董秀珍:坚持原始创新解决医械实际问题

“原始性创新是最根本的创新,是一个民族对人类文明进步做出贡献的重要体现。但令人深表遗憾的是,目前,在原始创新的大舞台上,很少能看到我国生物医学工程领域原始创新技术产品的身影。缘何如此?一方面,政府部门缺乏有效的支持机制;另一方面,科研工作者不能深入医学一线从实际中发现科学问题,这是生物工程学科缺乏原始创新的两大弊病。”

——第四军医大学生物医学工程学院董秀珍教授

“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力”的重要论述,吹响了挺进科技创新的号角。无数科研人员在创新机制的激励下奋勇前行,极大地推动了科技进步车轮前行。然而,不能忽略这样一个事实:缺乏原始创新一直是制约中国经济发展的最大“瓶颈”。

第四军医大学董秀珍教授立足于生物医学工程学科,经过19年艰苦攻关,在电阻抗断层成像动态监护、电阻抗扫描成像乳腺癌早期普查技术等领域做出了许多原始创新之举,达到国际先进水平。正如她所说:“原始创新虽苦,但可巩固国之根本;解决实际问题虽难,但可解决民之疾苦”。从她的恳切言辞里,可以瞬间理解她多年为之奋斗的价值和意义。

“特色人”的“特色路”

董秀珍,1945年生,令人称奇的是她的从业经历:1968年于哈尔滨军事工程学院自动控制专业毕业后,在国防科委十三研究院从事国防科研;1980年,工科出身的她开始转入医学领域,调入第四军医大学;从四十岁起才转入生物医学工程领域,成为第四军医大学生物医学工程专业的开拓者和学术带头人,现任教授、博士生导师。

与她的特色人生经历一样,董秀珍的生物医学工程研究也力求走出特色。一开始,她的研究方向是心脏系统信号的检测与处理,经过多年的打拼已小有成就:研制成功多种自动检测心脏功能系列仪器,推广至全国多家医院,广受好评,技术达到国际先进水平。在众人想当然地认为她会在原有成绩的基础上趁胜追击的时候,她却再一次做出了惊人之举:抛开原先需求量大、相对易做的科研方向,转而进军国际专业领域公认难题——生物电阻抗基础及应用研究。

做出这样的决定,董秀珍有自己的考虑:“一方面,所在的第四军医大学是一所军事医学背景较强、工程背景较弱的单位,希望自己的研究可以为军事医学服务;另一方面,原先科研方向已经成为大众科研方向,有众多科研单位及高校已经走在前头,如果紧抓这一方向不放手的话,永远也走不出特色来。”

所以,从1993年开始,董秀珍开始踏上对生物电阻抗基础及应用研究的漫漫征程。但是,研究一开始,就遇到了多方阻力。

生物电子抗成像最早是由美国科学家在1978年提出来的,它通过对体组织表面电流、电压的施加及测量来获知体组织内部导电参数的分布、并依据相应的快速重组算法重建出反映体组织内部的图像。因其研究难度较大,到20世纪90年代开始处于低潮。董秀珍迎难而上,各界质疑的声音也接踵而至:“国外都做不出来,你能做得出来?”

面对质疑,董秀珍仍旧坚持自己的决定。“我认为我的思路和国际的思路不一样,因为生物电阻抗从原理上看成像比较难,但如果成像研制成功后,它的设备不像CT仪器那样必须要占用很大的面积,体积小、方便快捷,非常适合我国国情。”瞄准这一方向,董秀珍带领她的团队展开了长达19年的攻坚之战,“宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来”,一番风雨拼搏之后,她收获的是丰硕的果实。

特色专利与技术开发

床旁电阻抗实时动态图像监护仪器是董秀珍带领团队“十年磨一剑”研发出来的重要成果之一。长久以来,能否克服颅骨高电阻率监测脑部受损状况是科研人员一直在思考的问题,微弱安全电流能穿过颅骨成像吗?这一问题成为一直没人突破的国际难题,而董秀珍带领的团队在国际上率先实现了脑部成像,解决了这一困扰业界多年的大难题。

床旁电阻抗实时动态图像监护仪器具有众多优点:可在床旁对脑卒中病人进行实时动态图像监测,及时发现病情变化,为及时救治赢得时间;可发现颅内初期微量的出血、缺血变化,并可进行长达几天的连续监测;目前,该设备已获2项发明专利,1项软件著作权,是有自主知识产权的数字化医学影像新技术与设备,体积小、成本低,适合机动与基层应用,并有图像存储与传输功能,并且无创、无损,属于绿色技术;已经通过药监局的检测,目前正在做申请SFDA注册的准备。

业界对董秀珍关于床旁电阻抗实时动态图像监护的研究做出了高度评价:国际著名电阻抗成像专家,英国伦敦大学David Holder教授对该项研究的评价是:“做出了原创性的贡献”。2009年,国家科技部专家组对该课题的结题审查评价是:“自主创新,处国际领先,希望尽快产业化”。

乳腺癌素有妇女“杀手”之称,近年来,我国乳腺癌发病形势严峻:美欧国家乳腺肿瘤发病率约为我国的两倍,死亡率则正好相反,我国乳腺肿瘤死亡率要远远大于美欧国家,这是由于我国没有有效地开展乳腺癌普查(筛查)工作。因而我国政府高度重视,强化妇女乳腺癌普查工作。但面临的尴尬处境是我国普查乳腺癌技术与设备不能满足普查的需求。乳腺癌筛查方案存在机器成本较高、筛查的敏感性不够,难于发现早期病灶等问题。而对于目前国际上流行的x线钼靶检测,我国乳腺专家给出的观点是:与欧美地区妇女乳房脂肪较多不同,我国年轻女性的腺体较致密,x线钼靶分辨不清楚,另易受辐射影响,因此,不推荐做x线钼靶筛查。普查是有必要的,用什么方法最合适?董秀珍团队被推上了研究攻关的风口浪尖。利用中国妇女癌与正常组织电阻抗差异,他们展开了针对我国妇女特点的研究,研制成功第一代EIS乳腺检测设备,该设备适于检测早期小乳癌;可发现x线钼靶发现不了的癌变;对脂肪性、腺体致密性均适用;病人无痛苦,操作方便。但因设备较大、较贵,目前只在医院临床检查用。在第一代基础上,董秀珍团队进一步改进思想,研制成功的第二代实时成像设备极大地缩短了一人次的检测时间,操作更加简便(25帧/s);扩展了频率,提高了准确性(20K扩展到200KHz);减小了体积,不仅便于携带,而且大大降低了成本。目前,该设备已获发明专利2项、实用新型1项,授权软件著作权2项,具有完全自主知识产权。适用于大规模筛查和广大基层应用。

“与其他领域原始创新不同,生物工程医疗器械原始创新难度要更大一些,除了要有医学研究外,也需要工程支撑,两者结合后,还必须要接受动物实验检验、临床病人检验等一系列的检验,检验过程还需要投入大量的资金,而我们国家对此项环节还没有支持机制,所以,一些原始创新往往在这一环节夭折。”为此,董秀珍呼吁完善国家科研支持机制,她认为目前科研机制存在科研评价过分指标化,特别是过分提高SCI论文在评价中的地位,缺少对应用性科学研究的鼓励机制;以获得各类科研课题和科研奖励论英雄,缺少对课题或奖励的实际社会效益的考核评价,特别是对长期坚持、不能在短时间内出成果的原始创新研究,缺少评价鼓励机制等。

中国的科研之路还很长,原始创新之路也同样,但不管怎样,董秀珍将一如既往坚持到底。