首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院教授 王振常

耳科疾病的病變位置主要在顳骨區(qū)。CT檢查是顳骨區(qū)骨結(jié)構(gòu)成像的唯一手段。顳骨區(qū)關(guān)鍵解剖結(jié)構(gòu)位置深、形態(tài)復(fù)雜、病變微小，傳統(tǒng)CT設(shè)備受分辨力限制不能顯示微小隱匿病變。突破CT空間分辨力極限，使微小結(jié)構(gòu)與隱匿病變清晰顯示是該領(lǐng)域一直追求的科研目標(biāo)。

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院王振常教授團(tuán)隊與清華大學(xué)工程物理系張麗教授團(tuán)隊共同組成“產(chǎn)學(xué)研用、醫(yī)工融合”的科研團(tuán)隊，經(jīng)過9年科研攻關(guān)，成功研制出世界首臺10微米級人體耳科CT儀器。這不僅是耳科影像領(lǐng)域的重大突破，還標(biāo)志著我國自主研制的高端專用CT設(shè)備已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，同時為我國耳科疾病研究及臨床診療創(chuàng)新奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

耳科疾病通常源于顳骨區(qū)異常，眾多關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的大小處于毫米級或亞毫米級，如鐙骨底板厚度為0.1~ 0.3毫米，前庭導(dǎo)水管峽部直徑≤0.2毫米。對這些結(jié)構(gòu)的清晰顯示是耳科疾病精準(zhǔn)診斷的重要前提，因此空間分辨力成為衡量耳科CT信息獲取能力的最主要指標(biāo)。

目前耳科臨床CT檢查主流設(shè)備是多層螺旋CT，其空間分辨力水平在亞毫米水平，通常為0.5~0.75毫米，不能滿足微小結(jié)構(gòu)與隱匿病變清晰顯示的需要。MicroCT只能用于標(biāo)本成像，無法用于人體檢查。

CT空間分辨力提升受多個因素制約，主要包括X射線源焦點(diǎn)尺寸、探測器單元尺寸、X射線穿透能力、運(yùn)動偽影等。要實(shí)現(xiàn)微米級人體耳科成像，面臨關(guān)鍵硬件、算法、框架設(shè)計等多方面的技術(shù)難題，需依賴多學(xué)科、多領(lǐng)域的聯(lián)合攻關(guān)。我們團(tuán)隊經(jīng)過理論推導(dǎo)、系統(tǒng)分析和實(shí)驗驗證，確立了人體耳科專用微米級CT儀器研制的整體技術(shù)方案，重點(diǎn)從關(guān)鍵核心硬件——高穩(wěn)定、小焦點(diǎn)X射線發(fā)生器，高精準(zhǔn)采集系統(tǒng)，以及高精度重建算法等方面進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)。科研團(tuán)隊經(jīng)過長期探索與研究，實(shí)現(xiàn)了多項核心技術(shù)的重大突破。

自主研制高穩(wěn)定、小焦點(diǎn)X射線發(fā)生器，為設(shè)備研制提供了硬件基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的醫(yī)用大功率X射線發(fā)生器焦點(diǎn)大、高壓穩(wěn)定性差、成像分辨力低。傳統(tǒng)小焦點(diǎn)或微焦點(diǎn)發(fā)生器功率不足，只能用于離體小標(biāo)本的MicroCT成像。同時實(shí)現(xiàn)小焦點(diǎn)、高穩(wěn)定及相對大功率是X射線發(fā)生器設(shè)計需要克服的技術(shù)難題。研究團(tuán)隊進(jìn)行了多輪成像理論論證、專家論證和仿真實(shí)驗，終于研制出符合要求的X射線發(fā)生器。其核心指標(biāo)大幅超越市場常規(guī)產(chǎn)品，技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先。

解決小視野數(shù)據(jù)重建、散射校正、運(yùn)動校正等一系列算法難題，突破制約CT空間分辨力的軟件瓶頸，為設(shè)備研制提供算法支撐。科研成果讓圖像質(zhì)量得到了大幅提升。

創(chuàng)新雙源-雙探測器架構(gòu)設(shè)計，攻克高精度數(shù)據(jù)采集難題，研制成功10微米級人體耳科CT整機(jī)系統(tǒng)。針對中耳、內(nèi)耳骨質(zhì)等高精度影像信息獲取的需要，科研團(tuán)隊創(chuàng)新性提出新型超分辨力CT系統(tǒng)解決方案。團(tuán)隊研制的上下、左右、前后三個自由度運(yùn)動的掃描床，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)定位。在硬件、算法、整機(jī)設(shè)計創(chuàng)新基礎(chǔ)上，整機(jī)系統(tǒng)成像空間分辨力達(dá)到50微米，比通用型高端CT空間分辨力最高提升了6倍。

10微米級人體耳科CT儀器的研制成功為耳科重大疾病研究和臨床診療創(chuàng)新提供有力工具，實(shí)現(xiàn)了耳科影像設(shè)備的革命性發(fā)展。研究成果作為主要創(chuàng)新點(diǎn)獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。該成果不僅可以推動耳科疾病前沿科學(xué)研究的巨大進(jìn)步，也在推進(jìn)臨床診療水平大幅提升及高端設(shè)備國產(chǎn)化方面發(fā)揮了重大作用。

項目組研制的2臺科研樣機(jī)分別在北京友誼醫(yī)院和北京同仁醫(yī)院裝機(jī)，并平穩(wěn)運(yùn)行2年。目前，基于科研樣機(jī)的醫(yī)學(xué)臨床研究病例超過1700例。研究結(jié)果顯示，該設(shè)備對鐙骨底板、前庭導(dǎo)水管內(nèi)口等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)顯示率可達(dá)100%，診斷耳硬化癥的敏感性、陰性預(yù)測值均為100%。