“全數字PET有可能成為對PET的‘再發明’。它將帶動整個產業鏈上下遊的全麵創新,給中國PET產業帶來一個一步趕超國際競爭對手的機遇。但是,這個機會稍縱即逝”。
“謝老師哪裏有雙休?他隻要不出差,基本就住在實驗室。”當本刊記者問及周末采訪謝慶國是否有不便之處時,負責接待的學生脫口而出。
華中科技大學生命科學與技術學院教授、武漢光電國家實驗室(籌)研究員謝慶國,於2001年創建PET儀器開發與多模醫學成像實驗室。十多年來,他帶領團隊專注於全數字PET研究,完成了貫穿高速信號采樣理論、探測器核心技術和係統設計與集成三個層麵的鏈式創新。
2010年,團隊研製出世界首台小型全數字PET樣機。
如今,在國家自然科學基金委、科技部和教育部等各級主管部門和地方政府的長期支持下,全數字PET的儀器研發、產業轉化和應用推廣已順利貫通,圈出了一片前沿科學創新和高新技術創業的濫觴之地。
用數字化“再發明”PET誕生於上世紀70年代的正電子發射斷層成像(Positron Emission Tomography,簡稱“PET”),是繼超聲、CT和核磁共振之後當今世界最先進的醫學影像技術之一。2010年11月,謝慶國和他的團隊在自主研製的世界首台全數字PET上,成像試驗獲得高清晰度圖像。麵對全數字PET獲得的第一幅圖像,謝慶國當時的反應是“找了一個角落好好哭了一場。”謝慶國告訴《瞭望》新聞周刊記者,PET對生化反應非常敏感,可獲取生物體內組織結構的功能影像。由於任何疾病的先兆在本質上主要是生化的,因此PET對於癌症等重大疾病的早期診斷、原發灶的搜尋和分期、療效評估等具有獨特應用價值。同時,PET也是生物醫學基礎研究、臨床前應用、疾病機理研究和藥物開發中的重要工具。
“我們這台樣機在空間分辨率、時間分辨率、能量分辨率等關鍵性能指標上全麵超越市麵上最好的同類產品,可以將探查的最小腫瘤體積減小一個數量級。”謝慶國說,“這意味著可以更早、更靈敏地發現腫瘤、診斷癌症。”這項成果先後獲得了“2012年中國十大科技進展新聞”提名、“2012年湖北十大科技事件”以及“2013年湖北省技術發明一等獎”。
更令謝慶國興奮的是,全數字PET技術將有可能給中國PET產業帶來一個一步趕超國際競爭對手的機會。他認為,全數字PET與傳統PET的關係,就好比數碼相機與膠片相機。雖然實現的功能相同,但從原理技術到核心器件都有了本質的區別,性能和應用隨之發生翻天覆地的變化。如今我們的電腦、手機乃至眼鏡、手表,都可以成為相機,除廣泛應用於人們生活和生產外,也使得感光器件、存貯器件和圖像處理軟硬件等相關產業蓬勃發展。同樣,由於其數字化帶來的性能提升,及模塊化、可定製性和可拓展性等全新特性,全數字PET可以顛覆現有PET成像和係統設計理念,發展出數不勝數的新產品新應用,如局部檢測、便攜檢測、術中檢測、床旁檢測等。而全數字PET也對相關的閃爍晶體、光電器件、分子探針等相關領域的研究和產業提出了全新的需求,進而開辟一片創新的新天地。“我發現,原來我的事業才剛剛開始。”謝慶國說道。
選一個“頂天立地”的方向
如今以PET為終身事業的謝慶國,其實直到博士畢業,都未曾想過會涉足PET這一領域。作為一個自動控製專業科班出身的研究者,他顯得與眾不同。
“我學科背景涉及的那些領域,發展迅速而且相對成熟。”謝慶國說,“而我更希望找到一片從原理到技術都存在大量未解難題的領域,做源頭創新的事情。”一次偶然的機會,謝慶國旁聽了一場關於PET的學術報告,了解到PET的原理、技術瓶頸及其獨特的應用優勢,聯想到世界癌症觸目驚心的現狀,他心潮澎湃。
“覺得這是一個‘頂天立地’的方向,既可以在學術上探索新知識,又可能切實服務人們的生活。”謝慶國說,“這正是我要找的!”PET是一個典型的交叉學科,橫跨了核子物理、核醫學、電子信息、機械等諸多門類,對研究人員的專業背景要求極高。為此,謝慶國開始廣泛積累,重建自己的知識構架。從2002年到2008年,他先後遊學台灣衛生研究院醫學工程研究組、美國芝加哥大學放射學係和美國阿貢國家實驗室高能物理研究組。“從自動控製、電子技術,到高能粒子探測、放射學、醫學物理、圖像重建,如果說PET是這些學科的交集,那麼我先把他們的並集遍曆了一遍。”
這段訪學的經曆,不僅讓謝慶國打下了做PET的基礎,也讓他形成了國際視野。“這期間,我有幸與很多來自不同領域的知名學者成為好朋友。而他們後來大多樂意兼任我那些學生的‘國際’老師。”