“我們所做的,簡單說就是讓腫瘤在-196℃的深低溫中被凍死,再在85℃的高溫中被徹底滅活。”中國科學院理化技術研究所研究員劉靜說。這一“冰火兩重天”的復合式冷熱消融技術,被他帶領的團隊歷經(jīng)二十余年攻克,最終以“康博刀”的形態(tài)走向臨床,用于腫瘤微創(chuàng)治療。
時間回到20世紀90年代。彼時,腫瘤微創(chuàng)冷凍消融技術尚處于萌芽階段,國際市場上僅有少數(shù)幾家企業(yè)掌握核心技術,且采用昂貴的氬氣、氦氣作為工質,其中氦氣在中國還很稀缺,隨時面臨進口斷供的風險。一套設備常常動輒上千萬元,單次手術僅氣體成本就很高,制約著技術推廣。更關鍵的是,單一冷凍消融存在先天缺陷,例如治療不夠徹底、針道易出血、存在腫瘤種植轉移風險。
劉靜開始思考,能否換一種思路。
他帶領團隊另辟蹊徑,放棄了國際通用的高壓氣體節(jié)流制冷路線,開創(chuàng)性提出集深低溫冷凍與高溫消融于一體的全新腫瘤治療裝備,即后來俗稱的“冷熱刀”(康博刀),其中的冷媒、熱媒選自價格低廉、易于獲取的液氮和醫(yī)用乙醇。
不過,這樣一來,技術研發(fā)很有難度。如何在微細探針中實現(xiàn)液氮的穩(wěn)定輸送和精準控制,確保僅在針尖部位釋放超大冷量而沿程絕熱,是一個世界性難題;與此同時,還須將高溫汽態(tài)乙醇遞送到同一局部釋放超高熱量,實現(xiàn)冰火兩重天靈活切換和精準消融,這是一個國內外都未觸及過的技術難題。
“那段時間,我們反復實驗、不斷失敗,再從頭開始。”劉靜回憶。經(jīng)過無數(shù)次原理嘗試、工質篩選、工藝摸索及樣機軟硬件研制與測評優(yōu)化,團隊終于突破了康博刀醫(yī)療設備從零部件到整機的種種技術瓶頸,后來與海杰亞公司一道將產(chǎn)品推向規(guī);R床應用。
康博刀醫(yī)療設備的突破在于,不僅實現(xiàn)了深低溫冷凍(-196℃),還在同一根微細探針中集成了高強度加熱功能(+85℃)。這一“先凍后熱”的復合式消融模式,在國際上屬首次提出和實現(xiàn),超越了以往的單一性冷凍治療或高溫消融,成為異軍突起的腫瘤治療利器。
“冷凍讓腫瘤細胞形成冰晶、破裂死亡,同時釋放抗原;高溫則徹底滅活殘存細胞,并有效封閉針道,防止出血和腫瘤種植轉移。”劉靜解釋,“近300℃的超寬溫差,在腫瘤內部產(chǎn)生巨大熱應力,殺傷力遠超單一冷凍或加熱。”
基于這一原創(chuàng)性突破技術,也源于他多年來對高/低溫生物傳熱學做出的杰出貢獻,劉靜獲得了國際傳熱學界最高獎之一“The William Begell Medal”(威廉·伯格獎),康博刀也打破了傳統(tǒng)腫瘤冷凍治療設備的壟斷局面,開啟了復合式冷熱消融技術的新時代。
“科研成果轉化最難的不是技術本身,而是如何讓技術真正適應臨床需求。”劉靜說。為此,他與海杰亞團隊緊密合作,堅持“醫(yī)工融合”的研發(fā)理念。每一個技術細節(jié)的打磨,都源于臨床一線的真實反饋。產(chǎn)品設計要符合醫(yī)生的操作習慣,治療方案要針對不同腫瘤的特點進行優(yōu)化。
如今,康博刀已在全國280余家醫(yī)院完成臨床應用,累計手術量突破3萬例。在海外,康博刀已出口至英國、德國、法國等十余個國家,完成數(shù)百例疑難手術。
“做研究,不是為了發(fā)論文,是為了解決問題。”劉靜說,“如果一個成果只停留在實驗室,沒有真正用在患者身上,那它的價值就沒有完全實現(xiàn)。”
如今,劉靜依然活躍在科研一線。他的目光,已經(jīng)投向更遠的未來——低溫生物醫(yī)學在生命保存、心腦血管疾病、再生醫(yī)學、靶向免疫等領域的應用。
“腫瘤治療只是起點。”他說,“‘冰與火’的力量,還有太多未知等待我們去探索。”
(責任編輯:華康)