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人物素描

擁有無盡浩瀚和日月星辰的宇宙，是幾千年來人類極力渴望探索卻仍覺神秘的世界。而人類的大腦，與神奇的宇宙極為相似，數百億個神經元彼此相連，共同操控著人類的每一個動作與每一次感知，復雜且精密。因其重量只約3磅，故被科學家們稱為“三磅宇宙”。

大腦和宇宙，是人類探索物理世界的最后兩處未被征服之地。以現在的科學技術來看，探明顱腔就像征服浩瀚星辰一樣，前路漫漫。在無數科學家的努力探索下，人類對這個人體“小宇宙”的認知仍然不到10%。目前，臨床上有上千種與之相關的疾病，約占人類總疾病的11%。發病率高、診斷困難、預后不良……這些都給無數患者和家庭帶來了沉重的負擔。

為此，有許許多多的科技工作者正在努力著。本期的受訪者，天津大學醫學院副院長、先進醫用材料與醫療器械全國重點實驗室副主任劉秀云就是其中之一。

“作為醫工交叉領域的科技工作者，我們致力于通過開發工程技術，解決實際臨床中腦部及神經的相關問題?！痹谔旖虼髮W醫學院，記者見到了劉秀云，簡單利落的話語配合纖細身形的肢體動作，作為聽眾，很難不被她的節奏和氛圍所吸引。劉秀云說，因為從小就喜歡物理和生物，所以在報考時她選擇了天津大學生物醫學工程專業?！拔腋赣H其實挺想讓我當醫生，但我喜歡工科，于是就綜合了一下，選擇了這個專業?！?/p>

在天大醫學院，她感受到了學科交叉的魅力，“早在1978年，天大就與當時的天津醫學院聯合開辦了生物醫學工程專業，開創了我國聯辦專業的先河。”畢業設計時，她加入了神經工程團隊。在導師的指導下，劉秀云不僅能運用她喜愛的物理、生物等基礎學科的知識不斷地觀察、認識世界，還能打破這些學科的邊界，合力轉化為許多新的認知。所以，即使理論再晦澀、實驗再枯燥，劉秀云也不會覺得乏味，因為她覺得自己選對了路。

懷著對專業的熱愛，碩士畢業的劉秀云只身前往英國劍橋大學繼續攻讀博士學位?！澳嵌螘r間，我主修的是重癥麻醉與腦科學，也就是現在我從事的主要領域之一?！痹谀抢?，劉秀云接觸到了許多的前沿理論與探討，這也使得她對自己未來的研究方向有了深入的思考。她認為，隨著科學技術的不斷發展，醫工交叉與人工智能在重癥監護室與手術室的作用會越來越大，“這將會決定我們對急危重癥患者的拯救能力，同時這也是健康中國建設和新質生產力的核心力量之一?！?/p>

為了能有更深刻的理解和認識，劉秀云在完成博士學業后又來到美國加州大學舊金山分校及約翰霍普金斯大學進行博士后研究?！霸诿绹膶W習經歷，讓我對學科交叉又有了新的體會和感受?！眲⑿阍苹貞浾f，她的三位導師研究的領域各不相同，分別是基礎學科、兒科以及心臟科?！叭粚熢谝黄鸷苷J真地制定了符合我個人學科背景的科研課題，橫跨醫工、臨床與基礎醫學。同時做三個課題很有挑戰，但是收獲和成長也特別多。”

2021年，劉秀云結束了近十年的海外求學生涯，回到她的母校天津大學。對此，她認真向記者解釋說：“回國是追求初心。我從小就想當一名科學家或是老師，所以在國外的時候，除了認真做好科研工作，我也特別留意了幾個學校課程體系的不同，博士后第一年就參與了學校組織的未來教授培訓計劃，學習一些好的經驗。”除了實現自己的理想外，促使劉秀云回國的另一個原因就是國內的科研氛圍。“我周圍的同學，大多數都選擇了回國發展，這些年大家能真切感受到國家對青年科技工作者的關愛，無論是硬件平臺還是政策方面，都給予了我們大力的支持。”

回到天大醫學院任教后，劉秀云繼續致力于探索腦部疾病及神經重癥這個全球人類健康面臨的重大難題。多年來，她聚焦麻醉與重癥醫學領域的醫工結合研究工作，為一線醫生提供了精準的治療手段及策略。由她開發的多窗個性化最佳腦灌注技術，已被應用于美國約翰霍普金斯醫院等臨床診斷中；同時，她還在國內首次引入腦脊液動力學評估技術，并聯合腦機接口、蛋白組學開展腦積水患者精確診斷與干預，大大縮短了患者的診斷時間，該技術已在天津環湖醫院、天津總醫院、北京航空總醫院等醫院應用。目前，劉秀云正在帶領團隊進行神經重癥腦疾病機理探究及診療新技術的研發，并努力在此基礎上研發出國產高端醫療器械。

在談及科研時，劉秀云的臉上滿是認真與專注，可一提到學生們，她的表情就立馬變成了寵溺的微笑。在學院的展板前，她特意向記者介紹了學生們為建院周年慶所創作的畫作，“這些都是小朋友們畫的，他們把自己的想象和理解融入到畫作里，用獨特的視角來詮釋對生命的熱愛?！薄靶∨笥选笔莿⑿阍茖W生的愛稱?！疤齑蟮膶W生都有著實事求是的好品格，而且非常踏實努力，學院求仁求是的院訓對正向引導學生成長十分關鍵。”劉秀云說，天大醫學院每年都會開設“開學第一課”，邀請知名院士專家來分享成長經歷，“我覺得這門課很好，科技在不斷創新發展，但家國情懷、科學家精神等我們要更好地傳承下去。”

在講她的工作時，劉秀云眼里始終充滿著光，那份光是她對專業的熱愛與對社會的感恩?！皬氖乱粋€自己喜歡的事業，是人生中最幸福的事情，我很感恩這份幸福！”劉秀云說。

獨家對話

記者：一直以來，您在醫工結合尤其是腦機交互方面重點做了哪些工作？其難點有哪些方面？

劉秀云：腦機交互曾是科幻作品里常見的場景，近幾年隨著技術的不斷發展，我們在新聞報道中也看到了其在現實場景中的一些應用，比如讓失語者“開口說話”、通過“意念”指揮機械等。

我們在團隊負責人明東教授的帶領下，正在從事腦機交互技術在臨床上的應用研究，重點關注了麻醉重癥和腦積水這兩個方面。比如在麻醉重癥上，我們會通過腦電的信號去評價患者的麻醉深度；再比如說，我們剛才說的通過腦機交互技術來診斷腦積水或者是阿爾茨海默病，或是我們通過一些其他的生理多模態信號去診斷患者是不是譫妄，提前預估患者術后的并發癥等。

從科研和技術攻關的角度來說有以下幾個難點，首先是前期的腦電信號以及生理微弱電信號的采集，比如說芯片、相關的電極等，我們怎么可以更好、更精準、更快速地把微弱的電信號采集出來，這是一個最基本的前端科研攻關技術難題。其次就是采集到這個信號，我們要進行信息解讀，這就有了相應的算法、核心的一些指標等，包括我們說的腦機交互范式，比如我們怎么提取聽覺、視覺相應的腦電信號，這些都需要進行相應的研究。最后，就是我們說的應用和集成，這些提取出來的信號怎么去展示、怎么去顯示呈現出來，從而應用于終端的控制，也是需要著重攻關的。

記者：您剛剛提到腦機交互在針對腦積水患者上已經有了實際的臨床應用，能否簡單介紹一下？

劉秀云：人們應該都會見到過記憶減退、認知功能下降、走路不穩、經常摔跤、尿失禁的老人，或者是一些腦袋比正常孩子要大的大頭娃娃。醫生通常會讓這些患者去做一個CT或者核磁檢查，在這些影像上，我們會發現他們的腦室有擴張，那么造成腦室擴張有很多的原因，腦積水和腦組織凋亡是常見的原因之二。

這就涉及了兩種疾病的診斷，一個是腦積水，一個是阿爾茨海默病。據全球統計，我們每5000個人里邊就有兩三個人是腦積水患者，而腦積水的誤診率高達1/3。此外，我們傳統的診斷方法不客觀、不精準，同時需要患者在臨床上待大概2至3天的時間，大大占用了臨床資源，增加了臨床開支。而腦機交互技術的發展，就為這類患者提供了一個更好的辦法，可以既精準又快速地幫助醫生進行診斷。另外，對于腦積水的治療，臨床上目前也沒有無創的方法。我們對此也正在進行無創的神經刺激和相應的一些藥物開發，希望能夠為腦積水患者帶來新的福音。

除了上述疾病，我們也在利用工程技術手段對其他相關疾病進行相應的研究，進行臨床瓶頸問題的突破。希望通過這些工程技術，我們能夠提高患者的滿意度、降低患者的開支，同時降低患者的死亡率。

記者：在前沿技術的開發上，我們了解到目前天大醫學院開發有兩款芯片，請您介紹一下它們的特點及應用。

劉秀云：天津大學聯合中國電子等自主研發了兩款腦語者芯片，一個是C系列，一個是D系列，用于神經電生理信號的采集與解析。

目前，采集芯片已經迭代到了第三代，不僅填補了國內在腦機交互專用芯片領域的空白，也打破了國外的技術壟斷，相關核心指標對標甚至超越了國際上主流芯片。目前，編解碼芯片也已經流片，為國產高端醫療器械研發奠定了基礎。

（編輯 趙暉 安桐瑤）