捧杯特等奖

青年报·青春上海记者 刘昕璐/文 受访者/图

骨癌的早期诊断长期受限于二维病理切片技术的精度瓶颈，是医学领域亟待攻克的难题。上海交通大学5名工科学子，虽然不是医学生，却在一次跨学科报告会上产生灵感，以无畏的勇气和创新突破，将机械工程与医学深度融合，成功研制出国际首台面向骨癌早期诊断的亚细胞级“切削-测量-分析”一体化装备，为患者带来生的希望，也书写下青春在科研热土上破土生长的动人诗篇。这一科创项目摘得第十九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。

心中燃起一团火，去捉住那些看不见的威胁

这群00后工科生的科创故事源于他们对“健康中国”战略的深刻共鸣。在一次跨学科报告会上，当时还是大三学生的李晓鹏了解到了一个医学难题：传统骨癌病理诊断方法因切片技术限制，存在较高的早期漏诊风险，导致许多患者错过了宝贵的治疗窗口。

病理切片检查是癌症诊断的“金标准”，但骨癌早期病变特征微小且隐匿，这使得传统的二维病理分析无法实现早期精准诊断，而亚细胞级的三维病理模型则被认为是未来的希望，但“切不薄”和“配不准”成为横亘在眼前的两大鸿沟：顶尖的切片机也无法突破5微米厚度，且切片变形错位严重，导致构建亚细胞级三维病理模型“几乎不可能”。

作为机械工程专业的学生，那一刻，李晓鹏心中燃起了一团火：能否利用超精密技术来攻克这个医学难题？能不能利用所学造一台“火眼金睛”的设备，把诊断的精度推向极限，去“捉住”那些看不见的威胁？

“医工交叉的大胆想法点燃了我们持续探索的热情。这虽然是一个横跨机械、医学、测量与信息技术的全新领域，几乎没有先例可循。但是我们决定迎难而上，立志要解决这一难题。”在童振教授的启发和指导下，李晓鹏开始系统性地思考这一跨学科应用的可行性。童振鼓励他，真正的创新往往诞生在交叉地带，关键是要找到那个恰到好处的结合点。

科研进入死胡同时，贵有打破常规的勇气

伴随着多次深入探讨，团队也迅速组建起来。面对复杂的研发任务，五位成员各展所长、紧密协作：李晓鹏主攻骨组织三维病理重构算法，郑皓天深耕骨病理组织端面测量技术，马亦明专注于骨病理组织切面增强算法，周子骏负责单晶金刚石刀具的强度优化设计，而周俊彤则承担起一体化装备的搭建与控制重任。

彼时，这五名同学中，有的是大三，有的尚且大二，但大家基本都来自上海交大的“钱学森班”。在这个以“培养工程科学家”为目标的荣誉班级，“看齐钱老，科创报国”早已是共同的信念。

真实的科研，从来不是课本上的公式推导，而是一场与未知的搏斗。现实研究的过程也不会总是一条直线线性推进，更多时候会在“死胡同”里打转。在攻克“三维重构”这个难题时，团队一度十分受挫。

最开始攻关，传统思路依然是把骨组织切成片，一片片透视着看。但要切到亚细胞级，薄片太软了，就像湿纸巾一样，一碰就变形，叠在一起根本对不齐，重构出来的三维图像全是乱的。那段时间，团队尝试、论证了很多种方法都宣告失败。坦率地说，大家内心都有点沮丧。

一次头脑风暴，终于迎来了柳暗花明。当时，大家围在一起交流思路，突然有个想法冒了出来：既然此路不通，为什么不换个方向？大家分析发现，骨组织透射率低、散射率高，这对于传统的“透视”成像来说是缺点，但这不恰恰说明它反光很好吗？如果换一种思路，不看切下来的“切片”，而是直接看切削后留下的“端面”呢？直接利用反射成像不就正好采集到最表层的病理信息吗？

紧紧抓住这个灵感，团队立刻调整方案。在转化医学国家科学中心（生物医学制造与检测技术中心）设施平台的支持下，团队通过工艺优化，将骨组织表面加工到了镜面级，并且同学们相应地搭建了一套切测一体化装置，从而实现了超薄连续的病理信息采集。

这一刻，这群00后大学生深刻体会到，所谓的创新，有时候不是要有了不起的新发现，而是敢于换个角度看问题，把“绊脚石”变成“垫脚石”。这次突破也让大家更明白了一点：既要有死磕到底的韧劲，也要有打破常规的勇气。

团队成员在实验室调试设备

走出实验室，解决看不清看不准的真问题

解决了硬件难题，当通过超精密加工装备得到了清晰的亚细胞级三维病理图像时，团队欢呼雀跃，但就在大家以为最大的困难已经攻克之时，现实又泼来一盆冷水——由此引申出的新问题，比技术本身更棘手。

问题出在了“信息过载”上。三维模型确实把病理信息量提升了一个维度，数据量是传统二维切片的几千倍，但要在这庞大复杂的原始三维数据中寻找癌变细胞，无异于大海捞针。

那段时间，这群年轻人甚至开始自我怀疑：难道费这么大劲搞出来的三维，反倒不如一张二维切片来得直观清楚？如果是这样，创新还有意义吗？这种“越努力越迷茫”的感觉，特别煎熬。在无数次的复盘和讨论中，大家依然相信，三维信息绝对不是累赘，而是还没找到打开它的正确方式。

在一次讨论会上，大家正对着屏幕上一团乱麻的图像发愁，李晓鹏想到，医生看病理，看的不是像素点，看的是细胞。如果能先把一个个独立的细胞从这堆数据里“解析”出来，就相当于把海量数据进行“降维”处理，把复杂“三维图像”变成清晰的“细胞分布图”，这才是医生真正需要的。

方向明确，信心重新提振起来，团队又是一派干劲十足，这催生了基于多重特征的骨细胞解析技术的诞生。这一技术利用细胞的形状、色谱，特别是在三维空间里的连续性特征，精准地把一个个细胞提取了出来。电脑屏幕上原本混沌的图像，瞬间变成了清晰标注的单细胞三维分布图！

在临床应用方面，团队在导师的推荐下，与国家骨科医学中心取得了联系，通过与病理学专家交流合作，进一步论证了装备在人体骨癌样本检测中的有效性。令大家印象特别深刻的是，医生看完三维模型后感慨地说——以前看二维切片，就像是“管中窥豹”，病灶的空间分布很多时候得靠经验去“脑补”，但现在这个三维模型，是第一次完整看到了骨癌在空间里的真实形态。医生还特意指出，像“微转移”这种在二维切片里很容易漏掉的细节，在三维视角下一览无余。

如是评价，让团队觉得，那些实验室里的通宵没白熬，这也证明路子走对了，这样的设备和技术是真的可以帮医生解决看不清、看不准的大问题。

成功亦是一粒种子，期待早日走向临床应用

那个偶然的灵感和一颗敢于跨界探索的心，终于让团队成功地将复杂的“切削”“测量”与“分析”等功能高度集成，研制出国际上首台专用的亚细胞级一体化装备，实现了关键性能“质的飞跃”。如今，5名学生也已分别直博或保研，因为这个课题，他们齐刷刷地继续聚在童振教授的课题组，为着项目的完善不断进发。

“挑战杯项目更像一场科研马拉松，”童振说，最令他欣慰的，不是最终获奖的那一刻，而是见证了同学们如何用近两年多的时间将抽象想法锻造成坚实的成果，“他们经历过实验失败、数据推倒重来的煎熬。在单细胞识别技术上，团队卡了近两个月，但没人放弃。暑假里，他们自发组成攻关小组，泡在实验室查文献、做模拟、激烈辩论。这种从遇到问题到解决问题的淬炼，在科研遇到瓶颈时彼此扶持、寻找微光的毅力，是比拿到奖杯更珍贵的收获。”

看着学子们眼中的光从最初的好奇变得愈发坚定和沉稳，童振期待，大家把这份成功视为一粒种子，让种子继续植根于祖国大地，常怀报国之志，求真务实，做真学问，解决真问题。

“对我们来说，荣誉只是一个逗号。未来，我们将继续专注于技术研发，持续迭代优化装备性能，全力推动设备早日走向临床应用与转化，为‘健康中国’的宏伟蓝图，贡献我们最坚实的青春力量。”团队信心满满。

青年报·青春上海记者 刘昕璐/文 受访者/图

编辑：张红叶

来源：青春上海News—24小时青年报