“跨界”醫(yī)療工程師
——記深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副院長(zhǎng)陳昕

徐芳芳

2017年，陳昕在英國(guó)倫敦泰晤士河畔留念。

醫(yī)學(xué)超聲由于其價(jià)位低廉、實(shí)時(shí)成像、無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為臨床應(yīng)用最廣泛的影像診斷技術(shù)。醫(yī)學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展和重大疾病早期診療的緊迫需求，促進(jìn)醫(yī)學(xué)超聲與材料科學(xué)、生物科學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科的交叉融合，不斷發(fā)展新理論、新方法和新設(shè)備。目前醫(yī)學(xué)超聲的發(fā)展趨勢(shì)主要包括：成像速度更快，分辨率更高；除了形態(tài)信息，發(fā)掘更多定量的功能信息；成像診斷—給藥—治療的診療一體化。

那么，醫(yī)學(xué)超聲的這些發(fā)展趨勢(shì)需要解決哪些關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題？醫(yī)學(xué)超聲領(lǐng)域還有哪些新技術(shù)？帶著這些問(wèn)題，記者專(zhuān)訪了深圳大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副院長(zhǎng)陳昕。多年來(lái)，他主要從事超聲成像新技術(shù)、超聲影像臨床診斷研究，完成了多項(xiàng)超聲彈性成像、超聲影像處理相關(guān)課題，并在超聲彈性成像系統(tǒng)構(gòu)建、彈性成像算法、超聲圖像處理等領(lǐng)域有良好的研究基礎(chǔ)?？梢哉f(shuō)，陳昕是真正意義上的“跨界”醫(yī)療工程師。

緣起：“工程+醫(yī)學(xué)”的進(jìn)階路

1994年，陳昕考入中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)。當(dāng)時(shí)，正在中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)讀本科的陳昕，第一次接觸到醫(yī)學(xué)超聲的概念。而真正確定這個(gè)科研方向，則是在1998年，從此緣定。

“我本科讀的是電子工程專(zhuān)業(yè)，當(dāng)時(shí)學(xué)制5年。學(xué)校有個(gè)規(guī)定，本科讀4年后可以選擇分流，然后再讀5年博士就能夠拿到博士學(xué)位。1998年，我選分流直博，博士的課題就是做壓電免疫傳感器——利用超聲檢測(cè)免疫反應(yīng)。從那時(shí)起，我逐漸走進(jìn)了醫(yī)學(xué)超聲領(lǐng)域?！?/p>

2003年，獲得中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位后，陳昕到香港理工大學(xué)工作，在鄭永平教授的團(tuán)隊(duì)做助理研究員。那個(gè)時(shí)候，陳昕就開(kāi)始用超聲技術(shù)測(cè)量組織的力學(xué)特征，與其后來(lái)做的彈性成像研究工作可以說(shuō)是一脈相承。

“當(dāng)時(shí)我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)產(chǎn)品，用超聲印壓的方法去測(cè)量組織的硬度?！标愱空f(shuō)的這個(gè)產(chǎn)品，是一套包括軟件、硬件在內(nèi)的系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)，陳昕協(xié)助開(kāi)發(fā)了整套系統(tǒng)，還做了“糖尿病足的評(píng)估”“傷疤的評(píng)估”等應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。

2008年，陳昕來(lái)到深圳大學(xué)加入了生物醫(yī)學(xué)工程系。他之所以選擇到深圳大學(xué)工作，一方面是被深圳的科研環(huán)境和產(chǎn)業(yè)背景吸引；另一方面則是恰逢深圳大學(xué)新學(xué)科創(chuàng)立的契機(jī)。時(shí)間回溯到2005年，時(shí)任深圳大學(xué)副校長(zhǎng)的陳思平教授考慮到深圳的醫(yī)療產(chǎn)業(yè)背景對(duì)人才和高端技術(shù)的需求，創(chuàng)立了深圳大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科。學(xué)科創(chuàng)立后，醫(yī)學(xué)超聲成為一個(gè)重要方向。

如今，15年過(guò)去了，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院從一開(kāi)始在很簡(jiǎn)單的條件下開(kāi)創(chuàng)學(xué)科，發(fā)展到擁有國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，建立起完整的本科、碩士、博士、博士后的人才培養(yǎng)體系。這個(gè)過(guò)程中，陳昕不僅是參與者、見(jiàn)證者，更是核心成員?！拔襾?lái)的時(shí)候，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院還叫生物醫(yī)學(xué)工程系，是個(gè)不到十個(gè)人的團(tuán)隊(duì)。今天，已經(jīng)發(fā)展成擁有五六十人的學(xué)院，這個(gè)過(guò)程挺不容易的。”陳昕感慨，“我在深圳大學(xué)的成長(zhǎng)過(guò)程，也是同團(tuán)隊(duì)、整個(gè)學(xué)科的發(fā)展密不可分的?！?/p>

突圍：交叉學(xué)科的“產(chǎn)學(xué)研”

生物學(xué)工程本身是一個(gè)交叉學(xué)科，涉及理工、醫(yī)學(xué)、生物各方面。與其他交叉學(xué)科一樣，和不同思維模式的人打交道，可能是科研工作中最普遍遇到的問(wèn)題。

目前，陳昕的工作主要集中在超聲力學(xué)效應(yīng)的兩種應(yīng)用，即基于聲輻射力的超聲診斷和治療?！霸\斷方面，我現(xiàn)在做得比較多的就是超聲彈性成像。它是對(duì)組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)的一種成像，去測(cè)量組織的硬度，如果比正常組織硬的話，往往就代表這個(gè)組織有一些病變。”陳昕介紹，超聲彈性成像是超聲力學(xué)效應(yīng)的一個(gè)重要應(yīng)用，它利用聲輻射力激勵(lì)組織并對(duì)組織力學(xué)特性進(jìn)行功能成像，是傳統(tǒng)超聲影像的重大革新。超聲彈性成像目前在臨床多個(gè)領(lǐng)域都已經(jīng)廣泛應(yīng)用，包括肝臟、乳腺、前列腺等疾病，其中肝臟是超聲彈性成像應(yīng)用最多的領(lǐng)域。

肺炎支原體感染支氣管炎作為典型兒科呼吸道病原菌感染所致疾病,學(xué)齡前患兒的發(fā)病率非常高,一旦患病,會(huì)對(duì)患兒的身體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面損傷,應(yīng)及時(shí)給予藥物進(jìn)行治療,常規(guī)藥物阿奇霉素雖然有著一定程度的治療效果,但是整體療效不甚理想,毒副作用較強(qiáng),隨著我國(guó)中醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā),清熱化痰法被廣泛應(yīng)用,藥物組成為:石膏、玄參、桑白皮、生地黃、百部、蜜麻黃、苦杏仁、蟬蛻、批把、甘草;這些藥物組成的藥劑,能夠很好的改善患兒的癥狀,提升患兒的治療效果,應(yīng)用價(jià)值極高,值得選用[5]。

作為超聲力學(xué)效應(yīng)的另一個(gè)重要應(yīng)用，超聲治療主要是以聲輻射力的形式作用于人體，使人體組織發(fā)生有利于疾病治療或是身體康復(fù)的變化。聲輻射力引起的穩(wěn)定空化及微聲流效應(yīng)能改變細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)、功能和滲透性，使細(xì)胞在結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生改變，從而促進(jìn)組織修復(fù)或傷口愈合。“在超聲力學(xué)效應(yīng)的研究里面，我開(kāi)展的主要是全鏈條的工作——合作方包括醫(yī)院、高校和科研機(jī)構(gòu)，以及企業(yè)，同時(shí)我們做的研究也包括關(guān)鍵技術(shù)的研究、臨床應(yīng)用的推廣，以及產(chǎn)品的研發(fā)。三個(gè)方面是融合在一起的，不光是做關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，最終目的是希望把技術(shù)做成實(shí)際的產(chǎn)品，并且在臨床上應(yīng)用推廣。”陳昕介紹，開(kāi)始獨(dú)立做科研之后，他發(fā)現(xiàn)一個(gè)亟待突破的問(wèn)題——怎么去跟醫(yī)生交流?！斑@個(gè)學(xué)科的特點(diǎn)就是為臨床服務(wù)，需要用工程技術(shù)去解決臨床的問(wèn)題，但是工程師有工程師的語(yǔ)言和思維模式，醫(yī)生有醫(yī)生的語(yǔ)言和思維模式，只有先學(xué)會(huì)用醫(yī)生的語(yǔ)言或思維去考量，才能更深刻地理解他們從臨床上提出的問(wèn)題?！?/p>

2018年參加在日本神戶舉行的IEEE IUS國(guó)際會(huì)議

另一方面，成果的最終落地離不開(kāi)與企業(yè)的合作。而與企業(yè)合作不像在高校做研究，還需要考慮技術(shù)之外的方方面面?！笆紫纫紤]技術(shù)的可行性；其次，要考慮臨床上的價(jià)值——這個(gè)東西做出來(lái)之后，醫(yī)生是不是能夠認(rèn)可；最終，要做成產(chǎn)品。而從產(chǎn)品的規(guī)劃、樣品到真正量產(chǎn)的許多中間環(huán)節(jié)，是書(shū)本上和實(shí)驗(yàn)室里學(xué)不到的，要跟企業(yè)密切合作之后，經(jīng)歷‘摸爬滾打’，才能了解?！标愱勘硎?，這種深度融合不僅局限在技術(shù)層面上，還體現(xiàn)在市場(chǎng)、商務(wù)、投資等方方面面。只有對(duì)一個(gè)產(chǎn)品的思考、策劃更全面，才能真正把技術(shù)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品。

在這個(gè)過(guò)程中，陳昕覺(jué)得橫著一道鴻溝：“對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，它可能有很好的想法或者很好的技術(shù)，但局限于自身?xiàng)l件而無(wú)法規(guī)范開(kāi)發(fā)，最終只能做成一個(gè)很簡(jiǎn)單的樣機(jī)或者半成品；對(duì)于企業(yè)、投資方來(lái)說(shuō)，它愿意投產(chǎn)這些好的想法或者好的技術(shù)，但是從樣機(jī)到真正應(yīng)用到臨床、實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)之間，還有很大距離?！?/p>

克服困難，填平鴻溝。近年來(lái)，陳昕聯(lián)動(dòng)企業(yè)、醫(yī)院，順利實(shí)現(xiàn)了“從科研成果到產(chǎn)品，再到臨床應(yīng)用”的終極目標(biāo)，可以說(shuō)，在產(chǎn)學(xué)研合作方面成績(jī)斐然。

在超聲彈性成像方面，陳昕與深圳邁瑞公司、湖北醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心合作，建立了國(guó)內(nèi)的超聲彈性成像設(shè)備試驗(yàn)方法和體系。三家單位合作起草制定了兩個(gè)中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外檢測(cè)超聲彈性成像設(shè)備性能的空白，還對(duì)促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)的發(fā)展、擴(kuò)大國(guó)際影響力具有重要意義。在超聲治療方面，與深圳圣祥高科技有限公司合作，其研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，新一代超聲治療產(chǎn)品銷(xiāo)售全國(guó)200多家醫(yī)院和科研機(jī)構(gòu)，基于該產(chǎn)品40多家機(jī)構(gòu)發(fā)表科研論文。

而這些成果在臨床上的推廣應(yīng)用，更是讓陳昕的科研工作彰顯出無(wú)法估量的價(jià)值，并產(chǎn)生良好的社會(huì)效益。以“多模態(tài)肝臟疾病無(wú)創(chuàng)診斷模型”的研究成果在臨床推廣應(yīng)用為例：陳昕通過(guò)與深圳市第三人民醫(yī)院開(kāi)展深入合作收集的臨床數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)用該模型對(duì)近萬(wàn)人次慢性乙肝患者的肝纖維化程度進(jìn)行評(píng)估發(fā)現(xiàn)，該模型對(duì)肝纖維化評(píng)估的診斷性能優(yōu)于現(xiàn)有臨床指標(biāo)。

使命：醫(yī)療器械人才培養(yǎng)

多年來(lái)，在教學(xué)的過(guò)程當(dāng)中，陳昕一直認(rèn)為培養(yǎng)人才是重要使命?！吧镝t(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)建設(shè)與國(guó)家大健康戰(zhàn)略密不可分。大健康戰(zhàn)略最終會(huì)落腳到醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)，這個(gè)產(chǎn)業(yè)離不開(kāi)創(chuàng)新型的專(zhuān)業(yè)人才。那么，建立培養(yǎng)人才的教學(xué)體系，與我們專(zhuān)業(yè)的發(fā)展以及產(chǎn)業(yè)的需求是緊密結(jié)合在一起的。”

陳昕帶領(lǐng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，立足于學(xué)科特色與地域優(yōu)勢(shì)，與企業(yè)深度合作，創(chuàng)新性地構(gòu)建了以行業(yè)需求為導(dǎo)向的生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)與深圳本地的企業(yè)多次研討，深入了解企業(yè)需求，在國(guó)內(nèi)首先提出以行業(yè)產(chǎn)品為導(dǎo)向的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程體系。該體系選擇行業(yè)內(nèi)最典型的醫(yī)療器械產(chǎn)品——監(jiān)護(hù)儀，并將監(jiān)護(hù)儀開(kāi)發(fā)過(guò)程所需要的實(shí)踐能力分解到各個(gè)具體實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生最后通過(guò)兩個(gè)實(shí)訓(xùn)課程（包括競(jìng)賽或畢業(yè)設(shè)計(jì)），綜合應(yīng)用實(shí)踐能力，完成一個(gè)小型化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，例如電子溫度計(jì)、血氧計(jì)等。這樣的實(shí)驗(yàn)課程體系具有多方面的特點(diǎn)。一方面，該體系不但可從頂層設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)與企業(yè)需求的無(wú)縫對(duì)接，而且使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程模塊化、系統(tǒng)化、規(guī)范化。另一方面，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課程中可以測(cè)試到自身的真實(shí)生理信號(hào)（心電、體溫、呼吸、血壓、血氧），能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

研究生團(tuán)隊(duì)（攝于深圳大學(xué)麗湖校區(qū)生物醫(yī)學(xué)工程大樓）

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還在上述實(shí)驗(yàn)課程體系的指導(dǎo)下，開(kāi)發(fā)完整體系的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，使用范圍涵蓋了大多數(shù)高校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的幾乎全部課程，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。由項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)在東南大學(xué)、重慶大學(xué)、南方醫(yī)科大學(xué)等單位應(yīng)用。另外和中南民族大學(xué)、西安交通大學(xué)、廣東藥科大學(xué)、中山大學(xué)、東北大學(xué)等數(shù)十所大學(xué)達(dá)成了推廣應(yīng)用的意向。

奮進(jìn)：22年有所得

從與生物醫(yī)學(xué)工程和醫(yī)學(xué)超聲結(jié)緣到現(xiàn)在，陳昕已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域深耕22年。教學(xué)科研路上，不可能總是一帆風(fēng)順，時(shí)而遇到困難和挫折的時(shí)候，助他繼續(xù)前行的驅(qū)動(dòng)力就是興趣和成就感?！坝绕涫钱?dāng)產(chǎn)品投入到臨床應(yīng)用的時(shí)候，它對(duì)診斷和治療的幫助以及產(chǎn)生的社會(huì)效益，都能帶來(lái)其他任何事都無(wú)法比擬的成就感?！标愱啃Φ馈?/p>

如今，陳昕已在教學(xué)、科研和產(chǎn)業(yè)化方面取得了一系列成績(jī)。在教學(xué)方面，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了全系列的教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在全國(guó)數(shù)十所高校應(yīng)用，并獲得深圳大學(xué)教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。他作為專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)專(zhuān)業(yè)獲得2019年國(guó)家一流本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)點(diǎn)。

在科研方面，陳昕已主持及完成國(guó)家自然科學(xué)基金4項(xiàng)、科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)、省市科技項(xiàng)目多項(xiàng)。作為核心成員參與自然科學(xué)基金重大儀器項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等。近年來(lái)在IEEE Trans BME、IEEE Trans TIP、IEEE Trans UFFC、Ultrasound in Medicine and Biology等國(guó)際一流期刊上發(fā)表論文80多篇，制定中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。他先后獲深圳大學(xué)首屆荔園優(yōu)青、深圳市高層次領(lǐng)軍人才、2017年廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)（第一完成人）、2015年深圳市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（第一完成人）、第十四屆高交會(huì)優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)、2011年中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)（第二完成人）。目前他任中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)理事、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)超聲工程分會(huì)副主委、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)超聲裝備技術(shù)分會(huì)常委、中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)儀器工程開(kāi)發(fā)專(zhuān)委會(huì)委員、中國(guó)電子學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)分會(huì)委員。

“其實(shí)在我們學(xué)院內(nèi)，很多老師做得比我出色。在產(chǎn)學(xué)研合作方面，有些老師做的公司都已經(jīng)上市了，我們培養(yǎng)的學(xué)生也在公司內(nèi)成長(zhǎng)為技術(shù)骨干，這種例子在我們學(xué)院比比皆是。”陳昕謙遜地補(bǔ)充道。他認(rèn)為自己只是這眾多連接學(xué)科與產(chǎn)業(yè)兩端的科研人員的其中之一，未來(lái)，漫長(zhǎng)的理論求索與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化之路仍在腳下，他想與所有同行者一道，繼續(xù)敲開(kāi)一扇扇超聲科學(xué)的奧秘之門(mén)。

專(zhuān)家簡(jiǎn)介

陳昕，教授，博士生導(dǎo)師。2003年獲中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士學(xué)位，2003—2008年在香港理工大學(xué)擔(dān)任博士后、助理研究員等工作，2008年加入深圳大學(xué)?，F(xiàn)任深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副院長(zhǎng)、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)理事、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)超聲工程分會(huì)副主委、中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備協(xié)會(huì)超聲裝備技術(shù)分會(huì)常委、中國(guó)超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)儀器工程開(kāi)發(fā)專(zhuān)委會(huì)委員、中國(guó)電子學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)分會(huì)委員。

主要從事醫(yī)學(xué)超聲工程研究及其產(chǎn)業(yè)化推廣，研究領(lǐng)域包括超聲成像新技術(shù)、超聲信號(hào)處理、超聲成像設(shè)備開(kāi)發(fā)等。主持及完成國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目4項(xiàng)、科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)、省市科技項(xiàng)目多項(xiàng)。作為核心成員參與自然科學(xué)基金重大儀器項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等。近年來(lái)在IEEE Trans BME、IEEE Trans TIP、IEEE Trans UFFC、Ultrasound in Medicine and Biology等國(guó)際一流期刊上發(fā)表論文80多篇，制定中國(guó)醫(yī)療器械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)。他先后獲深圳大學(xué)首屆荔園優(yōu)青、深圳市高層次領(lǐng)軍人才、2020年深圳市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)（標(biāo)準(zhǔn)獎(jiǎng)）、2017年廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)（第一完成人）、2015年深圳市科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（第一完成人）、第十四屆高交會(huì)優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)、2011年中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果獎(jiǎng)（第二完成人）。