永不停息的科研“追光者”
——記中國科學技術大學工程科學學院研究員田超

□ 汲曉奇

光作為科學研究的工具，幫助我們在認識世界的過程中發現了許多自然界的規律。20世紀以來，科學家開始將光學應用于人體疾病的診斷，為醫學領域打開了新的大門，同時，在量子理論、技術革命和基因科學三大科技進步之下，生物醫學光子學這一學科應運而生。生物醫學光子學是涉及生物、物理、醫學、光子學、材料學等多方面知識交叉融合的一個學科。自20世紀70年代起，科學家開始嘗試進行人的生理過程和腦功能的無創傷監測研究，80年代又開始嘗試利用吸收光譜技術進行人體血液中糖濃度的無創傷檢測研究等，這些都屬于生物醫學光子學的研究范圍。

進入21世紀后，國內外在生物醫學光子學領域的研究方興未艾、日新月異，該技術在醫學診斷、醫學治療和功能監測等方面的應用研究發展受到了人們的極大關注。作為生物醫學光子學領域的探索者，十幾年來，中國科學技術大學工程科學學院研究員田超投身其中，將青春與祖國的科研事業緊密連接起來，默默地為生物醫學光子學領域的發展貢獻著自己的一份力。

將青春與科研事業連接在一起

時間之河川流不息，每一代青年都有自己的際遇和機緣。1986出生的田超，在與生物醫學光子學領域結緣的那一刻起，就將此作為自己終身奮斗的理想。時光荏苒，始終如一。

田超

2004年，田超以優異的成績考入了浙江大學信息工程專業，以此作為起點，開始了自己的科研征程。從本科到博士，他分別在浙江大學國家一級重點學科光學工程、浙江大學現代光學儀器國家重點實驗室學習、研究，在科研方面打下了堅實的基礎。

博士畢業后，為了能夠在生物醫學光子學科研領域有更加深入的學習。田超選擇漂洋過海，前往美國密歇根大學安娜堡分校從事生物醫學光聲成像的相關研究。密歇根大學安娜堡分校，是位于美國密歇根州的一所世界著名公立大學，于1817年建校，是美國歷史最悠久的大學之一，在世界范圍內享有盛譽。自建校以來，其在各學科領域中成就卓著并擁有巨大影響，多項調查顯示該大學超過70%的專業排在全美前10名，被譽為“公立常春藤”。在這里，田超在生物醫學光聲成像的相關研究中，進行了更加深入的學習，參與了多項科研課題，在項目研究中積累了豐富的經驗。

時光不負深情。把熱愛轉化成前進的動力，田超在光聲成像和光學檢測兩個領域的深入研究，取得了一系列原創性成果。

在光聲成像領域，田超與團隊成員攜手首次開發了可用于人體關節結構和功能實時成像的光聲/超聲雙模態成像系統。他們研究的高分辨率光聲顯微成像技術，可以實現超高靈敏度單細胞分子成像，為研究分子影像和細胞動力學過程提供了重要工具。除此之外，他們還首次提出了基于面陣傳感器的高時空分辨率多維度光聲計算層析成像技術，為皮膚病的無創光聲活檢打下了堅實的基礎。

在光學檢測領域，田超所在團隊通過不懈探索首次提出了可用于深度非球面透鏡高精度檢測的非零位子孔徑拼接檢測原理、裝置與方法，首次研發了可用于高速流場中激光波前定量檢測的干涉系統，并在多個超音速風洞中進行了實地測試，對高速流場中氣動光學效應的研究有重要意義。研究工作被包括Photonics Media、Nanowerk、AZOsensors、Michigan Medicine News等在內的多家新聞媒體報道，并得到廣泛認可。

致力于將科研成果“落地生根”

科研的意義是什么？田超從事科學研究以來一直在思考這一問題。在他看來，科學研究是為了給社會發展、人類生活提供幫助。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化，希望自己所做的科研工作能夠落地生根，起到實實在在的作用。

關節炎泛指發生在人體關節及其周圍組織，由炎癥、感染、退化、創傷或其他因素引起的炎性疾病，可分為數10種。我國的關節炎患者有1億以上，且人數在不斷增加。據統計，我國50歲以上人群中半數患骨關節炎，65歲以上人群中90%女性和80%男性患骨關節炎。我國的患病率為0.34%～0.36%，嚴重者壽命約縮短10～15年。多數關節炎病程較長、纏綿難愈，治療頗為棘手。因此，做到早期發現、早期診斷、早期治療，有利于防止關節炎病情的進展，改善患者的預后。

為了解決臨床實踐中關節炎早期診斷的問題，田超與團隊成員創新地開發了光聲/超聲雙模態實時成像系統，可以高速并行完成多通道信號采集，高分辨率重建并實時顯示生物組織的解剖結構和病理生理信息。該系統于2015年部署至美國密歇根大學附屬醫院，開展了經美國倫理審查委員會（IRB）批準的145人的光聲關節炎早期診斷臨床試驗。研究成果在全世界最大光子學會議SPIE Photonics West上報導時，引起了業界帶頭人Lihong V. Wang院士等人的極大關注，成為最熱分會報告之一。

除此之外，為了研究高速流場中的氣動光學效應，田超團隊還開發了可用于瞬態激光波前檢測的高速、高精度波前檢測儀，并重點探索其在超音速風洞中飛行器周圍空氣密度場定量檢測中的應用。他們所開發的原型機系統具有超快的檢測速度和較高的檢測精度，是首臺見諸報道的高速流場瞬態波前光學干涉檢測系統，對于空氣流體力學和氣動光學效應的定量研究起到關鍵作用。目前，波前檢測儀已于2011年交付中國航天空氣動力技術研究院，工作于其超音速風洞之中。波前檢測儀的民用型號也已經得到工業轉化。

在這之后，為了解決非球面透鏡無法通用檢測的技術瓶頸，田超團隊還提出了拼接檢測非球面的概念、原理和技術方案，并研發出高精度、通用化非球面拼接儀。原型機系統在保證檢測精度的前提下，大幅度拓展了動態檢測范圍，克服了當前非球面干涉儀一對一檢測的局限，研究成果被遴選為光學類著名期刊Applied Optics封面故事。因為非球面透鏡可以有效校正光學系統像差、降低系統重量，因此，該工作對于推動非球面透鏡的廣泛應用、光學系統性能提升和小型化有重要意義。目前系統已獲多項國家授權發明專利，并已經于2014年進行工業轉化。

從事科研多年來，田超已經參與或主持了包括美國國立衛生研究院R01重點項目、美國國家自然科學基金、中國國家重大專項和中國國家自然科學基金等在內的多項重大研究課題。截至目前，他已經在Nature Communications等國際頂級期刊發表SCI論文32篇，申請美國發明專利1項，授權中國發明專利5項，撰寫著作章節2章。除此之外，他還獲得包括中國科學院“百人計劃”和安徽省“百人計劃”特聘專家等在內的多項獎勵榮譽。這一切都給予了他無限前行的信心與動力。

如今，身為中國科學技術大學研究員，田超仍在科研道路上追尋不止，腳步不怠。回國1年多以來，他有條不紊地開展著科研工作。目前，其所主持的國家自然科學基金青年科學基金項目“基于回音壁模式光學微腔的非接觸多光譜光聲顯微成像技術”正在順利進行中。在科學研究的道路上，致力于科研成果的轉化與應用過程中，田超一刻都未曾懈怠。

你給世界一個什么樣的姿態，世界將還你一個什么樣的人生。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，他必將會無怨無悔地走下去！