吳應(yīng)清

楊明

心臟是人體動(dòng)力的源泉。其作為體內(nèi)血液循環(huán)的核心，每一次跳動(dòng)，都在為人體的新陳代謝注入新鮮的養(yǎng)分。如今，心腦血管疾病對(duì)人體的危害愈加嚴(yán)重，在中國14億人口中，心血管疾病患者數(shù)量龐大，截至目前已達(dá)到3.3億。除此之外，我國心臟病的發(fā)病率位居全球第一，并且死亡率持續(xù)上升。在這種社會(huì)形勢(shì)下，加強(qiáng)對(duì)心血管疾病的研究與治療輔助，意義重大。

眾所周知，心臟移植是治療終末期心衰患者的最有效手段之一。然而，因?yàn)楣┬木o缺加之治療價(jià)格昂貴，不少終末期心衰患者未能真正等到供心到位的那一刻。而這時(shí)人工輔助心臟便成為大多數(shù)人的選擇。上海交通大學(xué)儀器科學(xué)與工程系教授楊明主要的研究領(lǐng)域就集中在機(jī)械循環(huán)支持的研究與開發(fā)，如人工心臟輔助的研發(fā)等。一輩子專注于一件事，在心臟病治療器械的研究中，楊明找到了引領(lǐng)其不懈奮斗的初心與理想，并在這項(xiàng)事業(yè)中一步步實(shí)現(xiàn)著人生的價(jià)值。

與醫(yī)工交叉結(jié)緣

生于20世紀(jì)60年代，雖然當(dāng)時(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)不是很發(fā)達(dá)，但是楊明的父母很重視對(duì)孩子的教育。當(dāng)時(shí)，高中畢業(yè)后的楊明，對(duì)新事物表達(dá)了強(qiáng)烈的好奇心，特別是對(duì)光學(xué)機(jī)電及計(jì)算機(jī)集成技術(shù)，展現(xiàn)了濃厚的興趣。等到高考時(shí)，楊明的父母選擇尊重他的意見，讓他根據(jù)自己的興趣，選擇自己喜歡的專業(yè)。興趣是最好的老師，楊明相繼考入東北重型機(jī)械學(xué)院（現(xiàn)燕山大學(xué)）檢測(cè)技術(shù)專業(yè)、西安交通大學(xué)電磁測(cè)量專業(yè)和天津大學(xué)精密儀器及機(jī)械專業(yè)，完成本科、碩士和博士階段的學(xué)習(xí)，并在博士階段，迎來了自己人生的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

在這一階段，楊明在導(dǎo)師的引導(dǎo)下，選擇大膽走出舒適圈，在超聲電機(jī)領(lǐng)域開展全新的科研探索。勇敢跨領(lǐng)域研究，雖然讓楊明經(jīng)歷了一系列的困難與坎坷，但是卻給了他更多嘗試新事物的勇氣與決心?！霸诖酥?，可能我不那么敢于邁出腳步來做一些事情，如果沒有那個(gè)過程的話，也許自己就會(huì)被限制在過去知識(shí)的小圈子里了。”楊明說。

在此之后，楊明探索的腳步仍未停歇。1998年，他結(jié)束了在南京航空航天大學(xué)超聲電機(jī)研究中心的博士后研究工作，并通過這一階段的積累學(xué)習(xí)，在超聲電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、超聲電機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制技術(shù)、基于超聲電機(jī)的主動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、超聲電源等方面研究中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

為了能夠接觸到更多科學(xué)前沿研究，2002年，楊明開始在英國利茲大學(xué)從事應(yīng)用于人工心臟肌肉的超聲器件研究，致力于通過自己的研究工作，為心臟病患者開辟一條康復(fù)通道?！耙婚_始我并沒有準(zhǔn)備做醫(yī)學(xué)相關(guān)的研究工作，現(xiàn)在做醫(yī)工交叉研究，也許是冥冥中的緣分吧?！睏蠲髡f。多年來，他在不同的科研環(huán)境中，心無旁騖地開展研究工作，為他今后投身相關(guān)領(lǐng)域研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

人工心臟打通患者康復(fù)之路

撇去浮躁、甘于寂寞，是楊明從事科學(xué)研究一直堅(jiān)守的心態(tài)。在楊明看來，從事科學(xué)研究一直面臨著兩個(gè)選擇。“科學(xué)家可以選用以往比較成熟的技術(shù)開展研究工作，所借鑒的東西也就更多。而獨(dú)辟蹊徑、開發(fā)更加新穎的技術(shù)應(yīng)用在相關(guān)研究領(lǐng)域并解決問題，就需要攻克底部以及后端的技術(shù)問題?！彼f。而后者更需要科學(xué)家有強(qiáng)大的恒心與毅力進(jìn)行科研攻關(guān)。

腳踏實(shí)地，靜心科研。近幾年來，通過對(duì)相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行研究探索，楊明團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：壓電超聲電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速與人體自然心率工作范圍一致，但是一般商業(yè)化壓電超聲電機(jī)主要應(yīng)用于精密光學(xué)儀器設(shè)計(jì)，并不適合心室輔助的場(chǎng)景，有大量的技術(shù)問題需要克服。只要攻克相關(guān)的科研問題，新型的壓電超聲動(dòng)作原理可望解決電磁原理對(duì)人工血液循環(huán)支持的限制。為了能夠通過科學(xué)研究的力量真正為心臟病患者帶來康復(fù)的希望，楊明和研究團(tuán)隊(duì)展開了一系列全新的科研嘗試。

為了克服目前電磁力驅(qū)動(dòng)人工心臟存在的限制，楊明團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金、國家科技部“863計(jì)劃”、上海市科委等的資助下，將新型動(dòng)作原理和仿生機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用在體外模擬中，研制出了兩種可用于心功能恢復(fù)治療的新型人工心臟輔助裝置原理樣機(jī)，目前已實(shí)現(xiàn)在全心動(dòng)周期模擬自然心臟內(nèi)血流，并可與自然心臟精密同步，與核磁共振兼容，與最新商業(yè)化人工心臟尺寸相近。這些技術(shù)不僅可以大幅降低現(xiàn)有人工心臟對(duì)血液的損傷，避免人工心臟與自體心臟不匹配導(dǎo)致的并發(fā)癥，同時(shí)還能增加心功能恢復(fù)的機(jī)會(huì)。

長期以來，人工心臟被譽(yù)為“醫(yī)療器械皇冠上的寶石”，其主要功能是利用生物機(jī)械手段部分或全部替代心臟泵血功能，維持患者的血液循環(huán)，是治療終末期或重癥心衰患者的有效治療手段，也是代替心臟移植的唯一有效治療手段。但是植入人工心臟后相關(guān)并發(fā)癥的問題，一直困擾著其相關(guān)功能和效用。

在這一背景下，楊明團(tuán)隊(duì)成功研制出了人工心臟血泵功能樣機(jī)，其外形尺寸和目前國際上最新磁懸浮離心血泵尺寸相當(dāng);血泵出入口具有類似左心室流入道和流出道的仿生結(jié)構(gòu)，在仿心動(dòng)周期作用下能模擬出自然左心室完整搏動(dòng)周期內(nèi)的漩渦流場(chǎng)。在后載荷100mmHg的條件下，可輸出每分鐘3L的血流量;在體外模擬循環(huán)裝置中，利用來自模擬心臟的同步觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)了在模擬心室舒張期的精準(zhǔn)相位反搏泵血。

使用這款人工心臟血泵的優(yōu)勢(shì)在于，如果患者心功能恢復(fù)滿足撤出血泵條件，就可避免心臟移植;如果無法得到供體移植，也不能滿足撤出血泵的條件，那么血泵長壽命工作和較少的并發(fā)癥，也可以保證患者有較高的生存質(zhì)量和較輕的醫(yī)療負(fù)擔(dān)?！斑@樣，人工心臟可望更好地服務(wù)于心衰患者的治療需要?！睏蠲鹘忉尩?。

培養(yǎng)交叉學(xué)科人才

科學(xué)研究往往要付諸實(shí)踐才能真正將理論與應(yīng)用的環(huán)節(jié)打通。特別是對(duì)工科研究而言，一切科研想法都要通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行證實(shí)，而這時(shí)候就需要交叉學(xué)科的力量?！疤貏e是超聲電機(jī)領(lǐng)域的相關(guān)研究涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、摩擦材料及檢測(cè)等方面的知識(shí)，更需要集合不同專業(yè)學(xué)科的相關(guān)人才協(xié)同攻關(guān)，僅僅靠一個(gè)人是做不來的?！睏蠲髡f。在他看來，如果科研團(tuán)隊(duì)對(duì)某一個(gè)領(lǐng)域有欠缺，可能阻礙整體研究的推進(jìn)，甚至沒有能力將其繼續(xù)下去。

一路走來，楊明十分感謝和自己一起共同開拓創(chuàng)新的科研人員，而作為團(tuán)隊(duì)的帶頭人，楊明也希望能夠培養(yǎng)出更多交叉學(xué)科的科研人才?！半m然對(duì)本科生找工作而言，更需要專業(yè)化的培養(yǎng)。但是對(duì)研究來說，仍舊非常需要多學(xué)科知識(shí)的交叉，只有這樣才能走出固有知識(shí)的框架，更好地將相關(guān)技術(shù)推向應(yīng)用?！睏蠲髡f。

除此之外，楊明還認(rèn)為：對(duì)學(xué)生科研興趣及獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。在他看來，每位學(xué)生的天賦差異是很大的，這時(shí)候就需要老師在更多的場(chǎng)合下幫助自己的學(xué)生找到閃光點(diǎn)，激發(fā)他們的科研潛能。“老師要根據(jù)學(xué)生的特長因材施教，在科研任務(wù)的設(shè)置上也要根據(jù)每位學(xué)生的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行合理安排，這樣才能最大限度發(fā)揮他們的科研潛能?！睏蠲髡f。而只要自己的學(xué)生走向社會(huì)或者科研崗位，能夠最大限度發(fā)揮自己的能力，為社會(huì)為國家作出自己的貢獻(xiàn)，便是他最為欣慰的事情。

科學(xué)創(chuàng)新講究水到渠成。二十余載春夏秋冬，楊明傾注了一腔心血和精力，未來他還將與研究團(tuán)隊(duì)投身在心臟輔助裝置研究中，從底層研究的角度出發(fā)，研究人工心臟輔助裝置與血液的內(nèi)在規(guī)律，更好地用科學(xué)研究為我國的心臟病患者帶去福音。一輩子研究一顆“心”，在這條研究道路上，楊明甘之如飴。