聚焦国家科学技术奖 土木学院朱宏平教授团队—— 打造长大跨桥梁 精准体检方案 本报记者 高翔 郭雨辰 土木结构现已进入建养并重的新时代，如何在精准诊断评估基础上实现其安全与长寿命服役业已上升为国家重大需求。围绕这一“刚需”，土木学院朱宏平教授带领团队钻研了近20年。今年该团队凭借“长大跨桥梁安全诊断评估与区域精准探伤技术”项目获得国家技术发明二等奖。 “一桥飞架南北，天堑变通途。”64年前，毛泽东主席题写的诗词生动诠释了长江大桥令长江险滩变通途的历史性巨变。改革开放以来，中国桥梁已成为中国建造的新名片。如何让它们少灾少病地“成长”直至“高寿”，一直是困扰广大桥梁工作者的难题。 作为国内较早从事土木工程防灾减灾研究的单位之一，朱宏平团队另辟蹊径，走出了一条“以点带面”的新路。“给桥体检和给人体检的不同之处在于，不同结构桥梁的关键区域即‘心脏’各不相同。我们的创新之处是先定位‘心脏’，再利用团队研发的新型检测技术与装置进行精准检测，从而显著提高诊断评估的精度和效率，目前整段效率可提高10倍以上。”团队成员高飞教授介绍。 基于此，朱宏平团队先后开展了“区域子结构-整体结构安全诊断评估技术”“混凝土微裂缝压电智能精准探测技术与装备”等发明研究工作。 “我校土木学院、机械学院、香港理工大学及中铁大桥科学研究院是本项目的共建团队，4个团队的精心浇筑，才能使得‘创新之火’如此耀眼。”对于此次获奖，朱宏平首先想到的是共建单位的贡献。 “以前进行检测是靠遍布桥身的传感器收集数据，但是传感器的灵敏使用对其安装的角度、位置等要求很高，只能我们自己去放置。”在团队待了十多年的翁顺副教授仍然记得2004年冬天的一场大雪。那天下着鹅毛大雪，实验室技术人员却依然爬到几十米高的大桥顶端安装传感器。“下来的时候，他整个人都冷得没感觉了……” 人工安装费时费力，有时还很危险，能不能有什么替代的方法去完成这项任务？带着这个想法，团队和机械学院康宜华教授、孙燕华副教授团队开始了合作。为了与国际最新研究同步，经过与香港理工大学团队的一次次交流，双方共同完成了区域子结构-整体结构安全诊断方法等研究。与中铁大桥科学研究院 “同甘共苦的情谊”，也促成了双方在科研攻关、成果转化和设备仪器等方面的资源共享，促使新技术更快地走向了市场。 “做实验时，师兄们都很体谅，争先恐后地做重活儿累活儿。”作为团队为数不多的女性，翁顺对师兄们的照顾一直很感激。“数据采集回来了，分析整理的工作量是相当大的，翁老师承担了许多这样的事务性工作。”王丹生教授接过话说。“我那只是小事，都是我应该做的……”。你来我往中，不仅仅是谦虚，更生动地诠释着团队互相体谅、共同攻坚克难的精神。 “大桥的安全和质量关系到国计民生，未来的研究和攻关之路依然漫长。进一步提高精度，加强自动化程度，继而让诊断评估更加可靠，是团队继续努力的新航标。”朱宏平如是说。 1月8日，2018年度国家科学技术奖励大会隆重召开，我校共有8项成果获奖，并列全国高校第四。其中，我校作为第一完成单位的5个科研项目获得国家科学技术进步奖。 这些项目成果背后凝聚着科研人员数十年如一日的不懈努力。请随记者一起聆听他们的研究故事。 材料学院史玉升教授团队—— 化繁为简，3D打印破解制造难题 本报记者 潘梓萌 汽车、飞机、航空母舰……这些“钢铁侠”的内部构造十分复杂，零件制造绝非易事。在材料学院，史玉升教授团队数十年如一日，希望用3D打印技术改造和提升传统制造技术，化繁为简、变难为易，解决复杂构造零件的制造难题。 1991年，从原华中理工大学校长、机械制造专家黄树槐主持成立快速制造中心开始，3D打印技术的研究和应用就在我校拉开了帷幕。史玉升说，3D打印能解决许多传统制造技术难以解决的问题。“比如整体成形复杂的铸造型（芯），用3D打印就更快，且省钱。” 随着航空航天等领域高端装备对性能要求的提高，其关键零件也逐渐向复杂化、整体化发展。团队意识到，铸造是复杂金属零件成形的主要方法，但传统模具工艺难以甚至无法整体成形复杂铸造型（芯）；而3D打印虽然可成形任意复杂结构，但在直接制造金属零件时存在材料种类有限、性能难控制等突出问题。他们的研究面临着新的“拦路虎”。 知己知彼方能百战不殆，多年来的研究基础，让团队很快有了新的解题思路。他们决定将3D打印和传统铸造工艺相结合，取优势而创新。“用3D打印无模整体成形铸造用的复杂蜡模、砂型（芯）、陶瓷芯，再用数值模拟手段科学确定最优的浇冒口和工艺参数。我们希望通过这种方式，完成高性能复杂零件整体成功铸造。” 这是多学科交叉的项目，需要通力合作。大家各自揽了一摊抓紧干。史玉升负责总体技术方案制定，周建新教授负责零件整体铸造数值模拟技术的研发，闫春泽教授负责铸型（芯）3D打印材料的研发，李中伟副教授负责逆向设计、3D打印过程在线测量与形性调控、铸型（芯）及其铸件精度检测技术的研究。团队成员齐心协力，一点点啃这块硬骨头。 “我们需要的铸型（芯）材料不仅能3D打印，还要能满足铸造工艺要求，只能根据理论先设计筛选，然后一遍一遍试验。”闫春泽介绍。随着时间的推移经历了工艺研发、优化设计、模拟计算、性能评价、应用验证、产业化推广等阶段的反复迭代过程，团队也从十几人发展到百余人。 2018年，团队取得的成果“复杂零件整体铸造的型（芯）激光烧结材料制备与控形控性技术”获得2018年度国家科学技术进步奖二等奖。此刻，距离团队与3D打印的第一次触碰已过去了20余年。 如今，团队创建的高性能复杂零件的整体铸造成套技术，突破了航空发动机机匣和单晶叶片、航天发动机涡轮泵等高性能复杂零件的整体铸造难题，支撑了大飞机、新一代重型火箭、高性能轻量化汽车等高端装备的研制。 “我们正在讨论最大台面为5米的陶瓷激光烧结3D打印装备的设计方案。”说起这些，史玉升的眼睛闪闪发亮。未来，他将带着团队开启新的征程。 公卫学院徐顺清教授团队—— 为健康保驾护航 让百姓喝上干净水 本报记者 范千 看起来无色无味的水里有哪些污染物？会造成什么健康危害？糖尿病、高血压、肿瘤的产生是不是也和水相关？为了让百姓喝上干净水，公卫学院徐顺清团队坚持将研究成果转化为社会效益，将论文写在祖国大地上。在2018年国家科学技术奖励大会上，徐顺清团队“水中典型污染物健康风险识别关键技术及应用”项目获国家科技进步二等奖。 早在20年前，徐顺清团队就发现了水中污染物影响健康，并开始了水中污染物的健康风险识别研究。这些年，团队跑遍了长江、汉江、淮河、东湖和太湖，考察了各类水源水质，在实验室培养了几代小白鼠，在调查现场跟踪了一批又一批样本人群，为了向全国甚至世界人民的饮用水健康提供科学依据而不懈努力。 跑遍各地，水的样本容易采集，人的样本采集却成了困难。“不少单位听说我们要去采样，都很担心，害怕研究成果会引起人们的担忧。”面对这样的误解和阻力，团队也很无奈，只好想尽各种办法“找关系”，厚着脸皮“化缘”实验数据。“谁在医院有熟人，帮忙联系采集点样本？”数据得来不易，更要体现出研究价值，每一项数据都激励着团队成员加班加点完成研究。 好在苦心人天不负，经过20年的研究，团队终于解答了大家都关心的“水的问题”。团队发现了水中典型污染物新的健康风险，为制定国家生活饮用水标准提供了重要科学依据；创建了6种水中典型污染物快速检测技术和4种健康效应标志物的检测方法，识别出东湖水中的致癌风险因子，推动湖北省政府实施“湖改江”工程（将饮用水源从东湖改为长江）。团队识别出的淮河流域特征污染物，还被列入《国家生态环境监测方案》，为淮河流域的水污染治理指明了方向。 研究虽有“乐趣”，却少了些“刺激”。预防医学不像临床医学，看不到“治病救人”的显著成绩，这虽让研究团队有些遗憾，但却更加坚定了他们为百姓服务、为国家服务的初衷。“健康的问题是不能用经济价值来衡量的。我们的研究就是为了发现问题、解决问题，只有把更多的研究成果转化为社会效益，才是真正为民服务”。 “环境对于人体健康的作用是长期的、慢性的，做这样的研究需要长时间积累，我们必须要有耐心还要有好的心态。”时光飞逝，最早参与研究的周宜开教授现已年过古稀，当年的毛头小伙子吴康兵教授也过了不惑之年。漫长的研究中，两代人的坚持不懈，为保障我国饮用水安全和一些重点流域的水环境质量发挥了不可替代的作用。“虽然时间跨度很长，但是只要问题没有解决，只要有国家有需求、百姓有需求，我们就要一直研究下去。” 下一步，团队打算做一个长期的出生队列研究，“或许等我退休了，这些研究才会显现出巨大的价值，更大程度上为环境健康和人的健康保驾护航”。徐顺清相信，即使他退休了，团队的其他人依然会继续研究下去。 协和医院胡豫教授团队—— 系统揭示中国人 血栓病遗传特点 通讯员 张玮 本报记者 汪泉 1月，由协和医院胡豫教授牵头的项目“血栓性疾病的早期诊断和靶向治疗”获得国家科技进步二等奖。这背后，是胡豫团队厚积薄发，数十年如一日艰苦研究的恒心与毅力。 20多年前，一位在其他医院多次诊断，经两次手术后仍然复发的血栓病患者来到协和医院血液科求医。当时的胡豫和同事们给病人做了一次检测，发现其“抗凝血酶”指标不足正常人的四分之一。进一步的检测显示，该病人有先天性基因缺陷，需长期接受抗凝治疗。而因为前期的误诊，病人身心已经遭受了极大伤害。 这不由得引起了胡豫的思考：像这样的病人一定还有不少，有没有什么办法能够减轻他们的病痛，提早确认病因？ 在查阅国内外相关文献的过程中，胡豫发现一项欧洲的研究指出，“欧洲人形成血栓有大约30%的病例可以归结到同一个蛋白的缺陷”。这项研究成果是不是也能用于中国人？学者的好奇心强烈驱使他想要一探究竟。“我们对大量标本进行了检测，结果没有在中国血栓患者中发现这个蛋白的缺陷，说明欧洲的这个研究并不适用于中国人。” 思考之后，胡豫决定从基础做起。考虑到基因研究需要大量的标本，他开始和相关科室乃至全国各地的医院合作，搜集标本，建立血栓病例标本库。截至目前，他们已经搜集了8000例标本，而这也是亚洲最大的同类型标本库。 大医治未病，在胡豫看来，传统的血栓治疗都是基于血栓形成之后的对症处理，这时血栓已经造成了不可逆的伤害。而胡豫团队的研究恰恰希望通过技术检测手段，找到血栓形成之前的可诊断、可预测的因素，实现提前预防。 通过研究，胡豫发现中国人血栓形成的主要因素在于抗凝蛋白缺陷，包括蛋白C、蛋白S及抗凝血酶的基因改变。这3个凝血蛋白的基因改变，在导致中国人发生血栓的因素中占了70%以上。据此，胡豫团队建立了适合我国人群的易栓症基因诊断系统，为千余例易栓症患者实现基因诊断，明确了血栓根本病因，并协助临床医师为患者制订个体化抗凝措施，成功地预防血栓再发生。目前，以“抗凝蛋白目的序列捕获测序技术”为核心的血栓病早期诊断体系，应用于1万多例患者，使早期诊断率提升38%。 按照胡豫的思路，无论是早期诊断还是靶向治疗，均以患者的基因改变为搜寻目标，即以基因改变为诊断线路，以定向的分子靶点作为打击的精确目标。“现在称之为精准医学，其实20年来我们一直在做这件事情。” 从一例病人的诊治到建立血栓性疾病系统诊治体系的探索，20多年来，胡豫和血液病研究所、血栓与止血临床医学研究中心的研究人员与临床医师逐步摸索和创建了基础与临床结合、多学科交叉协同的联合诊治模式，多学科强强联手，攻克了无数疑难血栓病，挽救了分布在各个科室的危重血栓性疾病患者的生命。 协和医院董念国教授团队—— 为心脏病患者 带去“心”希望 2018年12月22日，是来自湖北省枣阳市的小男孩陈天佑“重生”4周年的日子。小天佑刚出生时，浑身青紫，连口唇、手指、脚趾都透着淤青。两个月大的他，在协和医院确诊为复杂先天性心脏病导致严重心力衰竭，心脏移植是唯一救命的方法。 就在小天佑生命垂危之际，一位因煤气中毒脑死亡的4岁男孩捐出了宝贵的心脏。2014年12月22日，身为心外科主任的董念国主刀，将这颗宝贵的心脏移植到小天佑体内。董念国介绍，要把供体苹果般大的心脏，放入原本只装有鸡蛋般大小心脏的胸腔，是有难度的。术前医生进行了精密测算，术中尽量将供心往胸腔下面放，并采用延迟关胸法，避免造成胸骨压迫心脏。 术后第20天，小天佑成功拔除气管，实现自主呼吸。长达400多小时的机械通气，在心脏移植的病人中非常罕见。3个月大的小天佑成了亚洲年龄最小、体重最轻的“换心人”。 董念国项目组最早在全国开展重症先心病外科治疗，手术数量和质量国际领先。10年间共完成先心病手术6万余例，年手术量居世界前列，与国际顶级心脏中心同期相比，病种、难度接近，手术量更大，死亡率更低。该项目发表论文379篇（SCI收录107篇），主编或副主编专著12部，主持中国专家共识4项，授权国家专利19项（发明专利3项），获省部级一等奖2项；应用于美国、瑞士、俄罗斯及中国等54家大型心脏中心，带动我国乃至世界先心病外科发展。 协和医院心血管外科经过30余年积累，已成为全球最大的儿童/先心病心脏移植中心之一。董念国作为该项目第一完成人，现任中华医学会胸心外科分会副主任委员、中国医师协会心血管外科分会副会长、美国胸心外科学会（AATS）委员等。他不仅外科技艺精湛，学术水平高超，而且医德优秀，常年投身“大爱医心”“爱佑童心”“对口帮扶”等公益行动，对提高我国重症先心病防治效果起到重要推动作用。 董念国及他的团队生动地践行了全心全意为患者的医者情怀，为数以十万计的心脏病患者带去“心”的希望，多次受到党和国家领导人肯定。团队2008年获“全国卫生系统先进集体”“全国青年文明号”，2009年获“湖北省精神文明建设创建单位”，2013年获卫生部与湖北省卫生厅联合授予“大爱医心”先进集体，2016年获国家卫计委“全国优质服务岗”，2017年获“全国学雷锋活动示范点”。 2019年，由董念国牵头的“重症先心病外科治疗关键技术创新与应用”项目获得国家科技进步二等奖。 大医精诚，大爱无疆。董念国与团队以实际行动诠释着让群众“看得好病、看得起病、看得上病”的医者仁心。 （稿件由协和医院提供。）