2014年国际合作计划答辩_v7-双光子内窥镜

癌症早期无创检测用高分辨双光子内窥镜的合作研究 申报单位 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所合作单位 美国约翰霍普金斯大学项目负责人 李兴德 国家国际科技合作专项 合作基础与合作能力 二 报告提纲 合作方案 四 经费概算 六 项目简介 研究背景分析 我国每年新发癌症病例约350万 死亡约250万 居民因癌症死亡率高达13 每分钟就有6人被确诊为癌症 肿瘤的早期诊断是提高治愈率和存活率的关键 但目前我国就诊癌症患者中 早期病例不足10 国家中长期科学和技术发展规划纲要 和 医疗器械科技产业 十二五 专项规划 重点支持恶性肿瘤等重大疾病筛查产品 数据来源 2012中国肿瘤登记年报 肿瘤斑块早期发现 肿瘤斑块早期干预 临床需求 光学成像技术 通过对人体组织高分辨率在体实时成像 具备肿瘤早期诊断能力 临床常用肿瘤诊断技术简介 项目简介 研究背景分析 项目简介 研究背景分析 荧光分子同时吸收两个光子 跃迁到激发态 返回基态时产生荧光 直接对组织进行亚细胞层次上在体无创成像 双光子内窥成像技术及其临床优势 直接对在体组织进行亚细胞层次上无创成像 光损伤小 成像深度大 全光纤扫描双光子内窥技术 1990年 双光子激发应用于荧光激发系统 世界上第一台双光子扫描显微镜问世 目前Zeiss Leica Olympus和Nikon等公司已推出高性能双光子成像显微镜 然而 国内外均无商业化的双光子内窥成像系统 国际上如美国约翰霍普金斯大学等 国内如华中科技大学大学 浙江大学等单位均开展了大量的相关研究工作 但仍无成熟商用产品 双光子内窥成像系统的研发仍然存在多项技术难点 如 全光纤探头技术 飞秒激光脉冲导光技术等 而美国约翰霍普金斯大学全球率先攻克了全光纤内窥成像关键技术瓶颈 项目简介 研究现状 集聚国内外优势力量和先进技术解决制约双光子成像的关键瓶颈问题开发出首款双光子内窥成像系统产品具有重要的科研及临床意义 合作基础与合作能力 二 报告提纲 合作方案 四 经费概算 六 合作能力 中科院苏州医工所是专门从事医疗器械研发的国立研究机构 由长春光机所筹建 具有丰富的光学工程方面的技术积累 医用光学成像技术是本所的重要研发方向 建有江苏省医用光学重点实验室 已成功研发用于生物医学研究的激光共聚焦成像技术平台 中方单位 中科院苏州医工所 合作能力 实验装置 左 与徕卡TCSSP5II 右 成像对比 共聚焦显微镜整体结构 扫描成像机构 中方 成功研发激光扫描共焦显微系统 共聚焦扫描头 合作能力 美方单位 约翰霍普金斯大学 合作方美国约翰霍普金斯大学 在生物医学 生物医学工程及临床医学等领域 是全球顶尖的研究机构 已研发了世界首台全光纤双光子内窥显微成像系统 采用了全球首创的全光纤探头技术 以面向临床应用为目的 目前已经完成了原理样机验证和动物实验 处于国际领先水平 合作能力 美方 成功研发便携式双光子荧光与二次谐波内窥成像系统 Y Y Zhang K Murari andX D Li ProcNatAcadSci 2012 合作基础 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所与美国约翰霍普金斯大学生物工程系合作备忘录 AgreementonR Doffiber opticscanningtwo photonfluorescenceendoscope 规定了双方在项目合作 人才培养 联合办学 权益分配等多方面的合作事宜 合作基础与合作能力 二 报告提纲 合作方案 四 经费概算 六 合作目标 合作研发癌症早期无创检测用高分辨双光子内窥镜系统 为癌症的早期诊断提供一种新型技术手段 推动我国在体光学成像技术的发展 逐步形成自主创新能力 系统构成 双光子内窥镜系统构成 扫描探头 样品 合作内容 1 紧凑型可调谐飞秒激光器技术 研究影响超短脉冲激光功率 稳定性和光束质量的因素 实现飞秒激光器谐波锁模的可控性 2 超短脉冲激光导光技术 研究高次模双包络光纤导光技术 实现较短距离内预啁啾脉冲的快速压缩 并且实现较小的弯曲损耗 合作内容 3 低内稟噪声的双包络光纤 采用纯二氧化硅纤芯抑制背景双光子效应 采用双包络光纤增大双光子荧光信号收集 攻克具有更大内包络直径 320 m 和更高的数值孔径 NA 0 35 的双包络光纤技术 4 微型光束二维扫描仪 微型光束二维扫描仪包括管状压电驱动器和双包络光纤 压电驱动器PZT带动双包络光纤扫描 微型梯度折射率透镜实现激发光信号的聚焦与荧光信号收集 可以获得螺旋形或Lissajous形扫描方式 合作内容 5 宽谱微型高质量聚焦系统 实现宽谱型聚焦能力 光收集能力是传统单模光纤的400倍 6 高灵敏信号探测技术 荧光信号经过微型梯度折射率透镜 NA 0 46 放大倍率0 7 工作距离0 9mm 收集 并经过二色镜反射到高灵敏度光电倍增管PMT 短通滤波片滤除650nm以上的光能量 提高信噪比 最后 信号经过放大器进行放大 实现高灵敏度信号探测 表1宽谱微型高质量聚焦系统设计参数 合作基础与合作能力 二 报告提纲 合作方案 四 经费概算 六 合作方案 项目实施方案 项目领导小组 项目监理委员会 项目研制组项目负责人 总体策划 方案设计 任务分解 节点控制 项目监理组 整机设计和系统集成组 动物实验及临床实验组 光纤扫描及宽谱聚焦组 指导咨询 监督检查 飞秒激光及导光技术组 技术指导委员会 外协及关键工艺技术组 外方专家 中方专家 苏州国科医疗科技发展有限公司 苏州医工所全资产业化子公司 技术路线 双方任务分工及进度 成立联合研究小组 新增项目研究经费600万元 建成医用光学成像实验平台 项目实施进度图 合作基础与合作能力 二 报告提纲 合作方案 四 经费概算 六 考核指标及预期成果效益 项目完成时 完成临床试验 并开始申请国家医疗器械产品注册证 并实现产业化 预计量产后年产值将达到6000万元 预计利润2000万元 经济社会效益 建立高分辨双光子内窥成像技术平台 掌握关键核心技术 主要设计指标为 分辨率 横向0 5 m 轴向4 m 光束扫描方式 螺旋扫描或Lissajous扫描 光束扫描速度 2 5 5kHz 成像速度 5 20FPS 考核指标及预期成果 双方权益分配 项目形成的知识产权 双方各占50 合作基础与合作能力 二 报告提纲 合作方案 四 经费