作者:李晨阳 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/3/13 20:59:21
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136页Nature论文打破国内外技术空白,30岁一作即将回国就职

 

刚刚博士后出站的胡鸿杰,以一作身份新发了一篇《自然》论文。结果,他的“电话被打爆”了。在论文发表仅一周时,下载量就已经超过了44000次。

这篇论文由胡鸿杰所在的加州大学圣地亚哥分校徐升团队完成,题目是:《可穿戴心脏超声成像仪》(A wearable cardiac ultrasound imager)。

这个团队开发了一种只有邮票大小的可穿戴超声贴片设备,可以24小时对心脏进行实时动态监测,即便剧烈运动时也能正常工作。而在此之前,人们要做类似的心脏监测,不仅需要笨重的医学设备和专业的技术人员,而且无法获取患者在运动当下的心脏状态。

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可穿戴超声贴片设备

令人印象深刻的,不仅是这篇论文的应用前景,还有它长达136页的篇幅。

“一些其他论文中通常一带而过的内容,我们也非常详细地写了进去。”论文通讯作者、加州大学圣地亚哥分校副教授徐升对《中国科学报》说——他们目前已为这项技术申请了专利。

“写得这么详细可能确实不利于技术保密,但我们发表文章的目的就是让别人来重复和效仿,所以就没想着‘留一手’。”徐升笑道。

一张“小邮票”,随时随地监测心脏动态

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徐升

多年前,徐升在就医时体验过一把“负荷超声心动图”检查。
一些心血管疾病在患者平静的状态下并不显山露水,但在剧烈运动,或遭受情感压力和身体压力时就会表现出来。“负荷超声心动图”就旨在检测患者心血管系统对各类负荷的反应状况。
徐升接受的是运动负荷检查。跑步前,医生用超声探头对他进行心脏成像检测。接着,他需要在一台跑步机上持续跑步,速度设置越来越快,他也跑得越来越吃力,直到感觉实在跑不动了,就迅速从跑步机上下来,跳到旁边的一张床上,这时医生就会拿出超声探头对他的心脏进行扫描。
检查完后,徐升跟医生聊了一会儿。他了解到当前的检测技术,事实上只能检测患者在运动前和运动后的心脏状态,而无法实时检测运动当下的状态。
“患者从停止运动的那一刻起,心脏就已经开始休息了,10秒之内心率就会下降很快,这对检测准确性的影响非常大,这段检测无法覆盖的盲区,也是国内外的一个技术空白。”徐升说。
2019年初,课题组里的胡鸿杰博士领衔,开启了关于可穿戴心脏超声成像仪的研究。他们从实验室制造柔性生物医学电子设备的传统优势出发,向着更高难度的目标进军。
团队设计了一款尺寸为1.9厘米×2.2厘米×0.09厘米的超声贴片,只有一张邮票大小,柔软而且富有弹性,即便在剧烈动时也能很好地贴合人体。贴片的背面有硅油,一方面用于与人体粘连,另一方面也起到了超声检查中耦合剂的作用。
但这个小东西的巧妙还不止于此。它由压电换能器阵列、液态金属复合电极和三嵌段共聚物封装而成。研究人员创新了加工方法和算法,让设备可以实现高分辨率的B超成像,然后创造性地引入AI技术,把隐藏在B超图像里的重要心脏参数提取出来。传统的医学设备只能提取一些离散的数值,这张“小邮票”却可以提取出连续的波形,为医生提供更全面、更有价值的信息。
“鉴于心血管疾病的突发性和危害性,开发一款针对心脏检查的柔性电子设备是很好的开始。”徐升说,“但这项技术绝不仅仅只应用于心脏成像,它还可以推广到其他深层组织的成像,例如下腔静脉、腹主动脉、脊柱和肝脏等等。”

136页论文,这个课题组不怕“吃亏”

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徐升团队合影

这篇长达136页的论文,包括23页正文和110多页补充材料。
“这些材料里包含大量的实验数据、实验细节,甚至可以具体到我们最终采用的探头是什么样的,与其他探头设计相比有什么优势和劣势;在成像过程中为什么会出现噪声干扰,怎么解决这种噪声干扰……”胡鸿杰向《中国科学报》解释,“此外我们还咨询了很多临床医生,整理了大量与心脏疾病有关的资料,我们把这些也写进了论文。”
这也是徐升团队一贯的风格。
“我也不知道这样做到底好不好。”徐升表示,这种极其详尽的论文写作方法有利有弊。好处在于能够帮助读者理解论文内容,也方便同行去重复和验证相关实验,提升论文的实际影响力。但风险也很明显:可能对专利申请和保护产生影响;而且写作时间延长后,论文被“抢发”的风险也大大增加了。
对这些顾虑,徐升表现得很豁达:“我就想,人各有命。我们的论文目前被‘抢发’过3次,但是我们也‘抢’过别人的,很正常。”
“最重要的,科研不是做‘一锤子买卖’。我们既然做这个工作,就要尽可能地把它更好地展示出来。这种态度本身也助于把每一件工作做好。”他说。
“常常有同学问我,为什么你们组只发‘大’文章,不发‘小’文章呢?”胡鸿杰笑道。最开始他也不是很理解徐老师的这种习惯。但他慢慢发现,这些精雕细琢、干货满满的论文,给自己的科研生涯带来了很大助力。

所有求职简历都投给了国内机构

1992年出生的胡鸿杰,于今年年初博士后出站,正在寻找工作的他,把每一份简历都投给了国内的学术机构。
“我大学毕业后,就来到了加州大学圣地亚哥分校学习,在外面已经飘了太多年了。家里的人都很思念我,所以我还是要回国工作的。”胡鸿杰说。
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胡鸿杰

这篇新近发表的《自然》论文,带他走上了从事科研工作以来第一个“小高峰”。他接到很多电话,有领域内的专家学者交流探讨,也有企业界的人士寻求合作。但这项工作带给他的最大收获,是在领导一个小团队的过程中,建立了从确定学术课题到组织开展工作的独立科研能力。
“徐老师在培养学生的过程中,很注重‘授人以鱼不如授人以渔’。”胡鸿杰说,“他会启发我们自己产生idea,然后教会我们判断一个idea是否有价值,以及如何付诸实践。”
胡鸿杰发现,读文献和听学术报告,是获取idea最重要的源泉。而且在读和听的过程中,要时刻保持思考,“比如什么方面的研究还有不足和缺陷,我能不能利用自己的专业知识和技术来完善这些缺陷?如果我做到了,算不算解决了一个重大问题?经常思考这些问题,idea就会自然而然地产生。”他说。
在做一个科研小团队的leader时,胡鸿杰认为,“一定要着眼大局,而不是只盯着项目的一小部分。要把整个项目的进展、节点放在心里,有序推进;此外,要培养自己阅人的能力,让每个人去做最擅长、最合适的事情,同时根据大家的表现进行及时反馈。最后,科学家也要有良好的社交能力,这样才能更好地实现交流和合作。”
近日,胡鸿杰刚刚收获了一个名为“寺崎久子青年创新旅途奖”(Hisako Terasaki Young Innovator Award)的奖项,这个奖旨在表彰那些在职业生涯早期就取得卓越成果,特别是发展出突破性的,具有重大转化潜力的生物医学技术的个人。
面对即将到来的科研生涯新篇章,胡鸿杰整装待发。
本文图片均由受访者提供
论文链接:
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05498-z
 
 
 
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