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(wú)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)，但這些技術(shù)都有電離輻射，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)肺部通氣、氣血交換功能定量檢測(cè)。磁共振成像技術(shù)是一種對(duì)人體無(wú)損、無(wú)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(lái)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(wú)法實(shí)現(xiàn)肺部空腔氣體的成像。”周欣解釋道。

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(wú)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(wú)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(lái)吧，現(xiàn)在中國(guó)正大力發(fā)展科技。”2009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(shuō)，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。”周欣說(shuō)，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(wú)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(wú)數(shù)次的失敗。周欣的學(xué)生、磁共振中心工程師謝軍帥說(shuō)，坐“冷板凳”的日子里，老師常說(shuō)：“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)。”去機(jī)場(chǎng)的路上，北京的出租車司機(jī)對(duì)周欣說(shuō)。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(shuō)：“周老師常說(shuō)，做科研要找準(zhǔn)方向，要將個(gè)人興趣和重大科學(xué)問(wèn)題及國(guó)家需求相結(jié)合。”

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(wú)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。”

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(wàn)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(guò)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。