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2013年新闻报道

   年轻团队逆袭世界难题 ——我国数字PET研发纪实

2013年10月01日记者 郎冰

“初步估计,今年底我们会生产出首台大型数字PET样机;有投资的话,2年后产品就会推向大众。”这是华中科技大学教授谢庆国团队的近期目标。他们的研究成果——“PET数字化领域取得技术突破”曾入选由两院院士评选的2012年中国十大科技进展新闻提名。

究竟什么是数字PET?中国核学会核医学分会理事长张永学将其与天文望远镜对人类探索太空相媲美,“它能使医生更早、更精微地发现肿瘤”。这将大大增加癌症患者在早期发现病灶的机会,尽早开始治疗,从而节省大笔医疗费用,引领我国高端医疗仪器产业实现跨越式发展。

从铁皮屋起步

PET全称正电子发射断层成像仪,能从生物细胞水平的代谢活动上对疾病进行定量认识与评价,可以通过无创可视化来“看”癌症,是目前临床上用来诊断和指导治疗肿瘤的最佳手段之一,代表一个国家医疗装备产业发展的最高水平。目前全球临床PET市场基本被美国通用电气、德国西门子、荷兰飞利浦等三家跨国公司垄断,其数字化自20世纪80年代以来一直是世界难题。

在我国美丽的江城——武汉,一群平均年龄不足30岁的热血青年,因谢庆国的感召,集结在华中科技大学“PET仪器开发与多模医学成像实验室”旗下,组成一支涵盖13个学科的医理融合、医工交叉团队,在华中科技大学浓郁的学术科研氛围的熏陶下,凭借着激情、梦想、勇气和责任,两步并着一步跑,向数字PET发起“猛攻”——
首次提出多电压阈值采样方法,破解高速PET闪烁脉冲直接数字化的难题;
首次开展了新型硅光电倍增器在PET仪器中的应用;
获得全球第一个数字PET发明专利;
开发出全数字化、模块化PET探测器;
研制出首台小型数字PET机器;
……

如今,在国家自然科学基金委、科技部和教育部的支持下,数字PET团队在世界范围内获授权专利二十余项,已拥有完整的自主知识产权,预计未来3年到5年,专利总数将达100项。在分辨率这一关键指标上,数字PET实现了重大突破:商用PET能诊断出的癌症,在癌细胞个数只有1/20时,就能被数字PET诊断出来。

这一成果的取得也是协同创新的硕果。不仅科研团队是由13个学科的研究人员组成,医理融合、医工交叉,而且还与同济医学院附属协和医院PET中心合作。为了打破两个团队间的专业隔阂,他们总是“裹”在一起,不断相互磨合借鉴。谢庆国还把自己最优秀的学生全部送到PET中心做实验,让他们踏踏实实地接接医学的“地气”。

数字PET团队为此付出的努力只有他们自己知道,外人也许可以从这个科研团队的生存发展哲学——“以挣扎求发展,以发展求支持,以支持求卓越”中有所感悟。

谢庆国向记者回忆起这些艰苦历程时,却始终神情怡然,甚至自我调侃。“我们团队的创新宗旨是,以社会需求和个人兴趣为导向,以培养行业领军人才为目标,充分激励每一名学生的潜力。因而,团队始终充满乐观和活力。”正是这种非功利的兴趣和活力,令团队不论面临何种挑战都能甘之如饴,坚定前行。

让年轻人作主

采访数字PET团队,记者发现,不论是实际研究操作还是日常事务打理,都是年轻学子在忙前忙后,井然有序而又朝气蓬勃。原来,在这个实验室,导师只在涉及实验室发展规划、研究方向等重大决策时,才充分发挥主导作用。除此之外,实验室不拘陈规,大胆放手把领导和管理工作全权交给学生。“不能害怕学生犯错误,因为他们的人生要由他们自己负责。”谢庆国努力为实验室营造出蓬勃的科研氛围和一流的教育环境。

“要把调动学生主观能动性作为人才培养的基石。”从实验室建立伊始,谢庆国便坚持这一教学理念,对实验室独创性采用了单元式管理结构,分出研究单元、综合项目单元、研究支持单元3个部分,主要工作全部由学生自主完成。此外,实验室还建立了一套独特的评价体系,引导学生制定人生与职业规划,激发学生的社会责任感与使命感。

2005年进入实验室的朱俊已是团队老人,目前还是博士生的他经常应邀参加学术讲座,还定期对实验室的新同学进行培训。“大一时,我便进入谢老师的实验室,经过一年深入接触后,越发感到数字PET研究是一项极富价值又充满乐趣的事业,便决心把今后的求学生涯都投入其中。”朱俊的话传达出团队很多成员的心声。

同是博士生的袁戎,不但负责团队的行政事务,还在谢庆国的前瞻性指导下,根据自己生物医学工程的学科背景和兴趣爱好,研发出可以在PET/CT设备中配套使用的个体化肝脏手术规划系统。这套系统应用医学图像处理技术,通过团队已获专利的图像分割与建模方法,在术前向医生提供肝脏、血管、病灶的三维模型,评估手术风险与预后。“去年4月,在80后‘暴走妈妈’樊红的肝移植手术中,我重建出的血管模型和虚拟手术方案得到了临床医生的一致好评,手术十分成功。”袁戎向记者兴奋地介绍道。
“我希望大家都对自己的职业、人生有发展规划,让实验室成为培养科研和产业领军人才的沃土。”谢庆国认为,要引导学生根据自身兴趣、学科背景选择研究方向,充分发挥出每名成员的动力、激情和潜力。“还要不断自我激励,用勇气和社会责任感来实现自己的理想。因为,别人的工作就是你的生活,你的工作就是别人的生活。”这是谢庆国的人生哲学。

产业前景可期

2001年获得博士学位后,谢庆国曾一度被戏称为“华工自控第一闲人”。因为他连续九个月,经常花整个下午打篮球。“当时一直在想,怎样给自己规划一个既值得研究,又能广泛应用的领域。”深思熟虑后,谢庆国决心把PET研究作为自己梦想中的事业。

“科研要以应用为驱动。”在这一原则指导下,团队不但通过“源头创新、产业运作与临床应用”三位一体创新模式,完成了数字PET整个研发过程,并着手向临床应用与工业化生产阶段推进。

2010年,小型数字PET机器面世,经过一系列小动物成像试验后,得到的科学数据令人十分振奋,主要性能指标都达到世界领先水平。目前,通过与高科技企业——苏州瑞派宁科技有限公司产学研合作,小型数字PET机器即将推向市场,将在科学研究、药物开发领域一显身手。

专家估算,如果以CT、MRI等医学成像设备发展为参照,经过数字PET的革新后,全球PET设备市场有可能从现在的80亿美元增加到1000亿美元,全球PET应用市场则会从50亿美元/年增加到2000亿美元/年。因此,专家建议,我国应将自主创新的数字PET当成一项重大民生工程和新兴高端装备产业予以关注,支持其实现国产化。这将不仅造福于人民,还可能像数码相机取代普通胶片相机一样,数字PET将会取代现有商业PET,引发一场医疗高端装备制造与应用的革命。

         

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