潛心篤志 步履不停

倪萍

在醫(yī)學(xué)康復(fù)領(lǐng)域里，對(duì)如嚴(yán)重神經(jīng)或肌肉傷殘患者來說，直接用大腦來控制裝置幾乎是不可能的。如何對(duì)那些思維正常但有運(yùn)動(dòng)障礙的人提供有效幫助是現(xiàn)在康復(fù)醫(yī)學(xué)面臨的一個(gè)新難題。

20世紀(jì)70年代，隨著人們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)功能認(rèn)識(shí)的提高和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一種涉及神經(jīng)科學(xué)、信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)處理、模式識(shí)別等多學(xué)科的交叉技術(shù)——腦—機(jī)接口技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)結(jié)合了神經(jīng)科學(xué)、微電子和計(jì)算機(jī)信息處理等領(lǐng)域的最新成果，直接提取大腦的神經(jīng)活動(dòng)，實(shí)時(shí)翻譯成控制命令，以期幫助那些肢體殘疾、脊髓損傷、中風(fēng)、肌萎縮側(cè)索硬化，以及其他神經(jīng)肌肉退化的病人，建立一個(gè)大腦與外界世界直接交互的新途徑，改善他們的生活質(zhì)量。在多年的發(fā)展下，該技術(shù)已成為生物醫(yī)學(xué)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信等領(lǐng)域一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。而李春光所做的研究工作就與這一領(lǐng)域息息相關(guān)。

胸懷一顆為廣大患者謀福祉的大愛之心，她將全身心投入在大腦運(yùn)動(dòng)控制機(jī)理的研究及其在康復(fù)工程中的應(yīng)用中，在基于腦血氧信息和肢體生物力學(xué)信息相融合的腦一機(jī)接口控制研究、基于近紅外腦功能成像技術(shù)的腦偏癱康復(fù)評(píng)估、主從控制康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人等方向中不斷探索、開拓。如今，她還在為了讓科研成果落地生根的目標(biāo)而孜孜不倦、步履不停。

行路致遠(yuǎn)，孜孜不倦

從漂洋海外到學(xué)成歸國(guó)，李春光的科研逐夢(mèng)之旅始終沒有停歇。

10年前，她懷抱著對(duì)于機(jī)器人研究的無限憧憬與學(xué)習(xí)欲望，前往日本高知工科大學(xué)從事主從康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究工作，并在這里對(duì)腦科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣。

在從事主從康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究過程中，為了要對(duì)康復(fù)訓(xùn)練效果進(jìn)行驗(yàn)證，李春光及其團(tuán)隊(duì)成員經(jīng)常使用近紅外腦成像設(shè)備驗(yàn)證主從康復(fù)訓(xùn)練前后大腦的特征變化，以證明所研制設(shè)備支持訓(xùn)練方法的優(yōu)越性。而在這一驗(yàn)證過程中，李春光觀察到：不同模式運(yùn)動(dòng)前后大腦會(huì)有明顯的不同，深入其中之后，她對(duì)腦成像研究產(chǎn)生了極大的好奇心。

2011年，李春光出于對(duì)大腦工作機(jī)制的濃厚興趣，決定畢業(yè)回國(guó)后展開基于近紅外腦成像技術(shù)的腦—機(jī)接口技術(shù)研究。她說：“我個(gè)人的優(yōu)勢(shì)在于我可以靜下心來做數(shù)據(jù)分析，而當(dāng)時(shí)將近紅外腦成像用到機(jī)器人控制這一方向，在國(guó)內(nèi)尚屬空白?！彼貒?guó)的初衷，也希望能在這一領(lǐng)域中，為我國(guó)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。回國(guó)后，她來到了蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)器人與微系統(tǒng)研究中心這一平臺(tái)，在孫立寧教授的大力支持下，得以順利展開基于腦—機(jī)接口的康復(fù)訓(xùn)練和康復(fù)評(píng)估等相關(guān)研究工作。基于在日本的研究基礎(chǔ)，開展主從控制康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的研究，以期在助老助殘、腦卒中方向中為更多患者提供幫助與支撐。

專注科研，成績(jī)斐然

“在多年的工作研究中，我越發(fā)覺得自己喜歡從事腦科學(xué)探索，慶幸自己能夠從事喜歡的事業(yè)?！崩畲汗庹f。多年來，在與團(tuán)隊(duì)成員的協(xié)同攻關(guān)下，她在科學(xué)研究中取得了一系列突破。

隨著人口結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，有運(yùn)動(dòng)功能障礙的高齡患者越來越多。同時(shí)，隨著社會(huì)的轉(zhuǎn)型，由于交通事故、工傷、意外傷害和疾病等致殘患者的數(shù)目增加很快。近些年來，基于肢體生肌電信息或運(yùn)動(dòng)信息識(shí)別運(yùn)動(dòng)意識(shí)并用于驅(qū)動(dòng)助行設(shè)備的研究已取得很大的進(jìn)展。然而，針對(duì)重癥運(yùn)動(dòng)功能障礙患者、截癱患者等無論基于其中哪一種信號(hào)都無法識(shí)別出患者的運(yùn)動(dòng)意識(shí)。此外，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的識(shí)別方面，因?yàn)榛谑孪榷x好的參考軌跡驅(qū)動(dòng)助行設(shè)備，助行過程中步速和步長(zhǎng)都是固定不變的。但是，患者在實(shí)際行走過程中或是運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)進(jìn)程中有著不同步速和步長(zhǎng)的要求，這種固定的步態(tài)模式使患者產(chǎn)生了很大的不適。

針對(duì)這一情況，2016年，李春光成功申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于腦血氧信息的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)識(shí)別及自適應(yīng)助行軌跡規(guī)劃方法研究”。在這一項(xiàng)目中，他們應(yīng)用最原始的神經(jīng)元信息判別運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并基于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為助行設(shè)備提供自適應(yīng)參考運(yùn)動(dòng)，對(duì)于由于肌肉群缺失或肌肉功能減弱而無法正確檢測(cè)生肌電信號(hào)和肢體運(yùn)動(dòng)信息的患者，也可以基于期望的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)提供自適應(yīng)參考運(yùn)動(dòng)，為助行設(shè)備的智能驅(qū)動(dòng)開辟了一個(gè)嶄新的研究方向，具有重要的學(xué)術(shù)意義和社會(huì)意義。

除此之外，腦卒中群體也是李春光的研究對(duì)象。她告訴記者，因?yàn)樽约旱募胰水?dāng)中也有腦卒中患者，她深知此類疾病不僅給患者身心甚至給每個(gè)家庭帶來的打擊都是巨大的。通過自己的研究，為腦卒中患者及其家庭帶來希望，一直是她前行的動(dòng)力與方向。

針對(duì)腦卒中疾病診斷困難、治療中腦功能性刺激定位模糊并存在方案爭(zhēng)議以及康復(fù)評(píng)價(jià)缺乏客觀性等問題，她和團(tuán)隊(duì)開始基于近紅外腦成像技術(shù)展開腦卒中診斷、治療干預(yù)及療效評(píng)價(jià)的決策系統(tǒng)研究。在研究中，他們基于腦功能網(wǎng)絡(luò)的全局以及局部區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作效應(yīng)所建立的決策系統(tǒng)可適用于不同病灶位置的腦卒中患者，適用性更廣?；趶?fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論和機(jī)器學(xué)習(xí)算法可減小如CT等技術(shù)對(duì)醫(yī)生專業(yè)技術(shù)水平的依賴性，簡(jiǎn)化療效評(píng)價(jià)流程并提高其客觀性。基于近紅外成像允許動(dòng)態(tài)測(cè)量的優(yōu)越性可減少診斷過程對(duì)被試的體動(dòng)要求?；谀X功能網(wǎng)絡(luò)特性和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D可提出個(gè)體化功能性刺激治療方案，加快患者康復(fù)恢復(fù)進(jìn)程。研究成果為腦卒中疾病的早期診斷、治療及康復(fù)評(píng)價(jià)提供創(chuàng)新性策略，為建立腦疾病的臨床診斷決策系統(tǒng)奠定了重要理論基礎(chǔ)。

在主從控制康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人研究方面，李春光及其團(tuán)隊(duì)成員也取得了諸多創(chuàng)新性成果。他們?cè)O(shè)計(jì)并開發(fā)了主從式上肢康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于偏癱患者或是高齡者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)和運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)訓(xùn)練，患者能夠使用健康手臂輔助患肢完成期望的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自主控制的康復(fù)訓(xùn)練，這一研究成果，為“助老助殘”做出了突出貢獻(xiàn)。

成果轉(zhuǎn)化，落地生根

研究成果能夠面向廣大患者的需求，發(fā)揮實(shí)實(shí)在在的作用，是李春光一直以來的使命與追求。但是，任何事情都不是一蹴而就的。在研究成果的臨床應(yīng)用測(cè)試中，一個(gè)個(gè)困難接踵而來。正是通過李春光團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)過程中的無限耐心與不懈努力，他們才獲取到了一個(gè)個(gè)珍貴的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

根據(jù)目前的工作，李春光希望能在康復(fù)評(píng)估以及輔助治療這一塊盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，給患者病情起到更加正向的作用。之后，再將自己的研究方向進(jìn)行拓展，給更多的自閉癥患者、老年癡呆患者提供更多的幫助。在腦機(jī)接口控制這一方向，她希望能夠盡快與臨床應(yīng)用掛鉤起來，有針對(duì)性地展開相應(yīng)的研究改進(jìn)工作。在“助老助殘”方向中，給更多需要幫助的人帶來福音。

展望研究領(lǐng)域的未來，李春光也始終抱有一種樂觀的心態(tài)。在她看來，大腦雖然復(fù)雜但卻值得科學(xué)家去不懈探索，特別是在其應(yīng)用以及機(jī)理的研究中，有很大的探索空間。在應(yīng)用方面，順應(yīng)當(dāng)前大數(shù)據(jù)人工智能的趨勢(shì)，通過腦成像設(shè)備、功能核磁等將研究數(shù)據(jù)整合到一起，不僅對(duì)于開發(fā)當(dāng)前病人的診斷或者治療康復(fù)方法非常有前景，而且對(duì)于后期人腦機(jī)理的研究貫通也大有裨益。

此外，針對(duì)病人醫(yī)療數(shù)據(jù)的隱私性，李春光也有初步的設(shè)想。通過最近大熱的區(qū)塊鏈技術(shù)不僅能增加病人數(shù)據(jù)的安全性，還能節(jié)省成本、時(shí)間與資源。這些都是李春光未來想要涉及的方向。

“實(shí)際上，我一直想做一些能給人帶來實(shí)際價(jià)值的東西，雖然我的進(jìn)度沒有別人那么快，但是我會(huì)持續(xù)做下去，看看能不能發(fā)生累計(jì)的效應(yīng)?！崩畲汗鈭?jiān)定地說。為了研究的初心，也為了無數(shù)病患家庭，她會(huì)始終保持著向前的動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究的下一個(gè)突破。