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人體肺部多核磁共振成像系統(tǒng)。精密測量院供圖

醫(yī)用重離子加速器同步加速器。袁海博/攝

鹽酸安妥沙星片。上海藥物所供圖

注射用丹參多酚酸鹽。上海藥物所供圖

5T人體全身磁共振成像系統(tǒng)。深圳先進(jìn)院供圖

從人工合成牛胰島素、人工合成核酸、二步發(fā)酵法合成維生素、研制鹽酸安妥沙星、研制丹參多酚酸鹽，到首臺國產(chǎn)醫(yī)用B超儀、國產(chǎn)醫(yī)用重離子加速器裝置、世界首臺人體肺部多核磁共振成像系統(tǒng)……這些關(guān)系人民生命健康的重大科研成果背后，總能看到中國科學(xué)院人的身影。

科技以人為本。面向人民生命健康，是科技發(fā)展理念最集中、最現(xiàn)實、最深刻的體現(xiàn)。隨著社會發(fā)展和生命健康意識的不斷增強(qiáng)，人們對科技解決健康問題的期待越來越高。作為國家戰(zhàn)略科技力量，中國科學(xué)院始終堅守“創(chuàng)新科技、服務(wù)國家、造福人民”的初心使命，在實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的路上留下了堅實的足跡。

1 國家需要 人民需求

中國科學(xué)院全力以赴

“這樣的裝備，我們太需要了，能否盡快安裝到金銀潭醫(yī)院？”2020年2月，武漢抗疫局勢正緊。得知中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院（以下簡稱精密測量院）研制出“人體肺部多核磁共振成像系統(tǒng)”后，時任武漢市金銀潭醫(yī)院院長張定宇當(dāng)即提出需求。

收到抗疫前線的請援，中國科學(xué)院黨組立即指示：“全力支持！一臺不夠就想辦法多調(diào)幾臺過去！”

在新冠疫情中，肺部是患者感染多發(fā)部位，把肺部交換功能病變看清楚，對肺部的損傷機(jī)制研究和臨床治療非常重要。在抗疫一線，中國科學(xué)院主導(dǎo)研發(fā)的“人體肺部多核磁共振成像系統(tǒng)”醫(yī)療設(shè)備發(fā)揮了重要作用。鮮為人知的是，為了研發(fā)這臺能“點亮”肺部的設(shè)備，科研團(tuán)隊潛心鉆研了十幾年。

第三次全國居民死亡原因調(diào)查結(jié)果顯示，2008年，肺癌已取代肝癌成為我國癌癥死亡的“頭號殺手”。肺部疾病預(yù)防與診療成為我國亟待解決的公共衛(wèi)生問題。

肺部常規(guī)影像檢測手段包括胸透和CT等，但這些技術(shù)都有電離輻射，且無法實現(xiàn)肺部通氣、氣血交換功能的定量檢測。雖然磁共振成像無電離輻射，但傳統(tǒng)磁共振成像依賴人體的水質(zhì)子，肺部是空腔組織，水質(zhì)子密度是正常組織的1/1000。這讓人類肺部猶如一個“黑洞”。

當(dāng)時，放眼全球，能“點亮”肺部的高端臨床成像儀器都是空白。如何看清肺部微結(jié)構(gòu)成為人們亟待解決的難題。

中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所（精密測量院前身之一）有半個多世紀(jì)的核磁共振學(xué)科研究史。經(jīng)過幾代科學(xué)家的努力，中國在該領(lǐng)域已走在國際前沿。

2013年，精密測量院牽頭啟動國家自然科學(xué)基金重大科研儀器研制專項，開啟磁共振成像儀器系統(tǒng)的艱難攻關(guān)。為看清肺部微結(jié)構(gòu)和通氣、氣血交換功能，研究團(tuán)隊持續(xù)攻關(guān)，全面突破氣體磁共振信號增強(qiáng)的超極化技術(shù)、超快肺部氣體磁共振成像技術(shù)、人體多核磁共振成像技術(shù)等，讓磁共振信號增強(qiáng)5萬倍以上。

在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊研制的“人體肺部多核磁共振成像系統(tǒng)”在全球率先獲得醫(yī)療器械注冊證并開展臨床應(yīng)用，填補(bǔ)了臨床肺部無創(chuàng)可視化評估的空白。

2020年以來，該系統(tǒng)已在10余家醫(yī)院開展慢阻肺、腫瘤、新冠病毒等臨床檢測，應(yīng)用效果顯著。2024年2月，團(tuán)隊又攻克肺部成像快速采樣技術(shù)，將采樣時間縮短至3.5秒，同時進(jìn)一步提高了圖像分辨率。

2021年11月2日，一款可口服、具有強(qiáng)效抗病毒作用的核苷類藥物——國產(chǎn)新冠藥物“民得維（VV-116）”獲批臨床。該藥由中國科學(xué)院上海藥物研究所（以下簡稱上海藥物所）與中國科學(xué)院武漢病毒研究所、中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所等單位共同研發(fā)。

新冠疫情暴發(fā)后，上海藥物所召集所有課題組放下手頭的課題，共同攻克這一關(guān)乎人類生命健康的難題。2020年1月19日，抗疫攻關(guān)小組成立，300多位科研人員放棄假期，聯(lián)手攻關(guān)。僅一周后，攻關(guān)團(tuán)隊就在全球率先測定新冠病毒水解酶高分辨率晶體結(jié)構(gòu)。在日夜奮戰(zhàn)46天后，他們又解析了新冠病毒核糖核酸（RNA）復(fù)制酶的單獨結(jié)構(gòu)以及結(jié)合RNA和抑制劑瑞德西韋復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，闡述了核苷類藥物抗病毒的精細(xì)機(jī)制。

上海藥物所有近20年研究核苷類藥物的經(jīng)驗積累，解析新冠病毒RNA復(fù)制酶單獨結(jié)構(gòu)后，團(tuán)隊夜以繼日地試驗、篩選，終于在100多種小分子化合物中找到幾種候選藥物。此后經(jīng)改進(jìn)，他們將注射劑狀的藥物改良為口服藥物。

臨床試驗表明，VV-116抗新冠病毒的活性和安全性方面比肩美國輝瑞公司新冠病毒藥物Paxlovid。VV1-16作為口服小分子抗新冠病毒藥物，還具有使用方便、可及性好等優(yōu)勢，在疫情防控中發(fā)揮了重要作用。

同樣應(yīng)人民急需，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院（以下簡稱深圳先進(jìn)院）參與研制的國產(chǎn)首臺體外膜肺氧合系統(tǒng)（ECMO）在破解生命健康重大難題上大顯身手。

ECMO俗稱“人工肺”，它能為急重癥心肺功能衰竭患者提供體外呼吸與循環(huán)。2020年新冠疫情暴發(fā)后，因ECMO數(shù)量嚴(yán)重不足，一時間全國多地醫(yī)院的ECMO被緊急調(diào)運至武漢。

長期以來，ECMO設(shè)備的設(shè)計、研發(fā)、制造和核心原材料均被歐美國家壟斷。由于進(jìn)口設(shè)備及耗材昂貴，業(yè)內(nèi)有“ECMO一響，黃金萬兩”的說法。

深圳先進(jìn)院攻關(guān)團(tuán)隊針對ECMO核心材料開展專項研究，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能中空纖維膜制造裝備、紡絲工藝以及涂層改性技術(shù)，在核心部件系統(tǒng)流體環(huán)境設(shè)計、磁懸浮血泵、血氧傳感器、抗凝涂層、纖維膜材料上實現(xiàn)了自主制備。

2023年1月6日，國產(chǎn)ECMO設(shè)備成功上市，國外醫(yī)療設(shè)備隨之大幅降價。這極大推動了ECMO產(chǎn)品在基層醫(yī)院的普及。

2 整合資源 發(fā)揮優(yōu)勢

集中力量辦好“大事”

“以重大科技任務(wù)為牽引，發(fā)揮體系化、建制化優(yōu)勢，開展有組織科研攻關(guān)，奮力搶占科技制高點?！闭劶熬劢怪髫?zé)主業(yè)，圍繞重點方向前瞻布局，深圳先進(jìn)院副院長劉陳立介紹道，“深圳先進(jìn)院立足人才高地優(yōu)勢，加強(qiáng)重點實驗室、重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、國家級產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心等平臺建設(shè)，持續(xù)增強(qiáng)科技創(chuàng)新支撐能力，打通從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的科技產(chǎn)業(yè)鏈條，不斷提升科技創(chuàng)新效能與效益?！?/p>

今年8月15日，5T人體全身磁共振成像系統(tǒng)在深圳龍華區(qū)中心醫(yī)院啟用。這是深圳首臺、華南地區(qū)第二臺落地使用的國產(chǎn)前沿醫(yī)學(xué)影像設(shè)備，為臨床帶來更全面的細(xì)節(jié)顯示以及更加精準(zhǔn)的定量分析。

長期以來，高端磁共振設(shè)備，甚至配件和耗材都高度依賴進(jìn)口，采購、維護(hù)困難等問題讓醫(yī)療成本居高不下。然而，高端磁共振設(shè)備屬于醫(yī)學(xué)、工程、電子、材料等多學(xué)科交叉的精密儀器，研發(fā)投入高、難度大、周期長，需要產(chǎn)學(xué)研緊密合作。

2010年以來，深圳先進(jìn)院與聯(lián)影醫(yī)療公司聯(lián)合啟動3T磁共振系統(tǒng)研發(fā)項目，開啟了科研“國家隊”與行業(yè)龍頭10余年的并肩作戰(zhàn)“模式”。

短短幾年里，聯(lián)合團(tuán)隊攻克了快速成像軟件、電子學(xué)、譜儀、射頻功放、射頻發(fā)射接收線圈、梯度功放與梯度線圈、大孔徑磁體等關(guān)鍵核心技術(shù)，實現(xiàn)3T磁共振系統(tǒng)全部核心部件自主研制。

深圳先進(jìn)院和聯(lián)影醫(yī)療等共同完成的“高場磁共振醫(yī)學(xué)影像設(shè)備自主研制與產(chǎn)業(yè)化”項目獲國家科技進(jìn)步獎一等獎。2022年8月，雙方合作的另一項成果——全球首款5T人體全身磁共振成像系統(tǒng)獲國家醫(yī)療器械注冊審批，填補(bǔ)了國際上人體全身超高場磁共振成像設(shè)備的空白。

“作為科研‘國家隊’，中國科學(xué)院在面向人民生命健康方面有很多前瞻布局?！眲㈥惲⒄f，“深圳先進(jìn)院在醫(yī)學(xué)影像與科學(xué)儀器、定量合成生物學(xué)、腦機(jī)接口與智能系統(tǒng)、腦解析與靈長類模型、智能醫(yī)藥與健康數(shù)據(jù)等方面蓄勢發(fā)力，推動健康中國建設(shè)駛?cè)搿燔嚨馈！?/p>

3 夯實基礎(chǔ) 瞄準(zhǔn)前沿

奮力搶占科技制高點

前不久，中國科學(xué)院近代物理研究所（以下簡稱近代物理所）傳來消息，由蘭州泰基離子技術(shù)有限公司生產(chǎn)制造的第四套醫(yī)用重離子加速器獲國家藥品監(jiān)督管理局注冊。這意味著又一有望消滅癌癥的“國之重器”落地啟用。

實際上，我國在重離子領(lǐng)域的研究積累長達(dá)60余年。將重離子基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，凝結(jié)了科研和工程技術(shù)人員近30年的心血和汗水。

從“一五”期間近代物理所建設(shè)1.5米回旋加速器，夯實核物理研究基礎(chǔ)，到1988年與100多家企事業(yè)單位合作，聯(lián)調(diào)成功我國首臺大型重離子研究裝置，再到“九五”期間研制出蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)，依托歷代大科學(xué)工程和裝置，我國重離子研究呈現(xiàn)良好發(fā)展局面。

從1993年起，科研人員又將目光投向重離子治療癌癥領(lǐng)域。經(jīng)過長達(dá)30年的科研攻關(guān)，終于將這一大科學(xué)裝置轉(zhuǎn)化為“治癌利器”。

2020年3月，我國首臺具備自主知識產(chǎn)權(quán)的碳離子治療系統(tǒng)在甘肅武威開啟臨床應(yīng)用，至今已完成1500余例病患治療。目前，醫(yī)用重離子加速器已在杭州、武漢、南京、長春等地建設(shè)，這對提高人民健康水平、建設(shè)健康中國具有重大意義。

“醫(yī)用重離子加速器投入臨床，走出了一條從基礎(chǔ)研究到技術(shù)研發(fā)再到產(chǎn)品示范，最終實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣的全鏈條自主創(chuàng)新之路?！苯锢硭彼L楊建成說，“這實現(xiàn)了高端大型放療設(shè)備自立自強(qiáng)，使我國站在了腫瘤放療技術(shù)的‘制高點’?！?/p>

面向人民生命健康，提高民生科技供給質(zhì)量和水平，中國科學(xué)院做的遠(yuǎn)不止這些。為保障城鄉(xiāng)居民喝上“放心水”，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心歷時20多年，系統(tǒng)破解了從源頭到龍頭、從城市到農(nóng)村、從監(jiān)測到管控的一系列技術(shù)難題。相關(guān)研究成果已服務(wù)7.2億人口。

今天，中國科學(xué)院已將“面向人民生命健康”寫入辦院方針，正以“創(chuàng)新科技、服務(wù)國家、造福人民”的初心使命，在生命健康、人口老齡化、重大災(zāi)害事故風(fēng)險防控、綠色可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域提供系統(tǒng)化的科技解決方案，更好地滿足人民日益增長的美好生活需要。