□ 汲曉奇

光作為科學(xué)研究的工具，幫助我們?cè)谡J(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了許多自然界的規(guī)律。20世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家開(kāi)始將光學(xué)應(yīng)用于人體疾病的診斷，為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域打開(kāi)了新的大門(mén)，同時(shí)，在量子理論、技術(shù)革命和基因科學(xué)三大科技進(jìn)步之下，生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)這一學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生。生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)是涉及生物、物理、醫(yī)學(xué)、光子學(xué)、材料學(xué)等多方面知識(shí)交叉融合的一個(gè)學(xué)科。自20世紀(jì)70年代起，科學(xué)家開(kāi)始嘗試進(jìn)行人的生理過(guò)程和腦功能的無(wú)創(chuàng)傷監(jiān)測(cè)研究，80年代又開(kāi)始嘗試?yán)梦展庾V技術(shù)進(jìn)行人體血液中糖濃度的無(wú)創(chuàng)傷檢測(cè)研究等，這些都屬于生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)的研究范圍。

進(jìn)入21世紀(jì)后，國(guó)內(nèi)外在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)領(lǐng)域的研究方興未艾、日新月異，該技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷、醫(yī)學(xué)治療和功能監(jiān)測(cè)等方面的應(yīng)用研究發(fā)展受到了人們的極大關(guān)注。作為生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)領(lǐng)域的探索者，十幾年來(lái)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院研究員田超投身其中，將青春與祖國(guó)的科研事業(yè)緊密連接起來(lái)，默默地為生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展貢獻(xiàn)著自己的一份力。

將青春與科研事業(yè)連接在一起

時(shí)間之河川流不息，每一代青年都有自己的際遇和機(jī)緣。1986出生的田超，在與生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)領(lǐng)域結(jié)緣的那一刻起，就將此作為自己終身奮斗的理想。時(shí)光荏苒，始終如一。

田超

2004年，田超以?xún)?yōu)異的成績(jī)考入了浙江大學(xué)信息工程專(zhuān)業(yè)，以此作為起點(diǎn)，開(kāi)始了自己的科研征程。從本科到博士，他分別在浙江大學(xué)國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科光學(xué)工程、浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)、研究，在科研方面打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

博士畢業(yè)后，為了能夠在生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)科研領(lǐng)域有更加深入的學(xué)習(xí)。田超選擇漂洋過(guò)海，前往美國(guó)密歇根大學(xué)安娜堡分校從事生物醫(yī)學(xué)光聲成像的相關(guān)研究。密歇根大學(xué)安娜堡分校，是位于美國(guó)密歇根州的一所世界著名公立大學(xué)，于1817年建校，是美國(guó)歷史最悠久的大學(xué)之一，在世界范圍內(nèi)享有盛譽(yù)。自建校以來(lái)，其在各學(xué)科領(lǐng)域中成就卓著并擁有巨大影響，多項(xiàng)調(diào)查顯示該大學(xué)超過(guò)70%的專(zhuān)業(yè)排在全美前10名，被譽(yù)為“公立常春藤”。在這里，田超在生物醫(yī)學(xué)光聲成像的相關(guān)研究中，進(jìn)行了更加深入的學(xué)習(xí)，參與了多項(xiàng)科研課題，在項(xiàng)目研究中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

時(shí)光不負(fù)深情。把熱愛(ài)轉(zhuǎn)化成前進(jìn)的動(dòng)力，田超在光聲成像和光學(xué)檢測(cè)兩個(gè)領(lǐng)域的深入研究，取得了一系列原創(chuàng)性成果。

在光聲成像領(lǐng)域，田超與團(tuán)隊(duì)成員攜手首次開(kāi)發(fā)了可用于人體關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和功能實(shí)時(shí)成像的光聲/超聲雙模態(tài)成像系統(tǒng)。他們研究的高分辨率光聲顯微成像技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)超高靈敏度單細(xì)胞分子成像，為研究分子影像和細(xì)胞動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供了重要工具。除此之外，他們還首次提出了基于面陣傳感器的高時(shí)空分辨率多維度光聲計(jì)算層析成像技術(shù)，為皮膚病的無(wú)創(chuàng)光聲活檢打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，田超所在團(tuán)隊(duì)通過(guò)不懈探索首次提出了可用于深度非球面透鏡高精度檢測(cè)的非零位子孔徑拼接檢測(cè)原理、裝置與方法，首次研發(fā)了可用于高速流場(chǎng)中激光波前定量檢測(cè)的干涉系統(tǒng)，并在多個(gè)超音速風(fēng)洞中進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試，對(duì)高速流場(chǎng)中氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的研究有重要意義。研究工作被包括Photonics Media、Nanowerk、AZOsensors、Michigan Medicine News等在內(nèi)的多家新聞媒體報(bào)道，并得到廣泛認(rèn)可。

致力于將科研成果“落地生根”

科研的意義是什么？田超從事科學(xué)研究以來(lái)一直在思考這一問(wèn)題。在他看來(lái)，科學(xué)研究是為了給社會(huì)發(fā)展、人類(lèi)生活提供幫助。因此，在選擇踏入科研道路的那一刻起，他就一直在尋求科研成果的轉(zhuǎn)化，希望自己所做的科研工作能夠落地生根，起到實(shí)實(shí)在在的作用。

關(guān)節(jié)炎泛指發(fā)生在人體關(guān)節(jié)及其周?chē)M織，由炎癥、感染、退化、創(chuàng)傷或其他因素引起的炎性疾病，可分為數(shù)10種。我國(guó)的關(guān)節(jié)炎患者有1億以上，且人數(shù)在不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)50歲以上人群中半數(shù)患骨關(guān)節(jié)炎，65歲以上人群中90%女性和80%男性患骨關(guān)節(jié)炎。我國(guó)的患病率為0.34%～0.36%，嚴(yán)重者壽命約縮短10～15年。多數(shù)關(guān)節(jié)炎病程較長(zhǎng)、纏綿難愈，治療頗為棘手。因此，做到早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷、早期治療，有利于防止關(guān)節(jié)炎病情的進(jìn)展，改善患者的預(yù)后。

為了解決臨床實(shí)踐中關(guān)節(jié)炎早期診斷的問(wèn)題，田超與團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)新地開(kāi)發(fā)了光聲/超聲雙模態(tài)實(shí)時(shí)成像系統(tǒng)，可以高速并行完成多通道信號(hào)采集，高分辨率重建并實(shí)時(shí)顯示生物組織的解剖結(jié)構(gòu)和病理生理信息。該系統(tǒng)于2015年部署至美國(guó)密歇根大學(xué)附屬醫(yī)院，開(kāi)展了經(jīng)美國(guó)倫理審查委員會(huì)（IRB）批準(zhǔn)的145人的光聲關(guān)節(jié)炎早期診斷臨床試驗(yàn)。研究成果在全世界最大光子學(xué)會(huì)議SPIE Photonics West上報(bào)導(dǎo)時(shí)，引起了業(yè)界帶頭人Lihong V. Wang院士等人的極大關(guān)注，成為最熱分會(huì)報(bào)告之一。

除此之外，為了研究高速流場(chǎng)中的氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)，田超團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了可用于瞬態(tài)激光波前檢測(cè)的高速、高精度波前檢測(cè)儀，并重點(diǎn)探索其在超音速風(fēng)洞中飛行器周?chē)諝饷芏葓?chǎng)定量檢測(cè)中的應(yīng)用。他們所開(kāi)發(fā)的原型機(jī)系統(tǒng)具有超快的檢測(cè)速度和較高的檢測(cè)精度，是首臺(tái)見(jiàn)諸報(bào)道的高速流場(chǎng)瞬態(tài)波前光學(xué)干涉檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于空氣流體力學(xué)和氣動(dòng)光學(xué)效應(yīng)的定量研究起到關(guān)鍵作用。目前，波前檢測(cè)儀已于2011年交付中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院，工作于其超音速風(fēng)洞之中。波前檢測(cè)儀的民用型號(hào)也已經(jīng)得到工業(yè)轉(zhuǎn)化。

在這之后，為了解決非球面透鏡無(wú)法通用檢測(cè)的技術(shù)瓶頸，田超團(tuán)隊(duì)還提出了拼接檢測(cè)非球面的概念、原理和技術(shù)方案，并研發(fā)出高精度、通用化非球面拼接儀。原型機(jī)系統(tǒng)在保證檢測(cè)精度的前提下，大幅度拓展了動(dòng)態(tài)檢測(cè)范圍，克服了當(dāng)前非球面干涉儀一對(duì)一檢測(cè)的局限，研究成果被遴選為光學(xué)類(lèi)著名期刊Applied Optics封面故事。因?yàn)榉乔蛎嫱哥R可以有效校正光學(xué)系統(tǒng)像差、降低系統(tǒng)重量，因此，該工作對(duì)于推動(dòng)非球面透鏡的廣泛應(yīng)用、光學(xué)系統(tǒng)性能提升和小型化有重要意義。目前系統(tǒng)已獲多項(xiàng)國(guó)家授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利，并已經(jīng)于2014年進(jìn)行工業(yè)轉(zhuǎn)化。

從事科研多年來(lái)，田超已經(jīng)參與或主持了包括美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院R01重點(diǎn)項(xiàng)目、美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)和中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金等在內(nèi)的多項(xiàng)重大研究課題。截至目前，他已經(jīng)在Nature Communications等國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表SCI論文32篇，申請(qǐng)美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)，授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利5項(xiàng)，撰寫(xiě)著作章節(jié)2章。除此之外，他還獲得包括中國(guó)科學(xué)院“百人計(jì)劃”和安徽省“百人計(jì)劃”特聘專(zhuān)家等在內(nèi)的多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)榮譽(yù)。這一切都給予了他無(wú)限前行的信心與動(dòng)力。

如今，身為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究員，田超仍在科研道路上追尋不止，腳步不怠?；貒?guó)1年多以來(lái)，他有條不紊地開(kāi)展著科研工作。目前，其所主持的國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“基于回音壁模式光學(xué)微腔的非接觸多光譜光聲顯微成像技術(shù)”正在順利進(jìn)行中。在科學(xué)研究的道路上，致力于科研成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用過(guò)程中，田超一刻都未曾懈怠。

你給世界一個(gè)什么樣的姿態(tài)，世界將還你一個(gè)什么樣的人生。田超知道，選擇科研，就是選擇攀登一座望不到頂峰的高山。既然選擇了這條路，他必將會(huì)無(wú)怨無(wú)悔地走下去！