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华中科大有厉害看一看段正澄院士一项国际原

发布时间:2023/5/21 19:52:45   
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许多人只知道伽马刀是治疗癌症的,不知道伽马刀还有多种类型,更不知道我国也能制造这种高精尖而又昂贵的产品。本号也是这类孤陋寡闻者。

前天有一个极其遗憾的消息传来,机械制造与自动化专家,中国工程院院士,华中科技大学机械科学与工程学院教授、博士生导师,制造装备数字化国家工程研究中心首席科学家段正澄,不幸感染新冠肺炎,因为患有糖尿病等基础疾病,最终医治无效,于2月15医院逝世。

之所以说自己孤陋寡闻,就是因为原来根本不知道这位国宝级的院士,不知道中国能够制造伽马刀,更不知道段正澄院士就是中国伽马刀的开拓者。原来他主持研制了世界首台全身伽马刀!让人震惊,新冠肺炎凶险,竟然我国失去了一位国宝级的科学家!

段正澄,年6月出生于江苏省镇江市,年毕业于华中工学院(现华中科技大学)机械系,后留校工作。长期从事机械制造与自动化学科的教学与科研工作的段正澄,于年开始将机械科学与放疗医学结合起来,年由其主持研制的中国“原创”、世界首台大型放疗设备——全身伽马刀问世,并于年获得国家科技进步二等奖。

怪不得许多人说华中科大低调,而实力却是十分的厉害,段正澄院士就证明了这一点。段正澄院士主持研制的全身伽马刀,医院使用,惠及数百万人。估计这些得益于伽马刀的患者,绝大多数人只是知道是伽马刀治好了他的病,却不知道那些伽马刀原来是华中科大段正澄院士发明创造的。应该知道,以段院士的性格,绝对不会在伽马刀上标上自己的记号,生产制造企业估计也会在对外宣传中提及研制者的名字,一般只会强调自己企业如何厉害。

“做研究要耐得住寂寞,不能外面来一个脉冲,自己就要震荡。”段正澄说,从事科学研究,贵在长期坚持,不折不挠。段正澄和他的团队曾三获国家科技进步二等奖,没有一项成果的取得少于10年:研制全身伽玛刀,10年;研究激光加工技术与装备,20年;完善汽车发动机曲轴磨床,30年!没有板凳能坐十年冷的恒心和定力,岂能有如此辉煌成就?这就是真正的学者,这样的研究者才能成为科学家。

据报道,60多年来,段正澄院士坚持深入一线与企业合作,面向国家重大需求,开展多学科交叉与集成,进行高端装备的创新研究和工程化开发,研发了多台(套)国际、国内首创的高端自动化装备,仅在湖北实现的产业化,成果转化为产品的销售产值已超过15亿元。

世界首台全身伽马刀是如何问世的?本号很是好奇,于是给自己扫了一下盲,经过反复搜索查证,才大致搞明白来龙去脉。这既是对自己孤陋寡闻的补课,也是纪念段正澄这位为国家做出重大贡献的杰出科学家,也为广大学子提供一点真实的信息。

在医学上,伽玛刀被称为“伽玛射线(γ射线)立体定向治疗系统”。它是通过精确的定位系统,将伽玛射线定向聚焦于生物肌体(病灶)而产生破坏作用,达到摧毁病变组织的目的。这类似于凸透镜的对光的会聚作用,将平行的阳光汇聚于焦点形成高温。伽马刀就是将伽玛射线(γ射线)会聚于病灶,将其烧死。

众所周知,对于某些肿瘤,传统治疗办法就是手术切除,然后进行化疗。可是对于脑部肿瘤来说,由于脑部过于复杂和精细,有的部位人类还没有办法动手术。即使人类能够胆敢动手术的部位,风险有多大、创伤有多重,公众是知道的。伽玛刀的厉害之处就在于,在不开颅、不流血、无创伤、无痛苦地情况下,达到传统的手术切除效果甚至更好。

但是,伽玛刀极其昂贵,而且当时只能从国外进口,不说整台设备,一块板子就一百万元!尤其是原来的伽马刀是瑞典某家公司的一统天下。就象现在用于制造芯片的极紫外线光刻机,人家不卖给你,你也是没有办法的,漫天要价更不用说。

年,世界上第一台头部伽玛刀在瑞典问世,被视为“医学治疗史上的又一次革命”。年,我国引进了第一台伽玛刀,用于脑部疾病的治疗。

对于这些高科技设备,国家是非常重视的,组织力量进行协作攻关。引进第一台伽玛刀3年后的年,我国就自行研制了首台旋转式头部伽玛刀并投入临床使用,2年后的年,我国又创造性地研制出体部伽玛刀,将治疗范围从颅脑疾病扩展到身体主要部位。段正澄院士主持研制的则是合二为一的全身伽马刀。

年(我国引进第一台伽玛刀的第三年),华中科大的段正澄教授就与朱国力教授等,受邀参加了深圳奥沃公司相关项目的方案讨论会,双方敏感地意识到核心技术不可能依靠引进,如何在国际竞争上掌握科技主动权是最重大的问题。

年9月,深圳奥沃公司负责人亲自找到段正澄,请求华中科大机械学院科研人员主持立体定向伽马射线全身治疗系统的研发工作。当时,医院还只有从瑞典公司引进的头部伽玛刀,对于发病率较高的体部肿瘤无法实现精确放疗。这就是说,要跨过体部伽马刀这个阶段,从头部伽马刀直接跳跃到全身伽马刀,这实在是敢想。

当时的华中科大机械学院,一直从事传统机床产品研发,虽然实力雄厚,但却从未涉猎过数字化医疗装备。敢不敢做?是摆在眼前的一道难题。学生们都叫段正澄“机械狂人”,因为他认准的事从不放弃。敏锐的市场眼光与强势的科研力量在此次碰撞中擦出了火花。当时的段正澄与同事们觉得,“全身伽玛刀是一个新东西”“可能有些突破”——“值得做!”你看,企业敢想,段正澄们敢做。

说起来容易做起来难。“这是一个非常复杂的系统,需要综合创新。”全程参与项目研发工作的朱国力教授说,“开发、设计过程很辛苦,涉及放射肿瘤学、医学影像学、精密机械、机电一体化、自动控制、数学、计算机软件、核物理技术等多学科领域,研制非常紧张,但必须一次成功。”尤其是这个一次成功,在研究中是没有过的。即使如此,段正澄也没有知难而退,而知难而进。

显然,仅靠华中科大自己的力量不够,必须进行协作攻关。他们组织了四个单位,分工合作,联合攻关。华中科大机械学院段正澄等几名教授承担总体方案、机电系统设计、生产服务等方面的工作。深圳奥沃公司的几位负责组织协调及资金运作。东南大学罗立民等几位教授负责医学影像学研究和治疗规划系统。医院夏廷毅等几位医家负责临床应用研究和肿瘤学研究。

从年9月至年,仅仅两年多时间,由中国“原创”的世界首台大型放疗设备——全身伽马刀问世,准确名称为“立体定向伽玛射线全身治疗系统”。

这台设备大幅度地提高了治疗效果,大幅度提高了治疗精度和效率,极大地保证了使用者和病员安全,也因此拥有开创性的3项国家专利和1项软件著作权,核心技术掌握在自己手里。

当时的推荐奖励的评价是:“该成果填补了伽玛刀体部肿瘤放射治疗的世界空白,设备具有创新性、先进性和实用性,其技术性能‘处于国际领先水平’”。据年报道,当时医院的市场占有率达到92%,治疗近期总有效率达到80.0%-97.6%,而且直接治疗费用大大低于国外放疗设备,可谓造福于民。

该大型设备的研制成功,推动了我国大型医疗器械及其制造技术、计算机辅助诊疗技术和放射肿瘤学等方面的进步,培养了一批从事相关学科研究的高素质人才,为后续设备的开发打下了良好基础。以此之后,中国的伽马刀产品基本占领了国内市场。

本号还查阅到,年10月,武汉市第二届学术年会上就有《OUR-QGD型立体定向伽玛射线全身治疗系统(全身伽玛刀)的研究与开发》这篇论文。该文介绍了由武汉高科机械公司和武汉华中数控公司生产制造的全身伽玛刀的基本原理、组成结构及特点。作者单位是华中科技大学机械科学与工程学院,作者为段正澄、黄禹。由此看来,世界首台全身伽马刀由4个单位联合研究,由两家公司联合制造,现在看来还真是不容易。

年10月华中科技大学机械科学与工程学院显示:段正澄的研究成果有8项达到国际先进水平,获得国际博览会金奖一项、国家部省级各种奖励14次。其中,年,OUR-QGD型立体定向伽玛射线全身治疗系统(全身伽玛刀),国家科技进步二等奖(排名第一)。

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