[交叉融合医工同行]陈亚珠：人生“三搏”推动无创医疗跨越发展

【编者按】上海交通大学与上海第二医科大学强强合并20年来，学校专门设立“医工交叉”研究基金，通过持续搭建平台、探索机制，实现了医学与理工科的深度交叉，培育出多项国家级科研成果，为学校整体实力和学科建设水平实现跨越式提升提供了有力支撑。为反映全校在医工交叉领域的探索经验和取得的不凡成就，新闻网将陆续刊发其中的优秀案例，以期梳理发展历程、总结实践真知，进一步激励广大教职医务工作者深耕交叉融合领域，为推动科技创新、医学发展，早日实现健康中国战略作出新的更大贡献。

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陈亚珠，高电压技术与生物医学工程专家，我国医工交叉的先行者、无创伤医疗技术的开拓和领衔者。获国家科技进步奖一等奖和省部级科技奖等多个奖项，1996年当选中国工程院医药卫生学部院士，是该学部首位非医学背景的院士。2020年荣膺上海市科技功臣奖，2024年当选中国生物医学工程学会首届荣誉会士。她坚持以临床需求为导向，致力于无创伤医疗关键技术研究、重大设备研制和成果转化。成功研制中国首台具有完全自主知识产权的肾结石体外粉碎机，实现了我国泌尿外科无创治疗变革，以国产设备替代进口设备，惠及数百万患者，取得了巨大的社会经济效益。提出了热/化疗肿瘤复合治疗模式，开辟了多模式相控聚焦超声临床应用新方向，与医学影像学融合，实现无创、诊治一体化。带领团队研制的相控型多模式聚焦超声和医学影像融合大型医疗设备—“磁波刀”和“超波刀”，在妇科、肿瘤等领域取得临床研究和成果转化突破。

陈亚珠院士的人生贯彻了“奋勇拼搏、自力更生”的精神，为我国自主创新医疗设备做出了卓越的贡献，也为代代交大人接续开展和推动医工交叉做出了生动示范。

人生“第一搏”：跨越学科迎挑战，成功研制肾结石体外粉碎机

1962年，陈亚珠从上海交通大学电机系毕业，留校进入高电压教研室工作。她从事配电变压器防雷研究，解决了当时中国援外产品的质量问题；用真实试验对户内变电站空气间隙净距所做的研究成果，被写入了变电站设计的国家规程；开创了静电场计算新方法，为高电压设备的绝缘设计提供了理论指导，在全国获得推广应用，帮助许多企业解决了实际问题。到20世纪80年代中期，陈亚珠已获得国家科技进步奖、国家教委科技进步奖等重要奖项，以及上海市优秀教育工作者称号，在国内高电压领域有了一定的名望。

就在这个时候，陈亚珠开始了第一次跨学科的经历。20世纪80年代，肾结石是我国常见、高发的疾病，当时的外科手术方式创伤大、术后恢复时间长、医疗成本高、老百姓负担重，而不开刀解决问题的唯一办法是使用进口的“肾结石体外粉碎机”。但当时，120万美元的仪器价格对国家和社会来说都是巨大的负担。为了做出“中国人自己的碎石机”，陈亚珠和老师唐耀宗决定拼力一搏，自主研发。

作为高电压技术专家，陈亚珠熟悉利用高电压技术产生超声冲击波震碎结石的原理，然而体外碎石毕竟是一项集电子、计算机、自控、影像、医学等多学科交叉融合的新技术，与之对应的医疗设备涉及的技术领域跨度大、难度高、国际垄断、国内空白，对她来说是一个全新的挑战。同时，当时我国正处于计划经济时期，科研经费非常有限，开展这样跨学科、跨部门的大型自选课题需要巨额资金，并且也没有对口的部门可以申请资助，这和现在一个科研项目能够拿到国家或企业上千万的资金支持完全不同。前期科研结余的十几万元投入试研制之后很快告罄，研制成功的信心有了，钱却没了。面对后续约40万元的资金缺口，寻不到投资，他们就向上海市科学技术委员会申请了一笔三年期的自然科学基金低息贷款。这对于当年的科研工作者来说闻所未闻，连国外的朋友也说：“没看到过像你们这样去借钱搞科研的。”

20世纪80年代，陈亚珠在实验室

贷款到位了，也意味着退路已断，必须背水一战。顶着巨大的压力，他们分秒必争、夜以继日，经过数以千计的技术攻关、数以万计的工程试验及动物试验，攻克了一个又一个技术难题，终于成功研制出了国内首台肾结石体外粉碎机。1985年12月，在上海中山医院泌尿外科张元芳、章仁安两位主任的主持下，首次临床试验获得成功。

这款国产机器售价仅为进口设备的十分之一，临床效果达到国际先进水平，打破了我国高端医疗器械多年依赖进口的局面。1987年，碎石机技术荣获国家科学技术进步奖一等奖，1988年又被列入《中国十年建设》图册。1990年，碎石机的发明人赫斯勒教授来我国进行学术交流，盛赞上海交通大学碎石机是国际最先进的碎石机之一。

20世纪80年代，陈亚珠在广州进行碎石机临床调试

人生“第二搏”：医工交叉自立项，成功研制前列腺增生热疗仪

前列腺增生是男性常见疾病，排尿困难是其典型症状之一。20世纪90年代初，以色列研制出了治疗前列腺增生的射频治疗仪。射频治疗利用低频电磁波作用于增生组织，使组织内因传导电流引起介质损耗产生热量，继而使尿道两边增生组织局部凝固，改善尿道阻塞，使尿流通畅，达到治疗目的。然而以色列的进口设备价格要25万美元，相当昂贵。陈亚珠在了解了治疗仪的工作原理后，又萌发了自己研制、为国家节省外汇的想法。

1992年，陈亚珠用自己科研课题结余的钱立了项。这又是一个新的领域，射频仪运用的原理与肾结石体外碎石机的大不相同，仪器里功放设备怎么做得又小又好、射频头怎么设计、温度怎么测量、软件如何设计……许多关键技术都要从头学起。陈亚珠边学边干。除了她和学生组成的研发团队，她还动员儿子也加入进来。儿子当时已经在大学念书，陈亚珠说：“你上大学了，你也来帮着一起设计这个电路，把它调试出来吧。”整整一个暑假，儿子就跟着妈妈做科研。同年9、10月份，“良性前列腺增生热疗仪”研制成功的新闻登上了报纸。

仪器在中山医院做了临床试验，患者的术后反应普遍良好——尿通了。消息传开后，很多医院找上门来向陈亚珠订货。陈亚珠先后研制了四代热疗仪，并在全国44家医院得到应用，两年内完成近万例临床应用，效果达到了同类产品的国际先进水平，有效替代了以色列等国家的进口产品，成为当时在国内颇具影响的高校自主研发的医疗产品。

人生“第三搏”：花甲之年再出发，攀登超声无创治疗新高峰

1996年，60岁的陈亚珠因在大型医疗器械研究方面取得的开创性成果，当选为中国工程院医药卫生学部院士。而那时的她也将目光投向了一个世界医学难题——肿瘤物理无创治疗。当时的生物医学工程在我国还是一个新兴的边缘学科，先进医疗设备主要依赖进口，陈亚珠敏锐地洞察到基于物理技术的肿瘤治疗装备研发大有可为。

1997年，陈亚珠领衔组建了上海交通大学生物医学仪器研究所，倡导“绿色治疗”理念，致力研发精准无创治疗技术。她针对备受国内外关注的高强度聚焦超声无创治疗技术，率先提出“多模式相控聚焦超声无创治疗”的概念，开始研制“大型相控阵聚焦超声诊治一体化系统”，将超声波聚焦于人体内部，利用其热效应、机械效应、空化效应等生物效应，对肿瘤等疾病进行无创治疗，其非侵入、无创伤，患者无疼痛、恢复快，同时没有放疗电离辐射和化疗对人体的副作用。

陈亚珠回忆说，在实现相控技术的过程中，从信号源、相位控制(增幅与移位)、快速切换、功率放大器到声功率发射装置(俗称“治疗头”)的研发，都经历了种种坎坷。团队最初制成了56路组合的系统，却发现相控聚焦超声的声束分散，相位无法控制，理论计算与实验结果不符。经过对整个系统的各个部件一一检测与调试，最终发现治疗头曲面的加工精度有微小误差，导致了声束分散，无法聚焦。经过相当长时间的摸索和改进，相控技术有了初步效果，能见到焦点移动了，但是焦点不细小，还需提高相控精度。为了提高精度也花了很多时间，得益于芯片技术的发展，更得益于团队的不懈努力，相控精度提高了很多，调控范围也扩大了，功率放大回路、阻抗匹配等各方面都得到优化，系统由100多个单元组成，新增实时检测、实时预警等功能，技术上经历了多次革新，最终获得成功。2013年，陈亚珠在第13届国际治疗超声大会上做了“超声治疗新技术在中国的研究进展”报告，受到国际同行的关注。

此后，陈亚珠团队又研发出以“磁波刀”和“超波刀”为代表的新一代相控多模式聚焦超声无创诊治一体化系列产品，解决了超声治疗中的精准定位、无损测温、实时疗效评估、手术可视化、电磁兼容等国际难题。已在上海市第一人民医院、中国福利会国际和平妇幼保健院、复旦大学附属华山医院、复旦大学附属肿瘤医院等多家知名三甲医院开展临床试用，用于子宫肌瘤、转移骨肿瘤疼痛缓解，以及子宫腺肌病、乳腺肿瘤的无创治疗。2024年，“磁波刀”通过国家药监局创新医疗器械特别审查申请，“超波刀”获得国家药监局颁发的三类医疗器械注册证。

陈亚珠带领团队用又一个20年焚膏继晷，为世界肿瘤无创治疗提供了新思路，为中国完全自主知识产权的民族高端医疗装备行业开辟了新道路，引领了生物医学工程学科发展，打通了集科学研究、教学、医疗临床、产业基地等有机结合、相辅相成的技术创新通道，率先实践了医工结合、医工交叉的“产、学、研、用”创新模式。在她的支持和推动下，上海交通大学联合江浙沪多家创新型医疗器械企业，积极推进团队成果的产业化，努力打造了具有完全自主知识产权的国产高端医疗装备。

2019年，陈亚珠院士(右三)在上海国际和平妇幼保健院指导超波刀产品临床试验

人生“三搏”蕴真知，科研感悟励后人

人生“三搏”是陈亚珠科研经历的真实写照，每个阶段的困难各不相同，而其面对挑战的内在动力始终如一，即坚持自主创新，致力推动我国大型无创医疗器械的民族化、产业化。在这个过程中，跨学科、医工交叉往往是解决难题的创新路径。由此，陈亚珠身先士卒，引领生物医学工程专业复合型人才培养，执教交大60年，培养了10多位博士后、40多位博士、100多位硕士。回顾自己的科研生涯，她总结了五方面的工作感悟，希望对有志于投身医工交叉的年轻人有所帮助。

一是要有“八风吹不动”的定力。搞开创性的研究，要有走漫长之路的思想准备。开创性的研究往往需要下苦功夫，还看不到成绩时会有很大压力，这时要有坚定的信心，敢于拼搏，坚持到底。

二是要有“跑马拉松”的耐力。做医疗设备研究和成果转化与药品研发一样，都是艰苦漫长的过程，因为医疗设备最后应用到人，是人命关天的事，它的审批标准严、规范细、过程长。高校的研究者和企业深度合作也需要磨合。所以要有跑马拉松的耐力，不仅跑得快，还要把节奏把握好。

三是要有“万无一失”的工作作风。医疗器械直接服务于患者，要抱着对生命极致的珍惜与尊重，做到万无一失，任何一个细节的差错都会导致整体的失败。工作中多点认真，就能少走弯路、少出差错、事半功倍。

四是要有“做小学生”的心态。每一次上新项目、开展跨领域的研究，就会面临许多新知识。学无止境，懂得越多，越明白不懂的东西更多。随时保持“空杯”心态，才能以人之长补己之短。

五是要有“实战将军”般的才能。真正英勇无畏的将军都是既有全面的军事知识，又有丰富的实战经验。搞科学研究也是如此，即使对基本的理论知识非常熟悉，能讲得头头是道，但未必能做成功。懂与做是两码事。这犹如领军作战，比纸上谈兵难得多，需要真功夫，要融合很多知识和智慧，善于协同创新，有勇、有智、有谋，才能百战不殆。

如今，耄耋之年的陈亚珠仍时常出现在上海交通大学的校园中，关心育人、关注科研。她说：“工作是我的事业，也是我的乐趣。”“我对自己的要求是平平凡凡、踏踏实实去做事，活到老，干到老。”