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海聚人才宋红欣:3D打印眼镜将突破百年制镜技术

浏览次数: 发布时间:2018-06-27
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2017年9月20日下午,一场项目路演正在北京上演,但台上的参赛选手并不是创业者,而是来自北京市各大医院的医生。这些医生并不是“不务正业”,而是来参加首届“首都转化医学创新大赛”总决赛。

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转化医学是指将临床诊疗与医学研究联结起来,针对临床治疗中面临的“痛点”开展研究,并将研究成果予以产业化,实现提升临床治疗水平的目的。因此,这一学科被形象地称为“从实验台到病床”的科学。而最了解这些“痛点”的,无疑就是医院中的临床医生。


“首都转化医学创新大赛”就为这些临床医生提供了展示其创新成果的平台。大赛一开始,就受到广泛关注。北京地区各级医疗机构共申报了400多个项目。


而在经过初赛、复赛层层选拔进入总决赛的27个项目中,一项名为“个性化定制3D打印眼镜镜片的应用”受到了评委的关注,一举摘得“最具投资价值奖”、“最佳创意奖”、“总决赛二等奖”三项大奖,成为唯一荣获3项嘉奖的项目。


这个项目的获奖者叫宋红欣,来自首都医科大学附属北京同仁医院(以下简称“同仁医院”)。他是一名海归,并入选了“北京海外人才聚集工程”(以下简称“海聚工程”)。而从他归国加入同仁医院北京市眼科研究所,到此时获得这一奖项,还不足一年。是什么让他在如此短的时间就在转化医学上取得了成果?带着这个疑问,记者近日走进北京市眼科研究所,采访了宋红欣博士。

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出国求学奠定厚实基础


虽然宋红欣博士是同仁医院通过“海聚工程”引进的海外人才,但他实际上是同仁医院的“老人”了。1998年,他从首都医科大学临床医学专业毕业前就到同仁医院各科室进行了实习,并最终留在了眼科。这里还有个小插曲,实习时他各个科室基本都待了,由于工作认真,科室主任也都希望他能留下。但他最终却选择了没去实习过的眼科。谈及原因,他说是因为觉得眼科是同仁医院的优势学科,更有挑战性。


确实,同仁医院始建于1886年,最初就是一家眼科诊所,经过百余年的发展,已成为以眼科学、耳鼻咽喉科学为国家重点学科的大型综合三甲医院。老百姓都知道看眼病、配眼镜去同仁医院最好。


进入同仁医院眼科后,宋红欣工作努力,不断向前辈学习,提高诊疗技术。几年下来,他已成长为一名合格的主治医生,每天在临床一线,接触各种眼科病人。但是,接触的疑难杂症病人越多,他越感到仅凭丰富的临床经验难以进一步提升技术水平。这也激发了他对新技术新疗法的强烈渴望。


“我想去发达国家看看他们的医疗水平到底有多先进。”有了这样的想法,宋红欣就开始考GRE,申请美国医学院。最终,他如愿拿到了美国印第安纳大学眼科视觉科学及视光学专业的全额奖学金。


当时,他在同仁医院的工作、生活都很稳定,很多人也不理解他为何要选择出国,甚至自己也打过退堂鼓。在海外求学的第一年里,语言交流障碍、学业节奏又快,宋红欣承受了很大的压力,一年下来掉了15斤肉。“要不我不读了?回去工作会轻松很多。” 这样的念头一起,宋红欣马上又说服自己,“全额奖学金都拿到了,不读太可惜,咬咬牙坚持住”。他的老领导,王宁利教授、魏文斌教授也时常打电话鼓励他把学业读完。


在美国期间,他真正领略到了发达国家先进的医疗水平,对他们将最先进的技术运用到医学研究和临床诊疗的能力尤其印象深刻。

“当时我刚去,看到他们将NASA原本用于天文望远镜的一个自适应光学系统运用到眼科中,那个感觉还是很震撼的。”


宋红欣还注意到,美国许多新的医疗技术和医疗器械都是临床医生开发出来的,这一方面得益于许多美国临床医生都具备工科知识基础,另一方面更得益于美国有一整套鼓励临床医生创新的体系。


因此,宋红欣在美国留学、工作期间,一边恶补工科知识,一边也在观察思考着美国临床医生的创新过程。这为他回国后在转化医学上很快做出成果奠定了基础。


2010年,宋红欣以优异的成绩获得美国印第安纳大学眼科学博士学位。之后在美国罗杰斯特大学Strong Hospital眼科以及视觉科学中心工作,期间考取了美国执业医师资格并从事眼科临床及科研工作。如果他待在美国,可以享受到很好的物质生活。


但梁园虽好,终非故乡。虽然在美国待了十多年,但在文化上他总没有融入感。在职业发展上,也可以很清晰的看到“天花板”。而每次休假回国,他都要回同仁医院看看,与以前的领导、同事聊聊,感觉无比亲切,也发现国内的发展机会更多。


因此,2016年他很快就与同仁医院谈好了“回归”事宜,并于12月入选了“海聚工程”。2017年3月,他就从美国辞职,全职回到了同仁医院,一边做临床医生,一边在北京市眼科研究所从事科学研究。

3D打印突破成果转化难题


要想了解宋红欣研究的3D打印眼镜是怎么一回事,就要从一切的起点——人的眼睛说起。

眼睛成像的所有瑕疵都可以用像差来描述。物体通过光学系统后,其成像不能准确无误地再现物体原形的现象就叫像差。像差又分为低阶象差和高阶像差,前者是我们通常所说的近视、远视、老视以及散光。后者则表现得更为复杂,包括球差、彗差、三叶草、四叶草、色差以及不规则散光等


形象一点来说,低阶像差的产生是因为我们的眼球较正常时长了、扁了或者宽了,而高阶像差的产生则是因为我们的眼球表面变得坑坑洼洼了。矫正低阶像差,因为像差是规则的,可以通过我们佩戴的规则球面眼镜予以矫正。而对于高阶像差这样不规则的像差,普通眼镜就无能为力了。


宋红欣在临床上见过许多病人,在做过角膜移植术后为矫正不规则像差,提高视力,需要将一副硬性角膜接触镜戴到眼睛里,然后靠泪液填充之间的空隙,从而“磨平”那些坑坑洼洼。但由于其直接接触眼球,会有异物感,许多患者都难以适应。而且眼镜成本高,一副动辄要5000元,佩戴两年还要再换新的眼镜。


为此,同仁医院的王宁利教授团队早在2006年就在国家863课题的资助下,研发可以矫正高阶像差的眼镜。经过多年的努力,成功研制了角膜屈光改变分析系统和矫正镜,完成了原理验证和样机搭建。但遗憾的是,受检测核心部件和镜片加工成本高昂的限制,相关技术成果难于实现产业化推广。


“如果在角膜坏掉之前,戴一副自由曲面的框架眼镜,把角膜凸起的不规则像差给矫正了,这类患者依然能维持很好的视力。”而这个自由曲面就是基于对患者角膜的分析而“量身定制”的。这样的眼镜表面不再是光滑的,而是凹凸不平的。但由于要求的精度高,工艺复杂,如果用传统的制镜技术制作,成本将非常高昂。


如何才能将成本降下来,宋红欣做了很多研究。在一次学术会议上,他遇到了一位从事医学材料3D打印的创业者。两人萌生了合作研究用3D打印技术制作自由曲面眼镜的想法。


如今,这一团队通过不断摸索,采用3D打印技术,初步实现了自由曲面镜片的高精度制造,加工成本较传统方法降低10倍以上。


“我们将可以定制个性化眼镜,矫正临床上各种应用普通眼镜无法矫正的屈光问题,同时提高眼镜的容错能力和佩戴性,让患者获得良好的矫正视力。”


对于已有百年历史的制镜技术,这将是一项突破。


“中国有上百亿元的眼镜市场,但是我们从清朝开始就在使用规则球面的眼镜。200多年以来,我们的制镜技术一直没有突破性进展,很多镜片需要从国外进口,这不仅包括复杂的自由曲面眼镜,甚至还包括一些普通镜片材料。”


巧的是,100多年前正是在同仁医院成立了华北地区首家“磨镜室”,减少了对国外的依赖,引领了中国的制镜技术。而宋红欣与团队研究的3D打印眼镜则有望推动同仁医院继续保持在制镜技术领域的领先地位。


“不论是解决制镜技术升级换代,还是实现眼镜制造本地化的课题,对于眼科医疗工作者来说都责无旁贷。”宋红欣的话发自初心,也源于使命。


转化医学之路还长


自从在“首都转化医学创新大赛”上获奖以后,就有好几个投资人曾找过宋红欣,但他都没有签投资协议。一方面在于3D打印眼镜的技术在精度等方面还需要进一步完善,更重要的原因在于对如何将这项研究推向市场,同时保护好知识产权,他并不清楚。


“万一签个对赌协议,把自己搁进去怎么办?”他和团队在这方面缺乏帮助,只能自己摸索。


相比之下,美国在这方面就有一套比较成熟的体系。宋红欣介绍,在美国的医院或高校,都有一个部门叫成果转化办公室,配备了专业的律师、会计师,专门帮助科研人员进行创新成果的转化。而且,成果转化的收益也归科研人员所有。所以,美国的临床医生创新的热情很高。


因此,宋红欣希望医院或政府也能成立相关的成果转化机构,让金融、法律等专业人士加入进来,提高医疗创新成果转化效率,降低产业化风险。


事实上,国家有关部门已经行动起来。2016年4月,国务院发布了《关于印发促进科技成果转移转化行动方案》;同年9月,国家卫生计生委公布《关于加强卫生与健康科技成果转移转化工作的指导意见》,提出科技成果转移转化是卫生与健康科技创新的重要内容,对推进“健康中国”建设具有重要意义。


宋红欣说,王宁利教授提出的一个关于“小医”、“中医”、“大医”的理念对他影响很深。在王宁利教授看来,只懂得治病的医生是“小医”;能从临床问题入手,通过创新攻克难关,是谓“中医”;不但在解决方案上有技术创新,还能将其上升到“健康中国”战略层面进行思考,可称为“大医”。


“我希望至少能做一个‘中医’”。宋红欣很坚定的说。


链接

宋红欣,美国印第安纳大学视觉科学与生理光学博士,博士毕业后就职于美国罗杰斯特大学视觉科学中心,期间作为负责人之一参与美国国立卫生研究院(NIH)研究项目。于2016年12月入选第十二批北京市“海聚工程”,被聘为北京市特聘专家,于2017年3月入职北京同仁医院,当年晋升为研究员,今年被首都医科大学认定为教授。


——本文转自中关村杂志