破譯呼吸里的生命密碼
更新于:2025-03-26 00:19:22

本文轉自:湖州日報

  講述人:浙工大莫干山研究院智慧信息系統研究所特聘研究員劉羽西

  也許在一些人眼中,我總是會作些出乎意料的選擇:明明大學本科還在死磕生物醫學工程,博士研究方向卻選了風馬牛不相及的物理學;留學海外多年得到悉尼大學工作機會,卻在29歲時選擇回國發展;曾經研究構建腦類器官模型,最終卻在危急重症的智慧監護與輔助決策臨床研究中紮下根。

  如今再回頭看,每一次的跨界、打破常規,都成了我成長之路上的最好基石。因為擁有跨學科研究背景,在2023年回國後,我進入浙工大莫干山研究院,並就此打開了新的發展空間。

  人們的呼吸裡,其實有許多生物信號。及時捕捉並破譯這些生命密碼,對人類認識各種疾病的發病規律十分重要。我們團隊在做的,就是通過給ICU呼吸機安裝實驗模組,收集患者的呼吸頻率、強度、食道壓等原始數據,經過動力學計算分析后,轉化成更直觀的數值表現,再將數值帶入物理模型和數學模型中,帶動電路模型運轉。這相當於完成了一個生理模型的模擬和模擬。之後加以計算預測,就能在臨床上幫助醫生做出更準確的診斷和干預治療。

  生物系統是複雜系統的典型代表,其信號研究和建模困難是自然的。因為每一個模型所能反映的都是有限的,我們能抓住的只是反映主要特徵的部分。用一句業內人的調侃來說,就是“所有的模型都是錯的,但有些是有用的”。而找到這部分有用的模型,就是我正在做並將一直做下去的事。

  這期間,為了確定模型中的一個影響因數,可能要重複成百上千次實驗,在找到新方向、驗證失敗、再找到新思路、再驗證失敗中無限迴圈。但這就是我理解的科研:在做一個探索性的嘗試時,全世界都不知道答案是什麼,可只要做了足夠多的實驗,失敗了足夠多的次數,答案有可能就出來了。

  可喜的是,如今依託湖州“人才最有感”的創新環境和研究院的平台資源,我和團隊的研究成果已經從實驗室走向應用領域,與省內外多家知名醫療機構開展臨床合作。但這並不意味著研究結束,而是一次又一次的修正與優化。

  就像去年,當我把浙江杭州與新疆阿拉爾的患者呼吸數據同時帶入模型時,發現兩者的呼吸強度的基準限度不一樣,這其中可能涉及地理環境、生活習慣、生理特性等多方面因素。這就意味著,我還需根據不同地區構建不一樣的模型。

  (下轉A02版)  (上接第1版)

  如今在生物系統信號研究和建模的科學賽道上,大家都剛剛起跑,我和團隊要突破的問題還有很多。發現問題並不可怕,我始終堅信只要能在發現問題中解決問題,就能不斷完善對呼吸系統乃至心肺、大腦等更多人體器官的智能監測,從而搭建起一個智慧化、個人化的數字平臺,最終實現對危急重症的智慧監護與輔助決策。

  (記者  寧傑  整理)

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