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中国科学技术大学教授谢庆国:杰青项目让我挺进全数字PET“无人区” |
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谢庆国
■本报见习记者赵宇彤
许多人“谈癌色变”,如今,科学家研制出这样一台新设备,可以更早、更快、更精准地“捕捉”代谢异常的癌细胞,实现癌症的“早筛查、早诊断、早治疗”。
这台设备是国家杰出青年科学基金项目(以下简称杰青项目)获得者、中国科学技术大学教授谢庆国带领团队自主研发的“全数字正电子发射断层成像仪(以下简称全数字PET)”,也是当前最尖端的医学分子影像设备之一。
2004年,谢庆国率先在国际上提出“全数字PET”概念,并在此后的20年中,完成了从概念到系统、从原理到应用的跨越。
2014年,“数字PET成像”项目获得杰青项目资助。谢庆国认为:“杰青项目格外体现了国家自然科学基金委员会(以下简称自然科学基金委)的公平性和包容性。让我这样埋头干活的一线科研工作者也能被发现、被支持,给了我们这个草根团队挺进全数字PET‘无人区’的勇气和底气。”
申报即成长
2014年6月,杰青项目答辩现场,在等待进场“考试”期间,谢庆国默默地将答辩内容“数字PET成像”在脑海中又过了一遍。
PET是正电子发射断层成像仪的简称。这种检测方法具有极高的生化灵敏度,能够“捕捉”代谢异常的细胞,在恶性肿瘤、神经系统疾病、心血管系统疾病等诊疗上具有巨大潜力。然而,传统PET技术长期被西方垄断,费用高昂,且技术原理自发明后的40余年内并无突破,存在“测不准、操控难、应用窄”的问题, PET的巨大潜力始终未得到充分发挥。
2004年,针对上述问题,谢庆国另辟蹊径,在全球首次提出全数字PET概念,创造性探索出“多电压阈值(以下简称MVT)采样法”,解决了PET领域中的关键技术难题。
经过多年攻关,全数字PET虽有了一定的技术积累,并初步完成了仪器研发,但想要进一步发展,还需要大量的经费和工程投入。
2011年,谢庆国毫不犹豫地递交了杰青项目申请书。对于“有三分机会就要全力一搏”的他而言,杰青项目的申请之路也就是成长之路。
“MVT方法是一个全新的采样理论,获得认可绝非一朝一夕的事,要将其应用于全数字PET研发,更面临工程上的巨大挑战。3年中的每一次申请,专家都给出了很多宝贵建议,我们也在不断调整修改。”谢庆国说,“直到2014年,专家才觉得整个研究架构差不多建起来了。”
2014年,谢庆国终于获批杰青项目。5位专家的充分肯定,让他更坚定了“数字PET成像”项目的努力方向——自主可控、技术成熟和高度原创。
挺进无人区
全数字PET之于传统PET,好比数码相机之于胶片相机,是一项革命性技术创新。
“全数字PET具有三大技术特性,即模块化、全计数和全数据,不仅能拓展到高灵敏度的应用场景,还有望从非图像信息中挖掘更丰富的病理、生理信号。”然而谢庆国告诉《中国科学报》,他并不仅仅满足于技术原理的创新。
在他看来,尖端科学仪器既是科学发现利器,又是技术发明温室,更是学科交叉平台。在基础研究普遍依赖进口仪器的当下,自主开发仪器对引领学科发展有关键价值。
“PET作为典型医工交叉方向,技术门槛高、涉及学科领域广,想要真正实现全数字PET的应用落地,并发挥出‘人无我有’的性能潜力,对于我们这样的草根团队,好比登天。”谢庆国表示。
杰青项目给团队的支持发挥了决定性作用。“杰青项目就是我的‘天使投资人’。我们刚刚踏足这一领域时,没有跟随西方发达国家相关企业的成熟技术路线,而是开辟一条新路,此路通不通、方向对不对,我心里也都是问号。”谢庆国说,“杰青项目不仅给了我们科研资金上的关键支持,还提供了学界广泛认可的权威平台以及高水平的专家资源,让我有底气、有勇气。”
2019年底,杰青项目结题时,首台临床全数字PET已经获得市场准入资质,实现了从原理创新到临床应用的突破。“与高端医疗器械领域动辄数十亿元、数百人的投入相比,我们只用了1/10的资金、1/100的人力。”谢庆国说。
“我们贡献了评价‘全数字PET’的全新标准。以前我们描述PET产品的技术进步,都是以计算机断层扫描(CT)的排数为指标,排数越多越高级。现在大家都以‘是不是全数字PET’作为衡量PET产品先进性的最高技术指标。”谢庆国说。
应用路漫漫
在谢庆国看来,撰写杰青项目申请书本质上是提出问题的过程。科研工作者在不断回应专家质疑、修改申请书的过程中凝练研究方向、确立学术思想,这对于后续科学研究至关重要。
“在申请杰青项目的过程中,通过和专家的交流沟通,我们逐渐加深了对全数字PET的认识,有了更清晰的研究路线图。”谢庆国说。
下一步,他希望将数字PET实验室做成“百年老店”,进行跨学科、跨单位、跨国界的广泛合作,让更多的青年医生和科学家投身其中。
谢庆国表示,从事基础研究的科学家承担着更多重任。“在从‘中国制造’到‘中国创造’的发展过程中,市场和应用的问题逐渐凸显。由于没有过往业绩和品牌知名度,数字PET完全以市场形态走下去很难,这就需要像杰青项目这样的国家层面的支持。”
他期待,杰青项目未来能够更加注重创新生态系统的构建,例如打通创新成果的快速转化渠道、建立开放的数据共享平台和高端实验设施共享机制等。
此外,谈及近年来自然科学基金委针对杰青项目推出的改革措施,谢庆国认为:“结题分级评价及延续资助机制、放宽女性入选年龄限制等措施,都是朝着更加开放、包容和科学的方向迈出的重要步伐,尤其是实施结题分级评价及延续资助机制,更强调了杰青项目的项目属性,鼓励科研人员不断产出高质量的研究成果。”
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