武汉一张新名片，华科大数字PET

对于一个刚刚蹒跚上路的科研小白来说，

梦想中的成长平台应该是什么样子？

这个平台，有国际前沿的科研方向、

世界一流的科研成果、国际化的指导团队、行业内的顶尖专家；

这个平台，有源源不断的资源，学生有机会飞到世界各地，

参展开会、学习交流、开拓视野；这个平台，有智慧的人才培养模式，

本科生、硕士生也可斩获各种国际大奖。

在华中科技大学，就有这样一个梦之队，

他们跨生物医学工程、电子、数学、机械等十余个学科，

开创引领了全球PET成像新方向，

集结了相关领域的一流师资力量，培养了一批产业领军人才。

这就是华中科技大学数字PET研究团队。

数字PET第一课

为解开这一疑问，谢教授给记者解释了数字PET的前世今生。

PET是正电子发射断层成像（Positron Emission Tomography）的简称，是当前最尖端的医学分子影像设备之一。PET能够无创、定量、动态地评估生物体内各个功能器官的代谢水平、生化反应和功能活动，是一种生化灵敏度极高的核医学分子影像技术。PET在恶性肿瘤、神经系统疾病、心血管系统疾病等重大健康危害的研究和诊疗方面具有独特的优势和巨大的潜力。

要更加深刻又全面地了解PET，就要从医学影像的出现说起。

在医学影像出现前，医生给病人看病，只能“望闻问切”，从疾病的表面症状入手，推断病情。而医学影像的出现，则为医生直观看到人身体打开了一扇大门。此后，当病人骨折，医生能看到骨骼断裂的情况；当病人胃疼，医生能看到胃里的溃疡。可以说，医学影像的出现，改变了传统的诊疗方式。医学影像从1895年伦琴射线的发现开始，发展到现有的超声、光学、CT、MRI、PET等等，它的发展也标志着现代医学的发展。

那么PET成像的原理是什么？

谢教授以一个案例来说明。假设有人的肝脏长了一个小小的肿瘤。在开始阶段，这个肿瘤的密度和周围肝脏的密度没有差异，CT或MRI这样的解剖成像无法区分，医生难以发现。但肿瘤之所以是肿瘤，它必然与正常组织有差异。比如，肿瘤细胞的代谢强度要旺盛很多——正常细胞一餐吃一碗饭的话，肿瘤细胞可能得一顿吃两碗。科学家们决定给细胞喂带有标记的“食物”——放射性示踪剂。细胞们吃完饭再来个合影，吃得多标记多的地方是肿瘤，吃得少标记少的是正常组织，难题迎刃而解。

科学家们要观察的标记，就是正电子。放射性示踪剂被细胞吸收，就会衰变释放出正电子。正电子与细胞里的电子相遇，就会双双消失，留下一对伽马光子，这就是“湮灭”。高能伽马光子被闪烁晶体捕捉转换成很多个可见光光子，然后通过光电转换器件将其转变成电脉冲，再通过信号处理电路变成数字信号，由符合算法形成投影数据，最后通过图像重建算法形成医生可以解读的图像。这就是PET的成像过程。

那什么是数字PET呢？

要回答什么是数字PET，先得说什么不是数字PET。在上面说到的成像过程中，PET的信号经历了多次的变换。其中，在将电脉冲转换成数字信号的时候，有一个巨大的挑战。这种电信号是一种高速闪烁脉冲，上升沿只有1-2个纳秒。如果用数字电路中传统采样方法来采样，其要求的采样频率和实现功耗都远远超出可行的范围。因此，传统的PET不能精确采样信号，只有采用模数混合电路对信号进行整形、拉宽、放慢等模拟处理来间接获取时间、位置、能量信息，信号精度低、数据质量差，成像效果自然不好；而用模拟电路处理的功耗和成本非常高，抗扰能力弱、调试维护难，系统复杂而性能受限。这也造成了传统PET使用难、应用窄的短板，应用量远远低于同时代发明的CT和MRI。

面对这个世界难题，华中科技大学数字PET实验室选择了一条与众不同的解决方法。

2004年，谢庆国教授在国际上首次提出“全数字PET”的概念。该技术以“多电压阈值采样”（MVT）从源头上实现了超高速闪烁脉冲的精确数字化，它以“全数字”和“精确采样”为本质特点，在摆脱模拟处理电路的同时获取精准的闪烁脉冲波形数据，事半功倍地解决了问题。这个技术为数字PET带来了一系列革命性优势：

高性能：精准的信息数字化、无损无丢失地获取，保证了分辨率、灵敏度、计数率、信噪比、图像质量等一系列性能参数地提升。这在临床上意味着可以发现更小的肿瘤、更小的病灶，实现更早诊断、更早治疗，使得个性化精准治疗成为可能。

模块化：数字化带来的模块化设计，便于维护、升级、更新以及组成多种不同结构的PET系统。这使平板PET、超长轴向PET（超级PET）、异质探测器的PET、头盔式PET等都成为可能。

宽应用：高性能及模块带来的性能和功能优势，使PET变成一个通用的配件，极大拓展应用。例如应用于质子刀在线监测的数字PET、PET/MRI等等。

借助原理创新的巨大技术势能，谢教授的团队于2010年完成了全球首台动物全数字PET，成为天天“忙活”的科研利器，迄今为国内外的众多科研单位进行了4000多例成像；2015年，团队又完成全球首台临床数字PET，目前正在广州中山大学附属医院进行临床试验，很快将投入临床使用。此外，应用于“治癌利器”质子刀在线监测的平板全数字PET、面向腦疾病的头盔式PET、作为大科学仪器的超级全数字PET等一系列新系统也在源源不断地铺开……

作为数字PET的发明团队，他们开创和引领了全球PET成像的新方向。

你敢做，我们就敢让你做

事在人为。要成就数字PET这样集大成的前沿学科，人才自然是核心。PET成像原理极其复杂，其研制涉及到生物医学工程、电子、数学、机械、放射学等十余个学科，需要群英荟萃。endprint

怎么能找到相关学科的“顶尖高手”？

谢教授的老搭档肖鹏教授开玩笑说，谢老师其实是一个批着科学家外衣的猎头经理。他经常借着讲座的机会，抛出奇怪刁钻的问题，“勾引”那些爱思考、爱质疑的听众。看到有骨骼清奇的好苗子，就千方百计拖他来办公室谈心，跟他聊聊人生、谈谈学术，一步步请君入瓮。很多出身电子、机械、自动化、计算机这些热门专业的好孩子，都惨遭洗脑，放弃稳妥光明的就业前景和钱景、告别BAT这些大公司的召唤，一头栽进数字PET实验室跟谢老师搞科研。

在2017年日内瓦发明展上凭借头盔式PET斩获金奖的“95后”本科生高敏，是谢老师的得意门生之一。但是，刚进实验室的时候，作为科研小白的高敏一定想不到会这么快成为团队的骨干。大三暑假，刚刚保研进入团队的她，忽然被谢老师任命为组长，负责管理一堆师兄师姐，其中不乏博士研究生。

“我这个人就是不怵，不害怕。别人可能会说，你一个本科生怎么能干这个。但是当谢老师问我愿不愿意做的时候，我觉得我可以做。”

你敢负责，谢教授就敢让你承担。

任命刚入门的本科生在有研究生、博士生的团队里当组长，看起来有点形同儿戏，但谢庆国却成竹在胸。“我有一个观点，就是要提倡大学自信。这个自信跟你是名牌大学和普通大学学生无关，跟你身上的标签无关，这个自信只跟你做人的态度和做事的水平有关。作为一个大学生，首先你得相信自己、敢做，我们就敢无条件地相信你、让你做。”

谢庆国认为，大学生跟中学生有很大不同，他们已经是即将走入社会的成年人，具备很强的独立思考能力，必须给予学生放手做事的绝对信任，在“放养”的基础上，再细心打磨出既有专业能力又有管理能力的科研“通才”，这样的通才——才是拔尖的人才。

2017年4月，高敏被安排以头盔式PET的发明项目去参加第45届日内瓦国际发明展。在其他实验室都有老师带队的情况下，高敏作为华中科技大学参展人员中唯一的本科生，只身代表实验室前往。她需要单枪匹马操办参展、布展、讲解等全部工作，而那也是这个小姑娘第一次出国。在展会上，高敏充分展示出头盔式PET数字化、模块化、全覆盖等创新概念，让这个充满想象力的发明一举斩获展会的金奖。对这个结果，高敏兴奋而自豪：“就因为两个字——相信。谢老师相信我能做到，能做好，所以，我最终没有辜负他的信任！”

谢庆国的放手和信任，就足以让高敏完成了一次蜕变，迎来了开挂的人生。

2017年11月，高敏又一次幸运地以主创身份参与一项重大科研活动——全数字平板PET的首次质子束在线监测实验。在中国仅有的三家质子治疗中心之一——台湾长庚医院，高敏作为意大利籍教授Nicola的搭档，成功利用全数字平板PET在线监测到半衰期极短的氧15，意味着数字PET有望破解精准获知质子作用范围和投递剂量的这道世界难题。

“还是相信。但谢老师的这次相信，其实冒着更大的风险。”高敏说，“质子设备造价非常昂贵，动辄几十亿人民币。治疗费用也是天价，3分钟的疗程，市价二十几万人民币。长庚医院为这个实验，将两个治疗室给我们使用两天两夜。我们的每一分钟都十分宝贵！”

为了不辜负这份高风险的相信，高敏硬是拿出了爷们儿的狠劲儿，“拼了！”这位95后的娇小姑娘說到这里，语气却透露着倔强。“这次去台湾，我和Nicola教授连拖带扛一起带了80公斤的设备。出发前的晚上，花了一个通宵拆装，到了台湾，又花一个通宵组装。刚运行时设备不稳定，就连夜一个个地找问题、做测试。最终，我们在短短两天内成功得到了理想的实验结果。”

这几天，高敏又在忙活另一项实验室布置的大任——心脑全数字PET在武汉大学人民医院的装机应用。“数字PET这个平台真的很好，只要你有这个胆子，有这个心劲，老师们就会尽其所能把所有的资源都给你。这些资源是团队经过十几年努力才积累起来的，老师们毫无保留地奉献给我们，就是为了给我们一个不同于别处的高起点，这就像一个梦想的舞台，我们只要努力，就能在上面发光发热。”

“你有多敢想，我们就有多敢给，不仅敢给，我们也能给。这样不断去挑战学生的极限，我的培养方式就是这么‘简单粗暴！”谢庆国笑着说。

世界一流大学国际一流老师

不一样的学生培养，自然离不开不一样的教师团队。

华科大数字PET实验室成立于2001年，现有4名教授，带领着从本科生到博士后40多人的团队。

除了谢庆国，团队其他教授也都是PET领域的新老精英：毕业于俄罗斯工程物理学院的俄罗斯籍教授Valeri Saveliev是硅光电倍增管发明人之一、光电器件领域顶尖专家；毕业于汉堡大学的意大利籍教授Nicola D'Ascenzo主攻高能粒子物理与探测技术；毕业于国立新加坡大学的肖鹏教授则专注于数字PET新型系统设计和图像重建领域。“我们做的是全球一流的科研，当然要在全球范围集结一流人才。”谢庆国介绍，数字PET这一领跑技术的出现，为整个PET产业带来链式创新，各个环节的顶尖人才也随之汇聚而来。

谈到两位外籍教授，谢庆国介绍道，“他们入职前已在这儿工作过相当长一段时间，我们互相看一看合不合适。2014年年底，他们确定全职在华工作。其中，Nicola更是举家搬到武汉，妻子也将入职华中科技大学，两个女儿都将成为‘新中国人。”

“外籍专家很纯粹，相对于国外的水准，他们在这的工资并不高。”谢庆国教授说，“他们都是看重了数字PET这个处于世界最前沿的科研平台，借助这个平台，将来这些科学家的技术可以通过产业化被真正广泛运用，从而拥有持续的生命力，这个是他们最为看重的。”

肖鹏教授补充道，中国的大环境变了，以前国内的人才都是跑到国外发展，现在这个情况正在发生反转，人才输出变成了人才输入。

发生反转的，不仅仅是人才的流动模式。endprint

随着以数字PET为轴心的科研高地的形成，团队也在源源不断地输出技术和产品，“中国正以输入技术为主反转为输出技术——这也是‘中国自信的一部分。”肖鹏说。

2017年，华中科技大学数字PET装置被送到芬兰国家PET中心用于疾病研究和新药研发，这是该中心首次使用来自中国的设备。芬兰国家PET中心是全球唯一国家级PET研究中心，在心血管和代谢、脑、癌症、炎症研究等领域影响力突出，世界各大PET厂家都把自己的产品在该中心装机视为业界高度认可的标志。芬兰PET中心主任尤哈尼·克努蒂表示，谢庆国教授团队的数字PET在世界同类产品中处于顶级水平。

谢庆国团队还与意大利莫里塞大区达成合作协议：意大利脑科学研究中心将引进谢庆国团队自主研发的全球首台人体临床全数字PET，双方还将合作建立数字PET莫里塞研究中心，共同开展脑科学研究。这将是意大利首次在本土建立中国的海外研究中心。

谢庆国教授表示，如今，国际上好一些的大学都会进行PET研究。中国研究PET的大学也很多。“我们比较自豪的一点就是，我们是研究PET的学校里唯一没有核物理、高能物理专业的学校。其他的大学，比如说芝加哥大学，它本身就是核物理的发源地，像早期的费米（Fermi）、反应堆等。但我们依托学校优势的工科和医科交叉，从数字化技术切入，打了个出奇制胜。”

“独门”教学“秘方”打造产业领军人才

“我们另一个比较自豪的就是，从PET这个领域的人才培养规模上看，我们可是全球最大的。”谢庆国教授说，“我们现在很有把握，照这样发展下去，能够培养出一批产业界的领军人才。”

那么，实验室究竟有怎样的独门绝技，让谢教授有如此的底气？

谢庆国教授强调，实验室一直坚持建构式、研究型教学方式。对于建构式教学，他进行了一番形象的解释。“建构式教学其实是和人认知世界的过程很类似。比如高敏在老家的时候，看见的马都是白色的，所以她得出一个结论：马是白色的。等她来到武汉，发现有黄色的马，她就会修正观点，认为老家的马是白色的，武汉的马是黄色的，马有黄色和白色之分。之后，她看到的东西会越来越多，就会在这个过程中慢慢去发现，这个是被什么东西决定的，那个是被哪些科学所决定的。”

数字PET实验室也十分强调研究型教学。“我们比较喜欢做的一件事情，就是一把本科生豁腾进来就做研究。”谢庆国教授特地选了“豁腾”一词，“就是忽悠进来，要让他开始做一个研究性的东西。”

对于教学方面，谢教授也进行了一番思考与改良。他认为之前的教学工作中存在着一定误区：过分强调工作量，而不注重它的质，所以这也是在教学过程中着重去改变的。比如，对于基础学科和专业学科所设置的课时应该是不一样的。基础学科的课时应稍多一些，专业学科则最好不超过32个学时。专业学科课时太多，就会演变成教授疲于奔命，教学效果也不会好。在刚刚完成的华中科技大学生命学院国际学科评估会议上，由国际权威专家组成的学科评估委员也跟谢老师的观点不谋而合：目前生命学院的本科生获得学位需要修的学分偏多，让学生少上点课、多做点科研，会更利于他们成才。

谢教授还十分注重发挥学生自主性，强调科学强调方法。“说句老实话，10%的知识是通过课堂上教学学来的，20%是导师教的，剩下的70%其实都是靠自己的。所以我认为平时对学生进行点拨就足够了。不要一天到晚地干涉，指一步动一步。这是不行的。”

高敏介绍道，实验室每周都会开组会，由实验室成员轮流负责主讲，时长一个半小时左右，内容不限，可以说是十分自由。同学们都会分享自己在科研上的新发现，或者现在热门的科学话题等。通过每周一次的自由组会，也可一窥谢老师是如何将教育理念转化为实际行动，实验室就是以这种方式，给予学生充分自由又随时加以指引，润物细无声地滋润着“苗子们”的萌芽、成长。

谢庆国教授对于《射雕英雄传》中一对一、多对一的教学方式十分赞成。“《射雕英雄传》讲得很清楚，好多个老师来教一个郭靖，郭靖就厉害了。王重阳比江南七怪厉害多了，但是他教的七个学生可能都打不过郭靖。实际上从教育的角度来讲也是这个道理。所以要增加一对一，多对一的培养，这样的效果会更好。

比如实验室的硕士生吕旭东，他本来是光电学院的学生，因导师与谢庆国的合作关系，他加入到数字PET实验室，同时得到光电学院和生命学院多个老师的指导，现在，他已经是实验室负责探测器研发的组长，是团队的骨干成员。

就在刚刚结束的华中科技大学海鲸探索奖学金评比中，吕旭东在60个入围选手中拔得头筹，斩获了一万元头等奖。“这真是多亏了前不久謝老师的一顿骂。”吕旭东说，一个星期前，谢老师带他去上海参加一个学术研讨会，想到自己是个学生，他就躲到最后，全程一言不发。当天晚上，谢老师特别生气，直接开骂：“别人难道就一定比你行？你太不把自己当回事了！”那次事情对他的震动特别大，是啊，如果自己都觉得自己不行，那别人怎么可能记住你、看重你呢？吸取了教训，在海鲸探索奖学金评比现场，吕旭东硬是当了一回“麦霸”：他直接坐到评委边上，在每个选手的问答环节都会提问。这个操作的效果真是不同凡响，几乎每次茶歇，他身边都会有一堆学生甚至教授过来交流，“我从他们眼里看到了认可、看到了欣赏，这应该为我加了不少印象分。”吕旭东说。

“要培养一批产业领军人才，不仅不能让他们的天赋才华被浪费，更要不断挑战他们的极限、激发他们的潜能。”尽管成绩斐然，但谢庆国最看重的，却不是团队成就的这些事，而是培养出的人。

这也是数字PET实验室教授团队的共同理念。

“Dont Panic（别害怕）。”

在数字PET发明人谢庆国教授的办公室门上，设有一个醒目的标识。谢庆国教授介绍说，这句话其实是被誉为“科幻圣经”的小说《银河系漫游指南》里的经典名句。在这本指南手册上，Dont Panic是印在封面的座右铭，提醒星际旅行者们在进入未知、堕入混沌的时候，不要害怕、不要恐慌。在谢庆国看来，它有两层含义：其一，科研之路是通向未知的道路，启程的时候的确要有一往无前的勇气；其二，谢教授的倔脾气全校知名，但同学来找他都欢迎，只管放胆敲门。

经谢教授的一番鼓励，记者虽是文科生，也鼓起勇气抛出第一个问题：数字PET被称作医疗装备界的“两弹一星”，它到底是什么？

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专栏主持：尹颖尧

1.谢庆国团队在临床全数字PET鄂州产业化基地

2.谢庆国团队在动物全数字PET苏州产业化基地

借助原理创新的巨大技术势能，谢教授的团队于2010年完成了全球首台动物全数字PET，成为天天“忙活”的科研利器，迄今为国内外的众多科研单位进行了4000多例成像；2015年，团队又完成全球首台临床数字PET，目前正在广州中山大学附属医院进行临床试验，很快将投入临床使用。

数字PET实验室2014年集体照

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日内瓦发明展获奖者合照

全球首台人体临床数字PET

装机广州中山大学附属第一医院和中大附属肿瘤医院

就在刚刚举行的面向大四学生的招生宣讲中，肖鹏教授的一番演讲显得格外另类：

我们期望的学生得有passion（激情）、ambition（梦想）、

courage（勇气）、responsibility（责任），最重要的，还得够stupid（愚蠢）。

只有愚蠢到足够倔强、足够坚韧、足够疯狂，才能接受足够高的挑战，才能完成华丽蜕变！

“以partner（合伙人）的定位加入，而不是以student（学生）的定位加入，

相信自己够牛，你就真的有这么牛！”谢庆国如是说。endprint