醫(yī)工結(jié)合服務(wù)健康中國

1、PAGE PAGE - 10 -醫(yī)工結(jié)合，服務(wù)健康中國李文博2022年5月11日，國家統(tǒng)計(jì)局公布了第七次全國人口普查結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，我國60歲及以上人口為26402萬人，占18.70%。與2022年相比，這個(gè)比重上升了5.44個(gè)百分點(diǎn)，人口老齡化程度進(jìn)一步加深。人口老齡化加深，隨之而來的是，老年健康和老年疾病防治成為廣受關(guān)注的重大民生問題。為了加強(qiáng)老年性疾病的臨床研究，幫助提高老年性疾病的預(yù)防和診斷;加快推進(jìn)老年醫(yī)學(xué)重大疾病防控技術(shù)突破和醫(yī)學(xué)成果轉(zhuǎn)化推廣應(yīng)用，為健康中國建設(shè)提供有力保障，2022年，國家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心（四川大學(xué)華西醫(yī)院）獲批成立，成為中國西部唯一的國家級(jí)老年疾病臨床醫(yī)

2、學(xué)研究平臺(tái)。2022年4月，特聘研究員江寧的加入，讓國家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心（四川大學(xué)華西醫(yī)院）的科研實(shí)力再上一層樓。在生物信號(hào)處理領(lǐng)域，江寧的名字并不陌生。早在2022年，他在攻讀博士學(xué)位期間首先提出多通道表面肌電信號(hào)處理的框架和具體算法，在肌電控制假肢領(lǐng)域開辟出了新的方向;2022年，他又率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開發(fā)出目前世界上先進(jìn)的非侵入式智能康復(fù)系統(tǒng)的核心技術(shù)超短延時(shí)非侵入式腦機(jī)接口;從2022到2022年連續(xù)6年，他關(guān)于腦機(jī)接口在中風(fēng)運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的研究被提名為腦機(jī)接口大獎(jiǎng)（TheBCIAward），每年全球只有10項(xiàng)研究被這一獎(jiǎng)項(xiàng)提名，江寧的研究在2022年被提名為全球第三名，2022年為全球第

3、一名。重拾夢(mèng)想，開辟新方向1994年，江寧以優(yōu)異的成績(jī)被保送西安交通大學(xué)信息與通信工程系。1998年畢業(yè)時(shí)，正值通信工程大熱，他輕松獲得進(jìn)入外企工作的機(jī)會(huì)。然而，在外企工作的4年間，雖然待遇優(yōu)厚，生活無憂，可工作技術(shù)含量低，重復(fù)性強(qiáng)，令他逐漸失望。2022年，江寧下定決心辭職，出國讀研，重拾少年時(shí)期的科研夢(mèng)。人與機(jī)械的結(jié)合，是江寧從高中時(shí)期就著迷的一個(gè)研究方向?；闷瑱C(jī)械戰(zhàn)警和星球大戰(zhàn)里機(jī)器人的炫酷形象曾激發(fā)了他無盡的遐想和青春的熱血。只可惜那時(shí)查找信息沒有如今方便，他并沒有找到一個(gè)與自己的志向完全吻合的專業(yè)，直到上了大學(xué)才了解到“生物醫(yī)學(xué)工程”這一領(lǐng)域。2022年，從外企辭職后，江寧遠(yuǎn)赴加拿大

4、新布倫瑞克大學(xué)，攻讀生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的碩士和博士學(xué)位，其研究尤其側(cè)重生物電信號(hào)方面。碩博期間，因?yàn)橥怀龅难芯磕芰Γ瓕庍€以助理研究員的身份在新布倫瑞克大學(xué)進(jìn)行肌電信號(hào)處理的研究。主要研究目標(biāo)為從多通道表面肌電信號(hào)中提取出神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的控制信號(hào)，并用于智能多功能假肢的控制。同時(shí)通過對(duì)肌電信號(hào)的分析，為神經(jīng)肌肉系統(tǒng)建模并監(jiān)控運(yùn)動(dòng)肌肉疲勞。20222022年，江寧參與到美國國防部先進(jìn)計(jì)劃先進(jìn)防務(wù)技術(shù)研究所（DARPA）的一系列項(xiàng)目中?！爱?dāng)時(shí)，美國正在進(jìn)行伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)和阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)。他們吸取了在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中的教訓(xùn)，對(duì)士兵的頭部和軀干做了非常好的防護(hù)。因此，受致命傷的士兵非常少，而四肢殘缺的傷兵非常多。”在這

5、樣的背景下，美國國防部先進(jìn)計(jì)劃先進(jìn)防務(wù)技術(shù)研究所得到專項(xiàng)撥款，用于研制假肢，力圖讓傷兵恢復(fù)到正常人的水平。項(xiàng)目由約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室（AppliedPhysicsLab）牽頭，組建了一個(gè)龐大的研究團(tuán)隊(duì)。江寧攻讀博士學(xué)位期間的兩位導(dǎo)師菲利普A派克（PhilipA.Parker）和凱文B英格拉哈特（KevinB.Englehart）教授是國際頂尖的生物肌電信號(hào)專家，均受邀參與到這些重大項(xiàng)目中。江寧當(dāng)時(shí)的主要研究工作是，想辦法將截肢士兵的肌電信號(hào)提取出來，進(jìn)行分析、解碼，嘗試通過這些信號(hào)去控制截肢士兵的四肢。經(jīng)過幾年的實(shí)踐鍛煉，他在博士畢業(yè)時(shí)，寫了一篇名為“從多通道表面肌電信號(hào)中提取力量方

6、程”的畢業(yè)論文，為以后肌電信號(hào)的深入研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在論文中，他首先提出的多通道表面肌電信號(hào)處理的框架和具體算法在肌電控制假肢領(lǐng)域開辟出了新的方向。在江寧的研究成果出來以前，學(xué)界通過肌電信號(hào)控制假肢，使用的是一種傳統(tǒng)的模式識(shí)別方法。利用該模式識(shí)別方法控制假肢，一次只能發(fā)出一個(gè)動(dòng)作指令控制單個(gè)自由度，使得假肢的動(dòng)作難以做到流暢自然。為了能讓截肢士兵的假肢做到像正常人的肢體一樣多個(gè)自由度同時(shí)激活，江寧提出基于“神經(jīng)肌肉協(xié)同”控制方法，并基于這一方法，開發(fā)出了一套多通道表面肌電信號(hào)處理的框架和具體算法。在這一算法控制下的假肢，可以在手腕部同時(shí)激活3個(gè)自由度。2022年，江寧的研究成果得到全球康

7、復(fù)器械行業(yè)龍頭企業(yè)德國奧托博克公司的青睞，江寧成功申請(qǐng)到歐盟AMYO研究項(xiàng)目，前往德國奧托博克公司在德國杜德爾斯塔特的全球研發(fā)中心展開深度合作。德國奧托博克公司主要經(jīng)營假肢、矯形器的康復(fù)器械產(chǎn)品。第一次世界大戰(zhàn)后，其創(chuàng)始人奧托博克在柏林為成千上萬的退伍軍人提供了假肢和矯形器的產(chǎn)品，因此崛起。20世紀(jì)6070年代，由于假肢技術(shù)水平的提升，在肌電假肢和模塊化系統(tǒng)的推動(dòng)下，德國奧托博克公司的產(chǎn)品更上一個(gè)臺(tái)階。然而，近半個(gè)世紀(jì)過去，德國奧托博克公司假肢控制算法一直沿用60年代的基本模式。江寧提出的多通道表面肌電信號(hào)處理的框架和具體算法具有極強(qiáng)的前沿性。對(duì)奧托博克公司乃至整個(gè)智能假肢行業(yè)來說，都是一個(gè)具

8、有變革性的標(biāo)志。也正是在進(jìn)行奧托博克公司新一代多功能假肢（MichelangeloHand，米開朗基羅手）的肌電控制系統(tǒng)開發(fā)期間，江寧意識(shí)到一個(gè)深刻問題：智能康復(fù)器具研發(fā)過程艱難，造價(jià)高昂，最終只能應(yīng)用到極少部分人身上。這意味著對(duì)于廣大的低收入殘疾人群來說，即便技術(shù)一再進(jìn)步，他們?nèi)匀挥貌黄?。“像奧托博克這樣的在國際市場(chǎng)處于壟斷地位的大公司，雖然有技術(shù)，但并沒有很強(qiáng)的動(dòng)力為中國市場(chǎng)上的普通殘疾患者定制物美價(jià)廉的智能假肢。所以，我在合作的過程中，逐漸萌生出將來回國利用所學(xué)為普通患者服務(wù)的心愿?！痹诮瓕幯劾?，技術(shù)進(jìn)步的果實(shí)，最終一定要惠及普通人。拒絕“躺平”，回國創(chuàng)業(yè)2022年，德國的工作告一段落，

9、江寧再次回到加拿大，受邀加入加拿大滑鐵盧大學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程系開展工作。經(jīng)過多年的積淀，2022年到2022年期間，他負(fù)責(zé)超過10個(gè)加拿大聯(lián)邦和安大略省科研項(xiàng)目，到校直接科研經(jīng)費(fèi)超過400萬加元。不僅如此，他還同時(shí)負(fù)責(zé)7個(gè)工業(yè)界合作研究開發(fā)項(xiàng)目。他所帶領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)5年間從無到有，形成擁有15名全職研究人員的高水平團(tuán)隊(duì)。頻頻承擔(dān)重大項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)迅速壯大的背后，是江寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員一路苦干實(shí)干的結(jié)果。當(dāng)被問及科研工作中是否遇到過一些挑戰(zhàn)時(shí)，江寧笑著說：“每天都在面臨挑戰(zhàn)，每天都在探索別人沒有走過的路，挑戰(zhàn)未知是科學(xué)研究的基本特性。”但是，在面臨技術(shù)路線錯(cuò)誤等困境時(shí)，江寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不氣餒、不放棄，一次次推倒

10、重來、反復(fù)試驗(yàn)。正是始終保持著這種不達(dá)目的誓不罷休的沖勁，才使得關(guān)于腦機(jī)接口在中風(fēng)運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)的研究在腦機(jī)接口大獎(jiǎng)上獲得精彩表現(xiàn)。2022年，江寧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在腦機(jī)接口方面，開發(fā)出超短延時(shí)非侵入式腦機(jī)接口，該腦機(jī)接口能在300毫秒以內(nèi)探測(cè)出人的運(yùn)動(dòng)意識(shí)，是目前世界上最先進(jìn)的非侵入式智能康復(fù)系統(tǒng)的核心技術(shù)之一。據(jù)江寧介紹，一般腦卒中患者偏癱之后，半側(cè)身體都沒有或只有很弱的運(yùn)動(dòng)和感知功能。如何能讓偏癱患者重新具備運(yùn)動(dòng)和感知的功能呢？江寧在研究中，給腦卒中患者帶上特定的傳感器，讓他們?cè)谀X海中想象控制肢體的動(dòng)作，通過傳感器來捕捉這一腦電信號(hào)，進(jìn)而控制患者的外骨骼或者用電刺激相關(guān)肌肉來產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。但是，

11、通過控制肌肉產(chǎn)生動(dòng)作，并非江寧開發(fā)腦機(jī)接口的最終目的。他的目的是通過反復(fù)的人工意識(shí)和肢體運(yùn)動(dòng)，來形成一個(gè)運(yùn)動(dòng)意識(shí)的閉環(huán)。讓患者在不斷重復(fù)的肢體運(yùn)動(dòng)中，對(duì)大腦產(chǎn)生新的刺激和反饋，最終令破損的腦區(qū)神經(jīng)重新連接，幫助患者恢復(fù)肢體功能?；谠诩‰娦盘?hào)、腦電信號(hào)、心電信號(hào)等信號(hào)處理領(lǐng)域的深入研究和多年積淀，從2022年至今，江寧先后在國際權(quán)威期刊上共發(fā)表98篇研究論文和85篇會(huì)議論文。期刊論文大多發(fā)表在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域和信號(hào)處理方向的權(quán)威期刊，包括自然生物醫(yī)學(xué)工程（NatureBiomedicalEngineering）、神經(jīng)病學(xué)年鑒（AnnalsofNeurology）、國際電子和電氣工程師協(xié)會(huì)信號(hào)處

12、理雜志（IEEESignalProcessingMagazine）、國際電子和電氣工程師協(xié)會(huì)工業(yè)信息學(xué)匯刊（IEEETransactionsonIndustrialInformatics）等。此外，他還擔(dān)任了國際電子和電氣工程師協(xié)會(huì)-醫(yī)學(xué)和生物工程協(xié)會(huì)年會(huì)（IEEE-EMBC）、國際電子和電氣工程師協(xié)會(huì)-系統(tǒng)、人、控制論協(xié)會(huì)年會(huì)（IEEE-SMC）等多個(gè)頂尖國際學(xué)術(shù)會(huì)議的特別講座主席、專題主席和大會(huì)編輯。因?yàn)榻艹龅谋憩F(xiàn)，江寧還先后獲得歐盟瑪麗居里學(xué)者（2022年）榮譽(yù)，入選中組部高層次人才計(jì)劃（2022年），獲得加拿大自然科學(xué)和工程研究會(huì)的發(fā)現(xiàn)獎(jiǎng)特別補(bǔ)助（DiscoveryAccelerato

13、rSupplement，DAS）獎(jiǎng)勵(lì)（2022年）、安大略省杰出青年研究獎(jiǎng)（EarlyResearcherAward，2022年）等榮譽(yù)。2022年和2022年，他連續(xù)兩年被加拿大滑鐵盧大學(xué)提名為加拿大皇家協(xié)會(huì)青年會(huì)員（theCollegeofRoyalSocietyofCanada）和加拿大自然與工程研究院亞瑟B.麥克唐納學(xué)者（NSERCArthurB.McDonaldFellowship）。2022年3月，就在回國前夕，江寧獲得加拿大聯(lián)邦加拿大研究講席教授（青年組）（CanadianResearchChairCRCTier）。加拿大研究講席教授（青年組）是加拿大聯(lián)邦政府對(duì)中青年科學(xué)家的最高

14、研究資助項(xiàng)目，類似我國杰青計(jì)劃。按照現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上的流行語，以江寧的資歷和成就，完全可以在加拿大“躺平”了?？勺罱K，這位心懷高遠(yuǎn)的科學(xué)家還是選擇了回國，從頭開始，再創(chuàng)事業(yè)。醫(yī)工結(jié)合，服務(wù)老年人多年前在德國小城鉆研肌電控制假肢期間所萌生出的為普通患者服務(wù)的感悟，是促使江寧回國的首要原因。醫(yī)工結(jié)合則是另一個(gè)促使江寧最終回國發(fā)展的重要?jiǎng)右??！耙粋€(gè)假肢產(chǎn)品從開發(fā)出來到上市、推廣，其實(shí)要經(jīng)過一個(gè)非常艱難的過程。在國外的研究經(jīng)歷中，我已經(jīng)和合作者們經(jīng)歷過了很多這樣的坑。正因?yàn)槿绱耍芯咳藛T和工程人員更應(yīng)該重視創(chuàng)新研發(fā)與成果轉(zhuǎn)化的關(guān)系。”早在2022年，江寧就在加拿大多倫多與當(dāng)時(shí)的四川大學(xué)華西醫(yī)院副院長(zhǎng)萬學(xué)紅教

15、授（現(xiàn)任四川大學(xué)研究生院副院長(zhǎng)）進(jìn)行了會(huì)面，兩人對(duì)醫(yī)工結(jié)合之路、以人工智能造福普通患者的看法一拍即合。國內(nèi)從上至下，大力發(fā)展科學(xué)研究，推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化的濃厚氛圍，更深深吸引著江寧。只是后來，因?yàn)樾鹿诜窝滓咔榈木壒?，江寧又在加拿大多待了一年多。提起這一年多的經(jīng)歷，江寧的語氣透著惋惜之情?！拔业膶?shí)驗(yàn)室為此不得不得關(guān)閉。而信號(hào)處理的研究是以人體試驗(yàn)為核心的。如果沒有從人體上讀取數(shù)據(jù)這一環(huán)節(jié)，很多后續(xù)的研究都無法開展?！逼溟g，江寧的一名博士生不得不因此改換研究方向，做不是很喜歡的課題。“這個(gè)結(jié)果并不是我們不努力造成的，而是外部客觀環(huán)境不支持你的研究?！毙鹿诜窝滓咔槠陂g的經(jīng)歷，讓江寧回國發(fā)展的決心更加堅(jiān)

16、定了。2022年4月，在新冠肺炎疫情稍有好轉(zhuǎn)之際，江寧迅速動(dòng)身，正式加入四川大學(xué)華西醫(yī)院國家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，擔(dān)任特聘研究員。從海外歸國，帶著一身世界前沿技術(shù)的江寧所肩負(fù)的工作除了展開相關(guān)科研工作，還負(fù)責(zé)建立華西醫(yī)院神經(jīng)工程和神經(jīng)信息研究中心。緊密結(jié)合華西醫(yī)院的多個(gè)臨床科室和團(tuán)隊(duì)，包括康復(fù)科、骨科、神經(jīng)外科、睡眠科、老年病科等，江寧將之發(fā)展成為一個(gè)擁有15到20名研究、由臨床和工程技術(shù)人員組成的跨學(xué)科、跨行業(yè)、強(qiáng)調(diào)臨床轉(zhuǎn)化的國內(nèi)頂尖研究團(tuán)隊(duì)。打好硬件（設(shè)備和空間）和軟件（臨床合作）基礎(chǔ)，目前已經(jīng)引進(jìn)一名優(yōu)青（海外）人才。江寧計(jì)劃未來重點(diǎn)開展以人工智能控制的康復(fù)器械的研發(fā)，針對(duì)腦卒中、腦

17、外傷、脊柱損傷、截肢等病患。該中心將成為華西醫(yī)院和四川大學(xué)在醫(yī)工結(jié)合戰(zhàn)略和醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新這兩個(gè)重大發(fā)展戰(zhàn)略中“醫(yī)學(xué)設(shè)備和制造研究院”和“國家精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”這兩個(gè)科研和醫(yī)工轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的重要組成部分?；貒?，最令江寧感慨的一點(diǎn)是，不僅醫(yī)院領(lǐng)導(dǎo)非常支持自己的工作，在人力、物力、財(cái)力上給予他非常大的自由度，長(zhǎng)年奮戰(zhàn)在一線的臨床科室主任們也一有時(shí)間就來找他探討臨床上的需求?！耙郧霸诩幽么?，醫(yī)生們?nèi)绻l(fā)現(xiàn)你的研究并不能馬上解決他的臨床問題，配合度就會(huì)差很多;有的時(shí)候，醫(yī)生非常忙，抽不出時(shí)間，科研進(jìn)展也會(huì)受到影響。沒有醫(yī)院和醫(yī)生的支持，醫(yī)工結(jié)合這條路會(huì)非常難走。”而現(xiàn)在，依托四川大學(xué)華西醫(yī)院國家老年疾

18、病臨床醫(yī)學(xué)研究中心這一平臺(tái)，江寧發(fā)現(xiàn)離自己的夢(mèng)想似乎越來越近。下沉資源，造福老百姓目前，江寧在國內(nèi)的團(tuán)隊(duì)正在緊鑼密鼓地籌備中，已經(jīng)有1名國家優(yōu)青（海外）研究員、2名博士后研究員、4名博士研究生和2名專職研究助理，團(tuán)隊(duì)初具規(guī)模。研項(xiàng)目方面，江寧已經(jīng)牽頭申報(bào)了科技部重大研發(fā)計(jì)劃，與國內(nèi)多家相關(guān)科研單位建立了初步的交叉合作意向，未來還將開拓更多的合作項(xiàng)目。針對(duì)我國老年人群的失能和失智情況，進(jìn)行人工智能方面的研究，是江寧團(tuán)隊(duì)目前的研究重點(diǎn)?！拔艺陂_發(fā)一種智能可穿戴設(shè)備。利用這種設(shè)備，老年人可以在家里、養(yǎng)老院、基層醫(yī)院測(cè)試自己的身體數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸，我們可以在實(shí)驗(yàn)室對(duì)他們的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)相關(guān)

19、老年疾病進(jìn)行早期篩查、干預(yù)和跟蹤，而不是等到疾病到了晚期不能治療了才發(fā)現(xiàn)?！奔∪鉁p少癥，即肌少癥，是一種因持續(xù)骨骼肌量流失、強(qiáng)度和功能下降而引起的綜合征。相關(guān)研究認(rèn)為，人體每10年肌肉重量減少6%，因此，一個(gè)典型的85歲老人的肌肉重量將是45歲時(shí)的3/4?；加屑∩侔Y的老年人站立困難、步履緩慢、容易跌倒骨折。肌少癥還會(huì)影響器官功能，可能會(huì)引發(fā)心臟和肺部衰竭，甚至死亡。然而，這是一種在老年人中具有低認(rèn)識(shí)度、高發(fā)病率的疾病。社會(huì)對(duì)肌少癥的了解較少，通常認(rèn)為人老了，“腿腳不利索”是正常的。即使學(xué)術(shù)界也是在2022年才有了肌少癥的初步定義，直到2022年，國際衛(wèi)生組織才第一次將肌少癥確定為一種原發(fā)性或繼發(fā)性疾病。肌少癥是江寧針對(duì)失能老人的研究中，比較新穎的一個(gè)方向。與在老年人群中頻發(fā)的神經(jīng)退行性疾病不同，肌少癥是可逆的。老年人群可以通過佩戴一款幾百元的智能可穿戴設(shè)備，通過肌電信號(hào)的分析，結(jié)合新一代醫(yī)療物