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【中國科學報】讓腦科學成果“走下書架,走上貨架”

  • 发表日期:2019-11-20 【 【打印】【關閉】
  •   近年来,中國科學院自动化研究所大力推进科技成果产业化。这些成果不仅能够填补临床应用空白,而且能够建立产品行业标准,进而形成有国际影响力的技术与产品。

      ■本报记者 沈春蕾 

      腦卒中是我國國民第一位死亡病因。據《中國腦卒中防治報告2018》指出,我國每12秒就有一人發生腦卒中,每21秒就有一人死于腦卒中。

      腦卒中,又稱中風、腦梗、腦血管意外,是由于腦部血管突然破裂或因血管阻塞導致血液不能流入大腦而引起腦組織損傷的一種急性腦血管疾病。“術中的腦缺血發生的比例達到13.6%,這和監測手段關系非常大。”中科搏銳(北京)科技有限公司(以下簡稱中科搏銳)創始人張鑫告訴《中國科學報》。

      中科搏锐的创始团队来自中國科學院自动化研究所(以下简称自动化所)。在日前举办的第82届中国国际医疗器械(秋季)博览会上,中科搏锐展示了团队自主研发的無創腦血氧監護儀和無線腦血氧頭帶两款产品。张鑫介绍道:“这两款产品可实时监测出脑血氧值。其中,無線腦血氧頭帶是国内外首创产品。”

      爲什麽要監測腦血氧 

      人們常常會出現頭暈、腦脹、精力不足等症狀,這些大多是腦部缺氧的表現。人腦雖然只占體重的2%,但耗氧量達全身耗氧量的25%,一分鍾內流經腦的血液約750毫升。

      張鑫對腦血氧監測的重要性有切身體會。“由于愛人生産時間較長,我的孩子出生的時候渾身上下煞白,存在典型缺氧症狀。”張鑫回憶說,當時孩子被送到ICU進行觀察、治療,所幸並無大礙,但這卻在張鑫心底萌生一個想法,能不能對早産兒進行有效的無線腦血氧檢測?

      “早産兒因呼吸中樞發育不成熟,呼吸常不規則,可能出現頻繁的呼吸暫停,甚至呼吸衰竭。”張鑫解釋道,利用近紅外無創腦血氧飽和度監測技術,實時觀察並掌握早産兒腦血氧情況變化,能更好地指導臨床醫生,使腦缺氧患兒在尚未出現臨床症狀之前,及時通過臨床幹預,減少腦缺氧所引起的嚴重並發症。

      2010年,張鑫加入自動化所腦網絡組研究中心。該中心一直致力于腦科學基礎研究、影像基因組學、腦疾病、腦檢測設備研發4個方向,累計國家級項目支持上億元,承擔了國家重大基礎科學研究、國家重大科學儀器設備開發等重大項目。

      在該中心主任蔣田仔的指導下,張鑫帶領團隊開展腦部檢測與成像設備的開發,尤其在腦血氧監測方面,進行腦血氧實時監測技術的研發。張鑫說:“我們希望通過無創實時腦血氧監測技術爲醫護人員提供科學指導,從而降低術中或術後患者發生腦中風的概率,縮短患者在重症監護室以及在普通病房的住院時間。”

      自主創新的優勢所在 

      張鑫告訴《中國科學報》,傳統臨床上檢測腦血氧飽和度多通過在頸動脈和頸靜脈埋置導管,不定期采集顱內血樣,然後將血樣放置于血氣分析儀內進行檢測,從而得到腦組織血氧飽和度。

      “與傳統腦血氧檢測方式相比,中科搏銳自主研發、生産的無創腦血氧監護儀可實時、連續監測腦血氧飽和度、組織氧飽和度及指脈氧飽和度。”張鑫說,我們采用近紅外光譜技術,結合人類腦部結構與功能組織特性設計了頭部多層模型,並優化了結構設計和算法設計。

      通過發射無損傷性的低能量近紅外光,由光敏器件探測光源的不同折射和散射光,再將傳感器接收的光信號轉換成電信號,經嵌入式系統處理,最終實時顯示出腦血氧值,搭配無線腦血氧頭帶使用,可適應重症監護、母嬰、圍術期等全場景無創監測。

      2017年初,在國家相關政策引導下,在自動化所和腦網絡組研究中心的支持和幫助下,中科搏銳成立。中科搏銳依托腦網絡組研究中心近20年對于腦部結構和功能研究的成果,以腦爲中心,堅持自主研發,致力于腦部診療設備研發、生産和銷售。

      “目前,我們自主研發的無創腦血氧監護設備,可替代傳統的有創、非實時的頸靜脈球穿刺檢測方法。”張鑫介紹,“這套設備不僅打破國外壟斷,而且搭載自主研發的更精確的顱腦特征算法及國內外首創無線檢測技術,實現腦血氧水平的無創、實時、無線、精確的持續監測。”

      張鑫還向《中國科學報》透露,中科搏銳推出的無創腦血氧檢測産品已獲批爲北京市市場監督管理局“創新醫療器械産品”,可享受注冊過程的優先審評審批。

      診療設備將服務大衆 

      張鑫告訴記者,在臨床應用上,中科搏銳自主研發的無創腦血氧監護儀可應用于麻醉科、重症監護室(ICU)、神經內外科、新生兒科、心髒外科等科室;無線腦氧頭帶應用範圍則能延伸到高壓氧科、康複科等,同時也可以進行高原、低氧或瞬時血液循環急變等特殊環境或任務下的腦血氧監測。

      除了應用于臨床服務之外,無創腦血氧監護産品還可以服務于軍人、飛行員等特殊職業人員。“比如戰鬥機飛行員,在常規訓練過程中需要進行抗載荷訓練,由于所承受的重力加速度瞬間大幅增加,導致顱內缺氧,嚴重時會引起昏迷,有機毀人亡的可能。”張鑫介紹道,“我們研發的設備能快速、實時地監測到腦部血氧的變化,對其日常飛行訓練有積極且重要的作用。”

      另外,隨著急救和重症醫療技術的發展,顱腦損傷患者的存活率明顯提高,一部分患者從重度昏迷轉歸爲慢性意識障礙。“我國每年新增慢性意識障礙患者超過10萬例,年累計醫療開支達300億~500億元,這是一個非常龐大的人群,同時又有非常巨大的醫療費用負擔。”

      作爲中國意識障礙聯盟成員單位,同時也是中國神經科學學會意識與意識障礙分會理事單位,中科搏銳在逐步認識到腦部功能活動和視覺注意能夠對意識水平進行客觀、量化的評價,並與相關領域專家多次討論後,更進一步明確了該産品的研發方向,即通過腦生理指標加上視覺注意檢測,實現意識水平的客觀量化評價,幫助醫生制定更准確的臨床幹預方案。

      “提供科學的治療意見一直是腦科學的研發方向之一。”自動化所腦網絡組中心主任蔣田仔介紹,腦網絡組圖譜具有更加精細的腦區劃分,並對每個腦區的亞區進行了功能解碼,有望爲複雜的腦部研究和治療提供“精准導航”。

      近年來,自動化所大力推進科技成果産業化,黨委副書記戰超表示,這些成果不僅能夠填補臨床應用空白,而且能夠建立産品行業標准,進而形成有國際影響力的技術與産品。未來,自動化所將進一步推動科技成果産業化步伐,讓更多科技産品“走下書架,走上貨架”。

    無線腦血氧頭帶

    無創腦血氧監護儀

      《中国科学报》 (2019-11-14 第6版 转移转化)
      原始鏈接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/11/351085.shtm?id=351085