穿上特制“小馬甲”，吸入特制的氙氣體，屏氣3-5秒鐘，肺部的角角落落即清晰“可見”。
3月30日，湖北日報全媒記者從中國科學院精密測量科學與技術創新研究院獲悉，由該院周欣研究員帶領團隊研制出的人體肺部氣體磁共振成像裝備即將在全球率先進入臨床。該設備突破多項關鍵核心技術，核心指標國際領先，實現了高端醫療裝備的自主可控，將為肺病患者的早診斷和早治療作出重要貢獻。
讓肺部“殺手”無處隱藏
肺部疾病是嚴重威脅人民生命健康的重大因素，肺癌位居我國惡性腫瘤發病首位。提高對肺部疾病的檢測技術水平并及時對肺部疾病進行篩查，實現早發現、早診斷、早治療至關重要。
周欣告訴湖北日報全媒記者，肺部常規的影像學檢測手段包括胸透、CT和PET等技術，但這些技術都有一定的缺陷。磁共振成像技術是一種對人體無損、無電離輻射的檢測手段，能對人體大部分組織和器官的結構和功能進行成像，但肺部是臨床磁共振成像中的“黑洞”。
“當前臨床磁共振成像信號來源于人體中水質子的信號，肺部是空腔組織，其水質子的密度比正常組織低約1000倍，因此無法實現肺部空腔氣體的成像。”周欣解釋道。
在國家自然科學基金國家重大科研儀器設備研制專項（部委推薦）的支持下，周欣帶領團隊在超極化氣體的制備，肺部氣體快速磁共振成像和重建，常規臨床磁共振成像裝備兼容等技術方面取得了一系列重大技術突破：研發的醫用氙氣體發生器可將磁共振信號增強70000倍，讓肺部氣體磁共振成像從“不可看”成為“可看”；肺部快速成像技術將“可看”提升至“看清”；可穿戴式人體肺部氣體磁共振成像探頭和升降頻多通道射頻裝置，完成從“看清”到“好看”的飛躍。
湖北省科技廳相關負責人介紹，人體肺部氣體磁共振成像裝備有效解決了肺部結構和功能的無損、定量、可視化檢測瓶頸技術背后的科學難題，讓肺部疾病“殺手”無處隱藏。同時，這一成果取得我國高端醫療裝備少有的原始創新、實現了自主可控。
“不求一鳴驚人，只求一戰到底”
人體肺部氣體磁共振成像設備在“臺上十分鐘”，背后是周欣帶領團隊“十年功”的艱辛付出。
“回來吧，現在中國正大力發展科技。”2009年，葉朝輝院士的一句話，讓周欣放棄國外優厚待遇回國。一個人就是一支團隊，他的“實驗室”占了研究所大廳的“6塊地板磚”，一個螺絲釘的固定他都親力親為，工作到凌晨是常態。
周欣說，中科院武漢物理與數學研究所（精密測量院的前身）核磁共振學科有著半個多世紀的歷史，葉朝輝院士、劉買利院士等兩代科學家的愛國精神、創新精神讓該學科走在國際前沿。
上世紀90年代，周欣是這里的學生。當時，進口儀器價格昂貴，修不起，“罷工”是“家常便飯”。
“博士5年，我大部分時間在修儀器。”周欣說，這段經歷讓他深刻認識到，科研一定要自主創新。
從一個人回國到70人的團隊，從“6塊地板磚”到國際關注的實驗室，周欣帶領團隊不負眾望，實現了我國肺部氣體磁共振技術從無到有的突破，打破了國外的技術封鎖，核心技術指標國際領先。
12年，成功的背后是無數次的失敗。周欣的學生、磁共振中心工程師謝軍帥說，坐“冷板凳”的日子里，老師常說：“做科研，不求一鳴驚人，只求一戰到底！”
做科研以國家需求為己任
2020年1月22日晚12點，距離武漢交通管控還有10個小時，周欣從北京搭乘當日最后一班飛機回到武漢。
“這時候還趕回武漢，我不能收你車費。”去機場的路上，北京的出租車司機對周欣說。團隊其他核心成員也想方設法從全國各地趕回武漢，其中，即將結婚的副研究員李海東悄悄給家人留下一封信后，連夜從河南自駕趕回武漢。李海東在周欣團隊學習、工作十余年，他說：“周老師常說，做科研要找準方向，要將個人興趣和重大科學問題及國家需求相結合。”
在武漢市金銀潭醫院原院長、“人民英雄”張定宇的支持下，團隊將研制出的人體肺部氣體磁共振成像裝備安裝在武漢市金銀潭醫院，在全球率先開展新冠肺炎患者肺功能臨床評估，同期還將設備應用于武漢同濟醫院等抗疫一線，共計對新冠患者1500余人次進行肺部微結構和功能的全面評估。
研究發現，雖然普通癥出院患者的肺部CT影像和吹氣肺功能參數無異常，但氣體磁共振成像影像顯示，其通氣功能有輕微損傷，氣血交換功能明顯受損，大部分普通癥出院患者的通氣和氣血交換功能在第6個月隨訪時有進程性改善。
該成果得到了國際同行的高度關注。周欣受美國約翰斯·霍普金斯大學醫學院邀請，作線上學術報告，英國牛津大學等機構跟進開展相關研究，指出：“氣體磁共振成像技術能夠精確定位肺部生理受損部位。”
此后，該設備在全國十余家醫院開展臨床研究。
科研成果全球領先落地湖北
12年前，周欣團隊在啟動這項研究時，美國、英國、加拿大等國已提前起跑。但現在，我國這項技術成果已領先全球。周欣認為，國家和湖北對科技創新的重視和支持是關鍵。
目前，中科院精密測量科學與技術創新研究院以知識產權作價入股，橫店集團與上海聯影現金出資，共同成立“武漢中科極化醫療科技有限公司”，負責人體肺部氣體磁共振成像裝備產業化，預計市場空間可達百億元以上。
周欣介紹，基金委的國家重大科研儀器設備研制專項此前已支持肺部氣體磁共振成像設備4400萬元，這也是對于基礎原創的儀器研制支持力度最大的一類項目。湖北正支持中國科學院精密測量科學與技術創新研究院和華中科技大學共建生物醫學影像重大科技基礎設施。該項目建成后，將為我國生物醫學基礎研究、高端生命科學儀器與醫學影像裝備的研制與應用提供先進的科研環境和實驗條件，全面提升生物醫學前沿及健康領域開展原創性研究的能力。
記者獲悉，人體肺部氣體磁共振成像裝備已經通過了國家藥監局創新醫療器械特別審查，有望在今年獲得全球第一個人體多核氣體磁共振的（醫療器械注冊）證。
（湖北日報全媒記者文俊 通訊員楊婷婷 王以豪）
