永不停息的科研“追光者”——记中国科学技术大学工程科学学院研究员田超

□ 汲晓奇

光作为科学研究的工具，帮助我们在认识世界的过程中发现了许多自然界的规律。20世纪以来，科学家开始将光学应用于人体疾病的诊断，为医学领域打开了新的大门，同时，在量子理论、技术革命和基因科学三大科技进步之下，生物医学光子学这一学科应运而生。生物医学光子学是涉及生物、物理、医学、光子学、材料学等多方面知识交叉融合的一个学科。自20世纪70年代起，科学家开始尝试进行人的生理过程和脑功能的无创伤监测研究，80年代又开始尝试利用吸收光谱技术进行人体血液中糖浓度的无创伤检测研究等，这些都属于生物医学光子学的研究范围。

进入21世纪后，国内外在生物医学光子学领域的研究方兴未艾、日新月异，该技术在医学诊断、医学治疗和功能监测等方面的应用研究发展受到了人们的极大关注。作为生物医学光子学领域的探索者，十几年来，中国科学技术大学工程科学学院研究员田超投身其中，将青春与祖国的科研事业紧密连接起来，默默地为生物医学光子学领域的发展贡献着自己的一份力。

将青春与科研事业连接在一起

时间之河川流不息，每一代青年都有自己的际遇和机缘。1986出生的田超，在与生物医学光子学领域结缘的那一刻起，就将此作为自己终身奋斗的理想。时光荏苒，始终如一。

田超

2004年，田超以优异的成绩考入了浙江大学信息工程专业，以此作为起点，开始了自己的科研征程。从本科到博士，他分别在浙江大学国家一级重点学科光学工程、浙江大学现代光学仪器国家重点实验室学习、研究，在科研方面打下了坚实的基础。

博士毕业后，为了能够在生物医学光子学科研领域有更加深入的学习。田超选择漂洋过海，前往美国密歇根大学安娜堡分校从事生物医学光声成像的相关研究。密歇根大学安娜堡分校，是位于美国密歇根州的一所世界著名公立大学，于1817年建校，是美国历史最悠久的大学之一，在世界范围内享有盛誉。自建校以来，其在各学科领域中成就卓著并拥有巨大影响，多项调查显示该大学超过70%的专业排在全美前10名，被誉为“公立常春藤”。在这里，田超在生物医学光声成像的相关研究中，进行了更加深入的学习，参与了多项科研课题，在项目研究中积累了丰富的经验。

时光不负深情。把热爱转化成前进的动力，田超在光声成像和光学检测两个领域的深入研究，取得了一系列原创性成果。

在光声成像领域，田超与团队成员携手首次开发了可用于人体关节结构和功能实时成像的光声/超声双模态成像系统。他们研究的高分辨率光声显微成像技术，可以实现超高灵敏度单细胞分子成像，为研究分子影像和细胞动力学过程提供了重要工具。除此之外，他们还首次提出了基于面阵传感器的高时空分辨率多维度光声计算层析成像技术，为皮肤病的无创光声活检打下了坚实的基础。

在光学检测领域，田超所在团队通过不懈探索首次提出了可用于深度非球面透镜高精度检测的非零位子孔径拼接检测原理、装置与方法，首次研发了可用于高速流场中激光波前定量检测的干涉系统，并在多个超音速风洞中进行了实地测试，对高速流场中气动光学效应的研究有重要意义。研究工作被包括Photonics Media、Nanowerk、AZOsensors、Michigan Medicine News等在内的多家新闻媒体报道，并得到广泛认可。

致力于将科研成果“落地生根”

科研的意义是什么？田超从事科学研究以来一直在思考这一问题。在他看来，科学研究是为了给社会发展、人类生活提供帮助。因此，在选择踏入科研道路的那一刻起，他就一直在寻求科研成果的转化，希望自己所做的科研工作能够落地生根，起到实实在在的作用。

关节炎泛指发生在人体关节及其周围组织，由炎症、感染、退化、创伤或其他因素引起的炎性疾病，可分为数10种。我国的关节炎患者有1亿以上，且人数在不断增加。据统计，我国50岁以上人群中半数患骨关节炎，65岁以上人群中90%女性和80%男性患骨关节炎。我国的患病率为0.34%～0.36%，严重者寿命约缩短10～15年。多数关节炎病程较长、缠绵难愈，治疗颇为棘手。因此，做到早期发现、早期诊断、早期治疗，有利于防止关节炎病情的进展，改善患者的预后。

为了解决临床实践中关节炎早期诊断的问题，田超与团队成员创新地开发了光声/超声双模态实时成像系统，可以高速并行完成多通道信号采集，高分辨率重建并实时显示生物组织的解剖结构和病理生理信息。该系统于2015年部署至美国密歇根大学附属医院，开展了经美国伦理审查委员会（IRB）批准的145人的光声关节炎早期诊断临床试验。研究成果在全世界最大光子学会议SPIE Photonics West上报导时，引起了业界带头人Lihong V. Wang院士等人的极大关注，成为最热分会报告之一。

除此之外，为了研究高速流场中的气动光学效应，田超团队还开发了可用于瞬态激光波前检测的高速、高精度波前检测仪，并重点探索其在超音速风洞中飞行器周围空气密度场定量检测中的应用。他们所开发的原型机系统具有超快的检测速度和较高的检测精度，是首台见诸报道的高速流场瞬态波前光学干涉检测系统，对于空气流体力学和气动光学效应的定量研究起到关键作用。目前，波前检测仪已于2011年交付中国航天空气动力技术研究院，工作于其超音速风洞之中。波前检测仪的民用型号也已经得到工业转化。

在这之后，为了解决非球面透镜无法通用检测的技术瓶颈，田超团队还提出了拼接检测非球面的概念、原理和技术方案，并研发出高精度、通用化非球面拼接仪。原型机系统在保证检测精度的前提下，大幅度拓展了动态检测范围，克服了当前非球面干涉仪一对一检测的局限，研究成果被遴选为光学类著名期刊Applied Optics封面故事。因为非球面透镜可以有效校正光学系统像差、降低系统重量，因此，该工作对于推动非球面透镜的广泛应用、光学系统性能提升和小型化有重要意义。目前系统已获多项国家授权发明专利，并已经于2014年进行工业转化。

从事科研多年来，田超已经参与或主持了包括美国国立卫生研究院R01重点项目、美国国家自然科学基金、中国国家重大专项和中国国家自然科学基金等在内的多项重大研究课题。截至目前，他已经在Nature Communications等国际顶级期刊发表SCI论文32篇，申请美国发明专利1项，授权中国发明专利5项，撰写著作章节2章。除此之外，他还获得包括中国科学院“百人计划”和安徽省“百人计划”特聘专家等在内的多项奖励荣誉。这一切都给予了他无限前行的信心与动力。

如今，身为中国科学技术大学研究员，田超仍在科研道路上追寻不止，脚步不怠。回国1年多以来，他有条不紊地开展着科研工作。目前，其所主持的国家自然科学基金青年科学基金项目“基于回音壁模式光学微腔的非接触多光谱光声显微成像技术”正在顺利进行中。在科学研究的道路上，致力于科研成果的转化与应用过程中，田超一刻都未曾懈怠。

你给世界一个什么样的姿态，世界将还你一个什么样的人生。田超知道，选择科研，就是选择攀登一座望不到顶峰的高山。既然选择了这条路，他必将会无怨无悔地走下去！