“一滴血”背后的十年醫(yī)學(xué)攻堅(jiān)

　　天山網(wǎng)-新疆日?qǐng)?bào)記者 蘇璐萍

　　全國(guó)首個(gè)振動(dòng)光譜結(jié)合人工智能算法篩查人畜共患病新技術(shù)，僅用一滴血中的血清，就能準(zhǔn)確判斷人畜共患病的患病情況，準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上。

　　這是近兩年，新疆包蟲病防治領(lǐng)域又一項(xiàng)新的突破，對(duì)新疆地方病防治關(guān)口前移的診療，有著重要意義。

　　這項(xiàng)技術(shù)背后，是新疆兩支科研團(tuán)隊(duì)歷時(shí)10年的醫(yī)學(xué)“長(zhǎng)征”。

　　2010年，呂小毅（現(xiàn)新疆大學(xué)科技處處長(zhǎng)）從西安交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院博士畢業(yè)后，到新疆大學(xué)任教。得知學(xué)校來了一位光學(xué)生物傳感器研究領(lǐng)域的專家，新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院請(qǐng)他作了一場(chǎng)關(guān)于拉曼光譜技術(shù)的學(xué)術(shù)報(bào)告。

　　呂小毅以拉曼光譜在寶石鑒定、食品鑒定等領(lǐng)域的應(yīng)用為例講述檢測(cè)原理——好比用手彈一下不同材質(zhì)的彈簧，比如鋼彈簧和橡皮筋，它們振動(dòng)的頻率和方式各不相同。類似的，分子中的化學(xué)鍵就像微小的“彈簧”，各有獨(dú)特的振動(dòng)頻率。當(dāng)用激光照射標(biāo)本時(shí)，光子會(huì)與這些“分子彈簧”發(fā)生碰撞。通過這些振動(dòng)頻率，準(zhǔn)確地識(shí)別物質(zhì)的組成。

　　臺(tái)下，新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究院研究員呂國(guó)棟在筆記本上重重做出標(biāo)記。這位常年奔波于牧區(qū)的包蟲病防治專家，敏銳捕捉到技術(shù)轉(zhuǎn)化的可能。彼時(shí)，新疆包蟲病雖經(jīng)數(shù)十年防治，但傳統(tǒng)檢測(cè)手段仍受困于B超等診斷儀器和檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，牧民往往需跋涉數(shù)十公里才能到醫(yī)院完成診斷。

　　“既然能鑒別寶石成分，是否也能識(shí)別病原蛋白？”兩位青年學(xué)者的跨學(xué)科碰撞，拉開了這場(chǎng)10年攻堅(jiān)的序幕。

　　2013年，在省部共建中亞高發(fā)病成因與防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任溫浩和新疆大學(xué)教授賈振紅的支持下，兩支科研團(tuán)隊(duì)正式“合體”。

　　“首批檢測(cè)就像在暴風(fēng)雪中尋找一片特定的雪花?！眳螄?guó)棟回憶道，團(tuán)隊(duì)采集的血清樣本在儀器上僅呈現(xiàn)雜亂無章的波動(dòng)曲線，“整整3個(gè)月，我們連包蟲病的特征峰都捕捉不到。我都開始懷疑了，但小毅很堅(jiān)定，說咱們就堅(jiān)持朝這個(gè)方向做下去?！?/p>

　　兩人進(jìn)行了復(fù)盤，決定建立標(biāo)準(zhǔn)化生物樣本庫，優(yōu)化激光曝光參數(shù)，逐步攻克信號(hào)衰減難題。

　　在大家的努力和積極爭(zhēng)取下，團(tuán)隊(duì)購(gòu)置了拉曼光譜儀，陸續(xù)獲得了科研項(xiàng)目資金支持?；跈C(jī)器學(xué)習(xí)算法，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性引入深度學(xué)習(xí)模型，在借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研發(fā)出“多通道頻分復(fù)用算法”，用“智能交通調(diào)度”思維突破光譜解析瓶頸?！熬拖裨诠潭◣拑?nèi)規(guī)劃智能交通，讓不同光譜特征有序通行?！眳涡∫阃ㄋ妆扔髡f。

　　與此同時(shí)，在新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究院和省部共建中亞高發(fā)病成因與防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目資金的支持下，呂國(guó)棟帶著團(tuán)隊(duì)深入天山南北，奔波于羊圈與氈房間，建立起1500例標(biāo)準(zhǔn)化血清樣本庫，為AI模型注入扎實(shí)的“生命數(shù)據(jù)”。

　　他們不斷優(yōu)化算法，成功突破復(fù)雜生物樣本的解析瓶頸，獲得了血清拉曼光譜數(shù)據(jù)，應(yīng)用線性判別等機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立了基于振動(dòng)光譜技術(shù)結(jié)合人工智能算法的3項(xiàng)人畜共患病篩查技術(shù)。

　　如今，他們將這項(xiàng)科研技術(shù)成果轉(zhuǎn)化成了一臺(tái)便攜篩查儀，已在部分牧區(qū)試用。把血清樣本滴到樣品槽里，對(duì)準(zhǔn)激光檢測(cè)點(diǎn)，大概在2—3分鐘，拉曼光譜就能檢測(cè)到結(jié)果，準(zhǔn)確率高達(dá)90%以上。和現(xiàn)有其他的包蟲病檢測(cè)方法相比，靈敏度提升了9%—15%。

　　“晚期包蟲病患者，治療往往要通過自體肝移植或肝移植這種創(chuàng)傷很大、難度很高的手術(shù)。我們想通過早篩早診早治，盡量在病灶很小時(shí)，想辦法讓患者不開刀就能把包蟲病治好。”目前，呂國(guó)棟和團(tuán)隊(duì)也在參與一些包蟲病藥物研究，取得了一定進(jìn)展，“未來，我們希望把這些好的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)推廣到中亞國(guó)家、蒙古國(guó)等，共同做好人畜共患病的防治工作。”