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捕捉极弱磁场看“心病”,这条新赛道南京参与建标准

□ 本报记者 杨 彦

按动按钮,“患者”被缓缓移动到很像CT的仪器中,调整位置对准心脏,仪器旁的电脑屏幕上随即显示出磁场图——这就是“心磁图”。2023年11月17日,杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院江苏省人民医院(南京医科大学第一附属医院、江苏省妇幼保健院)零磁科研装备联合验证中心举行了揭牌仪式,第二届零磁医学研究与应用联盟学术研讨会同期举行,双方将共建零磁医学研究平台,开展弱磁医学领域的基础研究及应用技术研发合作。

换个角度,捕捉磁场来“瞧见”心脏

在江苏省人民医院,记者看到心磁成像测量装置已经入驻医院。据了解,心磁成像测量装置由圆形的磁屏蔽筒、磁强计阵列和数据采集与控制系统构成,外观上与普通的医学影像设备并没有太大差异。但与心电图、核磁共振(MR)、计算机X线断层扫描(CT)等常见的医学检查手段不同的是,它主要依靠检测“看不见”的磁场来诊断疾病。记者在现场看到,通过磁场来看心脏,我们可以看到不断变化的红蓝级磁场图,可以反映心脏磁场的方向和强度。

心脏也有磁场吗?北航大科学装置研究院副院长郑世强告诉记者,绝大多数物质具有弱磁性,人体器官也都有磁场,但非常微弱。人类大脑产生的磁场约为100fT(磁感应强度单位),大概是地球磁场的十亿分之一;心脏的磁场比大脑要强一些,约为地球磁场的百万分之一。只要将较强的地磁场屏蔽掉,就能测量到非常弱的人体磁场。零磁医学正是基于超高灵敏极弱磁场测量技术,在接近零磁场的特殊环境中检测出人体器官的极弱磁场,帮助诊断心脏、脑部、神经等疾病,这就是前沿的零磁医学。

分辨人体功能微弱变化,有望断“悬案”

在体外测量人体磁场的空间分布,重建出人体内部的磁源,呈现人体磁场的图像——在江苏省人民医院心血管内科主任孔祥清看来,这项技术实现了检查“看结构”到“看功能”的转变。

“以往的检查,更多的是看结构的异常,核磁共振可以看见部分功能的改变,但不够完整也不够精准。”孔祥清告诉记者,“心磁图”可以实现对人体的功能信息的精准检测和成像,还能分辨出功能信息的微弱变化,过往心脏检查中的一些“悬案”,有可能通过“心磁图”找到“真凶”。

比如危及患者生命的心肌梗死,在发病早期,有一部分不能通过单次心电图检查直接诊断,可能会影响患者接受进一步治疗。然而“心磁图”看的是更微观的细胞层面的信号改变,很有可能更容易发现早期的心脏问题。这项技术无需与人体接触,没有损伤,受人体组织不均匀性的影响小,灵敏度很高,有望帮助医生更迅速地判断病症、定位病灶。

孔祥清表示,由于人体各个器官都会有磁场,所以将来“心磁图”还可以应用于肝脏、肾脏等其他器官的检查,在肿瘤诊断领域,也有望发挥作用。肿瘤细胞的离子通道的电流微弱难以测量,通过超高灵敏度磁场的传感器,也许能够测出细胞的磁性,掌握正常细胞变异为肿瘤细胞时的磁性变化,甚至可以提前诊断肿瘤。

从0到1的“新赛道”,南京参与建“标准”

在本次揭牌仪式和学术研讨会上,中国科学院院士、杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院首席科学家和总设计师、山东大学零磁医学研究院首席科学家、山东省零磁医学重点实验室学术委员会主任、北京航空航天大学教授房建成表示,零磁医学是医工交叉融合的前沿领域,探索过程中要尤其注重基础研究,围绕重大零磁科学问题,寻求新的解决路径,驱动从0到1的源头创新。此次在江苏省人民医院成立联合中心,将引领零磁医学在江苏的发展,为健康中国建设作出江苏贡献。

与会人员还就零磁医学的探索与创新研究展开了研讨,计划多学科交叉开展基础研究,找到规律、探明机理、再回到临床验证,最终建立完善的心磁图科学理论。

孔祥清告诉记者,目前相关零磁医学技术还处于研究阶段,联合验证中心成立后将在心梗快速诊断和心肌重度缺血预警等方面,通过对比健康人群和猝死高危、低危人群的检测数据,筛选发病数据指标,共同建立起一套诊断的标准。

这是一条从0到1的赛道,也是一条与国外同步开展研究的新赛道。相关研究仍需更多病例以改进模型算法,提高疾病检测的准确率和识别率。“将极弱磁场测量技术应用于医学,能为高端医疗装备、医学创新服务提供新手段,或许是中国医学赶超世界医学的‘新赛道’。”孔祥清表示。

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