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剛剛博士后出站的胡鴻杰，以一作身份新發(fā)了一篇《自然》論文。結(jié)果，他的“電話被打爆”了。在論文發(fā)表僅一周時(shí)，下載量就已經(jīng)超過(guò)了44000次。
這篇論文由胡鴻杰所在的加州大學(xué)圣地亞哥分校徐升團(tuán)隊(duì)完成，題目是：《可穿戴心臟超聲成像儀》（A wearable cardiac ultrasound imager）。
這個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種只有郵票大小的可穿戴超聲貼片設(shè)備，可以24小時(shí)對(duì)心臟進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，即便劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)也能正常工作。而在此之前，人們要做類似的心臟監(jiān)測(cè)，不僅需要笨重的醫(yī)學(xué)設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)人員，而且無(wú)法獲取患者在運(yùn)動(dòng)當(dāng)下的心臟狀態(tài)。
可穿戴超聲貼片設(shè)備
令人印象深刻的，不僅是這篇論文的應(yīng)用前景，還有它長(zhǎng)達(dá)136頁(yè)的篇幅。
“一些其他論文中通常一帶而過(guò)的內(nèi)容，我們也非常詳細(xì)地寫了進(jìn)去。”論文通訊作者、加州大學(xué)圣地亞哥分校副教授徐升對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》說(shuō)——他們目前已為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了專利。
“寫得這么詳細(xì)可能確實(shí)不利于技術(shù)保密，但我們發(fā)表文章的目的就是讓別人來(lái)重復(fù)和效仿，所以就沒(méi)想著‘留一手’。”徐升笑道。
一張“小郵票”，隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)心臟動(dòng)態(tài)
多年前，徐升在就醫(yī)時(shí)體驗(yàn)過(guò)一把“負(fù)荷超聲心動(dòng)圖”檢查。一些心血管疾病在患者平靜的狀態(tài)下并不顯山露水，但在劇烈運(yùn)動(dòng)，或遭受情感壓力和身體壓力時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。“負(fù)荷超聲心動(dòng)圖”就旨在檢測(cè)患者心血管系統(tǒng)對(duì)各類負(fù)荷的反應(yīng)狀況。徐升接受的是運(yùn)動(dòng)負(fù)荷檢查。跑步前，醫(yī)生用超聲探頭對(duì)他進(jìn)行心臟成像檢測(cè)。接著，他需要在一臺(tái)跑步機(jī)上持續(xù)跑步，速度設(shè)置越來(lái)越快，他也跑得越來(lái)越吃力，直到感覺(jué)實(shí)在跑不動(dòng)了，就迅速?gòu)呐懿綑C(jī)上下來(lái)，跳到旁邊的一張床上，這時(shí)醫(yī)生就會(huì)拿出超聲探頭對(duì)他的心臟進(jìn)行掃描。檢查完后，徐升跟醫(yī)生聊了一會(huì)兒。他了解到當(dāng)前的檢測(cè)技術(shù)，事實(shí)上只能檢測(cè)患者在運(yùn)動(dòng)前和運(yùn)動(dòng)后的心臟狀態(tài)，而無(wú)法實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)當(dāng)下的狀態(tài)。“患者從停止運(yùn)動(dòng)的那一刻起，心臟就已經(jīng)開始休息了，10秒之內(nèi)心率就會(huì)下降很快，這對(duì)檢測(cè)準(zhǔn)確性的影響非常大，這段檢測(cè)無(wú)法覆蓋的盲區(qū)，也是國(guó)內(nèi)外的一個(gè)技術(shù)空白。”徐升說(shuō)。2019年初，課題組里的胡鴻杰博士領(lǐng)銜，開啟了關(guān)于可穿戴心臟超聲成像儀的研究。他們從實(shí)驗(yàn)室制造柔性生物醫(yī)學(xué)電子設(shè)備的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)出發(fā)，向著更高難度的目標(biāo)進(jìn)軍。團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一款尺寸為1.9厘米×2.2厘米×0.09厘米的超聲貼片，只有一張郵票大小，柔軟而且富有彈性，即便在劇烈動(dòng)時(shí)也能很好地貼合人體。貼片的背面有硅油，一方面用于與人體粘連，另一方面也起到了超聲檢查中耦合劑的作用。但這個(gè)小東西的巧妙還不止于此。它由壓電換能器陣列、液態(tài)金屬?gòu)?fù)合電極和三嵌段共聚物封裝而成。研究人員創(chuàng)新了加工方法和算法，讓設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高分辨率的B超成像，然后創(chuàng)造性地引入AI技術(shù)，把隱藏在B超圖像里的重要心臟參數(shù)提取出來(lái)。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)設(shè)備只能提取一些離散的數(shù)值，這張“小郵票”卻可以提取出連續(xù)的波形，為醫(yī)生提供更全面、更有價(jià)值的信息。“鑒于心血管疾病的突發(fā)性和危害性，開發(fā)一款針對(duì)心臟檢查的柔性電子設(shè)備是很好的開始。”徐升說(shuō)，“但這項(xiàng)技術(shù)絕不僅僅只應(yīng)用于心臟成像，它還可以推廣到其他深層組織的成像，例如下腔靜脈、腹主動(dòng)脈、脊柱和肝臟等等。”136頁(yè)論文，這個(gè)課題組不怕“吃虧”
這篇長(zhǎng)達(dá)136頁(yè)的論文，包括23頁(yè)正文和110多頁(yè)補(bǔ)充材料。“這些材料里包含大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，甚至可以具體到我們最終采用的探頭是什么樣的，與其他探頭設(shè)計(jì)相比有什么優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)；在成像過(guò)程中為什么會(huì)出現(xiàn)噪聲干擾，怎么解決這種噪聲干擾……”胡鴻杰向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》解釋，“此外我們還咨詢了很多臨床醫(yī)生，整理了大量與心臟疾病有關(guān)的資料，我們把這些也寫進(jìn)了論文。”這也是徐升團(tuán)隊(duì)一貫的風(fēng)格。“我也不知道這樣做到底好不好。”徐升表示，這種極其詳盡的論文寫作方法有利有弊。好處在于能夠幫助讀者理解論文內(nèi)容，也方便同行去重復(fù)和驗(yàn)證相關(guān)實(shí)驗(yàn)，提升論文的實(shí)際影響力。但風(fēng)險(xiǎn)也很明顯：可能對(duì)專利申請(qǐng)和保護(hù)產(chǎn)生影響；而且寫作時(shí)間延長(zhǎng)后，論文被“搶發(fā)”的風(fēng)險(xiǎn)也大大增加了。對(duì)這些顧慮，徐升表現(xiàn)得很豁達(dá)：“我就想，人各有命。我們的論文目前被‘搶發(fā)’過(guò)3次，但是我們也‘搶’過(guò)別人的，很正常。”“最重要的，科研不是做‘一錘子買賣’。我們既然做這個(gè)工作，就要盡可能地把它更好地展示出來(lái)。這種態(tài)度本身也助于把每一件工作做好。”他說(shuō)。“常常有同學(xué)問(wèn)我，為什么你們組只發(fā)‘大’文章，不發(fā)‘小’文章呢？”胡鴻杰笑道。最開始他也不是很理解徐老師的這種習(xí)慣。但他慢慢發(fā)現(xiàn)，這些精雕細(xì)琢、干貨滿滿的論文，給自己的科研生涯帶來(lái)了很大助力。所有求職簡(jiǎn)歷都投給了國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)
1992年出生的胡鴻杰，于今年年初博士后出站，正在尋找工作的他，把每一份簡(jiǎn)歷都投給了國(guó)內(nèi)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)。“我大學(xué)畢業(yè)后，就來(lái)到了加州大學(xué)圣地亞哥分校學(xué)習(xí)，在外面已經(jīng)飄了太多年了。家里的人都很思念我，所以我還是要回國(guó)工作的。”胡鴻杰說(shuō)。這篇新近發(fā)表的《自然》論文，帶他走上了從事科研工作以來(lái)第一個(gè)“小高峰”。他接到很多電話，有領(lǐng)域內(nèi)的專家學(xué)者交流探討，也有企業(yè)界的人士尋求合作。但這項(xiàng)工作帶給他的最大收獲，是在領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)小團(tuán)隊(duì)的過(guò)程中，建立了從確定學(xué)術(shù)課題到組織開展工作的獨(dú)立科研能力。“徐老師在培養(yǎng)學(xué)生的過(guò)程中，很注重‘授人以魚不如授人以漁’。”胡鴻杰說(shuō)，“他會(huì)啟發(fā)我們自己產(chǎn)生idea，然后教會(huì)我們判斷一個(gè)idea是否有價(jià)值，以及如何付諸實(shí)踐。”胡鴻杰發(fā)現(xiàn)，讀文獻(xiàn)和聽學(xué)術(shù)報(bào)告，是獲取idea最重要的源泉。而且在讀和聽的過(guò)程中，要時(shí)刻保持思考，“比如什么方面的研究還有不足和缺陷，我能不能利用自己的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)來(lái)完善這些缺陷？如果我做到了，算不算解決了一個(gè)重大問(wèn)題？經(jīng)常思考這些問(wèn)題，idea就會(huì)自然而然地產(chǎn)生。”他說(shuō)。在做一個(gè)科研小團(tuán)隊(duì)的leader時(shí)，胡鴻杰認(rèn)為，“一定要著眼大局，而不是只盯著項(xiàng)目的一小部分。要把整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展、節(jié)點(diǎn)放在心里，有序推進(jìn)；此外，要培養(yǎng)自己閱人的能力，讓每個(gè)人去做最擅長(zhǎng)、最合適的事情，同時(shí)根據(jù)大家的表現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)反饋。最后，科學(xué)家也要有良好的社交能力，這樣才能更好地實(shí)現(xiàn)交流和合作。”近日，胡鴻杰剛剛收獲了一個(gè)名為“寺崎久子青年創(chuàng)新旅途獎(jiǎng)”（Hisako Terasaki Young Innovator Award）的獎(jiǎng)項(xiàng)，這個(gè)獎(jiǎng)旨在表彰那些在職業(yè)生涯早期就取得卓越成果，特別是發(fā)展出突破性的，具有重大轉(zhuǎn)化潛力的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的個(gè)人。面對(duì)即將到來(lái)的科研生涯新篇章，胡鴻杰整裝待發(fā)。https://www.nature.com/articles/s41586-022-05498-z
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