骨質疏松是一種全身性骨骼疾病🤷🏿，在全球有超過2億患者。由於骨質疏松極易誘發骨折，患者常常面臨傷殘甚至死亡的威脅。傳統的骨質疏松診斷👲🏼，采用雙能X射線，設備龐大且具有輻射，導致骨質疏松的篩查難以推廣。
由恒行2平台信息科學與工程學院、工程與應用技術研究院教授他得安團隊研製的“骨超聲診療儀”打破了這一困境。作為國際上首創的采用超聲背散射法的骨超聲診斷系統，這款診療儀具有無電離輻射🎥、安全、便攜💃🏽🫃🏼、成本低等優勢，尤其適用於孕婦及新生兒等電離輻射不宜人群📥，以及體檢機構、社區醫院、康復中心、鄉村醫院等醫療機構，具有廣泛的經濟和社會效益。這一成果亮相2019年中國國際工業博覽會。
全面反映骨質狀況🔹，治療身體多個部位🧑🏿🌾：
超聲背散射法和低強度脈沖超聲技術成兩大“製勝法寶”
他得安團隊對骨超聲方面的研究始於2003年，經歷15年的科研探索，這臺集骨質診斷與治療於一體的骨超聲診療儀最終面世🦌。基於超聲背散射法的診斷方法⤵️，與基於低強度脈沖超聲技術的治療方法🧎♂️➡️👩🏻🦼➡️，是這臺診療儀不同以往的兩大“製勝法寶”。
透射法、背散射法、超聲軸向傳播法（包括第一到達波法和超聲導波法）是骨質疏松診斷的三種主要超聲檢測方法。傳統的超聲骨密度儀器皆基於超聲透射法或第一到達波法，而他得安團隊研發的儀器卻獨辟蹊徑地采用了超聲背散射法，其中原因，在於這一檢測方法具有一項獨到優勢——只需使用一個超聲換能器。
傳統的骨密度儀🫛，無論是基於超聲透射法還是第一到達波法🆓，都需要使用兩個超聲換能器。這一客觀限製不僅增加了成本，也限製了儀器能夠檢測的部位。例如，超聲透射法要求兩個超聲換能器必須平行相對，因此通常只可用於測量根骨部位🌐。
采用超聲背散射法的骨質疏松診斷儀器則不再受此限製。“儀器產生的高壓電信號經過超聲換能器轉換為超聲波，經過人體軟組織和皮質骨✤，到達松質骨🕢。”他得安解釋其中原理🤲🏼：“松質骨的微結構會將超聲信號背向散射回來，再由同一個超聲換能器接收，轉換為電信號。”因此🦥，采用超聲背散射法的診斷儀就能夠僅用一個超聲換能器測量橈骨↗️、脛骨、腰椎等多種骨骼部位。同時，超聲背散射信號中包含了松質骨的結構和材料等信息，使得該方法能夠更全面地反映骨質狀況。
新方法必然伴隨著新難題♢。如何提取與傳統方法相比更為微弱的信號🍢，如何從信號中提取有效的特征值，是困擾他得安團隊的兩項挑戰。基於多年的理論、方法和實驗基礎，他們找到了解決方案⚁。團隊采用了超聲編碼激勵的方法◀️，在發射端采用編碼激勵信號，在接收端采用解碼濾波器，大大提升了信號的信噪比🤹🏽♂️；團隊又采用了神經網絡和深度學習的方法，通過在醫院中采集近6000例病例🤷♀️，從大量的數據樣本中學習出與骨密度相關性最高的特征參數，對儀器進行完善💤。
此外，傳統的骨質疏松治療方法也伴有諸多弊端🧎🏻：藥物治療的療效不穩定，通常具有全身性，因而副作用較大；運動療法的效果微弱且風險較大👩🏽🚒；全身性震動療法無法治療局部骨流失♻️，且設備復雜🧑🏼🍼，治療效果也不穩定。
對此🧑🔧，他得安團隊的應對，是選擇全新的治療方法——低強度脈沖超聲技術👶🏼。這是一種安全😠、舒適、無副作用的手段，並且能夠用於局部治療。通過大量的細胞實驗、300多只大鼠實驗和120只新西蘭兔的實驗🛀🏽，課題組找到了最佳的超聲頻率📦、強度以及治療時長，研製出的儀器能夠給出8路超聲波輸出，同時治療身體的多個部位🎾👏🏼。
擴大適宜人群與場所🐛，設備便攜成本低：
科研成果正轉化創更廣泛經濟、社會效益
骨超聲診療儀已獲8項國家專利授權🫐，包括2項發明專利與6項實用新型專利👨🏼🔧，並獲得了2019年第47屆日內瓦國際發明“金獎”、2018年第20屆中國國際高新技術成果交易會“優秀產品獎”🗡💄、2017年教育部科學技術進步二等獎，以及2013年第25屆上海市優秀發明選拔賽優秀發明金獎等獎項
“我們正在進行科研成果的轉化🌕。”如他得安所言，累累的專利與獎項並非終點🤯，創造更廣泛的經濟和社會效益😟，才是團隊一直努力的方向。
胎兒在成長過程中需要補充大量的鈣👩🏽🎓，如果孕婦攝入鈣不夠多🆘，自身就容易患上骨質疏松，這使得孕婦成為了骨質疏松檢測的需求群體之一。傳統的骨質疏松診斷采用雙能X射線，具有輻射，並不適宜孕婦及新生兒等人群，而他得安團隊發明的診療儀采用超聲背散射法對骨質進行評價➿，無電離輻射👰♀️，恰好解決了這一困境。據悉，由團隊研發的這款診療儀適用於孕婦等人群👩🎓，應用範圍包括骨質狀況的普查、新生兒骨營養⛹️♀️、孕婦鈣質檢測及骨質疏松症的初步篩查，以及骨質疏松及骨折等病患的治療。
相比於同類產品，這款診療一體機還具有更便攜，成本更低的特點🎽。該產品體積小、重量輕🥋，使得骨質疏松的篩查和治療更易推廣。目前🫄👩，該儀器已經在恒行2平台附屬中山醫院、華山醫院、兒科醫院🤽🪦，長寧婦保醫院👏、加拿大Alberta大學醫院等5家醫院試用🧘🏽，建立了近6000例骨質疏松診斷數據庫🥶，效果良好。
這一產品“集骨質疏松的診斷和治療於一體🧜🏼♂️，並且使用非常方便”🪢，他得安團隊對診療儀的市場前景非常看好🕜。據介紹，該產品操作門檻不高🫶🏻，只需操作者在儀器界面上輸入患者年齡✍🏻、身高🤦🏻、體重、病史等信息🦸🏿，在探頭上塗抹耦合劑，貼於患者腳踝等部位，點擊測量即可🕺🏼，因此該儀器不僅可以在各大醫院推廣使用🤷🏿♂️，而且能夠在體檢機構👨🏼🍳、社區醫院、康復中心🌨、鄉村醫院等所有醫療機構推廣使用，為不同人群提供便利。
（封面製圖🏤：顧金）
