点分享
点收藏
点在看
点点赞