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　　無需注射什么藥劑，也不用任何器械介入，只要吸一口氣，就像按下了電源開關(guān)，將黑暗的肺部磁共振影像（MRI）世界照得燈火通明：氣管、支氣管、肺葉的輪廓清晰可見；肺泡膜有多厚，也可以被精準測量；甚至氧氣從肺泡進入血液需要多少毫秒等目前臨床無法獲得的氣體交換功能參數(shù)也都迎刃而解。

　　這是什么樣的神仙技能？中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所（以下簡稱武漢物數(shù)所）研究員周欣可能最有體會。

　　過去五年里，受到國家自然科學基金委員會（以下簡稱自然科學基金委）國家重大科研儀器設(shè)備研制專項（部委推薦）支持，周欣帶領(lǐng)的團隊成功研發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的“用于人體肺部重大疾病研究的磁共振成像儀器系統(tǒng)”，成為目前全球首套核磁共振信號增強大于57000倍的人體肺部MRI儀器，關(guān)鍵指標國際領(lǐng)先。

　　回顧五年歷程，不僅科學研究領(lǐng)跑國際前沿，科研基金管理也為我國源頭創(chuàng)新一路“保駕護航”。自然科學基金委醫(yī)學科學部副主任徐巖英告訴《中國科學報》：“自然科學基金委鼓勵科學家立足國家戰(zhàn)略需求，進行原創(chuàng)性和獨創(chuàng)性的科學研究，我們按照相關(guān)管理辦法對項目的實施進行后期管理和監(jiān)督，服務(wù)于科學家，使其科研工作規(guī)范、有序、高質(zhì)量開展?！?/p>

　　立足國家戰(zhàn)略需求

　　隨著空氣污染等問題的加重，肺部疾病已成為嚴重的公共衛(wèi)生問題，其中，肺癌的發(fā)病率和死亡率均居我國惡性腫瘤首位，平均每4個死亡的癌癥患者中就有1人死于肺癌。

　　然而，對于肺部疾病的診斷，傳統(tǒng)的胸透、電子計算機斷層掃描（CT）和正電子發(fā)射斷層掃描（PET）等臨床常規(guī)的肺部影像檢測均為有電離輻射的檢查手段，不建議短期內(nèi)重復檢測。

　　“無論是面對國家發(fā)展需求，還是與國際科技強國相比，我國高性能醫(yī)療器械的自主研發(fā)能力依然較弱，多數(shù)依賴于國外進口。要使國產(chǎn)醫(yī)療器械真正‘做得出、推得開、有效益’，需要在核心技術(shù)上下功夫?！闭劶爱敵醯难芯坑媱?，周欣告訴《中國科學報》。

　　為了扭轉(zhuǎn)關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”的局面，周欣向自然科學基金委提出了國家重大科研儀器設(shè)備研制項目“用于人體肺部重大疾病研究的磁共振成像儀器系統(tǒng)”的申請。

　　“傳統(tǒng)的磁共振成像技術(shù)只能對水成像，由于肺部特殊的空腔結(jié)構(gòu)，檢測時存在‘盲區(qū)’，如果用氙氣作為造影劑，且信號足夠大，可能把肺部照得通明?！彼f，“該項目的立項符合我國肺部疾病研究與診療的重大需求，具有科學研究的必要性和迫切性，要想克服傳統(tǒng)MRI不能對肺部成像的挑戰(zhàn)，需要研究和解決最重要的前沿技術(shù)，如激光光泵新原理、磁共振新技術(shù)、電子技術(shù)新方法、無線電物理新概念等，科學意義重大。美國等發(fā)達國家已開始加大研制投入，武漢物數(shù)所前期已有多年研究基礎(chǔ)和專利布局，與國際水平相當，若不盡快研制出整套肺部MRI儀器系統(tǒng)，將喪失有利的時機?！?/p>

　　然而，這樣的設(shè)想并非所有人都認同。

　　“剛接到這個項目，有些專家光看標題就認為是不可能實現(xiàn)的事，說將磁共振用于檢測肺部，這不是開玩笑嘛！”回憶立項申請之初，自然科學基金委醫(yī)學科學部處長李恩中告訴《中國科學報》，“不過之后的一系列結(jié)果證實，夢想是可以變成現(xiàn)實的。”

　　2012年，自然科學基金委醫(yī)學科學部在委里計劃局的統(tǒng)一安排下，對該項目進行了通訊評審。在多數(shù)通訊評審專家同意立項的基礎(chǔ)上，自然科學基金委醫(yī)學科學部按照程序召開專家咨詢委員會遴選和論證會議，進行評估。

　　過五關(guān)斬六將，由于該項目的理論操作性和具有的特殊戰(zhàn)略意義，這項曾被視為“開玩笑”的計劃最終獲得了項目資助。

　　定期追蹤監(jiān)督檢查

　　2013年，項目正式啟動?；仡檭x器樣機設(shè)計到組裝測試直至最后對儀器進行動物和人體試驗的這段時光，周欣表示，自然科學基金委及時地對項目經(jīng)費進行過程監(jiān)督檢查，定期追蹤該重大儀器的“孵化”過程。

　　徐巖英介紹，自然科學基金委每年都會組織專家參與項目管理工作，包括進行項目啟動、年度交流和中期檢查直至最后的結(jié)題驗收。

　　在儀器研制過程中，令周欣印象最深的，無疑是自然科學基金委對學科交叉融合的重視。

　　“儀器研制工作涉及物理、化學、生物、醫(yī)學等多專業(yè)的學科交叉研究。自然科學基金委每年都會在項目承擔單位組織年度交流會，邀請不同領(lǐng)域的專家到會進行現(xiàn)場指導和研討交流?！敝苄勒f。

　　例如，針對肺部氣體磁共振成像儀器項目，自然科學基金委有針對性地邀請了百余人次全國知名影像學專家和臨床醫(yī)生到儀器研發(fā)測試現(xiàn)場指導，共同優(yōu)化儀器的性能指標，研討面臨的臨床科學問題。

　　在專家組的指導下，周欣團隊在極化氣體產(chǎn)生裝置、肺部氣體信號檢測、常規(guī)MRI系統(tǒng)兼容等儀器核心技術(shù)創(chuàng)新方面取得了多項原創(chuàng)成果：MRI信號增強大于57000倍，有效解決了因肺部氣體MRI信號強度低造成的無法成像的難題；動態(tài)成像采樣速率達到202毫秒/幀，這是目前世界上最快的高分辨率人體肺部氣體MRI成像采樣速率，提升了肺部氣體吸入過程的動態(tài)評估技術(shù)；兼容醫(yī)院常規(guī)MRI系統(tǒng)、創(chuàng)新性研發(fā)的可穿戴式肺部成像探頭和外掛式變頻成像系統(tǒng)，使目前商業(yè)MRI儀器可擴展具備肺部成像功能。

　　在驗收階段，為確保儀器的萬無一失，自然科學基金委還特意派出由三個小組組成的驗收專家組進行全方位審核。

　　李恩中告訴記者：“我們組建的三個小組分別為儀器測試、檔案審核和財務(wù)驗收小組。三個小組合成一個驗收組。驗收工作大約需要經(jīng)過一周的時間，最后專家組給出驗收意見?！?/p>

　　其中，儀器測試組主要測試器材的實用性與穩(wěn)定性，檔案小組針對設(shè)計圖紙、電子文檔等進行查驗，財務(wù)驗收組則審核所有支出的合法性。

　　周欣表示，結(jié)題驗收時，這臺肺部氣體磁共振成像儀器在所有關(guān)鍵指標上都達到并且優(yōu)于既定目標，關(guān)鍵技術(shù)指標國際領(lǐng)先，有望解決我國肺部影像檢測的技術(shù)難題。

　　重視成果管理

　　俗話說：工欲善其事，必先利其器?？蒲袃x器是科學研究不可或缺的工具，在科研儀器上率先突破，才能占據(jù)科學研究的制高點。但如何將其推向產(chǎn)業(yè)化應用，可能是每位研究者的“心病”。

　　為此，自然科學基金委貼心地為項目負責人在人才培養(yǎng)和深入研究兩方面提供資金支持。

　　徐巖英介紹：“在項目中期評估和驗收成功后，項目負責人又連續(xù)得到國家杰出青年科學基金和重大研究計劃的重點支持項目，有力推動了后續(xù)工作的展開。”

　　在此支持下，該儀器系統(tǒng)現(xiàn)已進入臨床前測試，與多家三甲醫(yī)院合作研究肺癌、慢性阻塞性肺疾病、哮喘、放射性肺損傷等病例累計近300例。同時，該項目成果知識產(chǎn)權(quán)已成功轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

　　周欣告訴記者，在肺部結(jié)構(gòu)成像方面，該儀器能探測到臨床CT不能發(fā)現(xiàn)的肺部通氣早期病灶，無損、定量、可視化地檢測肺內(nèi)氣體擴散能力的變化，很好地反映慢阻肺患者肺內(nèi)微結(jié)構(gòu)的變化，對慢阻肺患者的分級也與臨床肺功能分級金標準一致。

　　此外，該儀器還可無損地獲得一系列重要的肺部結(jié)構(gòu)和功能生理參數(shù)，如肺部氣—血屏障的厚度、肺部氣—血交換時間、肺泡的增大和損壞程度等。

　　“這些生理參數(shù)都是目前臨床影像手段不能無創(chuàng)、實時獲得的?！敝苄勒f。

　　2018年，武漢物數(shù)所聯(lián)合上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司、橫店集團成立了“中科極化醫(yī)療科技有限公司”，標志著該項目正式進入產(chǎn)業(yè)化進程。

　　“感謝自然科學基金委對肺成像項目進行了細致入微的個性化管理和指導，保障項目可以良好地開展實施并順利結(jié)題?！敝苄勒f。

　　周欣希望自然科學基金委關(guān)注項目后續(xù)進展，使項目建立的肺部影像平臺可以平穩(wěn)運行和維護，從而更深入、更廣泛地開展肺部重大疾病基礎(chǔ)科學研究，服務(wù)于我國公共衛(wèi)生事業(yè)。