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穿上特制“小馬甲”,吸入特制的氙氣體,屏氣3-5秒鐘,肺部的角角落落即清晰“可見”。
3月30日,湖北日?qǐng)?bào)全媒記者從中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院獲悉,由該院周欣研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研制出的人體肺部氣體磁共振成像裝備即將在全球率先進(jìn)入臨床。該設(shè)備突破多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù),核心指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先,實(shí)現(xiàn)了高端醫(yī)療裝備的自主可控,將為肺病患者的早診斷和早治療作出重要貢獻(xiàn)。
讓肺部“殺手”無處隱藏
肺部疾病是嚴(yán)重威脅人民生命健康的重大因素,肺癌位居我國(guó)惡性腫瘤發(fā)病首位。提高對(duì)肺部疾病的檢測(cè)技術(shù)水平并及時(shí)對(duì)肺部疾病進(jìn)行篩查,實(shí)現(xiàn)早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療至關(guān)重要。
周欣告訴湖北日?qǐng)?bào)全媒記者,肺部常規(guī)的影像學(xué)檢測(cè)手段包括胸透、CT和PET等技術(shù)。磁共振成像技術(shù)是一種對(duì)人體無損、無電離輻射的檢測(cè)手段,能對(duì)人體大部分組織和器官的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行成像,但肺部是臨床磁共振成像中的“黑洞”。
“當(dāng)前臨床磁共振成像信號(hào)來源于人體中水質(zhì)子的信號(hào),肺部是空腔組織,其水質(zhì)子的密度比正常組織低約1000倍,因此無法實(shí)現(xiàn)肺部空腔氣體的成像?!敝苄澜忉尩?。
在國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)(部委推薦)的支持下,周欣帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在超極化氣體的制備,肺部氣體快速磁共振成像和重建,常規(guī)臨床磁共振成像裝備兼容等技術(shù)方面取得了一系列重大技術(shù)突破:研發(fā)的醫(yī)用氙氣體發(fā)生器可將磁共振信號(hào)增強(qiáng)70000倍,讓肺部氣體磁共振成像從“不可看”成為“可看”;肺部快速成像技術(shù)將“可看”提升至“看清”;可穿戴式人體肺部氣體磁共振成像探頭和升降頻多通道射頻裝置,完成從“看清”到“好看”的飛躍。
湖北省科技廳相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,人體肺部氣體磁共振成像裝備有效解決了肺部結(jié)構(gòu)和功能的無損、定量、可視化檢測(cè)瓶頸技術(shù)背后的科學(xué)難題,讓肺部疾病“殺手”無處隱藏。同時(shí),這一成果取得我國(guó)高端醫(yī)療裝備少有的原始創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)了自主可控。
“不求一鳴驚人,只求一戰(zhàn)到底”
人體肺部氣體磁共振成像設(shè)備在“臺(tái)上十分鐘”,背后是周欣帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)“十年功”的艱辛付出。
“回來吧,現(xiàn)在中國(guó)正大力發(fā)展科技?!?009年,葉朝輝院士的一句話,讓周欣放棄國(guó)外優(yōu)厚待遇回國(guó)。一個(gè)人就是一支團(tuán)隊(duì),他的“實(shí)驗(yàn)室”占了研究所大廳的“6塊地板磚”,一個(gè)螺絲釘?shù)墓潭ㄋ加H力親為,工作到凌晨是常態(tài)。
周欣說,中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所(精密測(cè)量院的前身)核磁共振學(xué)科有著半個(gè)多世紀(jì)的歷史,葉朝輝院士、劉買利院士等兩代科學(xué)家的愛國(guó)精神、創(chuàng)新精神讓該學(xué)科走在國(guó)際前沿。
上世紀(jì)90年代,周欣是這里的學(xué)生。當(dāng)時(shí),進(jìn)口儀器價(jià)格昂貴,修不起,“罷工”是“家常便飯”。
“博士5年,我大部分時(shí)間在修儀器?!敝苄勒f,這段經(jīng)歷讓他深刻認(rèn)識(shí)到,科研一定要自主創(chuàng)新。
從一個(gè)人回國(guó)到70人的團(tuán)隊(duì),從“6塊地板磚”到國(guó)際關(guān)注的實(shí)驗(yàn)室,周欣帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不負(fù)眾望,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)肺部氣體磁共振技術(shù)從無到有的突破,打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖,核心技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先。
12年,成功的背后是無數(shù)次的失敗。周欣的學(xué)生、磁共振中心工程師謝軍帥說,坐“冷板凳”的日子里,老師常說:“做科研,不求一鳴驚人,只求一戰(zhàn)到底!”
做科研以國(guó)家需求為己任
2020年1月22日晚12點(diǎn),距離武漢交通管控還有10個(gè)小時(shí),周欣從北京搭乘當(dāng)日最后一班飛機(jī)回到武漢。
“這時(shí)候還趕回武漢,我不能收你車費(fèi)?!比C(jī)場(chǎng)的路上,北京的出租車司機(jī)對(duì)周欣說。團(tuán)隊(duì)其他核心成員也想方設(shè)法從全國(guó)各地趕回武漢,其中,即將結(jié)婚的副研究員李海東悄悄給家人留下一封信后,連夜從河南自駕趕回武漢。李海東在周欣團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)、工作十余年,他說:“周老師常說,做科研要找準(zhǔn)方向,要將個(gè)人興趣和重大科學(xué)問題及國(guó)家需求相結(jié)合?!?/font>
在武漢市金銀潭醫(yī)院原院長(zhǎng)、“人民英雄”張定宇的支持下,團(tuán)隊(duì)將研制出的人體肺部氣體磁共振成像裝備安裝在武漢市金銀潭醫(yī)院,在全球率先開展新冠肺炎患者肺功能臨床評(píng)估,同期還將設(shè)備應(yīng)用于武漢同濟(jì)醫(yī)院等抗疫一線,共計(jì)對(duì)新冠患者1500余人次進(jìn)行肺部微結(jié)構(gòu)和功能的全面評(píng)估。
研究發(fā)現(xiàn),雖然普通癥出院患者的肺部CT影像和吹氣肺功能參數(shù)無異常,但氣體磁共振成像影像顯示,其通氣功能有輕微損傷,氣血交換功能明顯受損,大部分普通癥出院患者的通氣和氣血交換功能在第6個(gè)月隨訪時(shí)有進(jìn)程性改善。
該成果得到了國(guó)際同行的高度關(guān)注。周欣受美國(guó)約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院邀請(qǐng),作線上學(xué)術(shù)報(bào)告,英國(guó)牛津大學(xué)等機(jī)構(gòu)跟進(jìn)開展相關(guān)研究,指出:“氣體磁共振成像技術(shù)能夠精確定位肺部生理受損部位?!?/font>
此后,該設(shè)備在全國(guó)十余家醫(yī)院開展臨床研究。
科研成果全球領(lǐng)先落地湖北
12年前,周欣團(tuán)隊(duì)在啟動(dòng)這項(xiàng)研究時(shí),美國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)已提前起跑。但現(xiàn)在,我國(guó)這項(xiàng)技術(shù)成果已領(lǐng)先全球。周欣認(rèn)為,國(guó)家和湖北對(duì)科技創(chuàng)新的重視和支持是關(guān)鍵。
目前,中科院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院以知識(shí)產(chǎn)權(quán)作價(jià)入股,橫店集團(tuán)與上海聯(lián)影現(xiàn)金出資,共同成立“武漢中科極化醫(yī)療科技有限公司”,負(fù)責(zé)人體肺部氣體磁共振成像裝備產(chǎn)業(yè)化,預(yù)計(jì)市場(chǎng)空間可達(dá)百億元以上。
周欣介紹,基金委的國(guó)家重大科研儀器設(shè)備研制專項(xiàng)此前已支持肺部氣體磁共振成像設(shè)備4400萬元,這也是對(duì)于基礎(chǔ)原創(chuàng)的儀器研制支持力度最大的一類項(xiàng)目。湖北正支持中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院和華中科技大學(xué)共建生物醫(yī)學(xué)影像重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。該項(xiàng)目建成后,將為我國(guó)生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究、高端生命科學(xué)儀器與醫(yī)學(xué)影像裝備的研制與應(yīng)用提供先進(jìn)的科研環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件,全面提升生物醫(yī)學(xué)前沿及健康領(lǐng)域開展原創(chuàng)性研究的能力。
記者獲悉,人體肺部氣體磁共振成像裝備已經(jīng)通過了國(guó)家藥監(jiān)局創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查,有望在今年獲得全球第一個(gè)人體多核氣體磁共振的(醫(yī)療器械注冊(cè))證。
?。ê比?qǐng)?bào)全媒記者文俊 通訊員楊婷婷 王以豪)