爱华网第四次革命 ——世界第一台超声聚焦刀发明纪实 蔡律 导读： 两千多年前，在中国的《内经》中，便记载有癌症的文字出现，癌症的历史几乎与人类文明史一样长。从它出现的那一天起，人类就运用知识和智慧与它进行着不屈不挠的抗争。 1809年，美国的McDowell首次用手术治疗肿癌，掀起肿瘤治疗的第一次革命！ 20世纪20年代，Regard和Cowtard等开始运用放射线治疗肿瘤，掀起肿瘤治疗的第二次革命！ 20世纪40年代，近代肿瘤化学疗法的兴起，掀起肿瘤治疗史上的第三次革命！ 1997年，全世界第一台海扶超声聚焦刀在重庆正式诞生，并在同年成功地进行了世界上第一例保乳治疗和第一例保肢治疗。重庆海扶，用超声波治疗肿瘤拉开了人类肿瘤治疗史上第四次革命的帷幕！ 第四次革命意义深刻，影响深远，因而更显得激动人心：它不仅直接创造数以百亿计的经济价值，带来海扶新产业的诞生和超声治疗学的形成，更重要的是它带来医疗观念、企业机制和营销模式的革命！ 中国加入WTO以后，在风云变幻、强手如林的国际市场上，拥有完全自主知识产权的海扶超声聚焦刀极具竞争力，产品一问世便顺利进入欧洲、东南亚市场！ 强国之梦，报国之志，爱国之情，拳拳之心，数行业风流，还看今朝！ 重庆海扶模式引发的产业革命 20世纪80年代，美国一位物理学家曾预言：超声对医学诊断将有无可比拟的作用。这一预言翻开了医学诊断、治疗史上恢弘的一页。 几乎是同一时间，世界超声界科学家不约而同把研究的目光聚焦在超声波诊断、治疗疾病上。 这是一场世界范围内的科技角逐，在这场科技奥林匹克赛场上，中国已经赢得了第一！并且创造了独具特色的高科技产品研发和市场营销的海扶模式。 中国，重庆医科大学，一幢幢教室、实验室、宿舍掩映在茂密的绿树丛中。在一间不起眼的十多平方米的实验室内，一群三十多岁的科研创业团队发明了震惊世界的高强度聚焦超声肿瘤治疗系统，又称海扶超声聚焦刀。为首的是重庆医科大学教授王智彪。 与数学家陈景润当年攻克哥德巴赫猜想难题不同的是：攻克海扶技术世界性难题是一群科学家团队的成功，这些科学家又具有很强的市场意识，能为世界直接创造数以千计的经济价值。这群科学家团队包括临床医生、工程师，他们专业各不相同：有医学、生物医学工程、声学、自动化控制、计算机、精密机械制造，也包括懂市场营销的经营管理专家，不同学术思想渗透在一起，不同创新火花碰撞在一起，形成耀眼的高科技光芒，这就是别具一格的医工结合、产学研一体的重庆海扶模式。 海扶模式萌芽于1988年。正在重庆医科大学读硕士研究生的王智彪，作为学术带头人进行“超声波生物学效应的研究”。王智彪研究超声波效应的表现形式：机械效应、空效应、声化学效应、热效应等等。妇产科临床医生向他提出了一个问题：既然用超声波（B超）可以查看怀孕妇女腹内胎儿发育是否正常，那超声波对小孩发育过程有没有影响？如果有影响，那能不能把这个影响扩大和强化，用这个方法终止早孕。因为传统终止早孕的方法非常残酷，要么采用副作用大的药流，要么采用给妇女带来终身伤害的刮宫。如果如果超声波在技术上可行的话，那对实行计划生育政策的中国妇女带来福音。王智彪率领王芷龙、杜永洪等开始进行基础研究。起步艰难，由于经费困难，没有实验室，只好借用重庆医科大学组织胚胎教研室。主研人员进行了上万只动物试验，从小动物到大动物，最后到猴试验，并进入临床研究。由于王智彪等做了大量艰苦、卓有成效的基础工作，主研人员将工作报告给国家自然科学基金委生命科学部有关领导。该基金张存浩主任几次来重庆考察动物试验基地，课题争取到了国家自然科学基金，并被列为国家“九五”重点科技攻关项目。重庆医科大学也配给课题组一间办公室，这些为海扶设备研制、产品开发创造了条件。 1996年8月，王智彪教授在英国剑桥世界声学大会上首次提出了“生物学焦域”的概念，从理论和实际应用上解决了高强度聚焦超声在生物组织内治疗剂量学研究的难题，并赋予了海扶技术的学术、临床价值，引起国际学术界的广泛关注。 如何将科技成果转让为现实生产力，并进行产业化，这是摆在王智彪面前的又一课题。 面对难题，王智彪的创新理念引出了创新的成果。 在国内外海扶研究临床和工程是分开的，医院临床医生与医学工程是脱节的。科研人员拿着科技成果去找工程师，工程师把设计生产出的产品去找临床医生，说服医生试用，以便检测产品使用效果。或者临床医生需要一种产品，找工程师把创意变成硬件，临床医生和工程师沟通对话的时间很长。王智彪认为：当代高新技术都是多学科交叉、渗透、融合，以及各种新技术整合的结果。王智彪已有“生物学焦域”的创新理论，如何把它变成转化为现实的生产力。王智彪请来不同学科、专业特长的医生和工程师在一起进行研究，医生和工程师在一起进行研究，医生和工程师同时提出一个问题：这个理论能不能作为治疗癌症基础？因为从长远角度看，从市场角度看，治疗癌症前景看好。医生提出能不能进行设备研究，直接实现科技成果转化。工程师的回答是：“完全是可以实现的。”王智彪在重庆医科大学超声生物学效应课题级基础上成立了“重庆医科大学医学超声工程研究所”。把工程医学和临床密切结合，锁定“高强度聚焦超声肿瘤治疗系统”这一课题，正是由于采取医工结合的模式，减少了许多探索的环节，使中国的海扶研究和临床应用方面走到世界前面。 任何一种治疗设备和手段都不是万能的，王智彪率领课题组主研人员在经历艰苦的13年基础研究、四代系统优化升级后，研制出来的第五代产品——海扶超声聚焦刀，临床应用首先选择适应症：乳腺癌、骨肿瘤、肝癌、实体性软肉瘤。 1998年3月，第一例海扶技术保乳治疗获得成功。患者，李开意，重庆市人，经医院诊断患乳腺癌，右乳房肿瘤已有鸡蛋大。经海扶治疗，一年半后，包块消失并纤维化被肌体吸收。近期医生随访，李开意乳腺癌三年未复发、转移，患者的生存质量提高。 骨肿瘤病患者有个特点：青少年居多，小到七、八岁，大到二十岁左右。传统治疗骨肿瘤的方法是高位截肢，但并不能保证癌细胞不转移。段萍萍小朋友通过技术保肢治疗，生存质量明显提高。段萍萍没有截肢，海扶治疗近四年，癌细胞被杀死，如今能依靠拐杖站立起来。重庆海扶创造了世界医学史上的奇迹。 为了尽快使海扶超声聚焦刀尽快实现产业化，处在创业期和发展期的模拟法人“重庆市高强度聚焦超声肿瘤治疗研究中心”资本需要扩大，需要风险投资家的参与，技术资本和金融资本结合，大大加快产业化进程。1999年2月，重庆科技风险投资有限公司、重庆医科大学、重庆医科大学附属第二医院、王智彪等项目组成员为股东的，具有独立法人资格的“重庆海扶（HIFU）技术有限公司”成立，标志着科技成果向产业化正式启动。 著名经济学家吴敬链教授指出：高新技术产业和传统产业的最大区别在于它建立在知识基础上。换句话说：在生产诸要素中，掌握技术知识的人力资本扮演着最为关键的角色，必须以适合高技术产业特点的方法去发展高技术产业。海扶公司正是这样做的，由于海扶产品知识、科技含量高，不能照搬其他企业成功的经验。海扶的发展有其特殊规律，海扶的经营管理由技术专家管理，王智彪出任总经理，而不是出资方大股东派员管理，这既有利于发挥科技人员的创造力，又有利海扶产品的市场营销。 中国医疗器械行业有其特殊性：改革开放打开国门以后，人们发现国外先进医疗设备与自己的差距，这种习惯思维给人们带来误区：不相信中国人自己研制、生产的医疗设备。一百多年来，已被证明有效的肿瘤治疗方法有手术、放疗、化疗三种，但这三种方法都会不可避免地带来副作用，对正常肌体功能带来损伤。用海扶技术无创治疗肿瘤，不开刀，不流血，一次性适形治疗，无副作用，具有化疗、放疗、手术治疗的效果而又没有其弊病，同时增强机体免疫功能，提高抗癌能力，实现人类体外无创治疗体内肿瘤的梦想，开创了肿瘤治疗的一个新时代。但这种新的治疗观念、治疗技术、治疗模式，既要超越传统的思维方式，又要超越已形成的利益格局和习惯做法，要在医疗市场打开一片天地，需要进行海扶知识营销。因此，海扶的营销员道德是海扶专家，海扶的知识营销模式就是学术拉动市场。现代营销学观点之一就是沟通，让商品和消费者直接沟通。海扶通过学术活动，把海扶的产品信息、海扶的文化、知识传达给消费者和医疗市场。海扶产品问世后，通过学术活动已成功地向全国销售十余台产品。实践证明，学术营销对海扶品牌的传播是非常有效的。 科技发展史已经证明：技术自身的演进导致了新产业的出现，进而导致产业革命。20年前医疗超声诊断设备——B超，刚开始并未引起医疗市场的重视和注意。20年后，B超风靡了全世界，许多医院都在使用B超，设立专门B超科室。中国由于错过了全球超声诊断设备的发展时期，将数百亿元的市场让给了外国人。海扶技术在未来五至十年会带来高科技海扶产业的出现：海扶刀产品全世界市场容量数千台，直接创造经济价值数百亿元。据世界卫生组织资料显示，癌症已成为人类前三位杀手，全世界每年新增恶性肿瘤患者762万人，每人平均治疗费1.5万元人民币，医疗市场创造的价值为1143亿元人民币。据记者调查，1985年，中国恶性肿瘤病例152万人，2000年达200万人，有医疗条件和支付能力的城市患者13.89万人，农村患者6.9万人，适用海扶产品的医疗市场每年创造价值31.3亿元人民币。随着众多海扶研究机构、海扶技术医疗器械厂相继成立，海扶超声治疗科出现在成千上万家医院，不计其数的肿瘤患者接受海扶技术的有效治疗，海扶产业的出现任何人挡都挡不住的！据悉，国家有关部门在全国考察谋办国家医疗器械生产基地把重庆作为重点，一个重要原因就是因为重庆有海扶生产基地。 为了加快海扶技术产业化进程，重庆海扶（HIFU）技术有限公司创造了适合大型医疗设备营销的创业营销模式，即以产品、技术、知识、信息、网络为载体，赋予客户创业的能力和机制，让客户创造高于购买成本的利益。海扶公司提供领先世界的技术整合的设备系统（6项已获得国际及中国专利技术），为客户共享13年基础研究提出的创新理念，近千例肿瘤适形切除临床方案，数万只动物试验总结出的科学数据，并共同创建全世界海扶肿瘤治疗临床应用和研究网络。创业营销和产品研发成为海扶产业革命的两个车轮。 面对海扶刀，英国科学家流下热泪 这是一个值得大书特书的日子：2000年9月13日，中华人民共和国科技部代表国家宣布：“九五”重点科技攻关项目——高强度聚焦超声肿瘤治疗系统，也就是海扶超声聚焦刀，取得圆满成功，宣布结题。 海扶取自高强度聚焦超声技术（HighIntensityFocusedUltrasound）英文缩写HIFU，中文简称海扶。1999年，美国哈佛大学著名学者F.Joles.MD预言：在21世纪，无创治疗肿瘤将取得重大进步，其中高强度聚焦超声技术是治疗肿瘤最佳体外无创性技术。日本东芝公司把HIFU技术归为21世纪肿瘤治疗技术，声称将在2002年把该技术推向临床。英、德、法等发达国家也投入大量人力、物力、财力研究这一技术。而在中国重庆，重庆医科大学、重庆海扶（HIFU）技术有限公司已经在1997年把海扶技术从基础研究推进到设备研制，进而应用于临床治疗，推进产业化。中国在向世界展示：在大型医疗设备这一与航天技术并列为世界高精尖技术领域，中国也具有创新和开发能力。这是激动人心的三天，2001年5月10日至13日，中国重庆五星级万豪酒店，由中国主办，英国、美国协办的“首届HIFU技术在医学中应用国际研讨会（FirstInternationalWorkshopontheApplicationofHighIntensityFocusedUltrasoundinMedicine）”成功举行。本次会议由国家自然科学基金委赞助，重庆医科大学承办，来自英国、美国、法国、俄罗斯、以色列、加拿大、澳大利亚、台湾等十多个国家和地区的150位代表参加了会议。五月的山城山花烂漫，风光明媚，科学家们更醉心于中国的海扶人所取得的成就。
“我对你们的工作印象深刻，你们应该感到自豪，我为自己在大会之前并不了解中国在这项技术上所完成的工作和取得的突破性进展感到羞愧。”英国皇家马斯顿医院超声治疗部主任GailterHaar博士真诚地说。 事情是这样的：在一次国际学术会议交流期间，年仅43岁的王智彪教授向GailterHaar博士介绍海扶超声聚焦刀准确聚焦肿瘤不对周围正常组织造成影响。她耸耸肩表示不相信，耳听为虚，眼见为实，terHaar博士提前5天到达重庆，在重庆医科大学附属第二医院的肿瘤治疗中心，也就是重庆海扶（HIFU）技术有限公司的临床部，现场观摩海扶超声聚焦刀的临床治疗，当她用专业内行的眼光亲眼目睹海扶超声聚焦刀的临床治疗过程和效果，听了王智彪、伍烽教授对她所有疑点和问题的详细解答后，她对中国人首创性地解决了超声束在体内高强度动态聚能问题，取得了实时监控、剂量调整、三维实形扫描等治疗学上重大突破的事实终于心服口服了。她对同行说：“看了中国重庆做的工作，我们不能不反省一下这些年我们都做了什么？” 对中国已取得的成就，美国人从来是持保留态度的。美国人始终认为，美国做不出来的东西，中国也做不出来。反驳这样的偏见最好的办法是让事实说话。美国这次来了一支9人之多的队伍，包括工程、临床等超声治疗方面的专家，他们铆足了劲要看个究竟的，最后他们不得不承认中国在这个领域已走在他们前面。美国华盛顿大学首席教授LawrenceCrum博士在5月12日国际研讨会发表了热情洋溢的演说：“很惊讶的是，一个发展中国家比其他发达国家在海扶技术上先进了3—5年。全世界的人都要认识到这一点。我们有责任和义务，把中国这项发明让世界上更多的人知道。我们的同僚应对中国同事说：恭喜你们！”在智慧的讲台上，面对来自世界各地海扶学者、专家，王智彪和伍烽带着中国科学家的自信、严谨，有理有据地回答各种带挑战性、不服气的问题。当王智彪等人介绍了自己的海扶超声聚焦刀后，专家们纷纷举手要求提问，在生物学焦域、治疗机理、临床效果等方面提出很多质疑，使提问、回答问题时间比原定时间超出一倍多。王智彪、伍烽面带微笑，胸有成竹，侃侃而谈，许多不服气的提问慢慢变成了商讨、了解和请教，三个小时过去了，挑剔的海外专家们最后翘起了大拇指：“OK！”中国科学家们在外国同行面前扬眉吐气。 中、英、美等多国专家磋商，正式成立国际治疗超声学会，8位资深的海扶（HIFU）国际学术权威（其中包括中国重庆医科大学的王智彪、伍烽教授）组成学会常务理事会，并将秘书处设在重庆医科大学医学超声研究所，这充分证明中国在超声治疗学研究和临床应用方面所取得的成就得到了国际超声治疗界的一致肯定。国际治疗超声学会主席GailterHaar博士宣布下届会议将于2002年7月29日—8月1日在美国西雅图召开。会议主题是：把中国的海扶超声聚焦刀技术向全世界介绍。“让世界各国知道中国有这样一项伟大的成果。”英国UTL公司董事长Butler先生说。 2001年5月12日晚，英国UTL公司、牛津大学与重庆海扶（HIFU）技术有限公司正式签订购买“海扶超声聚焦刀合同”。签字完毕，掌声四起。面对海扶刀，一位年过七旬、满头银丝的老人，止不住幸福与欣慰的泪水，他就是世界著名激光医学专家、联合激光医学顾问、英国UTL公司总经理Wild博士。举杯相碰，老人动情地说：“我流泪了，一是为中国人所取得的成就感到高兴；二是我多年的梦想实现了，我为自己找到了归宿，在海扶技术推广方面，我还可以做大量工作。” 中国的诺贝尔现象 11世纪，中国发明了火药。到了19世纪诺贝尔手中，由于注入了创新观念，火药变成了炸药，诺贝尔通过工厂生产的黄色炸药的力量，重新安排世界很多地方的风景，带来了无法估算的社会、经济效益，改变了整个人类文明史。 1942年，美国科学家Fry兄弟提出高强度聚焦超声治疗肿瘤的设想。几十年来，美国尽管已投入大量人力、物力对其进行研究，但至今仍然没能走上临床。而在20世纪末，中国科学家另辟蹊径，不仅在科研领域创造性提出“超声生物学焦域”理论，而且研制并生产出了高强度聚焦超声刀，并成功应用于临床无创治疗，从理念、设想，到理论创新、产品问世及临床实践，中国已经走在世界前列，历史重现了19世纪的那一幕，有专家称之为“中国的诺贝尔现象”。中国的科学家又是怎样攻克高强度聚焦超声（英文简称HIFU，中文译为海扶），从理论到临床一个个难题的呢？ 声波无处不在，人们每天生活在声波环境中，也许没有多少人认为声波还会有什么别的特殊用途。实际上，若将声波的频率提高到20000Hz/秒以上，即所谓超声波，它便具有了某些神奇的功效。例如医学上用的超声诊断仪，就是应用超声波成像来显示组织或器官疾病的。如果我们将超声能量显著提高，并通过某种方式将声能聚焦在一点上，就可使焦点温度骤然升高，通过高温来破坏肿瘤组织，即可达到治疗肿瘤的目的。怎样才能使超声能量聚焦于一点呢？我们知道太阳光可通过凸透镜聚焦，在焦点处形成很高的能量密度，从而轻易地点燃焦点处易燃物质。同样，人们发现超声波也能像光一样聚焦刀，形成高能点，产生高温。高强度聚焦超声技术，即海扶技术，就是利用超声波在生物组织内部所具有的良好能量渗透性和聚焦性，与太阳灶聚焦阳光在焦点处产生巨大能量原理相似，将超声波准确聚焦于靶组织，产生瞬态物理和化学效应，使肿瘤细胞凝固性坏死，失去增殖、浸润和转移能力，最终被肌体吸收和纤维化。 高强度聚焦超声技术（英文简称HIFU），由于涉及多学科、多专业，虽然在美国提出有50多年，但有三大难题一直阻碍着它的发展：第一，怎样把超声的物理剂量转变为组织的生物剂量，使治疗能定量化，也就是生物组织中剂量学问题，并能完全性均匀覆盖和治疗全程实时监控；第二，怎样获得海扶（HIFU）生物效应参数并将其用来指导设备关键技术的研制；第三，如何将医学与工程融合起来，解决海扶（HIFU）治疗系统的整体优化问题。 在王智彪以前的研究报告已经证明：对于不变焦距的探头来说，物理学焦距是衡定的，并且物理学焦域的大小、形态和辐照时间无关。而王智彪提出的“超声生物学焦域都是以物理学焦域的大小与形态为基础，同时必须研究其与声强、辐照时间、辐照深度、组织结构及功能状态等函数关系。王智彪在研究了生物学焦域形成及总结其叠加和扫描规律后，建立了一系列对应的量化数据库，为在生物组织内研究海扶（HIFU）治疗剂量学奠定了理论基础。王智彪通过实验研究发现：在物理学焦域尽可能小，超声能量控制在一定范围，便可以得到与之对应的超声生物学焦域。随着超声剂量（声强和辐照）的变化必然导致超声生物学焦域的变化。声强和辐照时间的增加，在一定范围内，与超声生物学焦域呈正相关。王智彪领导的课题组还总结出在不同器官、组织内切除肿瘤的最佳超声生物学焦域，以及与其对应的声强和尽可能短的辐照时间。理想超声生物学焦域具备：椭圆形，焦域内能量分布均匀，边界清晰、锐利，这样就找到了治疗各种脏器肿瘤的刀尖及治疗剂量标准。 超声生物学焦域概念使超声物理与超声生物学效应的关系得到了完整的表达，从理论和实际应用上解决了高强度超声聚焦在生物组织内治疗剂量学研究问题，找到了海扶（HIFU）的治疗中的剂量标准，实现了海扶治疗的安全性与有效性，真正叩开了海扶（HIFU）治疗肿瘤的大门。 形象一点说，生物学焦域理论对超声治疗学的贡献，相当于现代天体物理理论对天文学的贡献。太阳有多热、月亮有多亮、宇宙有多大是无法通过衡器进行度量来得知的，而现代天体物理理论解决了这个问题，人类对宇宙的研究还得进行下去，才使登月从梦想变成现实。超声聚焦探头——这把无形的刀进入人的身体后，生物学焦域理论能有效修正它在人体组织界面上产生的反射、折射、衍射、散射作用，使其完全按照指令形成不同脏器上的病灶所需要的不同强度、不同形状的“刀尖”对肿瘤进行切割，把生物和工程在刀尖上完美地结合起来。这是“海扶”无创技术的核心和关键，也是该技术区别于其他有一定疗效但落后许多的所谓相似技术的区别和分水岭所在。 附：重庆海扶（HIFU）技术有限公司简介 重庆海扶（HIFU）技术有限公司成立于1999年，是全国首家集临床运用、基础研究、成果转化、产品生产及销售服务为一体的医疗器械专业公司。致力于医疗设备、医疗器械、医疗软件等产品的开发及销售，系全国重点高科技企业。 多年来，公司以重庆医科大学为技术依托，集产学研为一体，在无创治疗领域取得了骄人的成就：中国首批具有完全自主知识产权的大型医疗设备跨入国际市场，落户英国、日本、马来西亚、韩国等国家；中国大型医疗设备获得欧盟CE认证资格的首批厂家；荣获2000年国家技术发明二等奖；世界超声治疗领域的领跑者；获得近10项国际发明专利；率先将聚焦超声治疗高端技术应用于肿瘤和非肿瘤疾病无创治疗，开辟了临床顽症和常见病无创治疗全新途径；国际专家公认中国HIFU技术领先世界3—5年等等。 2005年10月国家发改委将“超声医疗国家工程研究中心”设在重庆海扶。该中心将成为以超声治疗设备为龙头、国际一流的数字化医疗器械成果转化及生产基地，可望形成我国自主医疗器械产业聚集地。 近年来，党和国家领导人江泽民、李鹏、李岚清、曾庆红、吴阶平、贾庆林、吴官正等先后亲临海扶视察工作，并海扶公司所从事的创新事业给予了充分肯定，极大地鼓舞海扶人坚持不懈地走源头创新的道路。 目前，海扶公司志在将HIFU技术拓展到医学多学科领域。继海扶刀之后，已有2个新产品问世，3～4个新产品即将问世，待转化的新成果十余项，该技术应用范围已由恶性肿瘤扩展至良性肿瘤、非肿瘤性疾病的治疗，超声治疗设备向专业化、小型化、系列化发展。目前，海扶公司与国际知名企业西门子携手合作共同开发MRI监控的超声治疗肿瘤设备，改变了在以往的国际合作中我国企业往往为换取先进技术而将国内市场拱手相让的被动局面，做到了中国高新技术与国外企业的平等双赢合作，走出了我国高新技术参与国际合作的新模式。 蔡律 2008年1月22日
