【人物】王成波：用核磁共振“看”肺泡的迷信家 -編號:VO399sa

2015-01-26 10:00 來源：http://m.sustainablelifeonearth.com/ 閱讀：次

　　王成波，1975年誕生，清華大學(xué)電機(jī)系94級（生醫(yī)4班）。1999年、2002年在清華大學(xué)取得學(xué)士和碩士學(xué)位，2007年獲美國弗吉尼亞大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位并任美國費(fèi)城兒童病院核磁物理師，2008年任弗吉尼亞大學(xué)噴射系助理教學(xué)。

　　在膠州農(nóng)村念書的時(shí)候，王成波沒想到會考上清華大學(xué)；在清華讀書的時(shí)候，沒想到會出國留學(xué)；出國留學(xué)的時(shí)候，沒想到能做到名校教授，能獲得國際大獎(jiǎng)。正由于他的聰慧和睿智，加上他刻苦刻苦、耐勞研究的精力，他的生活和學(xué)習(xí)里總是布滿很多驚喜。年青的王成波總是能碰到各種各樣的機(jī)會，在機(jī)會降臨的時(shí)候，他能自動(dòng)捉住機(jī)會，并且努力去爭奪，最終帶給自己造詣和聲譽(yù)。

　　獲得青年科學(xué)家臨床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)

　　有些人做了夢卻為夢而可惜，有些人卻能把夢變成事實(shí)，發(fā)明一個(gè)驚人的奇觀。比方王成波……

　　王成波首次開發(fā)出了長彌散時(shí)間超極化氣體核磁共振彌散測量技術(shù)，證明了氦氣的彌散與彌散時(shí)間緊密關(guān)聯(lián)，首次證實(shí)了被動(dòng)吸煙引起肺部深層組織病變，首次證明了哮喘疾病可以誘發(fā)類似的結(jié)構(gòu)變更……

　　他瀏覽多個(gè)不同的核磁物理和臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，每一次總可以控制領(lǐng)域中最重要的問題，給出簡單而精致適用的丈量技術(shù)，在核磁物理學(xué)、肺部疾病診斷和核磁共振序列開發(fā)等方向取得一系列世界領(lǐng)先的主要成績。

　　2008年，在加拿大舉辦的第十六屆國際醫(yī)學(xué)核磁共振學(xué)會年會上，王成波被授予青年科學(xué)家臨床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)(W.S. Moore Award)，學(xué)會主席薇薇安?李博士(Dr. Vivian Lee)先容道：“今年的青年科學(xué)家競賽尤其劇烈，學(xué)會收到了創(chuàng)紀(jì)錄數(shù)字的申請，王成波博士的工作以其立異的設(shè)計(jì)和精彩的科學(xué)匯報(bào)懷才不遇�！�

　　這次獲獎(jiǎng)也是中國學(xué)者首次獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)，此外，王成波還獲得過北美放射協(xié)會“研究員研究獎(jiǎng)”、國際核磁共振學(xué)會論文展報(bào)競賽第一名等眾多獎(jiǎng)項(xiàng)。

　　從山東鄉(xiāng)村到首都北京

　　事業(yè)上的翻新進(jìn)取、廣博的學(xué)識、睿智的話語、為人處世的樂觀和機(jī)靈、瀟灑和親熱……這些體當(dāng)初王成波身上就是一種人格的魅力。

　　1975年，王成波出身于山東膠州，從小在農(nóng)村長大。父親是城市小學(xué)老師，體弱的母親自患重病，王成波有1個(gè)哥哥2個(gè)姐姐，勤奮的大姐承擔(dān)了大部分農(nóng)活兒。王家4個(gè)孩子的學(xué)習(xí)成績在鄉(xiāng)里鄉(xiāng)外都小著名氣。王成波自小愛好讀書，哥哥姐姐們的高年級課本功課也成了他的課外讀物。那時(shí)候，他最喜歡的雜志是《世界博覽》，普遍的瀏覽大大開辟了他的視線。上小學(xué)的時(shí)候，王成波學(xué)習(xí)并不算盡力，他還迷上了武俠小說，上課的時(shí)候在桌下偷偷看小說，時(shí)常被老師們抓到。那時(shí)候晚上自習(xí)的時(shí)候常常點(diǎn)蠟燭，武俠小說加上燭炬煙熏，讓王成波在六年級的時(shí)候就戴上了眼鏡。

　　上中學(xué)之后，王成波開始懂事了，出生在農(nóng)村，考大學(xué)是跳出“農(nóng)門”的最好道路。從初中開始，他就開始住校，自己洗衣服，治理伙食，過早的獨(dú)立生涯和艱難的生活環(huán)境培養(yǎng)了他堅(jiān)忍不拔的性情。從初中到高中，6年的時(shí)間，大大小小測驗(yàn)，他素來都是學(xué)校總分第一，最高的時(shí)候可以超越全校第二名80多分，他持續(xù)獲得數(shù)學(xué)、物理，化學(xué)和生物競賽的多個(gè)全國獎(jiǎng)。他高中的班主任曾經(jīng)說過：王成波當(dāng)前確定會是個(gè)有長進(jìn)的孩子。就是這位老師成為別人生轉(zhuǎn)折點(diǎn)的指路人。高考填報(bào)意愿時(shí)，父親愿望他能子承父業(yè)，報(bào)考北京師范大學(xué)。他的班主任親身家訪，壓服了家里人，讓他報(bào)考了清華大學(xué)。他取舍生物醫(yī)學(xué)作為自己的專業(yè)，也是偶爾中的必然。他是個(gè)孝敬孩子，看見母親自患重病，他就特殊注意看醫(yī)學(xué)書籍，想著從哪里能找到治療母親疾病的藥方。那時(shí)的他把家里一本厚厚的《赤腳醫(yī)生》給翻了個(gè)遍，居然喜歡上了醫(yī)學(xué)。上了中學(xué)，他又迷上了生物和計(jì)算機(jī)。

　　1994年，王成波以優(yōu)良的成就考入清華大學(xué)，成為膠州實(shí)驗(yàn)高中第一位考入清華的學(xué)生。

　　5年的清華大學(xué)本科學(xué)習(xí)，給王成波打下了深沉的實(shí)踐和實(shí)際基本，也培養(yǎng)出了他對醫(yī)學(xué)成像的喜好，在實(shí)驗(yàn)著手環(huán)節(jié)上，他老是排在班級的前幾名。在大三的時(shí)候，他選擇了微輪回成像作為他的第一個(gè)研究方向，本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，他自己編寫了一個(gè)微循環(huán)圖像處置軟件，這也輔助他拿到了優(yōu)良畢業(yè)設(shè)計(jì)的嘉獎(jiǎng)。本科畢業(yè)時(shí)，他挑選了免試直讀研究生。

　　獨(dú)立研究的起步

　　心有多大，舞臺就有多大。

　　2001年，在和留學(xué)美國的本科同窗返校泛論時(shí)，王成波恍然才發(fā)現(xiàn)自己已經(jīng)落后了。僅僅1年的時(shí)間，國外的同學(xué)已經(jīng)在知識結(jié)構(gòu)、科學(xué)目光上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了自己。這大大刺激了王成波，他開始有了出國的主意，他用半年的時(shí)間考完了托福和GRE，參加了申請留學(xué)的行列。2002年，他獲得了工學(xué)碩士學(xué)位，并且獲得多家北美大學(xué)的邀請。終極，他選擇了弗吉尼亞大學(xué)，把幻想的舞臺從祖國延長到大洋的此岸。

　　出于對肺部疾病和核磁共振技術(shù)的興致，王成波加入了氦氣核磁共振肺部成像中心，用2年的時(shí)間完成了最為重要的核磁物理學(xué)的學(xué)習(xí)，并且研讀了本事域相干的幾百篇論文。廣泛的閱讀和扎實(shí)的理論功底，讓他對于這個(gè)領(lǐng)域有了深刻而清楚的意識。

　　肺部成像和肺部疾病診斷久長以來遠(yuǎn)遠(yuǎn)落伍于身材其余局部的成像研究。其重要技術(shù)難點(diǎn)在于：1. 肺部充斥空氣，大部屬空腔組織，成像信號弱；2.頻繁的呼吸跟心跳，活動(dòng)煩擾大；3.大批的組織與空氣接壤，信號衰減快。目前臨床尺度肺部成像采取X光片和X射線CT。X射線對人體有極大的副作用，尤其是對于嬰幼兒和兒童。另外，X射線成像敏理性仍然很差，對患上良多肺部呼吸疾病的診斷無能為力。

　　根據(jù)美國國立衛(wèi)生研究院呈文，近20年來肺病仍堅(jiān)持著連續(xù)上升的趨勢。依據(jù)我國國內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，慢性阻塞性肺病已經(jīng)是中國農(nóng)村地域第一致逝世疾病和中國城市地區(qū)的第四致死疾病。肺部疾病與吸煙和空氣傳染有著嚴(yán)密的關(guān)系，中國有超過3億人在吸煙，是世界上最大的煙民群體，還有很大一部分非煙民處于被動(dòng)吸煙的環(huán)境。守舊估量，中國已經(jīng)有 1500萬慢性壅塞性疾病患者，每年超過100萬人死于該病，因而而致殘的人數(shù)每年達(dá)500～1000萬。吸煙引起的肺部損害是一個(gè)慢性且長期的過程，可以猜測，10～30年，當(dāng)前的煙民群體進(jìn)入中老年之時(shí)，肺部疾病的發(fā)病率會大大回升。最新科研成果表明，超過25%的煙民會誘發(fā)慢性梗阻性肺病。慢性阻塞性肺病患者呼吸急促，稍微運(yùn)動(dòng)就會引起氣促、咳嗽、咳痰，一旦病情加重,資源整合，很輕易引發(fā)心臟、呼吸衰竭等并發(fā)癥。肺病已經(jīng)給中國的醫(yī)療保健事業(yè)造成極大的困擾，并且這種影響會跟著時(shí)間的增添和中國社會的老齡化而呈現(xiàn)顯明增加。

　　對這些知識的深入了解，給了王成波極大的研究能源。弗吉尼亞大學(xué)在氦氣核磁共振技術(shù)上全世界當(dāng)先。氦氣，一種保險(xiǎn)無副作用的惰性氣體。在這里，他們使用了一種相似的氣體氦氣-3作為核磁共振成像的介質(zhì)氣體。氦氣核磁共振成像在1994年由美國普林斯頓大學(xué)的研究職員首先發(fā)現(xiàn)，經(jīng)由十多少年的發(fā)展，該成像方法已經(jīng)成為新興的科學(xué)領(lǐng)域。在采片激光極化之后，氦氣-3在磁體之外即可使其核磁共振信號加強(qiáng)上萬倍到上百萬倍，而后讓病人吸入這種氣體，高強(qiáng)度的信號戰(zhàn)勝了氣體低密度的阻礙，肺部成像一下了變得簡略而直接。因其誘人的臨床利用遠(yuǎn)景，美國和歐洲在此范疇投入了大量資金。

　　王成波抉擇了一個(gè)當(dāng)時(shí)最艱苦的研究方向??長彌散時(shí)間氦氣彌散成像。彌散成像是核磁成像中最為勝利的成像技術(shù)之一，其基木原理是使分子自在地彌散，當(dāng)分子彌散受到局部結(jié)構(gòu)限度時(shí)，相應(yīng)的彌散會變慢。使用核磁共振彌散成像技術(shù)可以測量分子的彌散速度，從而間接估計(jì)部分的微結(jié)構(gòu)信息。氦氣彌散成像技術(shù)與此類似，假如肺泡（肺部最小的氣體交流組織，其直徑大略只有0.25毫米）的壁被吸入的煙霧損壞，如產(chǎn)生穿孔等，測量到的氣體彌散速度就會加快。以前的氦氣彌散成像技術(shù)所把持的彌散時(shí)間制約在l毫秒左右，敏感度不夠高，而高敏感度是早期肺病診斷的要害。2002年，圣路易華盛頓大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種方法，使用條紋調(diào)制的方法，觀測條紋的衰減速度，他們聲稱該方法大大進(jìn)步敏感度。這種方法引起了許多研究中央的關(guān)注。王成波因此將研究留神力轉(zhuǎn)移到這個(gè)方向上。世界上陸續(xù)有不同的研究團(tuán)隊(duì)對華盛頓大學(xué)的研究提出改進(jìn)方法，然而一些基礎(chǔ)的問題始終不得到解決，即便使用了大劑量的氦氣，結(jié)果依然不穩(wěn)固。這些改良方法不能準(zhǔn)確肯定彌散時(shí)間，不能做真正的點(diǎn)陣成像。

　　在反復(fù)華盛頓大學(xué)的研究方法的過程中，王成波陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了很多問題。解決這些問題的過程，也正是他獨(dú)立科研能力成長和成熟的過程。也正是在這個(gè)過程中，王成波的實(shí)驗(yàn)技術(shù)、序列開發(fā)技術(shù)都逐步成熟起來，并產(chǎn)生了被以后研究證實(shí)是正確無誤的科學(xué)設(shè)想：氦氣的彌散速度是取決于彌散時(shí)間的。在此期間，王成波獲得加入當(dāng)年的國際醫(yī)學(xué)核磁共振學(xué)會年會的機(jī)遇。在美國邁阿密與同行的交換中大大拓展了他的視野，思維的碰撞產(chǎn)生了無數(shù)智慧的火花。王成波意識到，自己已經(jīng)站在一個(gè)新發(fā)現(xiàn)的門檻上。

　　事業(yè)的起飛

　　從年會回到實(shí)驗(yàn)室之后的1個(gè)月里，王成波開始了緩和而繁忙的研究工作。斷定了新的研究思路，在1個(gè)月的時(shí)光內(nèi)，王成波單獨(dú)編寫了瀕臨100個(gè)計(jì)算機(jī)仿真程序，建立了十幾個(gè)不同的序列，試圖找出最好的序列，完成了盤算機(jī)仿真和模型試驗(yàn)，并且在緊接其后的3個(gè)月中實(shí)現(xiàn)了一系列的人體實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)研究成果使他獲得了西雅圖國際核磁共振學(xué)會年會的論文展報(bào)比賽第一名。

　　這個(gè)成果也使王成波作為第一和主要作者獲得一項(xiàng)美國專利。西班牙的馬德里大學(xué)、美國的哈佛大學(xué)、圣路易華盛頓大學(xué)和賓西法尼亞大學(xué)的研究中心都開始追隨他的研究。

　　2007年，王成波獲得博士學(xué)位，并被有名的費(fèi)城兒童醫(yī)院放射科聘為核磁物理師，在這一年中，他致力于把該核磁成像序列推廣到臨床實(shí)驗(yàn)，取得了一系列重要發(fā)明。

　　王成波屢次在健康的抽煙人群中檢測出吸煙對肺部的傷害，證明了新方法的敏感度。鑒于新辦法極具敏感度，王成波假想應(yīng)用新方式也能夠檢測被動(dòng)吸煙對肺部微細(xì)胞構(gòu)造的影響。他們的研討首次證實(shí)了被動(dòng)吸煙可以誘發(fā)肺部結(jié)構(gòu)侵害，試驗(yàn)證明了新技巧的牢靠性，存在成為一種新的肺部疾病診斷評估平臺的潛力。

　　畢業(yè)之后短短半年的時(shí)間，王成波已經(jīng)取得了沖破性的進(jìn)展。他畢業(yè)的弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院決議，增強(qiáng)他們這個(gè)方向的領(lǐng)先上風(fēng)，王成波被聘為醫(yī)學(xué)院成像中央的助理傳授，開始了新的研究過程。

　　在肺氣腫疾病獲得豐富結(jié)果的同時(shí)，王成波開端使用新方法形容哮喘疾病。他首次辨認(rèn)出了哮喘病人中的深層肺部結(jié)構(gòu)損害，在2008年的國際核磁共振學(xué)會年會上，他頒布了這個(gè)成果，并被授予了W. S. Moore Award（青年科學(xué)家臨床醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）。

　　目前，王成波正在加快對于這個(gè)新技術(shù)的研究，一些大學(xué)的研究核心也開始跟隨這項(xiàng)研究，并已經(jīng)證實(shí)該方法的可行性。默克（Merck）和葛蘭素史克（GSK）等世界大制藥公司都已經(jīng)邀請他們做專題講演，正探討如何開展配合。他們認(rèn)為，這種新方法會對于新藥物醫(yī)治后果評估和新藥設(shè)計(jì)發(fā)生宏大的增進(jìn)作用。同時(shí)，這項(xiàng)研究也在臨床醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域引起很大的反應(yīng)。

　　心懷祖國

　　青青子衿，悠悠我心，但為君故，沉吟至今。

　　斟酌到中國的3億吸煙人口和重大的空氣污染，肺部疾病的高發(fā)病率已成現(xiàn)實(shí)，王成波認(rèn)為如果該項(xiàng)新技術(shù)能夠在中國獲得運(yùn)用，無疑會產(chǎn)生不可估計(jì)的經(jīng)濟(jì)和社會效益。尤其需要特別指出的是，不同于廣泛的核磁共振成像技術(shù)，氦氣核磁成像技術(shù)中的氦氣信號極化是在磁場外完成的，其信號不依附于成像磁場的強(qiáng)度。因此，在低磁場上，氦氣成像應(yīng)當(dāng)同樣具有很好的成像效果。而低磁場核磁共振成像儀恰是中國核磁產(chǎn)業(yè)的拳頭強(qiáng)項(xiàng)，兩者結(jié)合，必定會產(chǎn)生偉大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，會極大促進(jìn)中國肺病治療藥物的疾速發(fā)展。

　　國際的核磁共振成像市場主要被三個(gè)大公司操縱，通用電氣、西門子和飛利浦。在1.5T以上的高端市場，磁體主要采用超導(dǎo)磁體。這三大公司的產(chǎn)品籠罩了大部分市場，中國本土也有20多家廠家在開發(fā)核磁共振產(chǎn)品，但是主線產(chǎn)品根本都在0.5T以下，這種永磁體磁場是中國的強(qiáng)項(xiàng)。但是這個(gè)市場的70%也被西門子在深圳的“邁迪特”盤踞。對照國外三大公司，中國的主要強(qiáng)項(xiàng)在于永磁體的制造，弱勢在于軟件開發(fā)、操作序列的開發(fā)。三至公司資本雄厚，具有極強(qiáng)的市場操作能力和技術(shù)儲備，他們和世界大多數(shù)主要的醫(yī)學(xué)核磁共振研究中心建立了的協(xié)作關(guān)聯(lián)，外部產(chǎn)品很難進(jìn)入他們的市場。

　　中國海內(nèi)的核磁共振研究主要差距在于軟件，也就是序列開發(fā)部門。序列開發(fā)才能需要杰出的具備綜合學(xué)科常識的核磁物理迷信家進(jìn)行大量的研究能力失掉。美國這方面的研究主要由國立衛(wèi)生研究院支撐，向下一代核磁物理學(xué)家的傳承和將來的知識貯備和開發(fā)主要由大學(xué)承當(dāng)。王成波以為：中國若要趕超，首先須要引進(jìn)一批本學(xué)科的學(xué)術(shù)帶頭人，他們需要深入懂得國際核磁共振科學(xué)研究現(xiàn)狀，了解國際研究前沿，在國內(nèi)建破核磁共振研究學(xué)科，發(fā)展深刻地研究，培育中國本人的科研步隊(duì)和研究人才庫。這樣才干樹立有效的人才造就機(jī)制和軟件開發(fā)能力，為中國核磁共振事業(yè)的發(fā)展儲備力氣。

　　在核磁共振成像領(lǐng)域，新的發(fā)展思路層出不窮，中國在永磁制作方面具備凸起的優(yōu)點(diǎn)，聯(lián)合最新的超極化技　術(shù)，應(yīng)用中國絕對機(jī)動(dòng)的政策，發(fā)展出一套擁有自己特點(diǎn)的產(chǎn)品。信任中國的核磁共振必定會在世界市場上占領(lǐng)一席之地。王成波也很盼望自己可能為這個(gè)發(fā)展提高進(jìn)程奉獻(xiàn)一份自己的氣力。（劉佳）

　　起源：《神州學(xué)人》2009年第5期