胸前贴枚“小邮票”心脏状况全知道

　　可穿戴超声贴片设备。受访团队供图

　　刚刚博士后出站的胡鸿杰，以一作身份发表的《自然》论文仅一周下载量就超过4.4万次。这篇论文由胡鸿杰所在的美国加州大学圣地亚哥分校徐升团队完成，题目是《可穿戴心脏超声成像仪》。

　　该团队开发了一种只有邮票大小的可穿戴超声贴片设备，可以24小时对心脏进行实时动态监测，即便剧烈运动时也不妨碍其正常工作。而在此之前，人们要做类似的心脏监测，不仅需要笨重的医学设备和专业的技术人员，还无法获取患者在运动时的心脏状态。

　　令人印象深刻的不仅是这篇论文的应用前景，还有它长达136页的篇幅。

　　“其他论文中通常一带而过的内容，我们都非常详细地写了进去。”论文通讯作者、加州大学圣地亚哥分校副教授徐升对《中国科学报》说，他们目前已为这项技术申请了专利。

　　“写得这么详细可能确实不利于技术保密，但我们发表文章的目的就是让别人来重复和效仿，所以就没想着留一手。”徐升笑言。

　　一张“小邮票”，随时随地监测心脏动态

　　多年前，徐升曾在就医时体验过一次“负荷超声心动图”检查。

　　一些心血管疾病在患者平静的状态下并不显山露水，但在剧烈运动或遭受情感和身体压力时就会表现出来。“负荷超声心动图”旨在检测患者心血管系统对各类负荷的反应状况。

　　徐升接受的是运动负荷检查。跑步前，医生用超声探头对他进行心脏成像检测。接着，他需要在一台跑步机上持续跑步，速度设置越来越快，他跑得越来越吃力，直到感觉实在跑不动了，就迅速从跑步机上下来，跳到旁边的一张床上，这时医生就会拿出超声探头对他的心脏进行扫描。

　　检查完后，徐升跟医生聊了一会儿。他了解到当前的检测技术事实上只能检测患者在运动前和运动后的心脏状态，而无法实时检测运动中的状态。

　　“患者从停止运动的那一刻起，心脏就已经开始休息了，10秒之内心率会下降很快，这对检测准确性的影响非常大。这段检测无法覆盖的盲区也是国内外的一项技术空白。”徐升说。

　　2019年初，胡鸿杰领衔开启了关于可穿戴心脏超声成像仪的研究。他们利用实验室制造柔性生物医学电子设备的传统优势，向着更高难度的目标进军。

　　团队设计了一款尺寸为1.9厘米×2.2厘米×0.09厘米的超声贴片，只有一张邮票大小，柔软且富有弹性，即便在剧烈运动时也能很好地贴合人体。贴片的背面有硅油，一方面用于与人体粘连，另一方面起到超声检查中耦合剂的作用。

　　这个小东西的巧妙之处不止于此。它由压电换能器阵列、液态金属复合电极和三嵌段共聚物封装而成。研究人员创新了加工方法和算法，让设备实现高分辨率的B超成像，然后创造性地引入人工智能技术，把隐藏在B超图像里的重要心脏参数提取出来。传统的医学设备只能提取一些离散的数值，这张“小邮票”却可以提取出连续的波形，为医生提供更全面、更有价值的信息。

　　“鉴于心血管疾病的突发性和危害性，开发一款针对心脏检查的柔性电子设备是很好的开始。”徐升说，“但这项技术不仅应用于心脏成像，还可以推广用于其他深层组织的成像，例如下腔静脉、腹主动脉、脊柱和肝脏等。”

　　136页论文，这个课题组不怕“吃亏”

　　这篇长达136页的论文，包括23页正文和110多页补充材料。

　　“这些材料里包含大量的实验数据、实验细节，甚至可以具体到我们最终采用的探头是什么样的，与其他探头设计相比有什么优势和劣势；在成像过程中为什么会出现噪声干扰，怎么解决这种噪声干扰……”胡鸿杰向《中国科学报》解释，“此外我们还咨询了很多临床医生，整理了大量与心脏疾病有关的资料，我们把这些也写进了论文。”

　　这也是徐升团队一贯的风格。徐升表示，这种极其详尽的论文写作方法有利有弊。好处在于能够帮助读者理解论文内容，方便同行重复和验证相关实验，并提升论文实际影响力。但风险也很明显：可能对专利申请和保护产生影响；而且写作时间延长后，论文被“抢发”的风险也大大增加。

　　对于这些顾虑，徐升却表现得很豁达：“我就想，人各有命。我们的论文目前被‘抢发’过3次，但是我们也‘抢’过别人的，很正常。”

　　“最重要的，科研不是‘一锤子买卖’。我们既然做这个工作，就要尽可能把它更好地展示出来。这种态度本身也有助于把每一件工作做好。”他说。

　　胡鸿杰慢慢发现，这些精雕细琢、干货满满的论文，给自己的科研生涯带来了很大帮助。

　　所有求职简历都投给了国内机构

　　1992年出生的胡鸿杰，于今年初博士后出站。正在寻找工作的他，把每一份简历都投给了国内的学术机构。

　　“我大学毕业后，就来到了加州大学圣地亚哥分校学习，在外面已经“漂”了太多年。家里的人都很思念我，所以我要回国工作。”胡鸿杰说。

　　这篇新发表在《自然》的论文，带他走上了从事科研工作以来的第一个“小高峰”。他接到很多电话，有领域内的专家学者来交流探讨，也有企业界的人士寻求合作。但这项工作带给他的最大收获，是在领导一个小团队的过程中，具备了从确定学术课题到组织开展工作的独立科研能力。

　　“徐老师在培养学生的过程中，很注重‘授人以鱼不如授人以渔’。”胡鸿杰说，“他会启发我们自己产生idea，然后教会我们判断一个idea是否有价值，以及如何付诸实践。”

　　胡鸿杰发现，读文献和听学术报告是获取idea最重要的源泉。而且在读和听的过程中，要时刻进行思考。“比如哪些方面的研究还有不足和缺陷？我能不能利用专业知识和技术来弥补这些缺陷？如果我做到了，算不算解决了一个重大问题？经常思考这些问题，idea就会自然而然产生。”他说。

　　在做一个科研小团队的负责人时，胡鸿杰认为：“一定要着眼大局，而不是只盯着项目的一小部分。要把整个项目的进展、节点放在心里，有序推进；此外，要培养自己阅人的能力，让每个人去做最擅长、最合适的事情，同时根据大家的表现进行及时反馈。而科学家也要有良好的社交能力，这样才能更好地实现交流和合作。”

　　近日，胡鸿杰刚刚收获了一个名为“寺崎久子青年创新旅途奖”的奖项，这个奖旨在表彰那些在职业生涯早期就取得卓越成果，特别是开发出突破性的、具有重大转化潜力的生物医学技术的个人。（记者 李晨阳）