以核磁為眼，洞悉病情
——記寧波諾丁漢大學醫學影像中心主任王成波

王 芳 譚 凱

從一度擔心無法畢業，到2007年博士畢業半年內獲得北美放射學會研究員研究獎，并于2008年榮獲國際醫學磁共振學會青年科學家臨床醫學獎（中國內地學者首次獲獎），再到因突出成就，于2012年被選舉為國際醫學磁共振學會超級化媒介成像研討組秘書長，2013年又擔任超極化媒介成像組主席，并作為首席科學家獲得美國國立衛生院超千萬元科研資助；從回國初期科研工作幾乎停滯，到與同事合力引進英國諾丁漢大學享譽世界的醫學影像中心，成立寧波分中心，再到近年來頻頻承擔科技部數字診療重點專項項目等重任……在寧波諾丁漢大學醫學影像中心主任王成波的科研人生中，充滿了這樣跌宕起伏的歷程。低谷之后的每一次躍升，都是他對以技術服務病人和造福大眾的強烈渴望與堅守。

投身核磁蟄伏沉淀突破難題揚名海外

1975年，王成波出生于山東膠州一個鄉村教師家庭，在耳濡目染下，他從小聰慧好學，興趣廣泛。在膠州實驗高中就讀期間，他不僅成績常年名列榜首，還連續獲得數學、物理、化學和生物競賽多個全國獎。“山東是肝炎重災區，我的母親一直備受肝炎困擾，最終也因肝癌離世。我對醫學有濃厚興趣，起因就是希望緩解母親的病痛。后來在報考大學時，由于清華大學沒有醫學院，而陳章良教授又提出‘21世紀是生物學的世紀’，我便選擇了清華大學生物醫學。”從農門躍入名校，王成波成為膠州實驗高中建校以來第一個考入清華大學的學生。

王成波（前排中）研究團隊

在清華大學，王成波展現了突出的實驗設計能力。他以微循環成像作為第一個研究方向，憑借自編的微循環圖像處理軟件，拿到優秀畢業設計獎。1999年本科畢業，他免試直讀，跟隨本校張志廣教授讀研，主要研究人體微循環。研究生期間，他還受首都醫科大學邀請，兼職講授醫學超聲成像原理課程。2002年，為了開闊視野，深造科研，他申請赴美讀博。面對多所高校的邀請，他最終選擇了弗吉尼亞大學，并在那獲得博士獎學金。

“在美國，我首先研究的是超聲。后來我發現自己對肺部疾病和核磁共振成像技術（MRI）更感興趣，轉而加入了核磁共振肺部成像中心。”弗吉尼亞大學在氦氣核磁共振技術上屬于國際第一梯隊，王成波的博士生導師是一位成就卓越、平易近人的教授。“但是，起初我因為不了解導師的風格，一味埋頭苦干，鮮少主動交流，兩年里雖然扎實地學習了核磁物理學，深入研讀了本領域內的幾百篇論文，在課題研究上卻十分不順。”

王成波的具體研究方向——長彌散時間氦氣彌散成像，是一個難度相當大的領域。彌散成像的基本原理是使分子自由地彌散，當分子彌散受到局部結構限制時，相應的彌散會變慢。使用核磁共振彌散成像技術可以測量分子的彌散速度，從而間接估計局部的微結構信息。氦氣彌散成像技術的原理與此類似，如果肺泡壁被吸入的煙霧破壞，測量到的氣體彌散速度就會加快。以前的氦氣彌散成像技術所控制的彌散時間限制在1毫秒左右，敏感度不夠高，而高敏感度正是早期肺病診斷的關鍵。

為了提高敏感度，2002年，圣路易華盛頓大學的研究人員開發了一種方法，使用條紋調制的方法，觀測條紋的衰減速度，并宣稱這一方法大大提高了敏感度。但是在改進這一方法的過程中，學界人士卻始終無法精準確定彌散時間，無法真正做到點陣成像。王成波在重復圣路易華盛頓大學的這一方法的過程中，也發現了不少問題，在解決問題的過程中，他積淀了豐富的理論知識，研究的實驗技術和序列開發技術也漸趨成熟，可距離真正的成果產出卻始終有一段距離。

2005年春節，博士三年級，獨在異國又逢經濟危機，內心苦悶的王成波擔憂博士無法畢業，一度認真考慮起退學考證投身華爾街的想法。然而，轉機就在幾個月后悄然出現。“5月，國際醫學核磁共振學會年會在邁阿密召開，導師派我參加。那是我第一次參加重量級的學術年會，啟發非凡，豁然開朗。”從年會回來后的一個月內，王成波興奮地埋首實驗室，確定了新的研究思路，獨自編寫了接近100個計算機仿真程序，建立了十幾個不同的序列，試圖找出最好的序列，以極快的速度完成了計算機仿真和模型試驗。“那一個月里，我基本把日后10年的科研框架都搭建好了。”

王成波（左一）指導研究生開展工作

2005年7月初，王成波將研究成果一一匯報，導師欣慰地表示，原本5月還覺得他恐怕難以畢業，沒想到兩個月后，就做出了可喜的成果。然而，當時距離畢業時間已經很近了，王成波時間緊張，他加強了與導師的交流，在其指導下爭分奪秒推進后續工作。2006年，他發表了自己的第一篇論文，斬獲西雅圖國際核磁共振學會年會的肺成像論文展報競賽第一名，迅速引來新一輪的跟隨研究。2007年，他順利取得博士學位，被著名的費城兒童醫院放射科聘為核磁物理師，將相關核磁成像序列成功推廣到臨床實驗。經過與放射科醫生的密切合作，王成波首次證明了被動吸煙可以誘發肺部結構損害，實驗證實了新技術的可靠性，具有成為一種新的肺部疾病診斷評估平臺的潛力。同年年底，他獲得了北美放射協會“研究員研究獎”。后續，他因研究成果首次證實了二手煙會導致早期肺氣腫，被超過2000家媒體（如《紐約時報》等）追蹤報道，引起世界范圍內的影響。

歷經兩年多蟄伏沉淀、兩年多突飛猛進之后，鮮花與掌聲紛至沓來，王成波成長為業內小有名氣的專家，母校弗吉尼亞大學向他投來了橄欖枝，聘任他為醫學院放射系助理教授，他由此開啟了新的研究篇章。這一階段，在肺氣腫疾病研究成果之外，王成波還使用新方法探查哮喘疾病，并很快首次識別出哮喘病人中的深層肺部結構損害。2008年，在加拿大舉行的第十六屆國際醫學核磁共振學會年會上，憑借創新的設計和出色的科學匯報，他從空前多的競爭者中脫穎而出，被授予青年科學家臨床醫學獎，成為第一位獲此殊榮的中國內地學者。

回國效力服務臨床成果轉化造福社會

“獲獎后我多次作為北美學界代表參加各種活動。2013年，習近平總書記訪美，鼓勵我們要學好知識，將知識帶回國，用在國內。我深受觸動，下定決心回國。”當時，擺在王成波面前有不少好選擇，包括回母校清華大學、去中國科學院，以及加入鐘南山院士團隊，最終他選擇了一條看起來更艱難的道路，入職寧波諾丁漢大學，從零開始組建團隊。

“寧波諾丁漢大學是中外合作大學，有英國諾丁漢打下的良好底子，我加入后又與同事合力將英國諾丁漢大學享譽世界的醫學影像中心引進來，成立了寧波分中心，擔任中心主任。”早在回國前夕，王成波已經與寧波高新技術企業鑫高益醫療設備股份有限公司有了初步洽談，計劃合作研發新型核磁共振技術。雖然回國后初期，科研工作幾乎停滯，但是功夫不負有心人，2016年歷經艱難磨合，第一個項目終于簽訂。2017年，隨著團隊建設、設備引進、項目研發等一系列工作初有成效，學校追加近千萬元投資，為醫學影像中心的發展注入了一劑強心針。2018年，作為課題負責人，王成波承擔了國家科技部數字診療重點專項項目。同年，在寧波市科協的資助下，他主持了中英高端醫學核磁共振研討會，促進了中心的學術交流。2019年，憑借多項創新成績，王成波又獲批浙江省“萬人計劃-科技創新領軍人才”項目。近5年來，王成波團隊發展迅速，利用多核MRI技術來做肺部的磁共振診斷，研發無液氦低溫超導磁體技術，并在此基礎上推出可旋轉M R I、新生兒MRI、豎立式MRI和術中可移動MRI等一系列服務臨床的技術應用。

作為磁共振超導磁體的理想冷凍氣體，液氦在M R I的用量占全球氦氣供應的25%～30%。然而氦資源在自然界中含量極微，中國所占比例僅為0.2%。近年來，全球各大科研機構和磁共振生產廠家都在探索研發少液氦乃至無液氦超導MRI系統。“1.5T無液氦低溫超導磁體技術研發”是2019年度科技部重點研發計劃項目，由寧波諾丁漢大學、鑫高益醫療設備股份有限公司、中國科學院大學寧波華美醫院等單位共同研發。2022年，歷經3年產學研合作，其轉化成果——磁共振成像系統獲批門檻極高的三類創新醫療器械注冊證，成為寧波市歷史上首個獲批的國家級三類創新醫療器械。

新型“磁共振成像系統”的主要創新點是采用了無液氦超導磁體技術，超導磁體采用制冷機直接傳導冷卻。與以往液氦對磁體中的超導線圈進行冷卻的超導磁共振產品相比，此產品具有生產使用成本更低、磁體結構簡化、磁體重量降低等優勢。此外，液氦的屬性令傳統磁共振掃描只能以臥姿進行，因為MRI一旦發生移動旋轉，極易引發液氦氣化爆炸、磁體失超。而無液氦冷卻技術壁壘的突破，為接下來的技術路線——多姿態磁共振檢查技術方案奠定了堅實基礎。目前，王成波團隊正在全力研發可旋轉多姿態無液氦核磁共振成像系統。無液氦核磁共振成像系統的研究不僅對我國氦資源的戰略發展有著重要意義，而且有望用于航天、量子計算等領域。在王成波看來，它的另一個社會效益則體現在核磁共振檢測的普及化，可以大大降低普通人的檢測費用，促進疾病的早發現、早治療。

在新生兒MRI方面，王成波團隊針對保育箱降噪與光電傳感技術進行了研究。“以前新生兒很少能做核磁，他們剛出生易感染，離不開保育箱。而保育箱因與電子不兼容，一進核磁共振房間就失靈，且核磁共振噪聲大，對嬰兒很不友好。我們聯合企業開展研究，想到了一種新方法來解決降噪的難題。”目前，這項研究已經取得了初步成果，接下來王成波還打算帶著學生做一些動態測量，讓結論更完善。

而利用多核M R I技術來做肺部的磁共振診斷，源于王成波2008年的獲獎成果——新型氦氣彌散核磁共振成像方法。2020年，為更好應對新型冠狀病毒感染診療中的肺部成像難題，他重啟了這項成果的轉化工作，同莫斯科國立大學及印度一家醫院，聯合研發利用多核MRI技術包括超極化惰性氣體來做肺部的磁共振診斷。其中，氪83的超極化和成像技術是世界首創，利用激光器可以把信號增強到原來的50多萬倍。并且，技術成本低，除去激光器外，其他部件成本不超過20萬元。這一技術的開發，實現了肺部疾病的早期、精確、無損檢測，對慢阻肺、肺纖維化、肺癌等疾病的防治有重大推動作用。

目前，王成波團隊有4名青年老師，平時他除了指導博士生進行獨立科研外，還注重本科生創新能力的培養。“我希望教會學生科學研究的一些基本方法，教會他們如何看待問題、尋找解決方案。”在教學上，他注重充分調動學生的積極性，通過生動的案例、具體的實驗、清晰的理論知識體系等來幫助學生理解難點。

也許是最初因母親的疾病而走生物醫學道路，后來又長期與醫院密切合作，所以王成波對于自己的成果能否真正用于臨床治病救人，有著非同一般的渴望。然而，科學研究及其技術成果轉化的道路涉及方方面面，注定充滿曲折。“我很喜歡《肖申克的救贖》里那句經典臺詞：生命可以歸結為一種簡單的選擇——要么忙于生存，要么趕著去死。人生總有低谷和挫折，而我選擇沖破牢籠，捕獲渴望。”