让肺部“杀手”无处隐藏！人体肺部气体磁共振成像设备落地湖北

穿上特制“小马甲”，吸入特制的氙气体，屏气3-5秒钟，肺部的角角落落即清晰“可见”。

3月30日，湖北日报全媒记者从中国科学院精密测量科学与技术创新研究院获悉，由该院周欣研究员带领团队研制出的人体肺部气体磁共振成像装备即将在全球率先进入临床。该设备突破多项关键核心技术，核心指标国际领先，实现了高端医疗装备的自主可控，将为肺病患者的早诊断和早治疗作出重要贡献。

让肺部“杀手”无处隐藏

肺部疾病是严重威胁人民生命健康的重大因素，肺癌位居我国恶性肿瘤发病首位。提高对肺部疾病的检测技术水平并及时对肺部疾病进行筛查，实现早发现、早诊断、早治疗至关重要。

周欣告诉湖北日报全媒记者，肺部常规的影像学检测手段包括胸透、CT和PET等技术，但这些技术都有电离辐射，且无法实现肺部通气、气血交换功能定量检测。磁共振成像技术是一种对人体无损、无电离辐射的检测手段，能对人体大部分组织和器官的结构和功能进行成像，但肺部是临床磁共振成像中的“黑洞”。

“当前临床磁共振成像信号来源于人体中水质子的信号，肺部是空腔组织，其水质子的密度比正常组织低约1000倍，因此无法实现肺部空腔气体的成像。”周欣解释道。

在国家自然科学基金国家重大科研仪器设备研制专项(部委推荐)的支持下，周欣带领团队在超极化气体的制备，肺部气体快速磁共振成像和重建，常规临床磁共振成像装备兼容等技术方面取得了一系列重大技术突破：研发的医用氙气体发生器可将磁共振信号增强70000倍，让肺部气体磁共振成像从“不可看”成为“可看”;肺部快速成像技术将“可看”提升至“看清”;可穿戴式人体肺部气体磁共振成像探头和升降频多通道射频装置，完成从“看清”到“好看”的飞跃。

湖北省科技厅相关负责人介绍，人体肺部气体磁共振成像装备有效解决了肺部结构和功能的无损、定量、可视化检测瓶颈技术背后的科学难题，让肺部疾病“杀手”无处隐藏。同时，这一成果取得我国高端医疗装备少有的原始创新、实现了自主可控。

“不求一鸣惊人，只求一战到底”

人体肺部气体磁共振成像设备在“台上十分钟”，背后是周欣带领团队“十年功”的艰辛付出。

“回来吧，现在中国正大力发展科技。”2009年，叶朝辉院士的一句话，让周欣放弃国外优厚待遇回国。一个人就是一支团队，他的“实验室”占了研究所大厅的“6块地板砖”，一个螺丝钉的固定他都亲力亲为，工作到凌晨是常态。

周欣说，中科院武汉物理与数学研究所(精密测量院的前身)核磁共振学科有着半个多世纪的历史，叶朝辉院士、刘买利院士等两代科学家的爱国精神、创新精神让该学科走在国际前沿。

上世纪90年代，周欣是这里的学生。当时，进口仪器价格昂贵，修不起，“罢工”是“家常便饭”。

“博士5年，我大部分时间在修仪器。”周欣说，这段经历让他深刻认识到，科研一定要自主创新。

从一个人回国到70人的团队，从“6块地板砖”到国际关注的实验室，周欣带领团队不负众望，实现了我国肺部气体磁共振技术从无到有的突破，打破了国外的技术封锁，核心技术指标国际领先。

12年，成功的背后是无数次的失败。周欣的学生、磁共振中心工程师谢军帅说，坐“冷板凳”的日子里，老师常说：“做科研，不求一鸣惊人，只求一战到底!”

做科研以国家需求为己任

2020年1月22日晚12点，距离武汉交通管控还有10个小时，周欣从北京搭乘当日最后一班飞机回到武汉。

“这时候还赶回武汉，我不能收你车费。”去机场的路上，北京的出租车司机对周欣说。团队其他核心成员也想方设法从全国各地赶回武汉，其中，即将结婚的副研究员李海东悄悄给家人留下一封信后，连夜从河南自驾赶回武汉。李海东在周欣团队学习、工作十余年，他说：“周老师常说，做科研要找准方向，要将个人兴趣和重大科学问题及国家需求相结合。”

在武汉市金银潭医院原院长、“人民英雄”张定宇的支持下，团队将研制出的人体肺部气体磁共振成像装备安装在武汉市金银潭医院，在全球率先开展新冠肺炎患者肺功能临床评估，同期还将设备应用于武汉同济医院等抗疫一线，共计对新冠患者1500余人次进行肺部微结构和功能的全面评估。

研究发现，虽然普通症出院患者的肺部CT影像和吹气肺功能参数无异常，但气体磁共振成像影像显示，其通气功能有轻微损伤，气血交换功能明显受损，大部分普通症出院患者的通气和气血交换功能在第6个月随访时有进程性改善。

该成果得到了国际同行的高度关注。周欣受美国约翰斯·霍普金斯大学医学院邀请，作线上学术报告，英国牛津大学等机构跟进开展相关研究，指出：“气体磁共振成像技术能够精确定位肺部生理受损部位。”

此后，该设备在全国十余家医院开展临床研究。

科研成果全球领先落地湖北

12年前，周欣团队在启动这项研究时，美国、英国、加拿大等国已提前起跑。但现在，我国这项技术成果已领先全球。周欣认为，国家和湖北对科技创新的重视和支持是关键。

目前，中科院精密测量科学与技术创新研究院以知识产权作价入股，横店集团与上海联影现金出资，共同成立“武汉中科极化医疗科技有限公司”，负责人体肺部气体磁共振成像装备产业化，预计市场空间可达百亿元以上。

周欣介绍，基金委的国家重大科研仪器设备研制专项此前已支持肺部气体磁共振成像设备4400万元，这也是对于基础原创的仪器研制支持力度最大的一类项目。湖北正支持中国科学院精密测量科学与技术创新研究院和华中科技大学共建生物医学影像重大科技基础设施。该项目建成后，将为我国生物医学基础研究、高端生命科学仪器与医学影像装备的研制与应用提供先进的科研环境和实验条件，全面提升生物医学前沿及健康领域开展原创性研究的能力。

记者获悉，人体肺部气体磁共振成像装备已经通过了国家药监局创新医疗器械特别审查，有望在今年获得全球第一个人体多核气体磁共振的(医疗器械注册)证。