当前位置: 首页 > 新闻聚焦 > 正文

生医高精尖中心医用光子学研究所最新研究进展

发布时间:2020-12-12 14:59   点击次数:


在肾穿刺手术导航方向的重要进展

 

经皮肾镜取石术是治疗上尿路结石的主要微创手术方式,其关键是准确地穿刺目标肾盏。近日,北京航空航天大学生医高精尖中心王璞教授与北京大学第一医院泌尿外科姚林副主任医师合作完成了肾穿刺手术导航系统的技术研发和临床转化。

该项目针对经皮肾穿刺消石术的应用场景,通过双目视觉装置对超声探头和介入设备的定位,在超声图像中实现了实时精确的穿刺引导功能。该设备实现了高精度(1mm)的实时导航,可以显著降低经皮肾穿刺消石术的手术时间,并且降低手术出血量。

该技术已申请国家发明专利6项,已实现样机的设计开发和临床验证,并于今年10月成功获得了FDA医疗器械注册证。该项目得到了北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心经费和国家高层次人才启动经费的大力支持。同时非常感谢威朋医疗(Vibronix)所提供的技术支持。高精尖中心对产业化的重视、政策上的规范化引导以及大量基础设施支持是该项目产业转化的重要支撑力量。

在肿瘤精准检测方向的重要进展

部分肾切除术中准确和快速地检测肾癌至关重要。近日,北京航空航天大学生医高精尖中心岳蜀华副教授与北京大学第一医院泌尿外科姚林副主任医师等人在领域内高水平期刊《Photoacoustics》(分区Q1,IF:5.87,生物医学工程领域排名13/87、医学影像领域排名9/134)发表题为“Clear cell renal cell carcinoma detection by multimodal photoacoustic tomography”的研究论文。该研究发展了多模态光声成像系统,对术中切除的肾癌组织标本进行检测,实现了快速精准的诊断。

在这项工作中,作者发展了一种定制的多模态光声断层成像系统,集超声和光声成像为一体,在1197 nm处检测脂质的分布。从31个完整的人体组织标本中获得的数据表明,肾癌中最常见也最恶性的肾透明细胞癌中的脂质光声信号显著高于正常组织。以脂质作为标志物,该项工作实现了对肾透明细胞癌无标记、高灵敏(100%)、高特异(80%)、快速检测(每分钟扫描3.5平方厘米的组织)。这些结果为该技术的临床转化奠定了重要基础。

 

北航生物与医学工程学院在读博士李琳为该论文第一作者,岳蜀华副教授、姚林副主任医师、威朋医疗的李锐为通讯作者,北京航空航天大学生物医学工程高精尖中心与生物与医学工程学院为第一单位。该成果的检测方法已申请国家发明专利,北京航天航天大学为第一单位。该技术的装备已申报FDA。该工作得到了北航生物医学工程高精尖创新中心经费、中央高校基本科研业务费、以及北航“青年拔尖”和“卓越百人”计划经费的大力支持。同时非常感谢威朋医疗(Vibronix)所提供的技术支持。

在近红外光热杀菌方向的重要进展

随着细菌耐药性的不断出现和加重,针对耐药菌感染和菌膜这类难以用传统抗生素治疗的临床医疗问题,需要发展新型高效快速的杀菌方法。近日,北京航空航天大学生物医学工程高精尖中心医用光子学研究所李介博副教授、洪维礼副教授和北京大学医学部陈香梅副教授等人在领域内高水平期刊《SCIENCE CHINA-Materials》(分区Q1,IF: 6.098,材料科学领域排名61/314)发表了题为“Rapid eradication of antibiotic-resistant bacteria andbiofilms by MXene and near-infrared light through photothermal ablation”的研究论文。该研究采用新型二维材料MXene与近红外激光相结合,实现了在20分钟内对细菌以及菌膜的快速高效杀除。

为了测试该方案的广谱抗菌性,作者对包括耐药性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和耐万古霉素肠球菌(VRE)等多种耐药菌进行了快速灭菌实验。发现二碳化三钛类的MXene与808 nm激光的组合,对所测试的15种细菌均展现出显著的抗菌特性。并且该杀菌方案可通过破坏菌膜结构杀灭深层细菌,快速清除由MRSA所形成的菌膜。此外,对抗菌机理的研究显示,MXene和近红外激光主要是通过物理性的MXene插入及接触和光热效应杀死细菌,从而可以显著地降低细菌耐药性的产生。本工作提出了一种物理性清除多种耐药菌和菌膜的方案,并扩展了新型二维材料MXene在生物医学领域和临床上的潜在应用范围。

 

北航生物与医学工程学院在读博士吴凡和北京大学医学部在读硕士郑惠玲为该论文第一作者,洪维礼副教授、李介博副教授和北京大学医学部陈香梅副教授为通讯作者,北京航空航天大学生物医学工程高精尖中心与生物与医学工程学院为第一单位。基于该成果的技术已申请并授权国家发明专利,北京航天航天大学为第一单位。该研究成果得到了北航生物医学工程高精尖创新中心经费、国家自然科学基金、北京市自然科学基金,以及北航“青年拔尖”计划经费的大力支持。