超声B型扫描成像检测(以下简称B超)是当前临床应用最为广泛的医学影像学检查技术之一。国产医用超声仪从当初实现灰阶B超成像,到当下集彩色和频谱多普勒、四维成像、超声造影、弹性成像甚至与CT融合等多模态于一身,技术手段日新月异,设备性能显著提高。
40多年前,中国科学院声学研究所(以下简称声学所)医用超声研究团队,急国家之所急,想人民之所想,面对我国医疗卫生行业对B超仪的强烈需求,毅然提出要研制国产B超仪。在物质条件落后、实验资源匮乏的情况下,他们集思广益、攻坚克难,最终取得成功,迈出了国产B超仪从无到有的关键一步,为我国量产B超仪和研发医学影像设备奠定了基础。
1981年,首台国产医用B超仪样机研制成功。当时,我国大多数医院只配备了A型、M型超声诊断仪,仅能显示一维波形图,由医生根据波形信息及经验判断脏器大小、分析疾病状态。只有少数医院拥有进口B超仪,其能够直观显示人体内部组织切面,辅助医生发现和诊断病灶。
1979年的一天,时任上海市第六人民医院超声科主任周永昌告诉位于上海的声学所东海研究站(以下简称东海站)副研究员沈志华,明天到锦江饭店去!那里有最新的B超仪。到了现场,沈志华看到,这里正在举办一场B型超声实时图像诊断仪展销会。产自日本、大小类似于普通示波器的B超仪引起了人们的注意。
1979年8月,“B型线性电子扫描诊断系统”研制工作正式启动。最初8个月,课题组广泛查阅了国内外有关文献和资料,参加各种超声会议,参观国外进口超声诊断仪,听取超声诊断专家的意见和建议。完成一系列调查研究后,课题组针对电子线路、探头及理论计算,分别设计了相关研制方案。
1980年10月的一天,课题组再次改进电路系统和计算方法后,又聚在一起展开调试。沈志华拿着探头,在自己腹部来回滚动、调整角度位置,突然间,灰白的显示器上出现了一片椭圆形的暗影,其边界肉眼可见。确认结果后,沈志华、朱儒良都长舒一口气,脸上终于露出了笑容。
1981年7月14日至16日,中国科学院组织召开STS-1线阵超声诊断仪成果鉴定会。
经专家鉴定,该B超仪全部使用国产元件,分辨率最高可达2毫米,灵敏度高,能显示上腹部深部大血管和肝内血管及其分支或属支;近场的小斑点少,胆囊前壁边界清晰、整齐。鉴定小组认为,该B超仪显示的图像质量为目前国内各同类产品最佳,并可与日本1979年的产品Aloka SSD-202D仪媲美,一致认定该样机符合科研成果鉴定要求。
1985年,STS-1线阵超声诊断仪获国家科学技术进步奖三等奖。课题组将奖金和成果转化结余经费用于产品的进一步研发及科研条件的改善。1986年,经过近3年研究试验,在STS-1线阵超声诊断仪的基础上,沈志华等研制出第二代B超仪——带数字扫描转换的STS-2D线阵超声诊断仪,增加了数字图像存储和回放功能。
1985年,正当东海站的科研人员奋力研发第二代国产医用B超仪时,与之相隔一千多公里的北京,声学所大猷楼一层的实验室内,研究员牛凤岐等人正在庆祝一项相关课题——B超仪器检定测试用仿真模块(超声体模)的立项。1994年,经过9年技术攻关,牛凤岐等人最终研制出琼脂和合成凝胶型超声仿人体组织材料,并以此为核心,成功研制出B超和A、M超仪器检定测试用国家标准仿真模块,能够实现对B超仪器质量、性能的科学测试。
如今,声学所高级工程师朱承纲接过了牛凤岐的接力棒,继续进行医用超声仪器检定测试技术与设备的研究工作。目前,他们的研究范围已拓展至多普勒体模及仿血流控制系统、超声弹性仿组织体模、胎儿超声仿真体模等。同在声学所大猷楼,研究员林伟军等人也在继续着医用超声的科研与开发工作。他们正在研制的高分辨率超声CT样机,使用512阵元的环形换能器,采用全波形反演成像算法,可用于四肢、乳腺等部位的疾病诊断。