可穿戴超聲貼片設備。受訪團隊供圖
剛剛博士后出站的胡鴻杰，以一作身份發表的《自然》論文僅一周下載量就超過4.4萬次。這篇論文由胡鴻杰所在的美國加州大學圣地亞哥分校徐升團隊完成，題目是《可穿戴心臟超聲成像儀》。
該團隊開發了一種只有郵票大小的可穿戴超聲貼片設備，可以24小時對心臟進行實時動態監測，即便劇烈運動時也不妨礙其正常工作。而在此之前，人們要做類似的心臟監測，不僅需要笨重的醫學設備和專業的技術人員，還無法獲取患者在運動時的心臟狀態。
令人印象深刻的不僅是這篇論文的應用前景，還有它長達136頁的篇幅。
“其他論文中通常一帶而過的內容，我們都非常詳細地寫了進去。”論文通訊作者、加州大學圣地亞哥分校副教授徐升對《中國科學報》說，他們目前已為這項技術申請了ZL。
“寫得這么詳細可能確實不利于技術保密，但我們發表文章的目的就是讓別人來重復和效仿，所以就沒想著留一手。”徐升笑言。
一張“小郵票”，隨時隨地監測心臟動態
多年前，徐升曾在就醫時體驗過一次“負荷超聲心動圖”檢查。
一些心血管疾病在患者平靜的狀態下并不顯山露水，但在劇烈運動或遭受情感和身體壓力時就會表現出來。“負荷超聲心動圖”旨在檢測患者心血管系統對各類負荷的反應狀況。
徐升接受的是運動負荷檢查。跑步前，醫生用超聲探頭對他進行心臟成像檢測。接著，他需要在一臺跑步機上持續跑步，速度設置越來越快，他跑得越來越吃力，直到感覺實在跑不動了，就迅速從跑步機上下來，跳到旁邊的一張床上，這時醫生就會拿出超聲探頭對他的心臟進行掃描。
檢查完后，徐升跟醫生聊了一會兒。他了解到當前的檢測技術事實上只能檢測患者在運動前和運動后的心臟狀態，而無法實時檢測運動中的狀態。
“患者從停止運動的那一刻起，心臟就已經開始休息了，10秒之內心率會下降很快，這對檢測準確性的影響非常大。這段檢測無法覆蓋的盲區也是國內外的一項技術空白。”徐升說。
2019年初，胡鴻杰領銜開啟了關于可穿戴心臟超聲成像儀的研究。他們利用實驗室制造柔性生物醫學電子設備的傳統優勢，向著更高難度的目標進軍。
團隊設計了一款尺寸為1.9厘米×2.2厘米×0.09厘米的超聲貼片，只有一張郵票大小，柔軟且富有彈性，即便在劇烈運動時也能很好地貼合人體。貼片的背面有硅油，一方面用于與人體粘連，另一方面起到超聲檢查中耦合劑的作用。
這個小東西的巧妙之處不止于此。它由壓電換能器陣列、液態金屬復合電極和三嵌段共聚物封裝而成。研究人員創新了加工方法和算法，讓設備實現高分辨率的B超成像，然后創造性地引入人工智能技術，把隱藏在B超圖像里的重要心臟參數提取出來。傳統的醫學設備只能提取一些離散的數值，這張“小郵票”卻可以提取出連續的波形，為醫生提供更全面、更有價值的信息。
“鑒于心血管疾病的突發性和危害性，開發一款針對心臟檢查的柔性電子設備是很好的開始。”徐升說，“但這項技術不僅應用于心臟成像，還可以推廣用于其他深層組織的成像，例如下腔靜脈、腹主動脈、脊柱和肝臟等。”
136頁論文，這個課題組不怕“吃虧”
這篇長達136頁的論文，包括23頁正文和110多頁補充材料。
“這些材料里包含大量的實驗數據、實驗細節，甚至可以具體到我們最終采用的探頭是什么樣的，與其他探頭設計相比有什么優勢和劣勢；在成像過程中為什么會出現噪聲干擾，怎么解決這種噪聲干擾……”胡鴻杰向《中國科學報》解釋，“此外我們還咨詢了很多臨床醫生，整理了大量與心臟疾病有關的資料，我們把這些也寫進了論文。”
這也是徐升團隊一貫的風格。徐升表示，這種極其詳盡的論文寫作方法有利有弊。好處在于能夠幫助讀者理解論文內容，方便同行重復和驗證相關實驗，并提升論文實際影響力。但風險也很明顯：可能對ZL申請和保護產生影響；而且寫作時間延長后，論文被“搶發”的風險也大大增加。
對于這些顧慮，徐升卻表現得很豁達：“我就想，人各有命。我們的論文目前被‘搶發’過3次，但是我們也‘搶’過別人的，很正常。”
“最重要的，科研不是‘一錘子買賣’。我們既然做這個工作，就要盡可能把它更好地展示出來。這種態度本身也有助于把每一件工作做好。”他說。
胡鴻杰慢慢發現，這些精雕細琢、干貨滿滿的論文，給自己的科研生涯帶來了很大幫助。
所有求職簡歷都投給了國內機構
1992年出生的胡鴻杰，于今年初博士后出站。正在尋找工作的他，把每一份簡歷都投給了國內的學術機構。
“我大學畢業后，就來到了加州大學圣地亞哥分校學習，在外面已經“漂”了太多年。家里的人都很思念我，所以我要回國工作。”胡鴻杰說。
這篇新發表在《自然》的論文，帶他走上了從事科研工作以來的第一個“小高峰”。他接到很多電話，有領域內的專家學者來交流探討，也有企業界的人士尋求合作。但這項工作帶給他的最大收獲，是在領導一個小團隊的過程中，具備了從確定學術課題到組織開展工作的獨立科研能力。
“徐老師在培養學生的過程中，很注重‘授人以魚不如授人以漁’。”胡鴻杰說，“他會啟發我們自己產生idea，然后教會我們判斷一個idea是否有價值，以及如何付諸實踐。”
胡鴻杰發現，讀文獻和聽學術報告是獲取idea最重要的源泉。而且在讀和聽的過程中，要時刻進行思考。“比如哪些方面的研究還有不足和缺陷？我能不能利用專業知識和技術來彌補這些缺陷？如果我做到了，算不算解決了一個重大問題？經常思考這些問題，idea就會自然而然產生。”他說。
在做一個科研小團隊的負責人時，胡鴻杰認為：“一定要著眼大局，而不是只盯著項目的一小部分。要把整個項目的進展、節點放在心里，有序推進；此外，要培養自己閱人的能力，讓每個人去做最擅長、最合適的事情，同時根據大家的表現進行及時反饋。而科學家也要有良好的社交能力，這樣才能更好地實現交流和合作。”
近日，胡鴻杰剛剛收獲了一個名為“寺崎久子青年創新旅途獎”的獎項，這個獎旨在表彰那些在職業生涯早期就取得卓越成果，特別是開發出突破性的、具有重大轉化潛力的生物醫學技術的個人。