DPM快讯 | 光学多模成像和磁粒子成像（MPI）助力国家重大科研仪器创新

长期以来，我国在重大仪器和高端精准仪器研发方面基础薄弱，极度依赖进口，这已经成为了制约我国建设自主创新型国家的绊脚石，在面临这一严峻挑战下，根据国家科学和经济社会发展战略布局，面向科学前沿和国家需求，以科学目标为导向，加强顶层设计、明确重点发展方向，鼓励和培育具有原创性思想的探索性科研仪器研制，着力支持原创性重大科研仪器设备研制，为科学研究提供更新颖的手段和工具，以全面提升我国的原始创新能力。国家自然科学基金委于2011年设立了“国家重大科研仪器设备研制专项”，并于2014年将仪器类项目优化整合为“国家重大科研仪器研制项目”，包括自由申请（直接费用预算应小于1000万/项）和部门推荐（直接费用预算应大于或等于1000万/项）两大类。该专项2021年共接收自由申请数594项，最终资助75项，平均资助强度为812.46万/项；接收部门推荐数56项，最终资助4项，平均资助强度为8427.14万/项。

2012年，DPM团队（孵化于中科院分子影像重点实验室）自主研发的“小动物光学多模融合分子影像成像设备”（简称多模）成功立项，获得了国家自然科学基金委员会8500万的资助。

该项目的实施和顺利验收标志着我国自主研制的同机融合生物自发光断层成像、激发荧光断层成像、契伦科夫荧光断层成像、X射线断层成像和磁共振兼容成像五种成像模态的小动物光学多模融合分子影像成像设备取得成功。成像设备以光学分子成像模态为核心，同机融合核素和结构成像模态，从细胞分子、功能代谢和解剖结构等多个层面系统全面地提供活体生理病理信息。

多模设备在灵敏度、精确度、速度等关键指标上不断创新。该系统具有纳摩尔级-皮摩尔级的高成像灵敏度、百微米级的三维成像精确度，以及秒级的三维成像速度，从而推进了活体无创的影像设备在细胞和分子水平对于肿瘤等重大疾病的影像学观测能力。系列小动物成像实验证明该设备对于肿瘤的检测灵敏度由常规单模成像的检测直径最小5毫米提高到2毫米；定位精确度由常规单模成像的最小1毫米误差提高到300微米以内；三维重建时间由常规方法的1分钟以上缩短到20秒以内，为肿瘤等重大疾病的早期精准检测和新型药物在体疗效评估的研究，提供新的影像学工具，成功突破了单模成像性能局限、成功观测到动物体内分子活动并引领光学多模融合分子影像技术在信息、化学、生物、医学等学科的综合交叉性基础研究和应用研究。

该项目在自主知识产权方面，获得授权国家发明专利112项，申请国家发明专利99项；申请国际发明专利9项，获得授权美国发明专利2项，构建了完整自主知识产权体系；在学术论文方面，发表国际高水平SCI论文250余篇。其中SCI影响因子大于5分的论文60余篇，大于10分的论文8篇，SCI引用次数累计超过5000次。

欧洲肿瘤外科协会主席Riccardo A. Audisio在《Nature Reviews Clinical Oncology》的文章引用了DPM团队的研究成果，指出：对于外科医生而言，术中引导精准手术的荧光导航技术，将会是下一个巨大的进步之一。

2021年，DPM团队再接再厉，所申报的“基于纳米粒子非线性响应活体动物三维融合成像设备”（简称MPI）项目，再次获得基金委“国家重大科研仪器研制项目”（直接经费7796万元）。

以往磁纳米粒子成像设备受工作原理限制，其成像速度和灵敏度之间相互制约，无法同时实现高灵敏度、高分辨率、三维大视野和高帧速。而DPM团队的MPI设备以新型的磁纳米粒子成像为原理，利用超顺磁纳米粒子的非线性响应信号无创成像。做到三个创新：

该仪器的成功研制，将突破已有活体成像仪器的局限，首次实现对生物体关键分子进行高灵敏、高分辨、快速和三维大视野的在体观测的能力，建立一套具有自主知识产权且世界领先的无磁场线无惯性磁纳米粒子成像系统；将为肿瘤分子演进和精准定量的基础研究提供前所未有的影像学工具，构建出世界上最大成像视野且保持高分辨率和高灵敏度的磁纳米粒子成像系统，使我国肿瘤演进关键分子精准探测、科学认知和早诊早治进入世界领先行列，提升我国全社会抵御恶性肿瘤的综合防范能力，同时，也将在心脑血管疾病、细胞示踪、以及外科手术引导等方面发挥重要作用。

从立项至今的两年时间内，团队已获授权美国发明专利2项，获授权国家发明专利20余项。

DPM公司（包含北京数字精准医疗科技有限公司，珠海市迪谱医疗科技有限公司）秉承“精准医疗，重铸健康”的理念和目标，致力于提高癌症等多种疾病患者的手术治疗和预后效果。业务范围覆盖了自主研发和生产的多系列高端术中光学分子影像手术导航设备与光学分子影像造影剂，产品核心技术曾获国家973计划项目、国家自然科学基金委重大科研仪器专项、国家科技部纳米专项等国家专项支持，并获得第43届日内瓦国际发明展览会金奖和全国发明展览会金奖。最新研发的宽光谱超分辨智能内窥镜分子成像系统成功入围工业和信息化部“人工智能医疗器械创新任务”揭榜挂帅国家级榜单。

DPM公司团队在多模态分子影像成像领域取得的成果在国际处于领先地位，其优势在于能在术中实现微小肿瘤实时定位、对癌灶内的显影剂进行高精确度高灵敏度的识别、能够提供癌症手术治疗效果及时反馈，这不仅提高了癌症术中诊断精确度，降低了术后发病率，并且为光学分子影像技术提供了新的研究思路与方法。其核心技术已成功实施成果转化，衍生出系列产品。产品已通过了国家创新医疗器械、北京市创新医疗器械的审评，获国家医疗器械注册证13项。同时参与撰写了多项临床应用的专家共识与指南，联合广东省医疗器械质量监督检验所制定的两项近红外荧光成像的团体标准，在全国团体标准信息平台重点发布。

在产品的临床应用推广方面，DPM团队配合北京大学人民医院王俊院士团队在国际上率先开展了针对胸交感神经的近红外荧光术中成像临床研究，入组患者的神经节显影率达到了100%。欧洲心胸外科学会主席Peter Licht评价“...将成为解决胸交感神经术中成像临床困境的一项突破性技术（a breaking solution）”。配合西南医科大学附属医院李波主任团队开展了针对肝癌的近红外二区荧光成像临床研究，实现了术中对毫米级肝癌病灶及转移灶的精准识别和清除。美国哈佛大学医学院HAK SOO CHOI教授和Nature Biomedical Engineering期刊主编Pep Pàmies分别发表了专题评论，认为该研究实现了近红外二区技术的首次（first-in-human）临床转化。配合中山大学附属第五医院的李坚主任团队开展了针对结直肠癌肝转移的前瞻性随机对照临床研究，将患者的一年期复发率从47%降低到了19%。美国斯坦福大学医学院肿瘤外科主任Jeffrey A. Norton在Journal of the American College of Surgeons发表专题评述：“...提出的基于近红外荧光成像技术的肿瘤病灶可视化新方法是结直肠癌肝转移治疗的重大突破（a major breakthrough）”。

MPI的研制是在国家自然科学基金委重大科研仪器设备研制专项的支持下开展研究，是DPM公司未来核心产品之一，在国际上处于领先地位。该设备的主要优势在于成像灵敏度比现有的磁共振高1000倍、时间分辨率高2000倍，突破了光学成像的深度限制，可实现实时动态的三维成像，并在体检筛查领域实现无创的活体早期精准诊断，并且MPI已实现了科研仪器产业转化。

精准诊疗技术是医疗技术创新水平提高的发展趋势，分子影像技术被评为未来最具有发展潜力的十大医学科学前沿领域之一，分子影像技术的崛起带来了精准医学发展的新契机。目前，DPM公司通过系列化分子影像设备布局精准外科，并依托分子影像造影剂打造了“设备+耗材”的闭环。未来，DPM公司将从精准外科领域进一步迈入精准健康领域。我们期待DPM公司会成为后精准医学时代影像技术发展的引领者。