2020年1月22日12點，距離武漢封城還有10個小時，周欣從北京搭乘當(dāng)日最后一班飛機回到武漢。

　　“武漢有傳染病，要封城了，你別回去了?！焙芏嗤屡笥褎竦?。

　　“我們自主研制的人體肺部氣體磁共振成像技術(shù)和設(shè)備可能會發(fā)揮作用，我畢竟是團(tuán)隊負(fù)責(zé)人，要回去推進(jìn)這個事情?！敝苄懒私獾叫鹿诜窝谆颊咧饕欠尾渴軗p害，而其儀器可對患者肺功能進(jìn)行臨床評估，可能會為此次疫情阻擊戰(zhàn)提供強有力的技術(shù)支撐，他毫不猶疑地決定“逆行”武漢。

　　周欣是中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院（以下簡稱精密院）研究員，堅持十年“冷板凳”，研制出了世界首臺（套）獲得醫(yī)療器械注冊證的人體肺部氣體磁共振成像裝備，突破多項關(guān)鍵核心技術(shù)，核心指標(biāo)國際領(lǐng)先，為肺病患者早期診斷和治療作出了重要貢獻(xiàn)。2020年，周欣被評為“中國科學(xué)院年度創(chuàng)新人物”。

　　他堅定地說，“把個人理想融入國家發(fā)展偉業(yè)，必將加速實現(xiàn)科技強國的偉大夢想?！?/p>

　　“點亮”肺部 “照亮”患者

　　周欣于武漢封城當(dāng)日凌晨抵達(dá)武漢，時時關(guān)注著全球疫情數(shù)據(jù)推演和研究動態(tài)。很快，他看到有報道指出了新冠肺炎患者的臨床死亡原因，“這是一種新型冠狀病毒肺炎，患者呼吸衰竭，死亡前三天，血氧飽和度下降至70%-80%。”

　　周欣第一時間向組織提交“請戰(zhàn)書”，希望攜帶肺部氣體磁共振成像設(shè)備“參戰(zhàn)”，在中科院黨組的高度重視和協(xié)調(diào)指揮下，武漢市金銀潭醫(yī)院原院長、“人民英雄”張定宇大力支持下，設(shè)備安裝在武漢市金銀潭醫(yī)院，在全球率先開展新冠肺炎患者肺功能臨床評估，同期也應(yīng)用至武漢同濟(jì)醫(yī)院等抗疫一線，共計對1000余人次的新冠患者進(jìn)行肺部微結(jié)構(gòu)和功能的全面評估。

　　在醫(yī)院里，周欣和團(tuán)隊成員每天穿戴防護(hù)服工作十六七個小時，皮膚被汗水、酒精腐蝕出現(xiàn)紅腫過敏，每天夜里12點返程到幾十公里外的住處，要開會分析、整理數(shù)據(jù)、調(diào)整制定第二天的工作計劃，第二天一大早又整裝出發(fā)。

　　通過研究，發(fā)現(xiàn)雖普通癥出院患者的肺部CT影像和吹氣肺功能參數(shù)無異常，但其氣體磁共振成像設(shè)備影像顯示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個月的隨訪時有進(jìn)程性改善。

　　研究成果受到國際同行的高度關(guān)注。周欣受美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院邀請，作線上學(xué)術(shù)報告，英國牛津大學(xué)等機構(gòu)跟進(jìn)開展相關(guān)研究，指出：“氣體磁共振成像技術(shù)能夠精確定位肺部生理受損部位?！?/p>

　　“點亮”肺部的各個角落，了解人體肺部功能的缺失，“讀懂”肺部氣體與氣體交換、以及氣體與血交換的信息，讓疾病“殺手”無處隱藏，這便是肺部氣體磁共振成像設(shè)備的最大優(yōu)勢。

　　周欣研發(fā)該儀器，源于我國人民生命健康的廣泛需求。肺部疾病是嚴(yán)重威脅人民生命健康的重大因素，尤其是肺癌，已位居我國惡性腫瘤發(fā)病首位，提高對肺部疾病的檢測技術(shù)水平并及時對肺部疾病進(jìn)行篩查，實現(xiàn)早診斷、早發(fā)現(xiàn)、早治療至關(guān)重要。

　　周欣告訴《中國科學(xué)報》，肺部常規(guī)的影像學(xué)檢測手段包括胸透、CT和PET等技術(shù)，但這些技術(shù)都有電離輻射。磁共振成像技術(shù)是一種對人體無損無輻射的檢測手段，能對人體大部分組織器官的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行成像，但肺部，在磁共振檢測中卻猶如一個“黑洞”。

　　“是因為磁共振成像信號來源于人體中水質(zhì)子的信號，肺部是空腔組織，其水質(zhì)子的密度比正常組織低約1000倍，因此無法實現(xiàn)肺部的可視化。”周欣解釋道。

　　“點亮”肺部，解決傳統(tǒng)磁共振成像對肺部空腔無法清晰成像的難題一直是周欣的心愿。

　　“十年”奮斗 “今朝”發(fā)力

　　肺部氣體磁共振成像設(shè)備在“臺上的十分鐘”，背后是周欣帶領(lǐng)團(tuán)隊“十年功”的艱辛付出。

　　2009年，周欣回國不久。一個人就是一支團(tuán)隊，他的“實驗室”占了研究所大廳的“6塊地板磚”，實驗方案設(shè)計、實驗設(shè)備安裝調(diào)試、甚至到一個螺絲釘?shù)墓潭?，都親力親為，工作到凌晨是常態(tài)。2011年1月，周欣得到了國家青年科學(xué)基金項目的支持，完成磁共振信號增強方法的全面調(diào)研，自主研發(fā)了一套遠(yuǎn)程探測的磁共振裝置，可進(jìn)一步提高磁共振的檢測靈敏度，這一研究為儀器研制奠定了相關(guān)理論基礎(chǔ)。

　　隨后，國家自然科學(xué)基金委員會鼓勵科學(xué)家立足國家戰(zhàn)略需求，支持原創(chuàng)性和獨創(chuàng)性的科學(xué)研究，設(shè)立了國家重大科研儀器設(shè)備研制專項（部委推薦）。

　　2013年1月，周欣作為專項首席科學(xué)家牽頭攻關(guān)國家重大儀器項目——“用于人體肺部重大疾病研究的磁共振成像儀器系統(tǒng)”。

　　周欣發(fā)現(xiàn)，氙氣是一種惰性氣體，具有良好的生物惰性、脂溶性和化學(xué)位移敏感性，可以溶解在肺部血液和組織中，特別在肺部氣血交換功能中具有十分獨特的優(yōu)勢，經(jīng)反復(fù)調(diào)研最終選擇氙氣作為氣體造影劑。

　　然而，普通的氙氣并不足以“點亮”肺部，關(guān)鍵是要將其“超極化”，即增強氣體的信號強度，這也是整個研究的難點所在。

　　“每個人身體里都有水，水分子中每個質(zhì)子都有自旋，就像一個個微觀的‘陀螺’。順時針旋轉(zhuǎn)的“陀螺”，其自旋朝上；逆時針旋轉(zhuǎn)的“陀螺”，其自旋朝下，一個向上和一個向下的自旋相互抵消了磁矩，一般在約一百萬個質(zhì)子自旋中，只有一個自旋真正貢獻(xiàn)了磁信號，所以通常狀態(tài)下質(zhì)子磁信號十分微弱?！敝苄廓毐脔鑿?，開發(fā)超極化氣體磁共振技術(shù)，讓微觀世界的原子核自旋的“陀螺”朝一個方向旋轉(zhuǎn)，從而極大增強氣體磁信號，進(jìn)而讓肺部氣體“可視”成為可能。

　　同時，周欣團(tuán)隊還將磁共振發(fā)射和接收頻率擴(kuò)展至多種元素的原子核，實現(xiàn)了多核磁共振成像。此外，通過結(jié)合人工智能及壓縮感知欠采樣技術(shù)，設(shè)計出用于人體肺部成像的自適應(yīng)的高倍欠采樣模式，將信號的動態(tài)采樣速度在原有基礎(chǔ)上提高至最大10倍，實現(xiàn)世界上最快的高分辨率人體肺部氣體動態(tài)采樣。

　　從一個人到70人的團(tuán)隊，從“6塊地板磚”到專門的實驗室，周欣帶領(lǐng)團(tuán)隊不負(fù)眾望，實現(xiàn)了我國肺部氣體磁共振技術(shù)從無到有的突破，有效解決了肺部結(jié)構(gòu)和功能的無損、定量、可視化檢測瓶頸技術(shù)背后的科學(xué)難題，打破了國外的技術(shù)封鎖，核心技術(shù)指標(biāo)國際領(lǐng)先。

　　堅持鉆研 強國“有我”

　　周欣表示，醫(yī)學(xué)儀器能夠研制成功并為民所用，跟國家自然科學(xué)基金委員會個性化的項目指導(dǎo)是分不開的。該儀器項目涉及物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等多專業(yè)的學(xué)科交叉研究，醫(yī)學(xué)科學(xué)部每年度都會組織年度交流會，邀請不同領(lǐng)域的專家到會進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)和研討交流，并針對性地邀請了百余人次全國知名影像學(xué)專家和臨床醫(yī)生到儀器研發(fā)測試現(xiàn)場指導(dǎo)，共同優(yōu)化儀器的性能指標(biāo)。

　　“儀器是認(rèn)識世界的工具”，近百年的科學(xué)發(fā)展歷程表明，重大科學(xué)創(chuàng)新和研究領(lǐng)域的開辟，往往是以科學(xué)儀器和技術(shù)手段上的突破為先導(dǎo)?！艾F(xiàn)代科技的重大突破越來越依賴于先進(jìn)的科學(xué)儀器，誰掌握了最先進(jìn)的科學(xué)儀器研發(fā)技術(shù)，誰就掌握了科技發(fā)展的主動權(quán)。”周欣說。

　　上世紀(jì)90年代，周欣在中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所（精密院的前身）研究生一年級時，讀到了一篇文章，上面寫道，“科學(xué)儀器照亮了人類未來的探索道路，改變了這個世界，比如正是有了顯微鏡，人們才看清了細(xì)胞、細(xì)菌等的真容，才為疾病防治起到了重要作用?！睆哪菚r起，他便意識到科學(xué)儀器的重要性，注重提高研制儀器的技能。

　　當(dāng)時，由于進(jìn)口儀器價格昂貴，他們用的是老舊的磁共振儀器，儀器“罷工”是“家常便飯”，而請國外專家修理價格貴、等待的時間長，周欣和所里的工程師們就拿著說明書自己動手。

　　“博士5年期間我基本都在修儀器和改造儀器功能。”周欣說，在這個過程中，他學(xué)會了很多的技術(shù)和知識，對每個部件功能、如何優(yōu)化及其儀器運行原理等有了深入理解，“需要很長時間靜下心來鉆到里面，才會真正學(xué)有所得?！?/p>

　　周欣曾為了修復(fù)一臺80MHz的舊磁共振波譜儀連續(xù)三天三夜沒睡覺，修復(fù)過程整整一年時間。但他付出的“代價”不止于此，到距離畢業(yè)答辯前兩個月，周欣還沒有發(fā)表一篇論文，而其他同學(xué)早在第3年、第4年就有了論文。

　　令他意外地是，答辯前一個月，他連續(xù)3篇基于研發(fā)儀器的高水平論文刊發(fā)出來，“可能發(fā)不了文章，但我當(dāng)時堅信，能夠?qū)W到一門技能保底。這些經(jīng)歷告訴我堅持最重要，一旦堅持突破了瓶頸，科學(xué)研究是肯定會出成果的?！?/p>

　　如今，周欣也常告訴學(xué)生們，做科研要將個人興趣和重大科學(xué)問題及社會需求相結(jié)合，要面向國家和社會的重大需求，切實解決實際問題來回饋社會，在國家進(jìn)步的潮流中最大化地發(fā)揮個人價值，真正實現(xiàn)新時代科研工作者的“中國夢”。

　　在家中，周欣每每向窗外望去，中學(xué)時代家鄉(xiāng)對岸的岳陽樓里那句“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”，時刻提醒他前行的方向與目標(biāo)。

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