世界醫療器械研發前沿資訊

中國科大附一CT成像取得重要進展

中新網合肥記者從中國科大附一院(安徽省立醫院)獲悉，該醫院醫學物理實驗室楊益東教授團隊近期連續在錐束CT和能譜CT成像研究方面取得重要進展：提出了一種穩定可靠、準確快速的錐束CT圖像重建算法，解決了錐束CT圖像偽影的難題，放療放射劑量計算的準確度及腫瘤病灶和軟組織器官的辨識度均大幅改善。

同時，首次提出了圖像域雙能圖像信息矢量化分解的數學算法，將能譜CT圖像中不同的組織成分精確地區分開來，并大幅提高了圖像的質量。

以上成果相繼發表在國際醫學物理領域的頂級期刊Medical Physics上。

CT成像全稱“x射線計算機斷層成像”，廣泛應用于疾病診斷和圖像引導的治療。

不同于傳統診斷CT常用的扇形束掃描結構，錐形束CT采用大面積錐形x射線束掃描，掃描一圈即可獲得需要掃描的患者部位的三維結構圖。相較于傳統的診斷CT，錐束CT具有開放性、小型化、可兼容和可靈活移動的優勢，已經作為不可或缺的影像手段，廣泛應用于臨床腫瘤放射治療中的患者擺位、介入治療中的圖像引導，以及骨科中的手術計劃和術中引導。

據楊益東介紹，錐束CT單次旋轉成像體積大，光子散射嚴重并造成圖像偽影，極大制約了成像質量。為了解決這個難題，楊益東團隊提出了一種穩定可靠、準確快速的錐束CT圖像重建算法。該方法利用患者診斷CT中的先驗信息，通過局域濾波，準確地計算、消除錐束CT投影中的散射信號，從而實現對錐束CT圖像的偽影校正。

經過校正后的圖像，CT像素值誤差減少了百分之九十(從大于150HU降到15HU以內)，圖像均勻度和對比度顯著提升，放療放射劑量計算的準確度及腫瘤病灶和軟組織器官的辨識度均大幅改善。同時，該算法采用了GPU計算加速，整個錐束成像用時僅33秒，大幅提高了成像效率。

碳納米管傳感器快速檢測新冠病毒

科技日報北京電美國麻省理工學院工程師使用專門的碳納米管設計了一種新型傳感器，可在沒有任何抗體的情況下檢測新冠病毒，并在幾分鐘內給出結果。新傳感器基于可快速準確診斷的技術，不僅適用于新冠疫情，還適用于未來的流行病。

麻省理工學院化學工程教授、研究資深作者邁克爾·斯特拉諾說：“快速測試意味著可以在未來的大疫情中更早地開放旅行。可以對下飛機的人進行篩查，并確定他們是否應該隔離，也可對進入工作場所的人員進行篩查。”

在該項目開始后大約10天，研究人員就為新冠病毒的核衣殼和刺突蛋白確定了準確的傳感器。在此期間，他們還能夠將傳感器集成到帶有光纖尖端的原型設備中，該設備可實時檢測生物流體樣本的熒光變化。其消除了將樣本送到實驗室的需要，而這是原本新冠PCR診斷測試所必需的。

該設備在大約5分鐘內產生結果，并且可檢測低至每毫升樣品2.4皮克病毒蛋白的濃度。在這篇論文提交后最新進行的實驗中，研究人員實現了比現在商業上可用的快速測試更低的檢測限值。

該設備還可檢測溶解在唾液中的新冠病毒核衣殼蛋白（但不能檢測到刺突蛋白）。檢測唾液中的病毒蛋白通常很困難，因為唾液中含有黏性碳水化合物和消化酶分子，會干擾蛋白質檢測，這就是為什么大多數新冠診斷需要鼻拭子的原因。

研究人員表示，即使沒有任何抗體和受體設計，該傳感器也顯示出最高范圍的檢測限值、響應時間和唾液兼容性。這種分子識別方案的獨特之處在于，可進行快速設計和測試，而不受傳統抗體或酶受體的開發時間和供應鏈要求的阻礙。

斯特拉諾說，研究人員開發原型的速度表明，這種方法可證明對在未來疫情大流行期間更快地開發診斷方法是有用的。

智能貼片根據人體和環境給藥

科技日報俄羅斯衛星通訊社電俄羅斯圣彼得堡國立電子技術大學研發出一種“智能貼片”，可基于人體監控和不良環境條件的數據，將藥物通過皮膚微創注入人體。

隨著醫學的發展，未來人類有望不去醫院就能獲得醫療幫助，且不用打亂工作或休息的節奏。患有慢性疾病或在有毒害環境中工作的人需要這種幫助。圣彼得堡國立電子技術大學微電子與納電子學系主任維克托·盧奇寧解釋說：“我們提出了一種概念，將人體狀態監控和調整系統固定在皮膚上。系統會根據用途配備必要的微型裝置，而其中用于保存藥物和確保透皮給藥的微針陣列保持不變。”

制造這種人體監控系統基于現代微加工技術和柔性印刷電子技術。產品中，除了必要模塊，還包括人體狀態監控器、在緊急情況下（出現有毒物質時）控制設備的無線電通信模塊，以及保證藥物輸入速度的微型泵。

維克托·盧奇寧稱，目前的“智能貼片”旨在解決藥理學問題，確保藥物進入人體或提取組織液用于進一步生物標志物分析。接下來，還計劃研究是否能將這種技術解決方案用于身體狀態非藥物矯正，比如電磁場能量的透皮轉移。

可降解的骨骼支架

新華社訊馬耳他大學日前發表聲明說，該大學和馬耳他國立圣母醫院的團隊聯合研制出可降解、可定制的金屬骨骼支架。

聲明說，研究人員利用醫學成像、3D打印和合金技術，成功研制出金屬骨骼支架。這種支架植入患者體內后，隨著時間的推移會逐漸被吸收和降解，最終可以讓天然骨組織在支架的位置上再生。

治療骨折、骨腫瘤等骨骼系統疾病的傳統方法，一是骨移植，但需要從患者身體的其他部位截取骨組織，這對患者很痛苦；二是使用永久性金屬植入物，但每次手術都會導致骨量減少。

馬耳他研究人員首先對患者的骨骼和將要放置骨骼支架的區域進行CT掃描。數據輸入計算機程序后，研究人員設計支架，再用聚合物材料3D打印出支架的模板。然后將特定配比的鐵、錳和銀等金屬的粉末，通過燒結工藝覆蓋在模板上，最終加工成可植入患者體內的骨骼支架。

聲明稱，研究人員已在豬骨上實驗成功，正繼續進行毒性和微生物測試，同時也在改進金屬粉末配方，下一步將尋求開展臨床試驗。