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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，下載量就已經(jīng)超過了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)隊完成，題目是：《可穿戴心臟超聲成像儀》（A wearable cardiac ultrasound imager）。
這個團(tuán)隊開發(fā)了一種只有郵票大小的可穿戴超聲貼片設(shè)備，可以24小時對心臟進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，即便劇烈運動時也能正常工作。而在此之前，人們要做類似的心臟監(jiān)測，不僅需要笨重的醫(yī)學(xué)設(shè)備和專業(yè)的技術(shù)人員，而且無法獲取患者在運動當(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，還有它長達(dá)136頁的篇幅。
“一些其他論文中通常一帶而過的內(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《中國科學(xué)報》說——他們目前已為這項技術(shù)申請了專利。
“寫得這么詳細(xì)可能確實不利于技術(shù)保密，但我們發(fā)表文章的目的就是讓別人來重復(fù)和效仿，所以就沒想著‘留一手’。”徐升笑道。
一張“小郵票”，隨時隨地監(jiān)測心臟動態(tài)
多年前，徐升在就醫(yī)時體驗過一把“負(fù)荷超聲心動圖”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，但在劇烈運動，或遭受情感壓力和身體壓力時就會表現(xiàn)出來。“負(fù)荷超聲心動圖”就旨在檢測患者心血管系統(tǒng)對各類負(fù)荷的反應(yīng)狀況。徐升接受的是運動負(fù)荷檢查。跑步前，醫(yī)生用超聲探頭對他進(jìn)行心臟成像檢測。接著，他需要在一臺跑步機上持續(xù)跑步，速度設(shè)置越來越快，他也跑得越來越吃力，直到感覺實在跑不動了，就迅速從跑步機上下來，跳到旁邊的一張床上，這時醫(yī)生就會拿出超聲探頭對他的心臟進(jìn)行掃描。檢查完后，徐升跟醫(yī)生聊了一會兒。他了解到當(dāng)前的檢測技術(shù)，事實上只能檢測患者在運動前和運動后的心臟狀態(tài)，而無法實時檢測運動當(dāng)下的狀態(tài)。“患者從停止運動的那一刻起，心臟就已經(jīng)開始休息了，10秒之內(nèi)心率就會下降很快，這對檢測準(zhǔn)確性的影響非常大，這段檢測無法覆蓋的盲區(qū)，也是國內(nèi)外的一個技術(shù)空白。”徐升說。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。他們從實驗室制造柔性生物醫(yī)學(xué)電子設(shè)備的傳統(tǒng)優(yōu)勢出發(fā)，向著更高難度的目標(biāo)進(jìn)軍。團(tuán)隊設(shè)計了一款尺寸為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，即便在劇烈動時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)金屬復(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。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)一款針對心臟檢查的柔性電子設(shè)備是很好的開始。”徐升說，“但這項技術(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、腹主動脈、脊柱和肝臟等等。”這篇長達(dá)136頁的論文，包括23頁正文和110多頁補充材料。“這些材料里包含大量的實驗數(shù)據(jù)、實驗細(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)計相比有什么優(yōu)勢和劣勢；在成像過程中為什么會出現(xiàn)噪聲干擾，怎么解決這種噪聲干擾……”胡鴻杰向《中國科學(xué)報》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)和驗證相關(guān)實驗，提升論文的實際影響力。但風(fēng)險也很明顯：可能對專利申請和保護(hù)產(chǎn)生影響；而且寫作時間延長后，論文被“搶發(fā)”的風(fēng)險也大大增加了。對這些顧慮，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3次，但是我們也‘搶’過別人的，很正常。”“最重要的，科研不是做‘一錘子買賣’。我們既然做這個工作，就要盡可能地把它更好地展示出來。這種態(tài)度本身也助于把每一件工作做好。”他說。“常常有同學(xué)問我，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了很大助力。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，把每一份簡歷都投給了國內(nèi)的學(xué)術(shù)機構(gòu)。“我大學(xué)畢業(yè)后，就來到了加州大學(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，所以我還是要回國工作的。”胡鴻杰說。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第一個“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。但這項工作帶給他的最大收獲，是在領(lǐng)導(dǎo)一個小團(tuán)隊的過程中，建立了從確定學(xué)術(shù)課題到組織開展工作的獨立科研能力。“徐老師在培養(yǎng)學(xué)生的過程中，很注重‘授人以魚不如授人以漁’。”胡鴻杰說，“他會啟發(fā)我們自己產(chǎn)生idea，然后教會我們判斷一個idea是否有價值，以及如何付諸實踐。”胡鴻杰發(fā)現(xiàn)，讀文獻(xiàn)和聽學(xué)術(shù)報告，是獲取idea最重要的源泉。而且在讀和聽的過程中，要時刻保持思考，“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)知識和技術(shù)來完善這些缺陷？如果我做到了，算不算解決了一個重大問題？經(jīng)常思考這些問題，idea就會自然而然地產(chǎn)生。”他說。在做一個科研小團(tuán)隊的leader時，胡鴻杰認(rèn)為，“一定要著眼大局，而不是只盯著項目的一小部分。要把整個項目的進(jìn)展、節(jié)點放在心里，有序推進(jìn)；此外，要培養(yǎng)自己閱人的能力，讓每個人去做最擅長、最合適的事情，同時根據(jù)大家的表現(xiàn)進(jìn)行及時反饋。最后，科學(xué)家也要有良好的社交能力，這樣才能更好地實現(xiàn)交流和合作。”近日，胡鴻杰剛剛收獲了一個名為“寺崎久子青年創(chuàng)新旅途獎”（Hisako Terasaki Young Innovator Award）的獎項，這個獎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)的個人。面對即將到來的科研生涯新篇章，胡鴻杰整裝待發(fā)。https://www.nature.com/articles/s41586-022-05498-z
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