一个基于JavaScript的timer实现

为了方便观察色谱的运行状态，在降低辐射剂量的情况下获得色谱的时间信息，我用Javascript撰写了一个html小程序，用来在限制很多的色谱工作站上跑。
内容比较简单，所以我一点注释都没有加。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

<html> <head> <script type="text/javascript"> var c=0 var d=0 var t var per=0.1 var alOffset=0 function offset(sec)  {    clearTimeout(t);    if (sec == '-1')    {      sec = (document.getElementById("offsetbox").value)*600    }    c = sec    d = sec%(per*600)  } function changeColor() {   var bgcolor = document.getElementById('txt').style.backgroundColor   //var x = alert(bgcolor)   if (bgcolor != "green"){     document.getElementById('txt').style.backgroundColor = "green"   }   else   {     document.getElementById('txt').style.backgroundColor = "yellow"   } } function timedCount()  {  document.getElementById('txt').innerHTML=(c/600).toFixed(3)  d=d+1  c=c+1  t=setTimeout("timedCount()",100)  if (d>=per*600){    changeColor()    d = 0  }  return false;  } function timedStop() {   clearTimeout(t);   document.getElementById('txt').innerHTML=0 } function setAlert() {   per = document.getElementById("alPerBox").value   alOffset = document.getElementById("alOffsetBox").value   d = alOffset*600 } </script> </head> <body> <form> <input type="button" value="0 sec" onClick="offset(0); timedCount()"> <input type="button" value="5 sec" onClick="offset(50); timedCount()"> <input type="button" value="0.1 min" onClick="offset(60); timedCount()"> <input type="button" value="stop" onClick="timedStop()"> <div id="txt" style="color:red;font-size:100px"> 0 </div> <div> <input type="button" value="Start at" onClick="offset(-1); timedCount()" id="offsetbutton"> <input type="text" id="offsetbox" value="0.5" size="3"> min </div> <hr /> <div> <input type="button" value="Set Alert" onClick="setAlert()"> <br /> Period: <input type="text" id="alPerBox" value="0.1" size="1.5"> min <br /> Offset: <input type="text" id="alOffsetBox" value="0" size="1.5"> min </div> </form> </body> </html>

效果见：

https://mengxiangxi.blogspot.com/p/timer.html

东灵山观测队记

1.概述

当壕、学霸和克望远镜的冒牌老司机李刚把我骗上贼船的时候，我完全想不到这是怎样的一场作死之旅。
怀着对丰宁的怨念，我和北京大学的于铖浩、陈语嫣，北京外国语大学的魏宁，以及本应该在悉尼大学但是被签证官坑在了北京的李刚，于2016年10月1日北京时间13时许携带露营装备和小双筒望远镜来到了北京西郊门头沟区的这一北京最高峰。然而当22个小时之后再次回到下图上的B点时候，鬼知道我们经历了什么。
本文将首先简要叙述当地遇到的生态问题，然后详细论述我们是如何差点死在了下面地图中心的那个点。

2.生态问题

我们攀登的东灵山东坡位于北京市门头沟区境内，全境属于百花山国家级自然保护区内部，但并非核心区。

东灵山主峰以西，属于河北省涿鹿县，并划归小五台山国家级自然保护区管辖。该国家级自然保护区近期正在调整范围和功能规划，但是并未影响东灵山附近的的区域。值得注意的是，该保护区的划分非常的片段化，对于生物多样性和栖息地保护十分不利。

然而这个地方的生态环境非常恶劣。在1800-2000 m左右，能看到铁线莲、美蔷薇、蒿、蒲公英（李刚我对不起你！）、蓝盆花、地榆等，更高处有很多鬼箭锦鸡儿灌丛，由于是初秋，没有看到太多植物也算正常。这个海拔范围内零散分布了几篇桦树林，更高的海拔有零散的针叶林和针叶乔木，似乎均为次生。
这个过程中，一位从山上下来的女士抱怨说她年轻的时候这里到处都是花，现在看不到了。我问她是不是季节的原因，她坚决的否认了。等到我们翻过第一座山头，才发现她所言非虚。整个草甸的植被都被破坏了，山头暴露着大量的裸土，降水后则会十分泥泞。这样极端的状况并非单纯由不负责任的游客引起，其主要原因是放牧。
由于东灵山西坡这一传统的登山旅游景区在管理上的荒废和灵山索道因为经营不善停运，无组织的马匹租赁十分发达。马队肆意啃食植物，并才踏出了大量割裂草甸的马道，远超草甸的承载力。须知这还是保护区内的植被。另外山上散养了很多奶牛，附近的山坡上还见到牧羊人放牧。
另外，由于此处毫无旅游管理可言，漫山遍野全是动物粪便和生活垃圾。经常可见牛咀嚼废弃的塑料瓶。

早在2002年，那时景区还在运营，索道还没有停运，有人发表文章指出¹：旅游活动以及牲畜啃食、踩踏已经对当地环境造成严重的影响，建议改变游客集散方式以保护草甸生态。十多年过去了，索道已经停运，景区已经无人维护，情况却更加糟糕，这恐怕是作者始料未及的。

有鉴于此，我给出如下建议：

• 明确景区、保护区界限，禁止牲畜和一切饲养动物进入。村民现有的牲畜责令其转让或由林业部门按较低的价格收购。
• 修复基础设施，包括步道和缆车。推广生态旅游、无痕山林，禁止游客进入草甸和林区内部。
• 规划宿营地，向露营的游客收取一定费用用于废弃物处理和保护区建设。
• 利用转移支付和生态补偿等机制，促使当地居民不依靠对当地自然资源的过去攫取生存致富。有必要时进行生态移民。

3.极端天气事件

3.1.过程

我们日落前到达顶峰（见地图中A点），考虑宿营地点的问题。由于要进行天文观测，宿营地点不宜距离顶峰太远。我的意见是原则上不应该在山峰宿营，但是我知道有一些有经验的野外工作者也有过顶峰宿营的经历。我于是沿路下行探路。顶峰附近的山脊旁侧有一两处地形较为适宜的营地，但都有很多牲畜粪便，卫生条件太差。甚至有一个废弃的石屋基底，也因为有屎而无法利用。直到地图中间标识的鞍部，才勉强能在粪便之间找到一小块位置扎帐篷。

我回到顶峰告诉队友这些情况，大家决定还是在顶峰扎营。我没有坚持，便和大家一起搭上帐篷，并进行了加固，有另外的两个男生也扎营在我们旁边。晚饭后云遮率很快上升，南部的天空出现闪电。待我看到第三个闪电的的时候，我觉得必须采取行动了。商量了一下，决定大家马上拆除帐篷、收拾垃圾、重新打包，把拆开的内外帐和帐杆分开携带，立即列队下撤到鞍部的营地。我告诉队友如果感到有电荷累积的情况就马上不顾一切的降低海拔，所幸没有用上。这时候只能看到闪电，很难听到雷声。我当时猜想由于地形抬高，看到的闪电可能远至上百公里以外。

在新营地，我们很快找到了粪便少的区域，重新支起帐篷。由于鞍部风力较小，我没有用所有的地钉，也没扎风绳。这一点进一步加剧了后来的经历雷暴时候的惊悚感。10月1日20点左右进帐篷休息，不久就有降雨。我觉得有些不安，便借助微弱的手机信号向后方的黎子良同学求援，问他附近是否有强对流系统等。黎子良查了资料发现，雷达只有零散回波，不像是严重的极端天气情况。同时数值预报给出后半夜会天气放晴，这一点与我们之前关注的晴天钟预报结果也一致。于是我决定不冒险摸黑下撤。

10月2日0点，天顶附近的云散去，观测条件较为理想。于是我们进行了观测和摄影。我观察了若干双筒目标，并在0:57-1:34期间进行了流星标准观测，发现流星的流量非常高。到1:00以后，南天的闪电开始增多，可以看到云和山头之间的放电。

李刚 供图

2:00之后，云量骤增，不再适合观测。雷电也增多，听雷声估计在5-15 km之外。我们进帐睡觉，考虑要不要4:45起床看水星。而到了那个时候，云量已经很大了，不久开始下雨，风力忽然强了起来，完全没有机会加固帐篷。很快，雷暴袭来，大量冰雹倾泻而下，雷声也逐渐逼近，最近到1 km以内，应该是在两侧的山峰上。冰雹如此之强以至于小帐篷随时有被压塌之虞。我们的帐篷内也进水了。此时我能感受到李刚和于铖浩都在颤抖。我们马上投入救灾之中，撑住帐篷的迎风面。我让大家把本来就几乎没信号的手机调到飞行模式。此时是最危急的时刻，帐篷随时可能受损，使我们失去最后一层保护，风力如果更大帐篷被破坏的时候我们也可能直接被卷走，如果被雷电击中也是必死无疑。我想如果那时我们还在顶峰，大概就直接送命了。雷暴冰雹持续了很久，我在想如果再这样下去可能得主动弃帐求生了。正在此时，雷暴减弱，我们可以打开帐门看到外面的冰雹倾泻。

李刚 供图

到6:30，雷暴才最终停歇，前后持续时间约1 hr。此时地面累积的冰雹堆积密度局部超过3 cm，降水量应该超过10 mm。我们可以看到东侧和北侧的山脊都有雨帘，而且东侧的山脊上闪电十分明显。虽然南天放晴，我们还是不敢怠慢，迅速收拾装备下山。

下山的道路十分泥泞难行，然而下到一半全天都放晴了，我们这才放心。

3.2.分析

这次强对流天气，在事前的数值预报上并没有显示，甚至几个小时的短期预报都无法准确的提示。我们看下面两张0:46的雷达回波图，并没有发现任何强对流天气的迹象。当然，北京站的雷达也似乎工作状态有点不正常，出现很多杂波。

但是到了强对流天气发生的时间，雷达回波就非常明显了：

风云II号回传的云图上，我们可以发现东灵山处于云带的边缘：

我还找到了当时GFS的数值模式，这张图非常典型的描绘了极地冷涡、副热带高压、台风等天气系统。从中可见，冷风前沿并未到达北京地区：

那么，是何原因导致这一中小尺度天气事件的发生呢？我想，大概可以用地形触发的强对流天气来解释。在10月1日的电话中，黎子良说看不到飑线，这和雷达的提示是一样的。同时他认为冷锋不会在当天夜间和次日凌晨到达北京。那么，孕育雷暴的就只有地形因素了。根据登山者的报告，在东灵山地区冰雹并非稀见，互联网上有2011年6月11日、2014年6月16日、2014年6月22日、2014年8月24日、2014年10月4日、2015年5月2日、2016年8月29日、2016年9月11日等多起冰雹的报告，而在北京市区我三年多来只见过一次冰雹。东灵山的冰雹发生频繁，从初夏到初秋均有分布。种种迹象表面，山区的特殊地形至少是这一强对流天气的触发因素²。然而该强对流天气形成的大尺度背景尚不清楚。

3.3.结论

通过这次事件，我总结出以下注意事项：

• 在山区，天气预报的参考价值是有限的，应该永远做最坏的打算。
• 应该使用尽可能优质的装备，同时做好一切安全技防措施。
• 对于原则性问题一定要坚持，不能用经验否定原则。
• 一定要尽量保证通讯畅通，在法律法规允许的范围内可以使用电台等技术保持联系。
• 好想在东灵山飞无人机啊_(:з」∠)_

4.总结

这次观测可能是我出国前最后一次观测了。在天津、北京这么多年的观测经历中，我逐渐熟悉了头顶环绕的奇迹，也结识了很多朋友。我还想看到宇宙更多的部分，我还没看到过老人星、大小麦云、南十字，我的梅西耶记录还十分寒碜。千百年内，恒星一直在那里。然而我再回北京，大概很多同学就已经很难见到了，就像那些曾经和我在蓟县、在大港观测的北洋星语的朋友们，现在也动如参与商了。再见了！

参考文献

1. 江源,赵海霞,刘肖骢等. 人类活动对北京东灵山山顶草甸植被的影响及草甸植被的保育对策[J]. 地球科学进展, 2002, 17(2): 235-240.back
2. 江佳. 浙江省一次地形相关的强对流天气分析 [D]. 浙江大学, 2014.back

CT会让孩子变笨吗？

——辐射防护与辐射生物学的观点

刚刚开始进行核医学研究的时候，我像每个电离辐射从业人员一样，对医疗活动中的电离辐射暴露十分警惕。于是每次因为体检和就诊进入放射科、影像科（所幸我还没当过核医学科的患者）的时候，我都会留心医学影像检查所带来的辐射剂量。很快我发现，像是拍个胸片这种暴露，对我简直可以忽略不计；而局部CT的剂量虽然大一些，也还是相当安全的。

对我和多数患者来说，只要不发生意外辐射事故，正常的医疗活动造成的电离辐射暴露是完全可以接受，至少是明显利大于弊的。但是对于辐射敏感人群来说，医疗辐射可能带来的副作用便是足以引起警惕的了。除了一部分携带特定辐射敏感基因的人，儿童和孕妇在电离辐射面前都是要特别小心的。

电离辐射像空气一样，始终伴随着我们，但在人类历史上很长的一个时期人们都没有认识到它的存在。直到19世纪末，原子物理的发展催生出放射性、元素衰变等重大发现，人类才开始了解、利用乃至滥用电离辐射。因为健康是人类的基本追求，电离辐射也首当其冲的被利用于医疗领域。记得小时候读居里夫妇的传记，最为震撼的情节是他们把镭放在皮肤附近，观察自己被电离辐射灼伤的过程并做科学记录。尽管居里夫人因辐射相关疾病英年早逝，具有“神奇能量”的镭还是被用于各种离谱的医疗活动中，乃至作为治疗性添加剂被加入牙膏、化妆品和巧克力中。时至今日，美国历史最悠久的肿瘤研究与治疗协会的名称还叫“美国镭学会”。

1928年，几位夜光表厂的女工把工厂告上法庭。她们在工厂进行涂覆含镭涂料的工作中，因为经常需要舔舐沾满涂料的毛刷头以便涂刷，摄入大量放射性元素造成辐射病。这一事件，以及随后的广岛、长崎原子弹，以及切尔诺贝利核事故等事件，促使人们全面的认识电离辐射对人体的负面影响。

现代的辐射防护理论认为，电离辐射带来的生物效应主要可分为随机效应和确定性效应。其中确定性效应是电离辐射直接对人体造成的短期可见损伤，只有达到较高放射剂量的时候才会表现出来。广岛受难者和切尔诺贝利救援人员所患的辐射病，即是确定性效应的体现。以医疗照射的剂量，最多能引起随机效应。电离辐射有一定几率对遗传物质造成随机的破坏，从而引发癌症和遗传病，这就是随机效应。该效应一般需要较长的时间才能显现，因此尤其难以研究。婴幼儿受到随机效应的影响尤为显著，一方面因为他们在生长发育过程中，细胞代谢旺盛、细胞周期活跃，对辐射更为敏感；另一方面他们的预期寿命长，随机效应的影响更有可能被体现。对婴幼儿的随机效应研究意义便更加重大，然而因为缺乏合适的样本，这项研究也就更是难上加难。

在医疗领域，我们每天面临着大量两难选择。母亲失手把婴儿摔在地上，医生担心可能出现的脑损伤。各项常规检查结果没有明确的说服力，磁共振成像的效果也不好。此时，CT似乎成为首选的诊断方式。然而CT带来的电离辐射剂量对婴儿是可观的， CT的风险会不会比误诊的风险还要高得多？CT会不会给婴儿造成不可预见的其他后果？
队列研究是回答这类问题，帮助医生和患者做出合理选择的重要参考。近年来，CT在各国愈发普及，并已经逐步成为常规诊断方法，因此回答这一问题的需求就更加迫切。想要通过流行病手段研究CT对于婴幼儿的影响，首先遇到的困难就是缺乏样本。

讽刺的是，早期一种对放射性的“滥用”，却为队列研究埋下了伏笔，甚至催生出对辐射生物学效应的重新审视——将婴儿的头部电离辐射剂量与后期智力发展建立了联系。

1895年，伦琴发现了X射线。这一发现不仅是物理学的重大突破，也影响了工程技术、临床医学乃至流行文化。第一批放射医学的研究者由此诞生，其中就包括瑞典人斯塔贝克。他的伟大贡献中，最为人所知的就是他曾报道利用镭治疗了几例癌症患者，取得了不错的效果，这标志着20世纪肿瘤治疗的一种主要方法——肿瘤放射疗法的开端。斯塔贝克后来在斯德哥尔摩开设了瑞典第一家放射医学诊所，Radiumhemmet，直译过来就是“镭房子”。“镭房子”历经变迁，现已成为了世界著名的放射医学与核医学研究机构，并拥有高水平的临床团队。我们衡量人体所受电离辐射剂量的单位西弗（或称希沃特），就是用该机构一位科学家的名字命名的。

1920到1959年期间，这里大概收治了16500个18个月以下的皮肤血管瘤患儿。皮肤血管瘤是一种常见的、良性的新生儿肿瘤，一些情况下可自愈，现在对它的处理和治疗是比较温和的。作为一个放射医学诊所，“镭房子”对这些患儿开展的治疗放在今天足以骇人听闻——他们对其中89%的患儿采用放射疗法，对病灶进行辐照。虽然治疗确实取得了一定效果，但也埋下长久的祸根，很多孩子直到长大成人，才出现了治疗的副作用。

医疗机构对这些患儿的治疗过程留下了详细的病案，而且这些孩子大多依然可以追溯，因此，他们的不幸遭遇竟成为了生物医学研究的重要契机。这批昔日患儿在长大后参与了多项婴幼儿电离辐射相关的流行病学研究，为电离辐射的生物效应研究做出了伟大的奉献。这些研究阐述了胸部照射与乳房发育不全的关系（属于确定性效应），以及乳腺癌、脑瘤、甲状腺癌等多种癌症与婴儿时期电离辐射的关系（属于随机效应）。

2004年，瑞典、美国和希腊的研究团队对这一群体又做了一项研究，发表在著名的医学研究与临床期刊《英国医学杂志》上，引起了极大的关注。他们通过巧妙的实验设计，展示出研究对象的认知能力和婴儿时期头部受到的辐射剂量具有显著的相关性。此前，没有明确的证据表明婴儿时期的低剂量电离辐射会影响智力发育。之前的研究要么是辐射剂量过高，要么就是患者本来就有影响脑功能的基础疾病（如脑瘤），而这篇研究论文开篇便直接把矛头指向婴幼儿的CT，认为他们的研究对象对今天的CT检测具有特殊的参考价值。

既然研究的是认知能力发育，那么如何进行测量呢？他们选取的一个标准是高中在校率，这可以通过档案查阅。另一个标准很有趣，是来自军队的心理测验档案。瑞典从1901年开始实行义务兵役制，到2010年才废除。废除之前，瑞典18-24岁的男子必须服兵役。瑞典军队有一套沿用50年，仅有些许改动的心理测验体系。这一测试包括了一般指令与概念分辨、技术理解和空间认知水平几个项目，而这些测验结果基本可以反映认知能力。由于只有男子要服兵役，他们的对象也就限于男子。

在样本选择方面，他们在1930到1959年之间受到放射治疗的4577名男性患儿中，剔除了信息不全、服役记录和教育记录缺失者，对剩余的2211个对象进行了研究。然后，他们利用每个患儿的照射剂量和照射位置信息，计算出其大脑接受的吸收剂量。

接着，他们利用统计手段研究了大脑吸收剂量和高中在校率、心理测验结果之间的关联性，结果是惊人的。在高中在校率方面，大脑剂量超过100 mGy之后，这一指标就表现出明显的下降。考虑社会经济因素后，其趋势也没有什么变化。对心理测验分数的回归更加明显，对于一般指令与概念分辨、技术理解两个科目，成绩和大脑受照剂量呈现明显的负相关，而空间认知水平却没有显著的相关。这一结果同样不受其他已知变量的影响。

他们对文章的结论进行了概括。在此之前，人们知道高剂量的电离辐射会对人脑的发育及心理和智力产生负面影响，而不了解婴儿时期的低剂量暴露对认知有何微妙的影响。本文指出大脑暴露在“和CT等价的辐射剂量”的电离辐射下的婴儿，其智力发育也会受到负面影响。因此，他们认为对于头部受伤婴儿是否要用CT诊断这个问题，还需进一步斟酌。

对待前文提到的那个困惑的临床医生和患儿家属，这篇文章提供的具体帮助，除了提示慎重权衡的警醒作用外，其实是有限的。流行病学研究是有力的证据，但并非唯一的决断性证据。建立婴儿时期头部低剂量电离辐射与智力发育的关系，还有很长的路要走。上面讲到的文章，已经发表十多年了，对于本文标题提出的问题，我认为最谨慎的答案还是：我们尚无定论。

这篇文章，工作踏实，数据可靠，体现了作者良好的统计学素养。能够发表在《英国医学杂志》这样高水平的期刊上，虽有轰动效应为其助力，其文章本身的品质也是毋庸置疑的。但正如任何其他工作，本研究依然存在若干缺陷。文章发表之后，杂志网站上现已有13条读者反馈，有附议的，也有质疑的，足见讨论之热烈。有读者指出，本文展示的结果，在剂量超过100 mGy的时候才比较显著，然而这一数值远高于现代CT的典型剂量。接触式的放疗和CT所用X射线的品质可能差异巨大。同时，文章所引用的事后估算剂量恐与真实数值有严重偏差。此外，尚不能排除原来所患的血管瘤波及大脑影响智力发育的因素（根源是对照选取的不合理）。

对于质疑，作者有做了部分的回应。但是多年以来，讨论还在以各种形式延续。想要阐明这一问题，必须回答出对影响智力发育的机理。2004年美国科学家曾经评论，认为辐射对胸腺的影响可能导致了智力发育的抑制。去年12月，又有人发表了一个猜想，提出电离辐射对神经系统影响的复杂的、系统的信号通路模型。正如原文作者所说，无论研究的结果如何，都有很多的工作要做。

人类认识电离辐射的历史已经超过了一百年，然而我们对它还是所知甚少。人类对待电离辐射的态度，折射出公众对待很多新技术衍生的新事物的态度。从一开始的兴奋、狂热，演化到后来的畏惧、恐慌。我们期待能够看到有一天公众对于电离辐射能拥有和专家一致的看法：谨慎、平和。其实，公众态度的转变一方面要靠科学的发展揭示世界的本性，要靠技术的进步束紧驾驭的缰绳，更要靠文化的流传散播科学精神的模因。电离辐射如此，克隆技术如此，转基因农产品大抵也是如此。

主要参考文献：

1. Hall, Per, et al. “Effect of low doses of ionising radiation in infancy on cognitive function in adulthood: Swedish population based cohort study.” BMJ 328.7430 (2004): 19.
2. Kardamakis, Dimitrios, et al. “The history of Radiumhemmet in Stockholm in the period 1895-1950. The transformation of an outpatient clinic to an academic department.” Vesalius: Acta Internationales Historiae Medicinae16.2 (2010): 95-99.
3. Hall, Per, et al. “Lenticular opacities in individuals exposed to ionizing radiation in infancy.” Radiation Research 152.2 (1999): 190-195.
4. Zakhvataev, Vladimir E. “Possible scenarios of the influence of low-dose ionizing radiation on neural functioning.” Medical Hypotheses 85.6 (2015): 723-735.
5. Fürst, C. J., et al. “Breast hypoplasia following irradiation of the female breast in infancy and early childhood.” Acta Oncologica 28.4 (1989): 519-523.
6. Lundell, Marie, and Lars-Erik Holm. “Risk of solid tumors after irradiation in infancy.” Acta Oncologica 34.6 (1995): 727-734.
7. Karlsson, Per, et al. “Intracranial tumors after exposure to ionizing radiation during infancy: a pooled analysis of two Swedish cohorts of 28,008 infants with skin hemangioma.” Radiation Research150.3 (1998): 357-364.

南开物候历 开篇词

授权给：发微Faraway微信公共号

秀雚苇。狸子肈肆。湟潦生萍。爽死。荓秀。汉案户。寒蝉鸣。初昏，织女正东乡。时有霖雨。灌荼。斗柄悬在下，参中，则旦。

这是写于春秋时代之前的《夏小正》给我们的预告。在那个年代的文明腹地，每年的这个时候，芦苇即将开花，霜将起，寒蝉将鸣。夏季银河大致呈南北走向，傍晚的织女星位于正东的天空，清晨时北斗的斗柄将指向下。

由于气候变化，区位不同，加上名物失考，上面这段记录中涉及动植物的部分我已经无法验证了。幸而天体相对位置的变化时间尺度要比人类文明的更加漫长，我前不久在北京灵山附近彻夜观星，就真切的看到初昏的织女星从东方显现，黯淡的银河突破城市光污染横亘南北，而破晓时分天文晨光中的北斗恰恰“斗柄悬在下”。

生命经历了40亿年与环境的协同演化，早已把恒星运动的节律存储在遗传信息中。当进入农耕文明的人类祖先发现寒暑变化和农时的微妙关系，人们便制定了以年为周期的历法，从而指导农业活动。在斗转星移中，草木枯荣、候鸟往返、寒暑交迭。先辈农人就从这物候变迁中摸索出农事的节律。

物候到了今天，已经从一种农耕技术演变成了一种系统的科学。随着全球气候变化问题的日益凸显和空间信息技术等相关学科的迅猛发展，物候学研究甚至获得了更高的关注度。2010年以来，至少有6篇物候学主题的论文发表在Nature上，其中一篇还是由以我国科学家为核心的研究团队合作发表的。科学系统的物候记录在气候变化、碳循环、生物入侵等问题上展现出了别样的生命力。这是与几代物候观察者的努力分不开的，我国直至八十年代还出版全国性的物候观测年报，美国的物候观测网络则更加细致入微。

几千年间，随着人和大地的疏离，物候观察是否从一个人人皆可参与（且必须参与）的日常事务，蜕变成为了必须借助大型科学装置和精密测量技术才能完成的科学活动？当然不是。尽管星空已经因为光污染而黯然失色，那些星座的连线却大多有迹可寻。物候变化是生物圈中的斗转星移，它依然忠实的在我们身边传递着生命节律的信息。物候变迁的踪迹看似无处可寻却无处不在，老图门口的暴马丁香，西园草坪的委陵菜，飘散城乡的杨絮，都是物候的信息。

在这个意义上，物候在当代更加凸显的是其博物学价值。博物学渗透的是对周遭世界的观察、记录、分类、归纳，是一种地方性的知识。当春天到来，冰皮始解，积雪消融，蜡梅、迎春、堇菜、紫丁香次第开放，大杜鹃、雨燕、白鹭如约回归，物候的使命就是寻找这些踪迹并将其记录下来。在这个意义上，物候又是博物学的频谱。公众参与的物候观察，是对那些我们“视而不见”的自然事物的深层次再观察，这种观察不仅产生视觉，也渗透理论。这就是博物学视野下的物候实践。

可喜的是，南开是有博物学传统的。据考证，南开建校初期即有博物学课程。到了本世纪初，博物文化在中国重新开始流行的时候，南开也发出了超时代的先声。从小喜爱水生生物的杨晔学长，在南开大学组织了学生社团“诺亚协会”，组织同学们从事了很多博物学的活动。虽然协会已经不复存在，但这一笔宝贵的博物文化遗产哺育了很多南开校友。在老我爱南开BBS的NaturalHistory、Flowers等板块，博物爱好者的线上线下活动又延续了多年，至今相互之间仍有联系。

近年来，高校中和社会上博物文化在重新兴起，南开大学的群众性的博物学的发展步伐依然稳健。生命科学学院的师生和学生组织一直以来维系着南开自然观察的使命，一些盈利和非营利性质的民间组织也进入校园活动（八里台校园有着难得的自然教育条件）。有鉴于此，南开大学团委和南开大学绿色行动小组也组织了三次“博物科普论坛”，致力于推广博物学和植物学文化。

近年来，南开的博物学传统在个别热心人士的力推之下，也始终延绵不绝，精彩纷呈。比如，我们今天可以看到一段渗透着博物学观察的南开物候笔记，这算是南开之幸事，也是南开人之幸事。《南开花事》是2015年初面世的一部小书，它是曾在南开求学十年的校友莫训强博士的作品。莫训强，或者我们叫他“虫哥”，是我知道对八里台校园植物最稔熟的人。2011年春季，他走遍了八里台校园，记录下了115中开花植物的初花期，并用图片和文字展示出植物的特殊魅力，形成了这部作品。这本书从物候的角度展示了八里台校园的风貌，是南开的博物文化名片。

除此之外，或许还存在一些私人的南开物候记录，是我不知道的。在北京大学，绿色生命协会的同学已经沿着固定的物候调查路线完成了数百次行走考察，积累了七年的物候资料。虫哥曾经告诉我，他也希望南开能开展物候观察的活动，甚至他还对同学进行过培训，可惜最后没有了下文。

作为南开校友，我希望看到南开博物文化的复兴。南开具有特殊的文化土壤，我们不能让这样一种优秀的文化传统在我们这代南开人中间消退。我希望“南开物候历”这个栏目，能够唤起更多南开人对草木鸟兽和自然万象的兴趣，能让更多的师生校友和关心南开的社会各界人士对身边发悄然发生的自然变化产生进一步的了解。

长空雁过之时，犹待千春华姿。

个人输入法词频统计

2016-03-05

近来我的计算机出了一些问题，而我在修复过程中重装了输入法，差点把我积累八、九年的用户字典给弄没了。

然而我还是在备份机器上找到了截至去年圣诞节的数据。拿到数据之后我突发奇想的提取了我个人在这若干年内的用户数据，并对其按照频率进行了排序。

这个列表显然反应了汉语以及我个人语言习惯的某些特征，但是要考虑到谷歌输入法的输入单元是较为灵活的，故它没有直接的语言学意义。无论如何，它还是能反映一些东西出来的。

序号	词	频数		序号	词	频数		序号	词	频数
1	我	30208		51	很	1702		101	不要	1222
2	是	16458		52	化学	1699		102	也是	1216
3	的	15665		53	到	1690		103	而且	1216
4	在	12017		54	能	1687		104	这	1215
5	和	11628		55	被	1677		105	材料	1204
6	你	9534		56	再	1670		106	下	1177
7	我们	5432		57	呃	1668		107	或者	1168
8	这个	5253		58	呢	1655		108	感觉	1167
9	有	5098		59	觉得	1626		109	北京大学	1161
10	但是	4984		60	不	1617		110	发现	1160
11	一个	4682		61	什么	1616		111	你的	1159
12	可以	4669		62	因为	1604		112	看	1149
13	了	4514		63	应该	1599		113	很多	1147
14	对	4307		64	等	1584		114	活动	1128
15	就	4122		65	我的	1584		115	我是	1125
16	么	4076		66	非常	1563		116	作为	1122
17	没有	4059		67	不过	1553		117	对于	1113
18	也	3931		68	而	1546		118	东西	1106
19	吧	3744		69	话	1545		119	以	1105
20	去	3369		70	来	1530		120	求	1094
21	都	3322		71	一下	1514		121	学校	1075
22	他	3317		72	年	1499		122	将	1075
23	不是	3092		73	自己	1485		123	今天	1066
24	如果	2852		74	还有	1466		124	方法	1065
25	问题	2851		75	还	1462		125	月	1059
26	还是	2575		76	这是	1458		126	知道	1059
27	用	2562		77	个	1440		127	写	1057
28	要	2514		78	进行	1433		128	化工	1057
29	把	2488		79	给	1428		129	希望	1055
30	就是	2467		80	一些	1427		130	啊	1046
31	你们	2460		81	可能	1403		131	虽然	1030
32	做	2440		82	同学	1402		132	不能	1029
33	现在	2363		83	您	1398		133	天大	1027
34	上	2343		84	为	1390		134	怎么	1022
35	时候	2269		85	所以	1371
36	【我的名字】	2206		86	研究	1369
37	会	2195		87	然后	1345
38	他们	2165		88	嗯	1324
39	那个	2013		89	都是	1323
40	已经	1984		90	需要	1321
41	其实	1966		91	南开大学	1313
42	老师	1945		92	想	1304
43	南开	1937		93	看到	1302
44	与	1934		94	其	1295
45	人	1917		95	不知道	1295
46	说	1916		96	文章	1290
47	好	1912		97	实验室	1273
48	中	1862		98	请	1272
49	从	1858		99	并	1250
50	这样	1781		100	比较	1249

基于上面的语料，我又写了两段小程序处理了一下，得到一个非常好玩而且有一定实际意义的字频分布。下面是我的100大常用字：

序号	字	频数	频率	累积频率
1	我	59270	0.023632904	0.023632904
2	是	56673	0.022597395	0.046230299
3	不	38960	0.015534637	0.061764936
4	的	36614	0.01459921	0.076364145
5	一	34877	0.01390661	0.090270756
6	学	32906	0.013120708	0.103391463
7	有	29132	0.011615889	0.115007353
8	你	26895	0.010723924	0.125731276
9	个	23697	0.009448776	0.135180052
10	在	22180	0.008843898	0.144023949
11	这	21060	0.008397317	0.152421266
12	大	18909	0.007539642	0.159960908
13	要	14589	0.005817116	0.165778024
14	们	14343	0.005719027	0.171497051
15	和	13877	0.005533218	0.177030269
16	了	13852	0.005523249	0.182553518
17	以	13418	0.005350199	0.187903717
18	么	13277	0.005293978	0.193197695
19	好	13213	0.005268459	0.198466154
20	人	12682	0.005056732	0.203522886
21	没	12092	0.004821479	0.208344365
22	就	11870	0.004732961	0.213077325
23	化	11745	0.004683119	0.217760444
24	生	11588	0.004620518	0.222380962
25	到	11489	0.004581043	0.226962006
26	可	11440	0.004561505	0.231523511
27	能	11023	0.004395234	0.235918745
28	上	10906	0.004348582	0.240267327
29	来	10646	0.004244911	0.244512238
30	会	10566	0.004213013	0.248725251
31	中	10444	0.004164367	0.252889618
32	分	10408	0.004150013	0.257039631
33	天	10400	0.004146823	0.261186454
34	对	10385	0.004140842	0.265327296
35	也	10306	0.004109342	0.269436638
36	子	10282	0.004099773	0.273536411
37	还	10172	0.004055912	0.277592323
38	实	10139	0.004042754	0.281635076
39	他	10082	0.004020026	0.285655102
40	为	9970	0.003975368	0.28963047
41	用	9913	0.00395264	0.29358311
42	过	9898	0.003946659	0.297529769
43	说	9877	0.003938286	0.301468055
44	下	9489	0.003783577	0.305251632
45	时	9282	0.00370104	0.308952672
46	物	8870	0.003536762	0.312489434
47	那	8603	0.0034303	0.315919733
48	文	8414	0.003354939	0.319274673
49	看	8359	0.003333009	0.322607682
50	开	8199	0.003269212	0.325876894
51	工	8190	0.003265623	0.329142517
52	发	8100	0.003229737	0.332372254
53	多	8025	0.003199832	0.335572086
54	得	7815	0.003116098	0.338688184
55	科	7806	0.00311251	0.341800694
56	去	7803	0.003111313	0.344912008
57	都	7736	0.003084598	0.347996606
58	理	7690	0.003066257	0.351062863
59	于	7385	0.002944643	0.354007506
60	很	7349	0.002930289	0.356937794
61	本	7251	0.002891213	0.359829007
62	然	7215	0.002876858	0.362705866
63	问	7114	0.002836586	0.365542452
64	方	6914	0.00275684	0.368299292
65	后	6851	0.00273172	0.371031012
66	行	6704	0.002673106	0.373704118
67	成	6695	0.002669517	0.376373635
68	作	6671	0.002659948	0.379033583
69	现	6572	0.002620473	0.381654056
70	如	6570	0.002619676	0.384273732
71	题	6543	0.00260891	0.386882642
72	出	6460	0.002575815	0.389458457
73	想	6290	0.00250803	0.391966487
74	定	6098	0.002431474	0.394397961
75	其	6084	0.002425891	0.396823853
76	但	6053	0.002413531	0.399237383
77	同	5987	0.002387214	0.401624598
78	面	5841	0.002328999	0.403953597
79	吧	5779	0.002304278	0.406257875
80	做	5634	0.002246462	0.408504337
81	老	5594	0.002230512	0.410734849
82	自	5559	0.002216557	0.412951406
83	应	5541	0.002209379	0.415160785
84	年	5516	0.002199411	0.417360196
85	国	5494	0.002190639	0.419550835
86	南	5460	0.002177082	0.421727917
87	体	5441	0.002169506	0.423897424
88	师	5416	0.002159538	0.426056961
89	经	5388	0.002148373	0.428205335
90	程	5383	0.00214638	0.430351714
91	道	5380	0.002145183	0.432496898
92	性	5352	0.002134019	0.434630917
93	给	5328	0.002124449	0.436755366
94	里	5219	0.002080987	0.438836354
95	高	5111	0.002037924	0.440874278
96	知	5061	0.002017988	0.442892266
97	合	5044	0.002011209	0.444903475
98	果	5012	0.00199845	0.446901924
99	小	4928	0.001964956	0.448866881
100	点	4904	0.001955387	0.450822267

 汇总统计如下，下面显示至少要多少个单字才能覆盖总字频的比率。

累积频率	字数
1	4675
0.99	2221
0.95	1224
0.9	829
0.8	483
0.75	384
0.5	128

这告诉了我们一些有趣的事实：

1. 我这么多年用Google输入法一共才输入了4675个不同的汉字，我相信我认识的字数比这多多了。一则事实是，新版的新华字典收录汉字万余。保守估计我能认识八、九千。也就是说，汉字识读率是远高于实际使用率的。
2. 我超喜欢说“我”，实际上我大约每50个字就会出现一次“我”。但是这一条一共39个汉字，就出现了五个“我”。
3. 我是一个学渣，然而我的前10大常用字中，第一个非小品词的字居然是“学”！
4. 最常用的“纯粹的”动词是“有”（“是”词性复杂，“学”动、名两可，“有”最主要的功能是作动词）。最常用的实意动词是“要”。
5. 前十大常用字可以组成句子“你是不是在学一？”所以请和我多约饭。
6. “化”排23，“生”排24，“工”甚至没有进前50。但是我依然不是生狗或砖工，我依然是工程师。
7. 有430个字，我用过一次之后就再也不用了。
8. 有1538个字，我用过的次数不超过10次，相当于近1/3的字出现的总频率只有千分之二。
9. 想理解我的一半的语言，最少只需要认识128个字就行了。在此基础上再认识700个字，就可以认识我的九成语言了。然而想要理解我99%的汉字，在90%的基础上则要再认识1392个汉字，可见识字的边际效用递减。
10. 这么多年，我一共用Google输入法输入了2,507,944个字，相当于写了三本半的《红楼梦》。需要csv格式的全部数据的请私下联系我，因为词频中可能包含一些个人识别信息，所以只提供给我能够信任的人。

甲卡西酮的诞生——一点历史钩沉

2016-1-17

要说甲卡西酮的发现，得从麻黄碱的发现开始。

1924年，后来成为药学大师的陈克恢还是协和医学院的助教。他的课题是研究中药麻黄中的活性物质，麻黄碱。这个分子1887年已经由日本科学家从麻黄中分离出来，而陈克恢当时的工作初步阐明了麻黄碱的药理功效，并在当年发表了论文。这篇文章发表后，西方药学界对麻黄碱这个分子产生了浓厚的兴趣，进行了大量的药学研究，麻黄碱也在1926年就被批准为新药。和人们熟知的青蒿素类似，这也是一个中药中的物质最终被现代医学发现并分离，用于制药工业的故事。现在，麻黄碱及其衍生物在临床上多有应用。我们常吃的感冒药就有一些添加了具有缓解症状功能的麻黄碱衍生物成分。

研究一个分子的药理学特性，一个重要的工作就是研究它的类似物。类似物是在结构上具有某些相似性，但又不完全相同的分子。对于类似物的结构-功能关系研究不仅有助于我们理解药物的作用机制，也有助于新药的开发。1928年，伊利诺伊大学的两位博士生Hyde和Browning在博士论文课题中就做了几种麻黄碱类似物的研究。当时的化学合成技术还十分低端，他们用了很简陋的方法合成了十二种麻黄碱的类似物。这些分子被送到美国著名的私立医院梅奥诊所的医生Kendall那里，直接进行临床试验，但它们的效果都不很显著。Kendall后来因为在肾上腺皮质激素方面的工作于1950年获得诺贝尔生理学和医学奖，同时他也是有机命名反应Kendall-Mattox反应的报道者。

实际上，在他们合成那十二种分子的时候，已经得到了一种生物活性很强的药物。然而他们为了追求和麻黄碱分子的“形似”，又在这个药物的基础上做了一点微不足道的修改才拿去测试。而修改之后的分子效果反倒很弱了。说起来这个修改前的、生物活性很强的分子，它就是甲卡西酮。

1957年，一份美国专利颁发给了底特律的一家公司，其保护的内容就是这个甲卡西酮分子。现在没有资料表明他们是如何想到测试这个分子的生物活性的，但是根据专利信息显示，这个分子的中枢神经刺激作用要明显高于著名的中枢神经刺激药物安非他命。

资格考试回忆

2015-8-27

这是我参加资格考试之后的回忆。原文用LaTeX写的，转过来没有仔细调整，特别是公式。请读者包涵。

如果有老师或师弟师妹感兴趣，请email联系我索取PDF。

我查看了一下Honor Code，发现考后公开考题的行为是被允许的，因此便留下这一考题回忆。一方面造福后来者，另一方面也是给关心的人一个交代。

从这些问题中可以看出，两位中国老师的问题还是非常贴心的，他们只是想让你重复展现一下对领域的了解程度。而美国老师的问题较为凶狠，也更加棘手。两位中国老师的英文表达水平其实要好于美国老师，美国老师口音很重。

1.席鹏老师

席鹏老师第一个提问，我本来期待他问一些更偏工程和光学的东西，实际上他问的还是以生物医学问题为主。

• 什么是细胞？

细胞是多数生物生命活动的基本单位，它由核、膜系统和原生质组成。它通过代谢利用能量、消耗负熵以维持生命活动，是生化过程和分子生物学过程的发生场所。

• 细胞有多大？

细胞的大小可以相差很大，对我我们研究的真核生物细胞来说，绝大多数的细胞位于1-10 μ$\mu$m 之间。

• 细胞膜的作用？

细胞膜构成了细胞的物理屏障。首先，细胞膜确定了细胞的界限，并向内沟通了膜系统。其次，细胞膜是细胞与外界发生物质、能量、信息交换的接口。第三，细胞膜维持了化学势差和电位差，并且细胞表面的通道和受体是物质传递过程的接口。第四，细胞膜表面表达的一些蛋白在细胞通讯等过程中具有重要作用。我还编了一些，现在记不住了。

• 癌细胞和来源的组织细胞有什么形态和大小的差异。

在EMT过程中，细胞表面的粘附蛋白、细胞外基质等分子发生改变，会导致细胞形态的变化。（感谢陈兴老师，这个问题我email请教过他）。具体的变化我没有机会观察，也无法推断其大小差异。

• 你观察过正常细胞么？如何制备的样品？

我观察过正常组织细胞，但是不是我自己制样的。我既观察过简单装片，又观察过石蜡包埋切片的标本。我把这两种技术和染色方法简单的描述了一下。

• 什么是纳米材料，为什么使用纳米材料来做分子影像？

其实我一贯反对纳米材料这个概念，我认为纳米材料是个伪概念，它的外延和内涵都不清晰。现在越来越多的人和我一样拒绝提及纳米。所以这个问题我没有正面回答。我说传统上对纳米粒子的定义是，尺度处于1-100 nm之间的零到三维材料，但是现在这些定义已经过时了，小于1 nm和几百nm的聚合物、纳米晶等也可称为纳米材料。

纳米材料并没有什么共通的优势，但不同的纳米材料各有各的优势，比如……。传统上人们总结的纳米材料的优势包括：纳米尺寸和表面效应、纳米限域效应（特别是荧光材料）、EPR效应等。我觉得他们总结的这些东西并不普适。

其实现在的纳米粒子很少能用到临床影像上。

• 纳米粒子为什么不能用在临床上？

我谈了毒性、监管等问题。

• 如何降低纳米材料，比如量子点，的毒性？

量子点的话，可以做成壳-核结构，也可以在外面包覆其他物质，或者可以改变表面性质使其更容易排出。

• 好了，那么现在量子点的毒性问题解决了，那么如何用在临床上？

这里只解决了细胞毒性的问题。而毒性是个多层次的概念，包括急性毒性、慢性毒性、环境毒性、细胞毒性等等非常复杂。关于量子点的纳米毒理，我们还有好多东西没搞清楚。

2. Ajit Yoganathan

Ajit了解到我的化工背景，就问的非常工程。

• 什么是量子点？

我解释了传统上量子点是具有荧光性质的半导体纳米晶，现在这个概念已经扩大了，任何尺寸在几纳米范围内具有荧光的材料都可以被称为量子点。

• 癌细胞相比正常细胞有何特点？

我大概讲了一遍最新版的Weinberg的Hallmarks of Cancer。

• 癌细胞如何迁移扩散（远隔转移）？

我大概画图讲了一下细胞转化-局部侵染-血管新生-EMT-循环扩散-贴附锚定-MET-形成转移灶这样的过程。

• 根据你讲的过程，有没有什么工程化的方法去进行控制？

我恰好知道一家公司正在做相关的产品研发，他们想用一个筛子筛选血液中的各种细胞，并把CTC截留掉，让正常的血细胞和血液成分过去。

• 这个方法主要的困难是什么？

首先，CTC虽然比血细胞大，但不是大上数量级那种，只是略大。通过化工的原理我们知道，这样的话分离效率注定很低。

• 血细胞和CTC的差距有多少？分别是多大？

这个我真是不清楚了。

• 血液的组成是什么？

有血浆、红细胞、白细胞和血小板。

• 血细胞分别有什么功能？

红细胞的功能主要就是运输氧气和二氧化碳。白细胞在免疫方面有用处，另外还有很多其他的用处，比如维持稳态。血小板主要参与凝血过程。凝血过程也需要其他的细胞参与，比如我刚才说白细胞维持稳态就包括参与凝血过程。

• 靶向药物是什么设计的？

我讲解了Weissleder提出的“靶向部分-连接部分-信号部分”的设计准则。

• 这个问题我没有理解，经过多轮的确认和重述，最后我还是没有理解他想表达什么。席老师和李老师大概解释是想让我推导靶向药物在靶组织处的富集过程模型。

我一开始理解成他让我描述光子在组织中传输的数学模型（Monte-Carlo和加倍法等光子传输方程法），但是李老师提示了我Yoganathan博士的本意。

当时我也比较紧张，没有领会到问题的实质就是推导药代动力学方程。因此我一开始就按照热力学和传递过程中的基本建模思路，开始划分体系与环境。

研究的参数自然是药物浓度。那么靶组织就是系统，整个循环系统就是环境。我这里假设整个循环系统（主要是血液）是完全联通，理想扩散的，因此其须药物浓度保持恒定。

接着我扩展了模型，考虑了药物清除的问题（经肾、经肝、经呼吸等）。最后，我考虑了脱靶的药物浓聚（OffTarget, OT）。经过两次修正，我认为这个模型已经比较完整了。这一过程如图1所示。

图1 药物代谢模型

这时Yoganathan博士要求我把方程写出来。模型结构已经清楚了，那么方程就迎刃而解了。我一开始先把动力学关系画了出来，如图1的子图d所示。然后写的时候想到要先做衡算，这个里面显然只能做质量衡算（物料衡算）。

  VICI=VECE+VTCT+∑iVOT,iCOT,i−FO$V_{\mathrm{I}}{C}_{\mathrm{I}}=V_{\mathrm{E}}{C}_{\mathrm{E}}+V_{\mathrm{T}}{C}_{\mathrm{T}}+\sum _i{V}_{\mathrm{O}\mathrm{T},i}{C}_{\mathrm{O}\mathrm{T},i}-F_{\mathrm{O}}$

其中，V$V$是体积，C$C$是浓度，F$F$是排出量（对应于化工中的流率）。I、E、T、OT和O分别代表注射、循环、靶组织、非靶组织和排出，如图1所示。

接着我列了动力学方程，假设各项传递过程都是一级过程。当时的公式写错了，忘记写反向扩散的一项，相当于是一个初态的方程。写完后Yoganathan博士提醒我这是个动力学系统，但是我没有会意。他的英文实在是太难理解了。下面是正确的公式：

     CT=kETdCEdt−kTEdCTdt$C_{\mathrm{T}}=k^{\mathrm{E}\mathrm{T}}\frac{\mathrm{d}{C}_{\mathrm{E}}}{\mathrm{d}t}-k^{\mathrm{T}\mathrm{E}}\frac{\mathrm{d}{C}_{\mathrm{T}}}{\mathrm{d}t}$

     COT,i=kEOTidCEdt−kOTiEdCOT,idt$C_{\mathrm{O}\mathrm{T},i}=k^{{\mathrm{E}\mathrm{O}\mathrm{T}}_i}\frac{\mathrm{d}{C}_{\mathrm{E}}}{\mathrm{d}t}-k^{{\mathrm{O}\mathrm{T}}_i\mathrm{E}}\frac{\mathrm{d}{C}_{\mathrm{O}\mathrm{T}},i}{\mathrm{d}t}$

其中k$k$是待定常数。Yoganathan博士问我了一些微分方程稳定性之类的特理论的东西，我说这个微分方程的参数（V$V$、k$k$等）可以通过理论计算或实验测定，而边界条件，包括初始浓度和最终浓度，对于动物可以用尸检的方法，对于人可以用分子影像的方法进行测定。他问我怎么用分子影像的方法确定，我给他讲了一下PET的ROI定量方法。总之这个问题就这么应付过去了。

考试结束后，李老师告诉我其实他的本意只是问我腔室模型而已。腔室模型我只是大概学过，但是如果我理解不出现问题的话还是能及时反应过来的。

• 有哪些用于临床的影像模态？

这是我擅长的。上一个问题比较棘手，这一个问题Yoganathan博士可能是有意降低了难度。我在白板上列举：

     * CT

     * PET、SPECT等核医学模态

     * 光学模态：如FMT（无临床应用）、OCT、共聚焦（皮肤、眼科）……我有些大脑短路，就写了这么多。

     * 超声（包括光声）

     * 磁共振（一开始我写成了NMR，后来再看不对改成了MRI）

     * 其他新型成像模态，比如电阻成像

他就问我为什么光学模态鲜有临床应用，我说因为穿透深度太低是个严重的问题。他又问我穿透深度具体多少，我说这与光源强度和波长等因素有关。在生物医学实践中，一般穿透深度不超过1 cm，多数不超过5 mm。他又问我穿透深度的问题怎么克服。我回答其实现在有对深部肿瘤用荧光方法探测的实例了。除了内窥镜以外，有的医生会在术中用靶向的荧光染料去显示暴露出来的组织的染料摄取和浓聚情况。这样把内部暴露在外部就可以应用荧光了。我现在后悔没有给他讲我那个和别人撞车的idea，就是用Cherenkov辐射去点亮量子点发射荧光的那个。

• 就你列举的CT、超声和MR，分别谈谈他们在肿瘤诊断上的优势和劣势。

Yoganathan博士的英语实在是成问题，以至于他说了三遍“advantages and disadvantages”我都没听懂是啥。后来席鹏老师重复了一遍我才知道。

CT的缺点是，它本身一直被认为是结构影像而非功能影像或分子影像。此外CT辐射比较大、设备要求高。对于软组织的分辨能力不高。CT造影剂很难成为分子影像探针。CT重建的数据量较为庞大，三维重建的速度慢。CT的最主要的优点是分辨率高，口腔科（我突然想起一个流言说国外没有stomatology只有dental department，于是就改口为牙科）的锥束CT有的可以实现微米级的分辨率，所以可以提供理想的结构相。当时忘记说多模态的问题了。

超声的优点是仪器较为轻便，无辐射且廉价，在发展中国家可以实现大面积应用。同时超声没有电磁辐射只有机械波，是本质安全的，尽管FDA对于胎儿接受超声检查还进行了次数的限制。超声的缺点包括，对于不同的部位需要不同的探头，且不同探头的分辨率不一样，同一探头不同深度的分辨率不一样且分辨率有限。回波产生和界面有关，不仅伪影多，而且解读起来需要一定技巧。最后超声造影剂的尺寸一般较大，不方便做细胞靶向。

MRI是我最喜欢的模态。一方面，它的探针种类繁多；另一方面它还可以有多种多样的序列。一方面，它不需要探针，光凭序列就可以实现功能成像（如BOLD、DTI等）；另一方面，探针和序列的组合可以实现更加丰富的功能。然而核磁的投资大，需要单独的屏蔽室，一旦误把金属物品带入扫描室将引发事故。有报道有人把气体钢瓶带入磁共振室，开机后产生了很恐怖的后果。因此，有心脏起搏器等植入设备的人不能做磁共振成像。传统上，磁共振的灵敏度不高，成像时间很长，现在已经得到了相当程度的改善。然而，患者的体验仍然不好，扫描的空间逼仄，噪声巨大。

3.李长辉老师

李老师对我的背景比较了解，问的问题很有针对性，我回答的比较舒服。同时，我吸取了上一节的教训，回答问题的时候尽量放慢语速，多答一些相关内容，从而控制节奏，不要被老师带的节奏太快。这一节的问题更偏我的专业一些，所以我写的会比较简略。

• 请举出一个例子，说明分子影像技术在近几十年间的发展是如何助益于临床诊疗的。

我刚刚讲的MRI，就说一个MRI的例子吧。原先由于磁共振固有的物理局限，其灵敏度不高，扫描时间很长。这除了让患者不适以外，呼吸等患者运动也影响配准。后来，超导磁体替代了永磁体，磁感应强度由1.8 T发展到3T，现在已经有9T的临床实验，并且有18T的极端报道。这都是只有超导才能实现的。

另一方面，算法的革新也对影像质量的提高贡献很大。2004年，澳大利亚天才数学家陶哲轩提出了压缩感知算法。很快，这一算法就被应用于MRI的信号采集与重建。压缩感知能够实现只进行少量的采样就近乎完美的重建出原始图像，这样不仅减少了计算资源的需求，加快了重建速度，也缩短了图像采集的时间。压缩感知已经应用于商业化的仪器中。

• PET和SPECT同为核医学模态，它们有什么区别？能否相互替代？

首先正如名字所指出的，它们的成像系统不同。PET根据双光子发射原理，同时探测一对儿光子。而SPECT通过准直器，一次探测单个光子。另一个本质区别是，PET的核素一定发生β+${\beta }^{+}$衰变，而SPECT的核素一般只发生γ$\gamma$衰变。同时，他们的分辨率、灵敏度等也都有不同。

现在越来越多的人认为PET未来可以替代SPECT，但是我认为不然。首先，SPECT较为廉价，很多乡镇医院也可以配备，这对发展中国家来说是十分重要的。更重要的是，PET核素需要医用加速器生产，不能随时获得。我认识的一位老师昨天因疑似中风入院，如果用PET的话，他需要排队等待生产核素，而急诊科根本无法承受长时间等待。而SPECT的核素可以方便的用发生器产生，于是SPECT在对中风患者的紧急诊断中可以发挥巨大的作用。

• PET的探测过程是怎样的？其固有的分辨率极限是什么？

我描述了一下正电子衰变-正电子湮灭-光子产生（他追问光子的能量，我答511 keV）-闪烁体捕获-探测器探测（我说明了主要是PMT）-信号处理的过程。

首先我解释了分辨率的物理极限在于正电子自由程，正电子在发生湮灭之前要通过扩散和散射释放动能，这一过程中正电子的湮灭位置会偏离其生成的位置，产生点扩散函数的展宽。然后我想说光子散射、时间分辨等概念，被老师打断了。

老师又问有没有什么方法能够减轻这一影响。我恰好知道用晶格来减轻这一现象的在研项目，于是解释了一番。

• 临床上，PET扫描的流程是什么样的？

我大致描述了一下患者经医生下处方-核医学科校正剂量、合成药物（老师追问一般是什么药物，我答90\%以上的情况是18${}^{18}$F-FDG）-注射药物-患者休息-进入扫描室扫描-进入放射性病房-回归普通病房-医生读片的过程。

• 核药物和普通药物的生产有什么不同？

其实我知道国家有一个PET药物的规定（《医疗机构制备正电子类放射性药品管理规定》），但是当场记不得了。好在几位老师都没有核药背景，而且我看时间也差不多了，于是这一题完全是忽忽悠悠的就过去了。

一开始扯了一些加速器、热室、自动合成仪、质控、GMP方面的东西，后来我灵机一动，向他们以T. Ritter的工作为例科普了late-stage fluorination的研究。我在自己的QE上科普有机方法学，感觉也是挺拼的。

总结

其实QE我也做了一些准备，但是基本都没用上。比如我看到历史上Yoganathan博士问的问题都是流体力学的，故临时看了一些生物流体力学方面的资料，但是他都没有问。

功夫确实在平时。回答的时候，我援引了大量的材料，包括读过的文章和书、听过的报告、上过的课、聊过的天、刷过的MOOC，其中和医生的交流最为重要。

另外，基本能力的培养特别重要。最悬的一个问题就是那个让我建模的问题。好在我工科出身，近来还看了一些统计物理和工程热力学的闲书，再加上本科的充分训练，虽然很悬但是也救了回来。现在还真有些后怕，如果当时一念之差没有想起来动力学方程，现在说不定就是conditional pass了。刚听到这一问题的时候，我是有些心虚，不过后来我顶上来了：保持自信对临场发挥非常重要。

他们几个人都没问我研究相关的内容，或许也是因为跨度比较大。我一开始自我介绍的时候开始介绍研究时候就被打断了，于是只说了个结论。

这一考试的重点在于广度。平常多了解本学科内部和自己工作不那么直接相关的问题是十分有益的，不只能帮助你和同行交流，还可以在关键时刻救人一命。