第四节 科研平台建设
一、科研的基本原则
医学科学研究是以临床遇到的问题和困惑为起点展开（图1-3-4-1）。其一般的方法，首先通过查阅文献资料了解当前的研究现状，寻找和评估已有的解决方案，如果能获得评估优良的解决方案，则学习、试验该解决方案，并进行临床规范化应用研究，从而指导应用于临床。如果没有现成的解决方案，则需要立足于建立创新的科研项目。首先要把临床问题和困惑凝练成可操作、可量化、有突破创新的科学问题，在对遇到问题现象进行分析的基础上，提出对研究对象规律、机制、内在逻辑的假设和理论推导，或开创新方法、研发新技术。如果一项研究被合理设计，那么可以最小化研究过程产生的偏差。
研究设计过程的第一步是细化科学问题，区分主要问题和次要问题：①为什么研究（Why）？明确研究的目的、意义，为什么选定这个目标。②为谁研究，谁来研究（Who）？明确研究成果服务的对象，应用的对象，需要参与研究的人员。③研究什么（What）？明确是否以个体患者或动物作为研究单元，需要采集的数据和指标。④如何研究（How）？确定将采用的技术线路，划分研究层次、模块；数据采集的方案。⑤什么时间研究（When）？确定实验和数据采样的时间点、周期，设定任务时间表。⑥在哪里研究（Where）？准备实验条件；确定是否有多中心研究以及多中心参与单位选择的地理分布要求。⑦研究需要什么条件（How many）？确定要得到有效结果的样本量、实验空间、材料；确定需要的实验人员和数据采集、分析人员；确定需要的支持经费。
回答了上述问题，再解答研究设计的5个主要考虑因素：①确定研究目标群体。研究人员观察到的研究人群的研究结果是否可以适用于目标人群，应该使用统计检验程序来概括整个样本。②研究对象是什么，是患者、动物或者是病灶，我们感兴趣统计哪些个体单元信息数据。③选择研究类型。依照医学研究分类，初级研究中基础研究、临床研究和流行病学研究的内容和方法有很大的区别。研究类型选择可参考德国美因茨大学医学生物技术流行病学和生物统计学权威Bernd Röhrig教授总结的医学研究类型［45］（图1-3-4-2）。④明确技术方法。研究构思很好，但如果采用的技术方法或者仪器测量错误或误差过大，可能导致错误的结论，测量仪器应该选择具有较高的精度和有效性。精度提供了关于随机误差的信息，如果精度低，测量不精确，则研究需要较大的样本量。测量仪器的有效性则是有多少样本在实验条件下仪器能有效测量，反映测量的外部有效性，可以通过精确规划纳入和排除标准减少外部干扰因素优化外部有效性。⑤规划样本量。通常情况下，发现一个小的差异需要一个大样本，如果结果参数在研究组中分布较为分散，也必须为大样本。样本量的规划有助于确保研究兼顾充分性和必要性。样本量受到可用时间和（或）预算的限制。完成研究设计后，依照科研计划组织执行、编集文献、数据，分析凝炼形成科研成果。而在科研设计、执行和临床应用过程中遇到新的问题或困惑，则又形成一个新的医学科研研究的起点。
科学研究是医学进步的内在驱动因子，也是一个学科保持可持续发展的不竭动力，介入超声作为年轻的学科，科学研究方面具有研究起点较低、热点多且学科交叉强等特点。介入超声学科科研对象覆盖以超声影像作为引导技术的各种疾病诊疗手段，介入超声是多领域研究综合应用的新兴学科，学科研究涉及医学、生物学、电磁物理、热物理、材料物理、化学、计算机、数理、统计等学科，同时介入超声的发展也依赖于机械结构、软件程序、人体工程等工程设计方面的创新。近年来，介入超声技术的快速发展推动相关领域科学研究取得了突破，掌握科研的基本原则是确保科研方向正确、科研设计合理和科研结果可信的核心［46］。
科研目标来源于临床前沿，满足临床需求是科研的根本，学科科研最终为临床服务。然而科研要从临床出发，发现现象背后的规律，研究总结疾病发生、发展、治疗和预后的机制等基础问题，研发提高疾病治疗效果的新方法、新技术、新理论，做到科研来源于临床又高于临床。建立长效基础科研体系，经过多年的科研实践，实现科研基础理论、技术和人才的积累，使得科研成为新的临床需求研究的保障基础，达到科研与学科建设协调发展。
临床有大大小小很多问题，应该抓哪个？新技术、新方法太多，跟不过来怎么办？在我们的科研中只有做到主线明确，才能提纲挈领，将科研的点滴成果汇入学科发展的大河。如果把介入超声学科比作一棵大树，那么“影像引导技术”“介入诊疗技术”“不同肿瘤诊疗技术”“多种消融技术”等是目前学科大树的几个主干。学科科研也是围绕这几支主干展开。围绕影像引导技术则派生出超声基础研究，射频（RF）信号提取分析、剪切波成像、超声造影及相关的材料技术和生物机制分析；围绕介入消融技术可以细分出影像分割，热场融合规划，多模态影像配准、定位、治疗规划，设备研发和性能验证等研究；围绕肿瘤诊疗技术可以关注多脏器肿瘤消融治疗策略，并可从人体免疫机制、肿瘤转移复发机制着手研究。这些主线、分支相互关联、互为依托，共同编织出学科科研的基础体系。
介入超声是横跨多个学科的综合性学科，诊疗范围涉及的不仅是一种疾病和一个脏器或系统，目前介入超声已涉及腹部脏器、脑、心、血管、皮肤、骨骼、消化道、甲状腺、乳腺、前列腺等各种器官的复杂病种诊疗。超声介入给医疗带来了新的更加精准微创的选择，但不同脏器生理结构不同，供血循环系统特点不同，功能各异；不同疾病有不同的病理、影像和检验检查等医学特征；介入诊疗的方法途径、适应证、禁忌证、并发症处理规范需要制定和验证完善。与传统医学学科相结合，取长补短，是学科科研迅速发展的重要保证。
在自然科学各个领域都蕴藏着本学科科研发展的机遇。如在介入精准微波消融研究中，针对单针凝固形态细长不适合肿瘤适形消融，将通信领域有向天线调控传输方向的技术应用到消融天线的制作；针对无法获取温度分布及消融区覆盖的范围不明确等问题，进行生物热场理论研究，建立微波消融热场模型，并结合计算机三维可视化技术精准规划消融方案和进针路径；针对单一模态超声二维影像分辨率不高，不能还原三维空间位置关系，研究融合三维影像，并结合虚拟现实、增强现实和混合现实技术让手术环境变得清晰明了；针对穿刺过程中消融针易偏斜、消融热场不够大，进行陶瓷针尖材料研究，为针尖提供足够的硬度并扩大消融范围；针对单一影像无法清晰定位肿瘤，研究电磁定位和导航技术等［47］。
注重创新，捕捉前沿热点。在每个特定时期，总有一些热点学科突破性发展，带动社会各学科全面发展，例如基于机器学习的人工智能研究，从围棋游戏形成突破口，已经深入到各个学科，吸引大量社会资源，顺应这样的大趋势开展相关研究能充分利用社会资源，事半功倍。基于影像组学、医疗大数据和机器学习的人工智能研究为肿瘤的诊断和疗效预测开辟了新的视野；疾病分子机制研究结合分子材料、纳米材料的研究提高局部显像诊断和载药的精度和灵敏度。多学科的新技术、新方法相互结合，在医疗、科研活动中推动介入超声从边缘学科进入核心医学领域［48］。
首先是科研概念规范化，在前沿研究中会有一些概念内涵和外延划分不明，使得概念难以理解和统一，例如多模态影像导航研究中“registration”一词有两种含义：一是注册，指在导航开始前将患者坐标注册到全球坐标系（通常是磁定位或光学坐标系）；另一是配准，指将实时获取的超声影像配准到有CT重建构成的三维影像中对应的位置。一词双语，在解读科研概念时需要准确，不要混淆。规范化的概念是科研活动、交流的基础。其次是科研实验的规范化，对于已完善实验规范化体系的实验项目严格按照规范化要求进行实验工作；对于创新形式的实验需要进行实验计划、执行过程、实验记录等，确保创新形式实验体系的稳定性和可重复性。诊疗操作规范研究保障相关科研能否落地临床，是学科科研转化的重要环节；在此基础上建立诊疗数据信息采集规范，通过多中心研究建立诊疗路径的规范化，将科研成果形成推广应用［49］。
科研诚信是科学的生命。最早关注科研诚信的是美国，美国学术诚信研究中心关于科研诚信的定义是：“即使在逆境中仍坚持诚实、信任、公正、尊重和责任这五项根本的价值观”。我国官方对于科研诚信的定义是：“科研诚信也称为科学诚信或学术诚信，是指科研工作者应实事求是、不欺骗、不弄虚作假，必须恪守科学价值准则、科学精神以及科学活动的行为规范”。王雅芬以科研立项、科研实施、科研成果发表等环节为基础，总结了各环节中可能出现科研失信现象的主体及具体的科研失信现象。就失信主体而言，主要包括科研人员、评审专家、科研管理组织等。袁象、王凯综合前人的研究成果及有关媒体的报道，将我国科研失信行为分为了六类：随意伪造篡改研究内容；随意剽窃他人成果；署名不当；不按照预算支出科研经费；科研资源分配不规范；钱学交易。科研的诚信首先来自于动机，比如接受到某些研究成果不适合发表的建议，会造成人们在错误假设基础上提出不现实、夸大的设想；道德标准是另一个重要的问题，科研需要具备诚信正直的信念；科学的研究方法也是科研诚信的重要保障，斯坦福大学医学统计学和健康政策领域的专家尤安尼迪斯教授强调跨学科的方法对科研诚信的重要性。此外，在管理中要坚持预防和惩治并举，坚持自律和监督并重，推进科研诚信建设制度化，尊重评审制度。本书编写期间中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于进一步加强科研诚信建设的若干意见》。依据文件精神，国家坚持科研诚信预防与惩治并举，坚持自律与监督并重，坚持无禁区、全覆盖、零容忍，严肃查处违背科研诚信要求的行为，着力打造共建共享共治的科研诚信建设新格局，营造诚实守信、追求真理、崇尚创新、鼓励探索、勇攀高峰的良好氛围，为建设世界科技强国奠定坚实的社会文化基础。