【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://www.flyalready.cn/ 閱讀：次

　　王成波，1975年誕生，清華大學電機系94級（生醫4班）。1999年、2002年在清華大學取得學士和碩士學位，2007年獲美國弗吉尼亞大學生物醫學工程博士學位并任美國費城兒童病院核磁物理師，2008年任弗吉尼亞大學噴射系助理教學。

　　在膠州農村念書的時候，王成波沒想到會考上清華大學；在清華讀書的時候，沒想到會出國留學；出國留學的時候，沒想到能做到名校教授，能獲得國際大獎。正由于他的聰慧和睿智，加上他刻苦刻苦、耐勞研究的精力，他的生活和學習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會，在機會降臨的時候，他能自動捉住機會，并且努力去爭奪，最終帶給自己造詣和聲譽。

　　獲得青年科學家臨床醫學獎

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

　　王成波首次開發出了長彌散時間超極化氣體核磁共振彌散測量技術，證明了氦氣的彌散與彌散時間緊密關聯，首次證實了被動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類似的結構變更……

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

　　2008年，在加拿大舉辦的第十六屆國際醫學核磁共振學會年會上，王成波被授予青年科學家臨床醫學獎(W.S. Moore Award)，學會主席薇薇安?李博士(Dr. Vivian Lee)先容道：“今年的青年科學家競賽尤其劇烈，學會收到了創紀錄數字的申請，王成波博士的工作以其立異的設計和精彩的科學匯報懷才不遇。”

　　這次獲獎也是中國學者首次獲得該獎項，此外，王成波還獲得過北美放射協會“研究員研究獎”、國際核磁共振學會論文展報競賽第一名等眾多獎項。

　　從山東鄉村到首都北京

　　事業上的翻新進取、廣博的學識、睿智的話語、為人處世的樂觀和機靈、瀟灑和親熱……這些體當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，從小在農村長大。父親是城市小學老師，體弱的母親自患重病，王成波有1個哥哥2個姐姐，勤奮的大姐承擔了大部分農活兒。王家4個孩子的學習成績在鄉里鄉外都小著名氣。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。上小學的時候，王成波學習并不算盡力，他還迷上了武俠小說，上課的時候在桌下偷偷看小說，時常被老師們抓到。那時候晚上自習的時候常常點蠟燭，武俠小說加上燭炬煙熏，讓王成波在六年級的時候就戴上了眼鏡。

　　上中學之后，王成波開始懂事了，出生在農村，考大學是跳出“農門”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，過早的獨立生涯和艱難的生活環境培養了他堅忍不拔的性情。從初中到高中，6年的時間，大大小小測驗，他素來都是學校總分第一，最高的時候可以超越全校第二名80多分，他持續獲得數學、物理，化學和生物競賽的多個全國獎。他高中的班主任曾經說過：王成波當前確定會是個有長進的孩子。就是這位老師成為別人生轉折點的指路人。高考填報意愿時，父親愿望他能子承父業，報考北京師范大學。他的班主任親身家訪，壓服了家里人，讓他報考了清華大學。他取舍生物醫學作為自己的專業，也是偶爾中的必然。他是個孝敬孩子，看見母親自患重病，他就特殊注意看醫學書籍，想著從哪里能找到治療母親疾病的藥方。那時的他把家里一本厚厚的《赤腳醫生》給翻了個遍，居然喜歡上了醫學。上了中學，他又迷上了生物和計算機。

　　1994年，王成波以優良的成就考入清華大學，成為膠州實驗高中第一位考入清華的學生。

　　5年的清華大學本科學習，給王成波打下了深沉的實踐和實際基本，也培養出了他對醫學成像的喜好，在實驗著手環節上，他老是排在班級的前幾名。在大三的時候，他選擇了微輪回成像作為他的第一個研究方向，本科畢業設計，他自己編寫了一個微循環圖像處置軟件，這也輔助他拿到了優良畢業設計的嘉獎。本科畢業時，他挑選了免試直讀研究生。

　　獨立研究的起步

　　心有多大，舞臺就有多大。

　　2001年，在和留學美國的本科同窗返校泛論時，王成波恍然才發現自己已經落后了。僅僅1年的時間，國外的同學已經在知識結構、科學目光上遠遠超出了自己。這大大刺激了王成波，他開始有了出國的主意，他用半年的時間考完了托福和GRE，參加了申請留學的行列。2002年，他獲得了工學碩士學位，并且獲得多家北美大學的邀請。終極，他選擇了弗吉尼亞大學，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年的時間完成了最為重要的核磁物理學的學習，并且研讀了本事域相干的幾百篇論文。廣泛的閱讀和扎實的理論功底，讓他對于這個領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遠落伍于身材其余局部的成像研究。其重要技術難點在于：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。

　　根據美國國立衛生研究院呈文，近20年來肺病仍堅持著連續上升的趨勢。依據我國國內的統計數據，慢性阻塞性肺病已經是中國農村地域第一致逝世疾病和中國城市地區的第四致死疾病。肺部疾病與吸煙和空氣傳染有著嚴密的關系，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吸煙的環境。守舊估量，中國已經有 1500萬慢性壅塞性疾病患者，每年超過100萬人死于該病，因而而致殘的人數每年達500～1000萬。吸煙引起的肺部損害是一個慢性且長期的過程，可以猜測，10～30年，當前的煙民群體進入中老年之時，肺部疾病的發病率會大大回升。最新科研成果表明，超過25%的煙民會誘發慢性梗阻性肺病。慢性阻塞性肺病患者呼吸急促，稍微運動就會引起氣促、咳嗽、咳痰，一旦病情加重,資源整合，很輕易引發心臟、呼吸衰竭等并發癥。肺病已經給中國的醫療保健事業造成極大的困擾，并且這種影響會跟著時間的增添和中國社會的老齡化而呈現顯明增加。

　　對這些知識的深入了解，給了王成波極大的研究能源。弗吉尼亞大學在氦氣核磁共振技術上全世界當先。氦氣，一種保險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氣體。氦氣核磁共振成像在1994年由美國普林斯頓大學的研究職員首先發現，經由十多少年的發展，該成像方法已經成為新興的科學領域。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上萬倍到上百萬倍，而后讓病人吸入這種氣體，高強度的信號戰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。

　　王成波抉擇了一個當時最艱苦的研究方向??長彌散時間氦氣彌散成像。彌散成像是核磁成像中最為勝利的成像技術之一，其基木原理是使分子自在地彌散，當分子彌散受到局部結構限度時，相應的彌散會變慢。使用核磁共振彌散成像技術可以測量分子的彌散速度，從而間接估計部分的微結構信息。氦氣彌散成像技術與此類似，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所把持的彌散時間制約在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，圣路易華盛頓大學的研究人員開發了一種方法，使用條紋調制的方法，觀測條紋的衰減速度，他們聲稱該方法大大進步敏感度。這種方法引起了許多研究中央的關注。王成波因此將研究留神力轉移到這個方向上。世界上陸續有不同的研究團隊對華盛頓大學的研究提出改進方法，然而一些基礎的問題始終不得到解決，即便使用了大劑量的氦氣，結果依然不穩固。這些改良方法不能準確肯定彌散時間，不能做真正的點陣成像。

　　在反復華盛頓大學的研究方法的過程中，王成波陸續發現了很多問題。解決這些問題的過程，也正是他獨立科研能力成長和成熟的過程。也正是在這個過程中，王成波的實驗技術、序列開發技術都逐步成熟起來，并產生了被以后研究證實是正確無誤的科學設想：氦氣的彌散速度是取決于彌散時間的。在此期間，王成波獲得加入當年的國際醫學核磁共振學會年會的機遇。在美國邁阿密與同行的交換中大大拓展了他的視野，思維的碰撞產生了無數智慧的火花。王成波意識到，自己已經站在一個新發現的門檻上。

　　事業的起飛

　　從年會回到實驗室之后的1個月里，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個月的時光內，王成波單獨編寫了瀕臨100個計算機仿真程序，建立了十幾個不同的序列，試圖找出最好的序列，完成了盤算機仿真和模型試驗，并且在緊接其后的3個月中實現了一系列的人體實驗。這項研究成果使他獲得了西雅圖國際核磁共振學會年會的論文展報比賽第一名。

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

　　2007年，王成波獲得博士學位，并被有名的費城兒童醫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驗，取得了一系列重要發明。

　　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，王成波假想應用新方式也能夠檢測被動吸煙對肺部微細胞構造的影響。他們的研討首次證實了被動吸煙可以誘發肺部結構侵害，試驗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。

　　畢業之后短短半年的時間，王成波已經取得了沖破性的進展。他畢業的弗吉尼亞大學醫學院決議，增強他們這個方向的領先上風，王成波被聘為醫學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果的同時，王成波開端使用新方法形容哮喘疾病。他首次辨認出了哮喘病人中的深層肺部結構損害，在2008年的國際核磁共振學會年會上，他頒布了這個成果，并被授予了W. S. Moore Award（青年科學家臨床醫學獎）。

　　目前，王成波正在加快對于這個新技術的研究，一些大學的研究核心也開始跟隨這項研究，并已經證實該方法的可行性。默克（Merck）和葛蘭素史克（GSK）等世界大制藥公司都已經邀請他們做專題講演，正探討如何開展配合。他們認為，這種新方法會對于新藥物醫治后果評估和新藥設計發生宏大的增進作用。同時，這項研究也在臨床醫學研究領域引起很大的反應。

　　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，肺部疾病的高發病率已成現實，王成波認為如果該項新技術能夠在中國獲得運用，無疑會產生不可估計的經濟和社會效益。尤其需要特別指出的是，不同于廣泛的核磁共振成像技術，氦氣核磁成像技術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度。因此，在低磁場上，氦氣成像應當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業的拳頭強項，兩者結合，必定會產生偉大的經濟效益。同時，會極大促進中國肺病治療藥物的疾速發展。

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

　　中國海內的核磁共振研究主要差距在于軟件，也就是序列開發部門。序列開發才能需要杰出的具備綜合學科常識的核磁物理迷信家進行大量的研究能力失掉。美國這方面的研究主要由國立衛生研究院支撐，向下一代核磁物理學家的傳承和將來的知識貯備和開發主要由大學承當。王成波以為：中國若要趕超，首先須要引進一批本學科的學術帶頭人，他們需要深入懂得國際核磁共振科學研究現狀，了解國際研究前沿，在國內建破核磁共振研究學科，發展深刻地研究，培育中國本人的科研步隊和研究人才庫。這樣才干樹立有效的人才造就機制和軟件開發能力，為中國核磁共振事業的發展儲備力氣。

　　在核磁共振成像領域，新的發展思路層出不窮，中國在永磁制作方面具備凸起的優點，聯合最新的超極化技　術，應用中國絕對機動的政策，發展出一套擁有自己特點的產品。信任中國的核磁共振必定會在世界市場上占領一席之地。王成波也很盼望自己可能為這個發展提高進程奉獻一份自己的氣力。（劉佳）

　　起源：《神州學人》2009年第5期