探秘“终极疆域”，国产科研大装备赋能中国脑计划

在上海科技大学生物医学工程学院地下一层，一台国产科研大配备——高度定制、用于脑科学前沿根底研讨的3.0T磁共振体系，正在收集志愿者的脑印象。

正在收集志愿者图像的国产科研大配备(受访者供图)

这是国家科技立异2030-“脑科学与类脑研讨”重大项目的一部分。产学研医四方携手攻坚，首次使用国产高端磁共振赋能我国脑方案，将制作我国首个婴幼儿动态脑图谱和发育轨道，为儿科临床、类脑与人工智能等科技前沿供给根底支撑，推进国产科研大配备产业包围与展开。

首次给我国婴幼儿的大脑“画地图”

对人类大脑的研讨，被称作是自然科学的“终极边境”。

“根据世界卫生组织《全球疾病负担研讨》显示，在全球范围内，5岁以下婴幼儿中平均每49.5人就有1人患有脑相关疾病，如自闭症、多动症、发育障碍等;在我国，早产儿筛查异常率高达18%。但是，科学家们对这些疾病的发病原因、如何早发现早治疗，都一知半解。”上海科技大学生物医学工程学院婴幼儿脑发育印象实验室主任张寒说。

作为上述大科学方案的一部分，“婴幼儿脑发育行列”项目近来在上海科技大学正式开题，将聚集婴幼儿早期发育阶段大脑结构、功用、联接的重大改变，建设我国首个0至6岁正常发育婴幼儿聚合穿插大行列，制作我国首个婴幼儿动态脑图谱和发育轨道，并展开前沿技能和发育机制研讨。

与成年人发育老练的大脑不同，新生儿出生第1年大脑发育速度极快，大脑容量和形态特征快速改变，这对数据收集、成像技能和数据分析技能均提出了更高要求。哪怕此前已经积累了很多研讨，但根据成人大脑的技能对婴幼儿大脑图像的适用性也十分有限。

精准的丈量和分析婴幼儿早期脑发育图谱和发育轨道，可认为早期识别确诊乃至治疗婴幼儿相关疾病供给要害依据。

“医生经过行为测试，大约在2岁左右可以识别出自闭症儿童，但此时进行治疗干涉已经错过了‘黄金治疗期’。咱们期望经过脑发育的根底研讨，更早识别、治疗这些‘未解之病’，造福更多家庭。”张寒说。

国产大配备与国家前沿科学研讨双向“赋能”

近1000亿个神经元和100万亿个联接……研讨人脑，高清图像的数据收集是根底条件，研讨婴幼儿的脑部发育更非易事。婴幼儿易动，无法忍耐磁共振的噪声和长期扫描，往往只要在睡眠状态才有可能收集到高质量的数据。

“咱们引入了国产科研大配备——3.0T磁共振uMR890进行全方位扫描，配备搭载了根据人工智能技能的uAIFI‘类脑’渠道，不只图像高清，还可将扫描时间节约约44%，脑结构成像噪声下降约28%至34%，极大提高了婴幼儿脑印象数据收集效率和成像质量。”张寒说。

记者在这台定制化的国产科研大配备上看到，为适应儿童的生理和心理特点，体系多个软硬件都做了个性化的调整。来自联影医疗的研发工程师团队，简直每天都和科学家们待在一起，第一时间呼应科研需求，随时进行设备的调整和升级。

“成人扫描磁共振所使用的线圈对婴幼儿来说尺寸过大，咱们就第一时间开发了婴幼儿头颈脊柱联合线圈，把线圈内径从26厘米削减到合适婴幼儿体型的18厘米，线圈更严密贴合成像区域，扫描图像更明晰。为了让科研人员收集数据更便利，咱们让线圈轴向覆盖范围更大，这样扫描过程中不需要移动婴儿或许更换扫描线圈就能一次性完成扫描。”联影医疗董事长张强说。

产业配备仪器和根底科学“无缝”联接，是一种双向“赋能”。据介绍，这一前沿研讨项目，不只聚集“0至1”的原始立异，还将继续联手高端医疗配备产业公司，共同开发适用于脑智发育研讨的智能化、高性能的成像设备和渠道，处理要害中心技能问题。

“技能的展开与前沿科学研讨的进步是相得益彰的，在国家重大前沿科研项目中，咱们既要研讨处理各种科学问题，也要带动国产设备中心技能的展开和打破，双向‘赋能’。”上海科技大学教授、生物医学工程学院创始院长沈定刚说。

探索产学研医四方携手攻坚

长期以来，高场磁共振医学印象设备的部件和整机制造被外企垄断;国产高端设备支持前沿科学领域研讨，更是难上加难。此次使用的3.0T磁共振科研配备，因全面掌握这一领域的中心部件技能，曾获2020年度国家科技进步奖一等奖。

“从根底立异的最早一公里走到产业落地的最终一公里，再从产业技能反哺根底研讨，最重要的是产学研医四方的携手，企业与高校、新型研发组织、医院深度协作，跨部门、跨行业、跨区域进行协同立异。”张强说。

“咱们很期望这个形式可以复制。”上海市科委根底研讨处处长宋扬说。2021年，上海市科委牵头，正式启动“探索者方案”，引导和鼓励有条件的重点企业出资与政府联合建立科研方案，重点聚集集成电路、生物医药、人工智能三大重点产业在展开中的重要科学问题和要害技能难题，采用“揭榜挂帅”的方式，推进自主立异。

“人脑的运作机理是什么?特定脑疾病是产生什么病变引起的?人脑的结构如何为人工智能算法赋能?这是我国脑方案的特征。”沈定刚说，期望经过研讨，不只可以在脑科学领域取得激动人心的发现，还能为国产大配备实现中心要害技能的自主可控供给关键，形成独一无二的“我国脑方案”。