B超(超声B型扫描成像检测)是临床应用最广泛的医学影像学检查技术之一。如今国产B超能走进万千医院,离不开中国科学院人的努力。1981年,首台国产医用B超仪样机研制成功。20世纪70、80年代,我国只能进口B超仪,每台价格高达30万,检测费用也非常昂贵,即便如此,仍然供不应求。人们盼望着:B超仪多起来、费用降下来。急国家之所急,想人民之所想,中国科学院声学研究所郑重决定:自主研制国产B超!
B超仪的“心脏”,是它的探头,负责发射、接收超声波。当时研制团队面临严峻的材料加工难题,既缺乏关键部件——晶体片的切片机,又买不起进口切片机。“没有条件,创造条件也要干!”研制组长、副研究员沈志华说。他们到处找原料、找砂轮刀片生产厂,最终自己造出一台切片机,一遍遍切割试验后,磨出了凹面晶体片,切割出的晶体片间隔精度可达到几丝(1丝=0.01毫米)。尽管造出了晶体片,探头的灵敏度仍然较低。
“很想买个进口探头拆开来看看,但实在太贵了!”研制小组的高级工程师朱儒良说。为了排查原因,他们每天都工作到晚上11、12点,但没人叫苦。原因最终锁定在匹配层上,由于晶体片声特性阻抗远高于人体组织,大部分声波在二者接触界面被反射回探头,必须在探头前端增加匹配层,以保证声波有效传播。尝试多种材料和比例后,最终他们加了两层匹配层,使得探头灵敏度明显提高。
牵一发而动全身,一个参数的改变就会影响整体性能,晶体、匹配层切割前后的参数需要严格计算,缺少测试设备,又没有理论计算方法,研制团队只能一遍遍试验,总结规律,最终在不同参数之间寻找平衡。时间来到1980年10月,沈志华拿着探头测试自己的腹部,突然间,“雪花”变图像、脏器清晰可见,我国第一台国产医用B超仪诞生了!
后来,成果鉴定小组认为,该B超仪图像质量为当时国内产品最佳,可与日本1979年的B超仪媲美。成果转化后,汕头和上海的两家工厂陆续生产100多台,创造产值超400万。团队再接再厉,1988年,在B超仪基础上,又成功研制彩色多普勒相控诊断仪(彩超仪)。
如今,声学所在医用超声方向多点开花,在B超仪器性能测试方面,研制出多普勒体模及仿血流控制系统、胎儿超声仿真体模等,在高分辨率超声CT样机方面,研制出512阵元环形换能器,可用于四肢、乳腺等部位的疾病诊断。经过几十年的研究积累,在国际上,声学所医用超声研制从跟跑到了并跑阶段,期待未来能够实现领跑!