广告位
您的位置 首页 DeepTech深科技

李磊:通过光声成像来认识大脑 | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

2019 年 12 月 14 日,《麻省理工科技评论》公布了 2019 年“35 岁以下科技创新 35 人”(Innovators Under 35 China)中国区榜单。在本届…

2019 年 12 月 14 日,《麻省理工科技评论》公布了 2019 年“35 岁以下科技创新 35 人”(Innovators Under 35 China)中国区榜单。在本届榜单上,虽然缺失了“创业家”的身影,但是我们看到了许多在具有产业化潜能的领域坚持科研使命的获奖人,也看到更多散布在海外顶尖学术机构的科学家们,用自身不改初心的坚持努力,取得了世界级标竿成就的科研成果,其中有超过半数以上的获奖者,都取得了世界级的突破性研究成果与发现。我们将陆续发出对 35 位获奖者的独家专访,介绍他们的科技创新成果与经验,以及他们对科技趋势的理解与判断。

关于 Innovators Under 35 China 榜单
自 1999 年起,《麻省理工科技评论》每年都会推出“35 岁以下科技创新 35 人”榜单,旨在于全球范围内评选出被认为最有才华、最具创新精神,以及最有可能改变世界的 35 位年轻技术创新者或企业家,共分为发明家、创业家、远见者、人文关怀者及先锋者五类。2017 年,该榜单正式推出中国区评选,遴选中国籍的青年科技创新者。新一届 2020 年度榜单正在征集提名与报名,截止时间 2020 年 6 月 30 日。详情请见文末。


李磊

远见者


李磊凭借其在生物医学成像领域取得的一系列成果,荣膺 2019 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国区得主。

获奖时年龄:32 岁

获奖时职位:加州理工学院博士后学者
获奖理由:投身于生物医学成像研究,致力于开发新一代的生物成像设备,他希望更好地了解人类大脑,更清晰地观察检测人类疾病。


自 2012 年开始读硕士到 2019 年加州理工学院博士毕业,李磊一直埋头于生物医学成像领域,他成果颇丰。到今天已经有包括顶级期刊高影响力论文 9 篇(第一作者 6 篇,其中 7 篇已经发表,另有 2 篇已经接收),高水平期刊发表论文 4 篇(第一作者 3 篇),发表光学期刊论文 19 篇(第一作者 5 篇),国际会议论文 9 篇(第一作者 5 篇),受邀以第一作者身份,撰写了著作书章 3 篇,综述 1 篇,申请美国发明专利 4 项。他还受邀分别在美国国家标准局和美国国家卫生研究院做了关于光声成像的专题报告。

 

如今他继续留在美国工程院院士、加州理工学院汪立宏教授的实验室进行博士后研究。

 

李磊选择的是高、精、尖的课题。他主持搭建了目前最先进的光声计算层析系统—单脉冲全景光声计算层析系统。此系统可以实现对小动物体全身实时动态高对比度成像,便于更清晰地研究小动物疾病模型,将成为药物开发的临床预实验的有力工具。该系统完成了大鼠全脑的结构性和功能性成像,证明了全脑静息态功能连接,这是现有光学成像技术所无法实现的,这也为深入研究深层大脑乃至全脑的神经活动提供了一个强大手段


图 | 预临床小动物全身高时空分辨力动态成像(来源:李磊)


此研究发表在《自然-生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering),李磊为第一作者, 同时该论文被《自然-生物医学工程》选为年度创刊十大科研成果之一。该技术的发明专利转让给 CalPACT LLC 公司,已经开始对该技术发明进行商业化推广。

 

如何理解光声成像呢?传统的超声波成像是在组织外发出超声,检测其回声即可得到组织的内部构造,而光声成像则是由外部光照在组织上,组织吸收了光子之后其本身会产生超声波,然后通过检测光子的超声信号从而实现对生物体的三维高分辨力分子成像。在光声成像中需要用脉冲激光照射成像部位,那么一部分被吸收的光能将会被转化为热能,使附近的组织发生热弹性膨胀,从而形成宽带(百兆赫兹级)的超声波发射。这是分子层面的检测,鉴于不同蛋白质分子结构不同,那么成像就会显示出来。同时因为超声信号在组织里的散射十分微弱(可以忽略不计),光声成像进而可以实现在深层组织的高分辨力成像。当然,利用血红蛋白的光学吸收的特异性,大脑内部的脉络血管结构也能显示得很清楚。

 

李磊说,此前的光声显微镜要么速度不够,要么分辨力不够,要么对比度灵敏度不够,要么重建算法不够精确,尚没有完全的可以进行商业推广的系统,而他们研发的系统实现了高速度(最高达 20 千赫兹帧速),高分辨力(100 微米),高穿透深度(大于 5 厘米)成像,并集结构性、功能性和分子性成像于一体。

 

他主持研发的光声计算层析系统—单脉冲全景光声计算层析系统,目前已经在武汉2家三甲医院进行乳腺癌检测的应用。

 

李磊还提出了将光敏开关蛋白探针与光声成像结合,他利用近红外光进行光敏蛋白的开关,在一开一关之际,通过光声减影计算,光敏蛋白就会以极高的对比度被选择性的成像出来。如果事前用光敏蛋白标记了某种细胞的话,光声成像就会清晰的呈现该细胞在组织中的分布。

 

李磊的这项技术首次实现了多尺度、高灵敏度、高对比度成像,那么就可以跟踪活体深层组织内癌细胞的生长和转移,从而实现对单个癌细胞的超分辨(140 纳米)成像。李磊还提出了一个全新的衰减特性分析算法,可以在活体深层组织内实现精确定量的多对比度成像,同时首次实现了活体深层组织内对蛋白质相互作用的高分辨力实时观察。这可以为癌症的基础研究和相关药物开发提供有力的技术工具。

 

李磊的第三项学术贡献是,首次实现了将遍历腔引入到光声成像中,完成了对多维度空间信息的时间复用。遍历腔可以让组织里的光声信号导入其中,信号在其中反复弹碰,但只能从遍历腔的唯一出口传播出来,这样就能够便捷进行信号分析。本质上,这是将多维的光声信号转换为一维的时间信号。

 

该技术首次实现了利用单个传感元进行二维光声成像,实现了高达千赫兹的帧率,无需任何机械扫描,极大地简化了系统,降低了成本,同时保持了成像品质。

 

这个遍历腔可以实现微型化,可以实现肿瘤检测的可穿戴应用。据李磊介绍,该技术已申请美国发明专利 1 项,并且包括苹果公司在内的多家高科技公司都对该专利展现了很大的兴趣。


-End-


近期《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”专栏文章(上下滑动查看):

李剑宇:“人造胶水粘结性超现有材料100倍”,他想造出最聪明的人造软组织材料 | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

李纪为:他的创新正在让Siri们更能懂你,而不再只是AI“废话生成器” | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

金橙橙:揭开微生物与癌症的秘密 | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

龚鸣:从氢气中寻找人类未来的能源解决方案 | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

邓磊:“0学姐学长的7年”,国内首个类脑计算博士造出一颗登上Nature的芯片 | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

【正在报名】

2020 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”评选正在报名中,欢迎各位提名、报名参与!点击“阅读原文”或扫描二维码了解详情,截止时间:2020 年 6 月 30 日。


【咨询邮箱】

tr35@mittrchina.com


本篇文章来源于微信公众号: DeepTech深科技

免责声明:本文来自网络,不代表驼客网立场,如有侵权请来信告知(38527919#qq.com),会第一时间删除。转载请注明出处:https://topstock.club/46341.html
广告位

作者:

为您推荐

此站点使用Akismet来减少垃圾评论。了解我们如何处理您的评论数据

联系我们

联系我们

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 38527919@qq.com

工作美东时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息
返回顶部
%d 博主赞过: