西安交大吕毅教授作学术报告。

2022年 年5月10日，李卓群（左一） 、张雨驰（中） 、王美茹（右）正在合力为比格犬进行内镜下电脉冲消化道黏膜消融手术。

内镜下脉冲电场消融系统实验研究平台。

    团队成员任冯刚（左二）获2018-2019学年博士研究生标兵。图片均由西安交大宣传部提供。

   “我们填补了消化内镜消融技术的空白！目前正在开展临床前动物实验，距离临床转化就差‘临门一脚’了！”刚一见面，西安交通大学第一附属医院肝胆外科青年医生任冯刚博士兴奋地介绍团队正在开展的内镜下脉冲电场消融技术的研究进展。

任冯刚是西安交大一附院吕毅教授的学生，2009年进入西安交大学习，2019年博士毕业后留院工作，他既是医生，也跟随吕毅从事医工结合创新医疗技术研究。

内镜下胃肠黏膜脉冲电场消融技术有望年内应用于临床

走进“外科梦工场”动物实验室，任冯刚熟练地指导学生开展实验：电气学院博士生张雨驰、硕士生尚天一、侯宗濂医学试验班八年制博士生李卓群和临床医学专业本科生王美茹四人分工，合力为一只比格犬进行内镜下电脉冲胃黏膜消融术——进镜、电极磁锚定、电脉冲消融、生物阻抗分析、内镜撤离……短短20分钟，他们就顺利完成了一次内镜下胃黏膜消融治疗。

这个场景在内行人看来，多少有点“不可思议”。要知道，针对早期胃癌，传统内镜治疗技术通常需要医生在内镜下使用黏膜切开刀精细地剥离病变黏膜组织。由于胃黏膜层十分纤薄，胃黏膜下层又具有丰富的血管网络，在剥离过程中存在较高的穿孔和出血风险，因此，这种手术通常由久经训练的高年资医生来完成。

那么，这几名学生是怎么做到的？正是依赖于西安交通大学吕毅教授团队提出的“电磁声光耦合式无创消化道早癌消融技术”。这项技术融合脉冲电场消融、磁锚定、消化内镜等多种先进诊疗技术——利用脉冲电场作用改变细胞膜跨膜电位平衡，使细胞膜磷脂双分子层形成大量微孔，增加细胞膜通透性，破坏细胞结构稳定性，引起细胞死亡，最终达到组织消融的目的。脉冲电场消融技术与射频、微波等热消融技术相比，可有效保护组织结构完整性，避免对机体产生额外热损伤，显著拓宽了消融技术的适用范围。

目前，这项技术正处于临床前研究的阶段，已在实验犬、猪等大动物上进行了安全性和有效性验证，有望年内实现首次临床应用（first in human）。

团队启动这项研究最早可以追溯到2016年。当时，吕毅参加中国人民解放军总医院某次学术交流活动时获悉，美国新研发出一种“纳米刀”技术，在胰腺、肝脏和前列腺等肿瘤消融治疗方面效果显著。但一台设备进口价格近千万元，每做一台手术，光耗材费就要10万元。吕毅敏锐地觉察到，“纳米刀”将是肿瘤治疗的新方向。他大胆设想：“这设备是新研发的，那我们也可以试一试，迎头赶上！”会还没开完，吕毅就暗下决心，要研发出具有自主知识产权的国产设备，并且要在设备性能和应用形式上更具创新。

抢夺主动权   首创胃肠消融电极

胃癌是起源于胃黏膜上皮细胞的恶性肿瘤，我国胃癌发病率和死亡率都居于世界第三位。如果能及时清除早期病变细胞，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质量。

说干就干！吕毅深深明白，要想突破，必须借力医工交叉。2017年农历春节期间，吕毅带领团队与电气学院成永红教授团队开展可行性研究，同时着手申报国家自然科学基金重大科研仪器研制项目。

“从那时起，我们就有种被上了发条、完全停不下来的感觉，记不清熬过多少夜！”任冯刚这样描述道。

“我们不能停，也不敢停！”吕毅说，“我国90%以上的创新药物、高端诊疗设备、高值医疗耗材等依赖进口，事关健康的关键环节被人‘卡脖子’，那咋行！有了自主研发的设备，才能把主动权牢牢抓在自己手中！”

正是有这样的紧迫感和使命感，团队在研发初期就行了共识：我们自主研发的医疗创新技术，必须用国产设备配套！黏膜消融手术用到的设备包括消化内镜、小探头超声内镜、电脉冲消融装置、消融电极、治疗规划系统等。消化内镜和超声内镜长期受国外品牌垄断，国产消化内镜技术市场份额相对较低。研发过程中，团队先后与西川医疗、深圳英美达、深圳开立等国产消化内镜公司合作，共同推动国产消化内镜技术的研究与进步。

2017年3月—6月，项目组成立“内窥镜纳米刀冲锋队”，此后，团队不断发展壮大，交大电气学院、机械学院、电信学院，重庆大学、西北大学研究力量加入；蒋庄德院士、邱爱慈院士、李兆申院士等专家指导；西安交大一附院肝胆外科、苏州泰思特电子科技公司、苏州茵络医疗器械有限公司加入……团队还与中山大学肿瘤防治中心、中科院西安光机所、南方医科大学深圳医院、苏州泰思特、西工大等机构沟通交流，并申报国家重点研发计划“数字诊疗装备研发”重点专项。

一场由临床需求牵引，由国家自然科学基金和国家重点研发计划支撑的重大医疗技术创新，在深刻把握创新医疗技术发展规律、探索医工交叉实践新领域的基础上不断推进。

坚持原始创新 开辟消融电极创新赛道

消融电极是消融设备的关键部件，“如何设计消融电极的递送装置和导管？这个过程就是攻关难点”，任冯刚说。

从临床医生提出需求并手绘草图，到工科背景的研发人员设计并做出样品，团队快速解决了研发难题。机械制造、电气工程、电子信息、材料科学等专业是西安交大的传统优势学科，在专家指导下，研发人员不断优化设计工艺，极力降低设备对消化道的损伤。

功夫不负有心人。目前团队已研发出复合脉冲电场消融系统和适用于不同环境的内镜下脉冲电场消融电极，在全球率先提出完整的消化内镜下经自然腔道脉冲电场消融技术应用解决方案，相关研究成果曾在美国外科医师年会（ACS）、消化疾病周（DDW）等国际舞台上进行汇报交流。

“吕老师是带着我们奔跑前进的‘大家长’。不管多忙，他从不缺席每周组会，周末还经常带学生做实验；碰上难题，就组织一场‘头脑风暴’，”该校化学与生物医学工程博士陈雪说，“讨论出可行的新点子，大家再分头验证，一点点推进。”

“直接与临床医生沟通需求，这极大激发了我的设计兴趣，”韩鲁冰是交大电信学部博士生，2018年起参与研发，他说“这比单纯完成一篇论文要‘接地气’的多。”

目前，团队核心成员里有近20名本硕博学生，他们多次获得“互联网+”、“创青春”等创新创业大赛金奖。

“创新研究既能让学生收获更多，也为我们培养了后续科研梯队。当前，西安交大正在紧锣密鼓创建国家医学中心，作为国家医学中心建设揭榜挂帅任务之一，我们计划在今年内实现内镜下脉冲电场消融技术的产业转化和临床应用。未来，我们还将持续探索脉冲电场消融技术在疾病治疗中的作用，进一步将这种技术拓展到呼吸、内分泌、妇产、皮肤等领域的疾病治疗中！”吕毅如是说之。