納米脈沖變身利刃 腫瘤微創(chuàng)治療有了新武器
由臨床醫(yī)生提出需求、參與設(shè)計(jì)，醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定，醫(yī)療器械研究所進(jìn)行電氣安全電磁輻射檢測，由醫(yī)院完成臨床驗(yàn)證，并推廣應(yīng)用……聯(lián)合團(tuán)隊(duì)的專業(yè)化分工為設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用搭建了環(huán)環(huán)相扣的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)一站式轉(zhuǎn)化平臺。
“7月20日晚，我冒雨趕到醫(yī)院，招呼團(tuán)隊(duì)成員動(dòng)手將一臺特殊儀器轉(zhuǎn)移至更高的樓層。”9月22日，鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院超聲介入科董剛主任向記者回憶道，“納秒刀設(shè)備研發(fā)不易，是浙江大學(xué)陳新華團(tuán)隊(duì)的心血，承載著許多肝癌患者生的希望。”
“新冠肺炎疫情背景下，7月的那次暴雨搶險(xiǎn)，是納秒刀邁向臨床應(yīng)用的又一項(xiàng)考驗(yàn)?！狈泊朔N種，陳新華習(xí)慣淡然一笑。
自2011年從美國留學(xué)歸來，到2014年攜海歸團(tuán)隊(duì)創(chuàng)辦杭州睿笛生物科技有限公司（以下簡稱睿笛生物），從入駐浙江海創(chuàng)園孵化器開展設(shè)備研發(fā)，到2018年獲得艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治國家科技重大專項(xiàng)支撐，再到目前安全完成肝癌熱消融禁區(qū)臨床手術(shù)120例，逐步完成納秒刀這一擁有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)肝癌精準(zhǔn)微創(chuàng)消融設(shè)備研發(fā)和臨床使用解決方案……
攢著一股勁的陳新華，試圖用國產(chǎn)設(shè)備取代國外進(jìn)口微秒級別的脈沖電場消融設(shè)備，率先沖進(jìn)下一代脈沖電場的“無人區(qū)”——納秒級別萬伏高壓陡脈沖設(shè)備的原始創(chuàng)新。
“近期效果良好，建議盡快完成規(guī)范化的符合注冊要求的臨床試驗(yàn)……”不久前，由陳新華負(fù)責(zé)承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)課題，經(jīng)科技部評審專家進(jìn)行綜合績效評價(jià)后獲高分通過。
閉關(guān)三年 “寫了”一整墻專利證書
世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）發(fā)布的2020年全球最新癌癥負(fù)擔(dān)數(shù)據(jù)顯示：2020年，我國肝癌以41萬新發(fā)病例和39萬死亡病例，在癌癥的發(fā)病率和死亡率上分別排行第五和第二。
由于肝癌早期癥狀不明顯，我國大多數(shù)肝癌患者發(fā)現(xiàn)即中晚期。傳統(tǒng)肝癌治療手段可分為放療、化療、手術(shù)、介入消融四種，但各有優(yōu)劣。將高功率脈沖技術(shù)用于腫瘤微創(chuàng)治療領(lǐng)域，相關(guān)研究方興未艾。
“再回首已是10余年。在浙江大學(xué)獲得外科博士學(xué)位后，我就在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院工作，積累了臨床經(jīng)驗(yàn)?！标愋氯A接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說。
2004年，美國脈沖電場前沿技術(shù)轉(zhuǎn)化之初，陳新華作為微創(chuàng)精準(zhǔn)外科專家受邀赴美參與高功率脈沖技術(shù)醫(yī)用轉(zhuǎn)化研究，攻讀美國歐道明大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士，熟悉該轉(zhuǎn)化研究技術(shù)體系后，他在參與單位任研發(fā)主管，并在隨后擔(dān)任國際學(xué)會(huì)的主席，主導(dǎo)該領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定。
近10年，新興的脈沖電場技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品不斷問世。例如美國的陡脈沖治療儀（納米刀）獲美國FDA批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，通過歐盟CE認(rèn)證；2015年6月，納米刀在中國獲得批準(zhǔn)用于腫瘤的治療并應(yīng)用于臨床。
美則美矣，未盡善焉。目前，一臺進(jìn)口納米刀價(jià)格超千萬元，一次消融數(shù)十萬元的手術(shù)費(fèi)用也令不少患者望而生畏。
“技術(shù)層面上，納米刀存在難以徹底消融4厘米（cm）以上病灶、因電場洼地導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞不完全滅活、電流過高時(shí)探針周圍仍會(huì)產(chǎn)生熱損傷等缺陷?！标愋氯A說，我們希望改進(jìn)現(xiàn)有消融治療設(shè)備的不足，為消融高危區(qū)域的實(shí)體腫瘤提供突破性創(chuàng)新療法。
陳新華深知，原創(chuàng)研發(fā)不能搞“拿來主義”，必須在消融技術(shù)、理念這一源頭和已有方案劃清界限，老老實(shí)實(shí)從臟活累活干起。
指著廠房外掛著的70多件專利證書，陳新華向記者介紹，目前公司建有3500平方米的研發(fā)、中試生產(chǎn)廠房與無菌車間，這些都起步于一個(gè)個(gè)原創(chuàng)技術(shù)攻關(guān)。2019年，納秒刀獲得醫(yī)療器械檢驗(yàn)證書，2020年在4家三甲醫(yī)院獲得臨床試驗(yàn)倫理批件。
多方協(xié)作 鍛造肝癌微創(chuàng)診療利器
“醫(yī)療器械新品從車間到手術(shù)臺，還有相當(dāng)復(fù)雜的一段路要走。”陳新華介紹，團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)之初就要求納秒刀在手術(shù)時(shí)不造成“誤傷”，且對靠近重要血管、肝管、膽管、膽囊或胰管的胰腺腫瘤、肝腫瘤同樣適用。
此外，設(shè)備需要滿足醫(yī)生在腫瘤治療和手術(shù)操作中的多項(xiàng)需求，這涉及到三維影像、圖像融合、導(dǎo)航等技術(shù)應(yīng)用。
為了提高納秒刀就肝部腫瘤消融的精確度和有效性，睿笛生物聯(lián)合中國信息通訊研究院巫彤寧團(tuán)隊(duì)、北京科技大學(xué)宋玉軍團(tuán)隊(duì)，浙江大學(xué)殷勝勇、包家立等生物電磁專家協(xié)同攻關(guān)。
“納秒脈沖消融肝癌手術(shù)中，存在因病患個(gè)體差異（如病灶大小、位置等）導(dǎo)致臨床術(shù)前方案制定難度大，術(shù)中治療定位復(fù)雜等瓶頸問題?！?巫彤寧介紹，團(tuán)隊(duì)研制了基于CT或磁共振圖像的肝臟分割和病灶區(qū)域定位系統(tǒng)及基于光學(xué)追蹤技術(shù)的納秒刀手術(shù)定位及導(dǎo)航系統(tǒng)等，可為消融治療手術(shù)方案的制定提供合理的參考依據(jù)。
與此同時(shí)，通過開展具有暗場光學(xué)成像、MRI成像和CT成像等多模影像功能的納米分子探針和納米中藥的設(shè)計(jì)與合成，宋玉軍團(tuán)隊(duì)成功合成出對正常細(xì)胞無毒副作用或低毒、對腫瘤細(xì)胞高致死率、具有一定免疫激活效果的有機(jī)—無機(jī)復(fù)合納米藥物。
經(jīng)過細(xì)致設(shè)計(jì)，區(qū)別于納米刀以微秒脈沖電場基于細(xì)胞膜電穿孔原理殺死腫瘤細(xì)胞的做法，納秒刀實(shí)現(xiàn)在納秒脈沖電場依托更高密度外加電場能量跨膜進(jìn)入細(xì)胞核，在細(xì)胞內(nèi)引起壓電效應(yīng)，使細(xì)胞核、核膜和線粒體等細(xì)胞器膜依次發(fā)生各種不同的腫瘤凋亡效應(yīng)，有效克服了微秒脈沖的大電流造成的肌肉抽搐和心電副作用。
陳新華向記者梳理了聯(lián)合團(tuán)隊(duì)專業(yè)化分工的邏輯：由臨床醫(yī)生提出需求、參與設(shè)計(jì)，醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科進(jìn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)制定，醫(yī)療器械研究所進(jìn)行電氣安全電磁輻射檢測，由醫(yī)院完成臨床驗(yàn)證，并推廣應(yīng)用……搭建環(huán)環(huán)相扣的醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)技術(shù)一站式轉(zhuǎn)化平臺。
疫情期間 完成100多例臨床手術(shù)
2020年6月12日晚，新疆烏魯木齊機(jī)場，長龍航空GJ8667航班按時(shí)抵達(dá)，乘客卻未能立即下機(jī)。
客艙內(nèi)，睿笛生物的兩位工程師倍感困惑。當(dāng)天他們從杭州出發(fā)，計(jì)劃趕赴新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，協(xié)助醫(yī)院進(jìn)行首臺納秒刀手術(shù)。
“我們先從其他同行人員口中得知，航班經(jīng)停銀川后，飛機(jī)上有了疑似病例。” 睿笛生物工程師吳斌回憶道，按照當(dāng)?shù)胤酪咭螅莻€(gè)班次的乘客得隔離檢查。所幸有驚無險(xiǎn)，疑似病例核酸檢測呈陰性。
新冠肺炎疫情尚未畫上休止符，陳新華已經(jīng)記不清納秒刀的全國多中心臨床試驗(yàn)實(shí)施過程中有多少個(gè)這樣的插曲。
即便如此，去年以來，納秒刀在浙大一院、鄭大一附院、新疆醫(yī)科大學(xué)一附院、樹蘭（杭州）醫(yī)院進(jìn)行多中心臨床試驗(yàn)，實(shí)施手術(shù)超過120例。
“打破進(jìn)口昂貴設(shè)備納米刀的壟斷地位，降低肝癌消融手術(shù)設(shè)備的價(jià)格，為不能用其它手術(shù)治療的患者提供微創(chuàng)治療手段，減輕患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，這是團(tuán)隊(duì)多年攻關(guān)的初心和使命。”陳新華告訴記者。
目前，課題組正持續(xù)推進(jìn)高壓納秒脈沖肝臟腫瘤消融手術(shù)治療儀器的臨床應(yīng)用，已建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并推向國際。
值得期待的是，基于前期技術(shù)鋪墊，睿笛生物已研發(fā)了心臟房顫脈沖電場消融系統(tǒng)和內(nèi)鏡納秒脈沖系統(tǒng)，并與醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)開展合作，在胰腺癌精準(zhǔn)診治儀器等研究方面取得突破進(jìn)展。
“靠山寨國外產(chǎn)品不能長久，面向國際前沿，潛心原創(chuàng)研究，才能觸類旁通。公司多個(gè)產(chǎn)品線的新設(shè)備已經(jīng)下線，即將被派發(fā)到合作試驗(yàn)單位?！标愋氯A說，本課題也開辟了納秒刀局部治療與全身治療結(jié)合的治療思路，這將是本課題組下一步工作探索的重點(diǎn)。
