西安交大呂毅教授作學術報告。
2022年 年5月10日，李卓群（左一） 、張雨馳（中） 、王美茹（右）正在合力為比格犬進行內鏡下電脈沖消化道黏膜消融手術。
內鏡下脈沖電場消融系統實驗研究平臺。
團隊成員任馮剛（左二）獲2018-2019學年博士研究生標兵。圖片均由西安交大宣傳部提供。
“我們填補了消化內鏡消融技術的空白！目前正在開展臨床前動物實驗，距離臨床轉化就差‘臨門一腳’了！”剛一見面，西安交通大學第一附屬醫院肝膽外科青年醫生任馮剛博士興奮地介紹團隊正在開展的內鏡下脈沖電場消融技術的研究進展。
任馮剛是西安交大一附院呂毅教授的學生，2009年進入西安交大學習，2019年博士畢業后留院工作，他既是醫生，也跟隨呂毅從事醫工結合創新醫療技術研究。
內鏡下胃腸黏膜脈沖電場消融技術有望年內應用于臨床
走進“外科夢工場”動物實驗室，任馮剛熟練地指導學生開展實驗：電氣學院博士生張雨馳、碩士生尚天一、侯宗濂醫學試驗班八年制博士生李卓群和臨床醫學專業本科生王美茹四人分工，合力為一只比格犬進行內鏡下電脈沖胃黏膜消融術——進鏡、電極磁錨定、電脈沖消融、生物阻抗分析、內鏡撤離……短短20分鐘，他們就順利完成了一次內鏡下胃黏膜消融治療。
這個場景在內行人看來，多少有點“不可思議”。要知道，針對早期胃癌，傳統內鏡治療技術通常需要醫生在內鏡下使用黏膜切開刀精細地剝離病變黏膜組織。由于胃黏膜層十分纖薄，胃黏膜下層又具有豐富的血管網絡，在剝離過程中存在較高的穿孔和出血風險，因此，這種手術通常由久經訓練的高年資醫生來完成。
那么，這幾名學生是怎么做到的？正是依賴于西安交通大學呂毅教授團隊提出的“電磁聲光耦合式無創消化道早癌消融技術”。這項技術融合脈沖電場消融、磁錨定、消化內鏡等多種先進診療技術——利用脈沖電場作用改變細胞膜跨膜電位平衡，使細胞膜磷脂雙分子層形成大量微孔，增加細胞膜通透性，破壞細胞結構穩定性，引起細胞死亡，最終達到組織消融的目的。脈沖電場消融技術與射頻、微波等熱消融技術相比，可有效保護組織結構完整性，避免對機體產生額外熱損傷，顯著拓寬了消融技術的適用范圍。
目前，這項技術正處于臨床前研究的階段，已在實驗犬、豬等大動物上進行了安全性和有效性驗證，有望年內實現首次臨床應用（first in human）。
團隊啟動這項研究最早可以追溯到2016年。當時，呂毅參加中國人民解放軍總醫院某次學術交流活動時獲悉，美國新研發出一種“納米刀”技術，在胰腺、肝臟和前列腺等腫瘤消融治療方面效果顯著。但一臺設備進口價格近千萬元，每做一臺手術，光耗材費就要10萬元。呂毅敏銳地覺察到，“納米刀”將是腫瘤治療的新方向。他大膽設想：“這設備是新研發的，那我們也可以試一試，迎頭趕上！”會還沒開完，呂毅就暗下決心，要研發出具有自主知識產權的國產設備，并且要在設備性能和應用形式上更具創新。
搶奪主動權 首創胃腸消融電極
胃癌是起源于胃黏膜上皮細胞的惡性腫瘤，我國胃癌發病率和死亡率都居于世界第三位。如果能及時清除早期病變細胞，就可以有效保留消化道完整，既能降低胃癌死亡率，也可以提高患者生存質量。
說干就干！呂毅深深明白，要想突破，必須借力醫工交叉。2017年農歷春節期間，呂毅帶領團隊與電氣學院成永紅教授團隊開展可行性研究，同時著手申報國家自然科學基金重大科研儀器研制項目。
“從那時起，我們就有種被上了發條、完全停不下來的感覺，記不清熬過多少夜！”任馮剛這樣描述道。
“我們不能停，也不敢停！”呂毅說，“我國90%以上的創新藥物、高端診療設備、高值醫療耗材等依賴進口，事關健康的關鍵環節被人‘卡脖子’，那咋行！有了自主研發的設備，才能把主動權牢牢抓在自己手中！”
正是有這樣的緊迫感和使命感，團隊在研發初期就行了共識：我們自主研發的醫療創新技術，必須用國產設備配套！黏膜消融手術用到的設備包括消化內鏡、小探頭超聲內鏡、電脈沖消融裝置、消融電極、治療規劃系統等。消化內鏡和超聲內鏡長期受國外品牌壟斷，國產消化內鏡技術市場份額相對較低。研發過程中，團隊先后與西川醫療、深圳英美達、深圳開立等國產消化內鏡公司合作，共同推動國產消化內鏡技術的研究與進步。
2017年3月—6月，項目組成立“內窺鏡納米刀沖鋒隊”，此后，團隊不斷發展壯大，交大電氣學院、機械學院、電信學院，重慶大學、西北大學研究力量加入；蔣莊德院士、邱愛慈院士、李兆申院士等專家指導；西安交大一附院肝膽外科、蘇州泰思特電子科技公司、蘇州茵絡醫療器械有限公司加入……團隊還與中山大學腫瘤防治中心、中科院西安光機所、南方醫科大學深圳醫院、蘇州泰思特、西工大等機構溝通交流，并申報國家重點研發計劃“數字診療裝備研發”重點專項。
一場由臨床需求牽引，由國家自然科學基金和國家重點研發計劃支撐的重大醫療技術創新，在深刻把握創新醫療技術發展規律、探索醫工交叉實踐新領域的基礎上不斷推進。
堅持原始創新 開辟消融電極創新賽道
消融電極是消融設備的關鍵部件，“如何設計消融電極的遞送裝置和導管？這個過程就是攻關難點”，任馮剛說。
從臨床醫生提出需求并手繪草圖，到工科背景的研發人員設計并做出樣品，團隊快速解決了研發難題。機械制造、電氣工程、電子信息、材料科學等專業是西安交大的傳統優勢學科，在專家指導下，研發人員不斷優化設計工藝，極力降低設備對消化道的損傷。
功夫不負有心人。目前團隊已研發出復合脈沖電場消融系統和適用于不同環境的內鏡下脈沖電場消融電極，在全球率先提出完整的消化內鏡下經自然腔道脈沖電場消融技術應用解決方案，相關研究成果曾在美國外科醫師年會（ACS）、消化疾病周（DDW）等國際舞臺上進行匯報交流。
“呂老師是帶著我們奔跑前進的‘大家長’。不管多忙，他從不缺席每周組會，周末還經常帶學生做實驗；碰上難題，就組織一場‘頭腦風暴’，”該校化學與生物醫學工程博士陳雪說，“討論出可行的新點子，大家再分頭驗證，一點點推進。”
“直接與臨床醫生溝通需求，這極大激發了我的設計興趣，”韓魯冰是交大電信學部博士生，2018年起參與研發，他說“這比單純完成一篇論文要‘接地氣’的多。”
目前，團隊核心成員里有近20名本碩博學生，他們多次獲得“互聯網+”、“創青春”等創新創業大賽金獎。