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编者按：“清华大学博士生短期出国访学基金”—— 自2010年起设立，受到“双一流”建设经费和清华大学教育基金会的共同支持，为博士生赴国外一流大学或重要国际组织、师从一流导师开展研究工作提供4-6个月的生活费资助。至今已有超过1800名博士生获得基金支持。该基金受到师生欢迎，博士生普遍反映受益匪浅。 每个参加短期访学的博士生都有一段不可复制的、特别的经历和故事，“清华大学研究生教育”公众号将不定期与大家分享他们精彩的访学故事。 受到学校博士生短期出国访学基金资助，我前往美国哈佛大学麻省总医院（Massachusetts General Hospital, MGH）交流学习。半年时间匆匆而过，回望这段访学经历，无论是学习科研还是日常生活，都有一些记忆深刻的体验和感想。 科学研究与临床实践紧密结合 学习和科研，是本次访学最重要、最直接的目的。我的博士课题是质子重离子放疗中相对生物效应（Relative Biological Effectiveness, RBE）的研究。质子重离子束由于其Bragg峰形式的物理剂量分布和相比传统光子放疗较高的RBE值，已成为国内外肿瘤放疗领域的研究热点。 哈佛大学附属的麻省总医院是美国最有声望的医疗机构之一，始建于1811年，至今已诞生了13位诺贝尔奖得主。而我所在的放射肿瘤系，拥有美国最大的质子治疗中心——Francis H. Burr质子束治疗中心，是国际质子放疗领域的领先者。在导师李君利教授的支持和推荐下，我联系了该中心的Harald Paganetti教授，并前往MGH从事质子RBE值相关的学习研究工作。 Paganetti教授是质子放疗领域的著名学者，他所提出的质子RBE值近似等于1.1的理论，已成为当前质子放疗中的应用标准。Paganetti教授课题组的研究方向主要是放射物理和生物学，具体包括TOPAS蒙特卡罗软件的研发、微纳剂量生物物理模拟、人工智能在质子治疗计划中的应用等。而我在访学期间主要从事了两方面的研究：变化的质子RBE对肝癌病例的影响研究，以及TOPAS程序微剂量模块的研发。 肝癌是全球高发的癌症类型，由于肝肿瘤经常被正常肝组织包裹，因此放疗中在给予靶区较高物理剂量的同时降低对正常组织的损伤，是肝癌放疗的关键。质子束由于其特殊的物理能量沉积分布，在肝癌放疗中具有更为明显的优势。因此MGH成立了专门研究肝癌质子放疗课题组。我的研究内容是基于肝癌病例数据，分析考虑变化质子RBE对治疗效果的影响。 在工作中，我深刻感受到了MGH大量的临床治疗数据为其科学研究提供的坚实基础——MGH的质子中心每年都会治疗上万名患者，因此已经积累了大量治疗及随访数据，可供科学研究，这是他们的一大优势。以我的研究为例，MGH已经收集了近百例肝癌质子治疗病例，包括病人CT数据、癌症类型、剂量处方、分割方案、照射计划等等。受益于大量病例计算的展开，我才得以分析变化的质子RBE的影响趋势，也使得研究结果更贴近临床。我想，如果我们国内的相关研究也能进一步结合大量病例治疗数据，想必将获得更具有临床意义的研究结论。 我的另一项工作，则是建立TOPAS程序的微剂量模块。重离子辐射场的成分相较光子更为复杂，这与辐射生物效应息息相关。基于组织等效比例计数器（Tissue Equivalent Proportional Counter, TEPC）研究微米尺度的辐射场成分，在质子重离子RBE值计算研究及质量保证中具有重要意义。研究中，我的模拟结果几次都与实验值存在明显差异，多方调试也没有明显改进。由于该领域有很多相关的研究学者都与Paganetti课题组有着密切的学术交往，因此我在课题组老师的帮助下积极与他们取得了联系，最终在其帮助下迅速解决了问题。这半年里，也有多个国家的学者来课题组学习、工作，这让我充分体验到什么叫“科学是没有国界的”——一个科学研究机构的学术交流越广泛、越丰富，它所具备的研究潜力可能就会越大。 科学研究与临床实践是紧密结合的。课题组的有些研究项目，例如在放疗疗程中肿瘤体积的变化、靶区临界体积（Clinical Target Volume, CTV）的合理划分等等，都是在临床治疗过程中发现的问题，而解决这些问题又对提高治疗效果具有非常重要的意义。因而，放疗领域的科学研究，离不开与临床医生的频繁交流、探讨，这样才会使得研究工作更加接地气。在MGH，每个星期都由学生进行最新文献的调研报告，每隔两周还会有学者做个人研究报告。在这些学术交流中，常常会有身穿白大褂的医生参加、聆听，他们经常提出临床遇到的相关问题，并与科研人员进行讨论、碰撞出思想的火花。 此外，课题组内有很多同事的本科和研究生背景都不是医学物理专业，为此，MGH开设了相关课程，对于非该专业的科研人员是必修的。这样的课程设置也很值得我们国内的高等院校学习——我在平时研究中，也经常会遇到一些基础的医学物理常识问题，旁听一些医学物理的课程会对研究工作有所裨益。 高度独立与自由分享 在MGH做研究与国内的另一大差异是独立性很强，这可能也是MGH研究生培养的特点。 在清华时，我常会与老师讨论研究工作进展，因此刚去MGH后反而感觉不适应，常常阶段性地总结当前工作发给Paganetti，好在他也会及时回复他的意见。后来，我逐渐尝试适应这种研究氛围，学会规划自己的工作，每次讨论前做好问题准备，在有限的讨论时间中尽可能多地解决问题。可以说，在MGH的这段访学经历，也是对自己独立工作能力的一次考验。 同样令人印象深刻的是MGH各种各样的安全保密培训和测验。 由于研究项目涉及到病人数据，对数据的存储拷贝、个人电脑的管理等要格外警惕。甚至，我偶尔还会收到一些“钓鱼”邮件，不小心打开后，便会被提醒安全意识不够、需要注意信息保密。 而与此相反的是，同事们都很乐意在研究组内分享自己的研究成果，他们会大方地打包发送自己的程序代码，以便于别人的研究工作；在服务器上也能下载、查看每个人的工作资料。这一严一宽，恰恰反映出MGH成熟的科研制度和友好的科研环境。 在MGH我还参加了一些国际知名学者的讲座，对此，我最大的感触便是他们报告的立意之深远。他们能够回顾过去几十年医学物理的发展脉络，用大量的数据阐释当前的发展状态，并描绘将来几十年的发展方向，非常大气。此外，这些知名学者也都是当前一些重要放疗技术的奠基人，因此对于技术发展的前因后果非常了解。 例如MGH放射肿瘤系物理学部负责人Thomas Bortfeld，他是调强放射治疗（Intensity Modulated Radiation Therapy, IMRT）技术的主要发明人，他的讲座就以IMRT的发展为主线。从IMRT最初idea的提出（1970年代一篇Co-60放疗屏蔽的文章），到初步实现（完成一个病例计算需要3个小时），再到技术手段上有突破（时间缩短到十几分钟），最终得以广泛应用……他一步步勾画出从临床应用提出要求、开展基础研究，到各领域基础研究的idea转换为临床应用方向，再到技术手段的革新和临床应用，这样一个医学物理研究的循环流程，让我很受启发。自己推导的公式与理解别人的公式推导，终究是有差别的。近现代科学技术主要发展于西方国家，因而他们对各个领域的研究知根知底、入木三分；而我们国家的科学研究多是在其基础上做进一步发展创新，属于在别人的地基上建房子。希望在不远将来，我们也能有大量原创性的研究成果出现，这样才能真正体现一个国家的科研实力。 从零开始的衣食住行 日常生活也是这段访学经历中一次很大的挑战。在清华，衣食住行，样样学校都给我们提供便利，使我们可以专心从事学习和科研工作。但到了美国后，这些都是需要直接面对的生活问题：从锅碗瓢盆、柴米油盐到水电热网，对我都是全新的考验。 仍然清楚记得，初到美国，我的第一顿早餐是面包片配自来水，一瞬间格外想念清华品类丰富的早餐。之后，我网购了热水壶，终于喝上了热茶；又跟室友置办了厨具，开启了人生第一次做饭生涯——以前在学校，一日三餐都是刷卡解决；但在美国需要洗菜、蒸米、炒菜、盛饭、洗刷清理等一整套工作，吃上一顿饭，要耗时一个小时，还闹得满头大汗。 后来，我也慢慢适应了自己做饭的生活，开始计划每周的食谱，甚至学着尝试不同的口味，每周末去中国超市挑肥拣瘦也已然成了访学生活的一部分。从最开始的煮面条，到番茄炒蛋，再到后来的土豆烧排骨、麻辣烫，我终于深刻体会到“每个留学生都会带一身厨艺回国”。 住房方面则更不用说。波士顿的房租普遍高昂，我租的房子（严格说是地下室）距离工作地点足有10公里路程，而这段路程乘坐美国历史最悠久的地铁需要1个小时的时间。过去我总觉得在大城市挤地铁是一件非常痛苦的事，现在已然觉得这就是城市生活的一部分。每天，我迎着晨曦坐上地铁，一边听听英语，一边计划当天的工作；晚上则迎着晚霞回到公寓，路上还能思考一天的收获和不足。 生活中的那一抹“清华紫” 工作之余，课题组的同事们经常会聚在一起侃大山。特别是每天中午半个小时的午餐时间，大家会挑选自己喜欢的食物，围坐在桌子旁边，聊天气、聊周末、聊孩子等等。有几位同事在离开课题组前还在家里举办了Barbecue，大家一边做饭一边畅聊，同事间的关系都非常融洽。 在端午节的前一个周末，波士顿的华人在查尔斯河上举办了一年一度的龙舟比赛。哈佛、波士顿大学等当地高校都组织了参赛队，清华北大等国内多所大学的校友会也纷纷投入其中。比赛当天晴空万里，清华健儿们在“咚咚”的擂鼓声中奋力搏击，在碧绿的查尔斯河上留下一道道鲜艳的清华紫。作为一名拉拉队员，我也为自己能够为母校加油而感到无比自豪。 波士顿是美国受教育水平最高的城市，人们的文化素质普遍较高，这也反映在日常的一点一滴中。每天清晨在波士顿北站，我都能遇到川流不息的上班族大军。但即使每个人都迈着极快的步伐，在推开面前厚重的玻璃门时都会停下脚步向后看看。如果身后有人，他们一定会把门把手交给后面跟随的人才会离开；一次地铁突然在隧道中间熄火，全车人等了二十分钟。当赶来的修理工重新发动列车后，全车人员立刻回报以一声声的“Thank you!”而没有一声抱怨。此外，所有的公交车都有侧倾功能，方便坐轮椅的残障人士上车。波士顿人的素质体现在这一个个小小的细节中，很值得我们学习和改进。 波士顿也是美国历史最悠久的城市之一，马路两旁的建筑普遍都有百年历史。城市中的高楼大厦不多，而屋前花园、屋后停车场的各种House设计，也体现出当地人对惬意生活的追求。阳光明媚的日子里，常常能够看到人们在自家花园里举办Barbecue，欢快的音乐声伴着烤肉的香味，令人好不羡慕。波士顿还是一座公园城市，草坪、湖泊星罗棋布。每天晚饭后在夕阳的余晖下绕着湖边走一圈，呼吸着清新的空气，看着拖家带口的野鸭和蹦蹦跳跳的松鼠，也不失为一道亮丽的风景。 这半年在MGH的访学经历，首先使我体验了国际一流研究机构的研究氛围，了解到国际质子放疗领域的前沿研究，更锻炼了自己独立科研的能力，这对我将来的科研工作是一笔十分宝贵的财富。而离开学校的呵护，则锻炼了我独立生活的能力、增长了厨艺，逐渐学会处理日常生活中的各种问题。同时，让我有机会直观地体验美国的社会文化，更与来自世界各地的同事们交流学习，开阔了视野。 在此由衷地感谢学校给我们提供的出国访学机会和博士生短期出国访学基金的资助以及蓝春学长的捐赠！感谢我的导师李君利教授在我访学期间的关心、指导和帮助！ 本文来源：清华大学工程物理系陈宜正同学的访学总结报告 编 辑：邵正隆 清华大学研究生院； 徐思羽 清华大学研究生院学生记者 |
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