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破译呼吸里的生命密码

  讲述人:浙工大莫干山研究院智能信息系统研究所特聘研究员刘羽西

  也许在一些人眼中,我总是会作些出乎意料的选择:明明大学本科还在死磕生物医学工程,博士研究方向却选了风马牛不相及的物理学;留学海外多年得到悉尼大学工作机会,却在29岁时选择回国发展;曾经研究构建脑类器官模型,最终却在危急重症的智能监护与辅助决策临床研究中扎下根。

  如今再回头看,每一次的跨界、打破常规,都成了我成长之路上的最好基石。因为拥有跨学科研究背景,在2023年回国后,我进入浙工大莫干山研究院,并就此打开了新的发展空间。

  人们的呼吸里,其实有许多生物信号。及时捕捉并破译这些生命密码,对人类认识各种疾病的发病规律十分重要。我们团队在做的,就是通过给ICU呼吸机安装实验模组,收集患者的呼吸频率、强度、食道压等原始数据,经过动力学计算分析后,转化成更直观的数值表现,再将数值带入物理模型和数学模型中,带动电路模型运转。这相当于完成了一个生理模型的模拟和仿真。之后加以计算预测,就能在临床上帮助医生做出更准确的诊断和干预治疗。

  生物系统是复杂系统的典型代表,其信号研究和建模困难是自然的。因为每一个模型所能反映的都是有限的,我们能抓住的只是反映主要特征的部分。用一句业内人的调侃来说,就是“所有的模型都是错的,但有些是有用的”。而找到这部分有用的模型,就是我正在做并将一直做下去的事。

  这期间,为了确定模型中的一个影响因子,可能要重复成百上千次实验,在找到新方向、验证失败、再找到新思路、再验证失败中无限循环。但这就是我理解的科研:在做一个探索性的尝试时,全世界都不知道答案是什么,可只要做了足够多的实验,失败了足够多的次数,答案有可能就出来了。

  可喜的是,如今依托湖州“人才最有感”的创新环境和研究院的平台资源,我和团队的研究成果已经从实验室走向应用领域,与省内外多家知名医疗机构开展临床合作。但这并不意味着研究结束,而是一次又一次的修正与优化。

  就像去年,当我把浙江杭州与新疆阿拉尔的患者呼吸数据同时带入模型时,发现两者的呼吸强度的基准限度不一样,这其中可能涉及地理环境、生活习惯、生理特性等多方面因素。这就意味着,我还需根据不同地区构建不一样的模型。

  (下转A02版)  (上接第1版)

  如今在生物系统信号研究和建模的科学赛道上,大家都刚刚起跑,我和团队要突破的问题还有很多。发现问题并不可怕,我始终坚信只要能在发现问题中解决问题,就能不断完善对呼吸系统乃至心肺、大脑等更多人体器官的智能监测,从而搭建起一个智慧化、个性化的数字平台,最终实现对危急重症的智能监护与辅助决策。

  (记者  宁杰  整理)

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