人物素描

拥有无尽浩瀚和日月星辰的宇宙，是几千年来人类极力渴望探索却仍觉神秘的世界。而人类的大脑，与神奇的宇宙极为相似，数百亿个神经元彼此相连，共同操控着人类的每一个动作与每一次感知，复杂且精密。因其重量只约3磅，故被科学家们称为“三磅宇宙”。

大脑和宇宙，是人类探索物理世界的最后两处未被征服之地。以现在的科学技术来看，探明颅腔就像征服浩瀚星辰一样，前路漫漫。在无数科学家的努力探索下，人类对这个人体“小宇宙”的认知仍然不到10%。目前，临床上有上千种与之相关的疾病，约占人类总疾病的11%。发病率高、诊断困难、预后不良……这些都给无数患者和家庭带来了沉重的负担。

为此，有许许多多的科技工作者正在努力着。本期的受访者，天津大学医学院副院长、先进医用材料与医疗器械全国重点实验室副主任刘秀云就是其中之一。

“作为医工交叉领域的科技工作者，我们致力于通过开发工程技术，解决实际临床中脑部及神经的相关问题。”在天津大学医学院，记者见到了刘秀云，简单利落的话语配合纤细身形的肢体动作，作为听众，很难不被她的节奏和氛围所吸引。刘秀云说，因为从小就喜欢物理和生物，所以在报考时她选择了天津大学生物医学工程专业。“我父亲其实挺想让我当医生，但我喜欢工科，于是就综合了一下，选择了这个专业。”

在天大医学院，她感受到了学科交叉的魅力，“早在1978年，天大就与当时的天津医学院联合开办了生物医学工程专业，开创了我国联办专业的先河。”毕业设计时，她加入了神经工程团队。在导师的指导下，刘秀云不仅能运用她喜爱的物理、生物等基础学科的知识不断地观察、认识世界，还能打破这些学科的边界，合力转化为许多新的认知。所以，即使理论再晦涩、实验再枯燥，刘秀云也不会觉得乏味，因为她觉得自己选对了路。

怀着对专业的热爱，硕士毕业的刘秀云只身前往英国剑桥大学继续攻读博士学位。“那段时间，我主修的是重症麻醉与脑科学，也就是现在我从事的主要领域之一。”在那里，刘秀云接触到了许多的前沿理论与探讨，这也使得她对自己未来的研究方向有了深入的思考。她认为，随着科学技术的不断发展，医工交叉与人工智能在重症监护室与手术室的作用会越来越大，“这将会决定我们对急危重症患者的拯救能力，同时这也是健康中国建设和新质生产力的核心力量之一。”

为了能有更深刻的理解和认识，刘秀云在完成博士学业后又来到美国加州大学旧金山分校及约翰霍普金斯大学进行博士后研究。“在美国的学习经历，让我对学科交叉又有了新的体会和感受。”刘秀云回忆说，她的三位导师研究的领域各不相同，分别是基础学科、儿科以及心脏科。“三位导师在一起很认真地制定了符合我个人学科背景的科研课题，横跨医工、临床与基础医学。同时做三个课题很有挑战，但是收获和成长也特别多。”

2021年，刘秀云结束了近十年的海外求学生涯，回到她的母校天津大学。对此，她认真向记者解释说：“回国是追求初心。我从小就想当一名科学家或是老师，所以在国外的时候，除了认真做好科研工作，我也特别留意了几个学校课程体系的不同，博士后第一年就参与了学校组织的未来教授培训计划，学习一些好的经验。”除了实现自己的理想外，促使刘秀云回国的另一个原因就是国内的科研氛围。“我周围的同学，大多数都选择了回国发展，这些年大家能真切感受到国家对青年科技工作者的关爱，无论是硬件平台还是政策方面，都给予了我们大力的支持。”

回到天大医学院任教后，刘秀云继续致力于探索脑部疾病及神经重症这个全球人类健康面临的重大难题。多年来，她聚焦麻醉与重症医学领域的医工结合研究工作，为一线医生提供了精准的治疗手段及策略。由她开发的多窗个性化最佳脑灌注技术，已被应用于美国约翰霍普金斯医院等临床诊断中；同时，她还在国内首次引入脑脊液动力学评估技术，并联合脑机接口、蛋白组学开展脑积水患者精确诊断与干预，大大缩短了患者的诊断时间，该技术已在天津环湖医院、天津总医院、北京航空总医院等医院应用。目前，刘秀云正在带领团队进行神经重症脑疾病机理探究及诊疗新技术的研发，并努力在此基础上研发出国产高端医疗器械。

在谈及科研时，刘秀云的脸上满是认真与专注，可一提到学生们，她的表情就立马变成了宠溺的微笑。在学院的展板前，她特意向记者介绍了学生们为建院周年庆所创作的画作，“这些都是小朋友们画的，他们把自己的想象和理解融入到画作里，用独特的视角来诠释对生命的热爱。”“小朋友”是刘秀云对学生的爱称。“天大的学生都有着实事求是的好品格，而且非常踏实努力，学院求仁求是的院训对正向引导学生成长十分关键。”刘秀云说，天大医学院每年都会开设“开学第一课”，邀请知名院士专家来分享成长经历，“我觉得这门课很好，科技在不断创新发展，但家国情怀、科学家精神等我们要更好地传承下去。”

在讲她的工作时，刘秀云眼里始终充满着光，那份光是她对专业的热爱与对社会的感恩。“从事一个自己喜欢的事业，是人生中最幸福的事情，我很感恩这份幸福！”刘秀云说。

独家对话

记者：一直以来，您在医工结合尤其是脑机交互方面重点做了哪些工作？其难点有哪些方面？

刘秀云：脑机交互曾是科幻作品里常见的场景，近几年随着技术的不断发展，我们在新闻报道中也看到了其在现实场景中的一些应用，比如让失语者“开口说话”、通过“意念”指挥机械等。

我们在团队负责人明东教授的带领下，正在从事脑机交互技术在临床上的应用研究，重点关注了麻醉重症和脑积水这两个方面。比如在麻醉重症上，我们会通过脑电的信号去评价患者的麻醉深度；再比如说，我们刚才说的通过脑机交互技术来诊断脑积水或者是阿尔茨海默病，或是我们通过一些其他的生理多模态信号去诊断患者是不是谵妄，提前预估患者术后的并发症等。

从科研和技术攻关的角度来说有以下几个难点，首先是前期的脑电信号以及生理微弱电信号的采集，比如说芯片、相关的电极等，我们怎么可以更好、更精准、更快速地把微弱的电信号采集出来，这是一个最基本的前端科研攻关技术难题。其次就是采集到这个信号，我们要进行信息解读，这就有了相应的算法、核心的一些指标等，包括我们说的脑机交互范式，比如我们怎么提取听觉、视觉相应的脑电信号，这些都需要进行相应的研究。最后，就是我们说的应用和集成，这些提取出来的信号怎么去展示、怎么去显示呈现出来，从而应用于终端的控制，也是需要着重攻关的。

记者：您刚刚提到脑机交互在针对脑积水患者上已经有了实际的临床应用，能否简单介绍一下？

刘秀云：人们应该都会见到过记忆减退、认知功能下降、走路不稳、经常摔跤、尿失禁的老人，或者是一些脑袋比正常孩子要大的大头娃娃。医生通常会让这些患者去做一个CT或者核磁检查，在这些影像上，我们会发现他们的脑室有扩张，那么造成脑室扩张有很多的原因，脑积水和脑组织凋亡是常见的原因之二。

这就涉及了两种疾病的诊断，一个是脑积水，一个是阿尔茨海默病。据全球统计，我们每5000个人里边就有两三个人是脑积水患者，而脑积水的误诊率高达1/3。此外，我们传统的诊断方法不客观、不精准，同时需要患者在临床上待大概2至3天的时间，大大占用了临床资源，增加了临床开支。而脑机交互技术的发展，就为这类患者提供了一个更好的办法，可以既精准又快速地帮助医生进行诊断。另外，对于脑积水的治疗，临床上目前也没有无创的方法。我们对此也正在进行无创的神经刺激和相应的一些药物开发，希望能够为脑积水患者带来新的福音。

除了上述疾病，我们也在利用工程技术手段对其他相关疾病进行相应的研究，进行临床瓶颈问题的突破。希望通过这些工程技术，我们能够提高患者的满意度、降低患者的开支，同时降低患者的死亡率。

记者：在前沿技术的开发上，我们了解到目前天大医学院开发有两款芯片，请您介绍一下它们的特点及应用。

刘秀云：天津大学联合中国电子等自主研发了两款脑语者芯片，一个是C系列，一个是D系列，用于神经电生理信号的采集与解析。

目前，采集芯片已经迭代到了第三代，不仅填补了国内在脑机交互专用芯片领域的空白，也打破了国外的技术垄断，相关核心指标对标甚至超越了国际上主流芯片。目前，编解码芯片也已经流片，为国产高端医疗器械研发奠定了基础。

（编辑 赵晖 安桐瑶）