【人物特寫】陳端端：在“細(xì)細(xì)血管”中“精巧用力”
發(fā)布日期：2021-12-06 供稿：黨委宣傳部 聶軍銳 攝影：來源于本人
編輯：吳楠 審核：劉曉俏 閱讀次數(shù)：【編者按】在全黨深入開展黨史學(xué)習(xí)教育之際，黨委宣傳部特別推出“永遠(yuǎn)跟黨走、奮進(jìn)新征程”專題報道，全面展現(xiàn)學(xué)校加強(qiáng)黨的領(lǐng)導(dǎo)黨的建設(shè)取得的成績，生動講好北理工人的奮斗故事，廣泛凝聚學(xué)校事業(yè)發(fā)展的磅礴力量，以優(yōu)異成績慶祝中國共產(chǎn)黨成立100周年。
從牛津大學(xué)到北京理工大學(xué)，從力學(xué)到生物醫(yī)學(xué)工程，她在“細(xì)細(xì)血管”中精巧“用力”，把科研成果變?yōu)榉?wù)人民生命健康的診療平臺，她傾心工作、快樂生活，學(xué)為人師、行為世范，為學(xué)生樹立了青年成長的好榜樣，培養(yǎng)了一批批扎根生物醫(yī)學(xué)的優(yōu)秀學(xué)子，她是北京理工大學(xué)生命學(xué)院教授陳端端。
力學(xué)“青椒”，讓“血管怎么放支架？”充滿“智慧”
當(dāng)前，心血管疾病是人類健康的重大威脅之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國每年因病死亡的患者中，有超過40%的人是罹患心血管疾病，這也讓心血管疾病的研究與治療成為當(dāng)前醫(yī)療領(lǐng)域的一個重點(diǎn)和熱點(diǎn)方向。
2011年，陳端端學(xué)成歸國，來到北理工投身到生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，開啟自己的研究生涯。北理工科技報國、鼓勵創(chuàng)新的良好氛圍，讓陳端端將自己在力學(xué)領(lǐng)域的研究積累迅速與人民健康領(lǐng)域的需要結(jié)合起來。2015年，她將目光逐漸鎖定在這根“細(xì)細(xì)血管”上。
“我們開發(fā)的智能化系統(tǒng)針對血管病診療‘痛點(diǎn)’，能夠幫助醫(yī)生科學(xué)確定手術(shù)方案，并預(yù)測手術(shù)效果，直接服務(wù)于臨床治療。”談起自己的研究成果，陳端端如數(shù)家珍。近年來，伴隨微創(chuàng)手術(shù)技術(shù)的發(fā)展，血管支架等已成為治療心血管疾病的重要技術(shù)手段之一。以血管支架為例，作為“高值耗材”，一旦植入人體后不僅無法替換，而且使用壽命有限。
然而，在目前實(shí)際手術(shù)治療過程中，針對不同病情的患者，能否使用血管支架、選擇哪種適合類型的支架、支架結(jié)構(gòu)如何設(shè)計(jì)以及直接在血管中的放置位置，均要依賴于醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，而選擇不同的手術(shù)方案，將直接影響手術(shù)效果以及患者術(shù)后的生活水平。
血管介入智能診療平臺功能群
經(jīng)過多年潛心研究，陳端端帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)建立起針對不同種類血管疾病的血流、管壁受力等力學(xué)功能重構(gòu)模型，綜合運(yùn)用了力學(xué)、人工智能、計(jì)算技術(shù)等多種工學(xué)知識與技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出“血管介入智能診療平臺”——該平臺可以全方位幫助醫(yī)生進(jìn)行術(shù)前診斷、手術(shù)方案規(guī)劃、術(shù)后效果預(yù)測和疾病遠(yuǎn)期管理，建立起科學(xué)的評估機(jī)制，讓患者得到最優(yōu)的手術(shù)效果。
“我們的科研成果要讓百姓受益，科學(xué)的介入決策直接決定著患者生命的獲益。”“血管介入智能診療平臺”集合了動力學(xué)數(shù)據(jù)采集分析、醫(yī)學(xué)影像三維重構(gòu)、血管支架介入血流參數(shù)模擬等功能，打破了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)診療平臺單一功能限制，為醫(yī)生提供全面的診療決策輔助。
目前，陳端端團(tuán)隊(duì)已經(jīng)和中國人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院、首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京安貞醫(yī)院、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院等國內(nèi)多所知名醫(yī)院達(dá)成合作，血管介入智能診療平臺已在相關(guān)科室服務(wù)于一線診療和醫(yī)學(xué)研究。
“黑箱”+“白盒”，要讓血管手術(shù)方案“智能化”
“這是比較‘玄妙’的一步。”雖然，“血管介入智能診療平臺”已經(jīng)能為醫(yī)生提供科學(xué)的術(shù)前評估，但讓平臺真正實(shí)現(xiàn)“智能化”才是陳端端的 “終極追求”。
目前，陳端端已經(jīng)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于智能診療平臺，平臺經(jīng)過大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)處理效率和綜合多因素的風(fēng)險評估模型準(zhǔn)確性得到有效提升，實(shí)現(xiàn)了對患者病情的精準(zhǔn)判斷。但是，要實(shí)現(xiàn)平臺自動為患者規(guī)劃設(shè)計(jì)手術(shù)方案還要經(jīng)過一番艱苦攻關(guān)。
體外仿生循環(huán)系統(tǒng)
基于大數(shù)據(jù)的人工智能學(xué)習(xí)方式是一種“黑箱”模型，也就是在不知道其中數(shù)學(xué)原理的情況下，只是通過海量數(shù)據(jù)尋找規(guī)律。而經(jīng)典力學(xué)主導(dǎo)的傳統(tǒng)學(xué)科則是“白盒”，人們的研究是基于對于其中數(shù)學(xué)原理的了解掌握。
“距離實(shí)現(xiàn)智能規(guī)劃手術(shù)方案仍有兩大難題，一是醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)難以量化傳承，二是平臺數(shù)理方程方面仍有欠缺。”在陳端端看來，這正對應(yīng)了“黑箱”與“白盒”。
“為了解決兩大難題，在硬件上，我們研制了一套體外仿生系統(tǒng)。這套系統(tǒng)能夠模擬人體血管系統(tǒng)和血流環(huán)境，記錄醫(yī)生介入操作中的系統(tǒng)動力參數(shù)，理解手術(shù)操作經(jīng)驗(yàn)；在軟件上，我們將人工智能和現(xiàn)有數(shù)理模型有機(jī)結(jié)合，通過充分利用已有知識，讓人工智能進(jìn)一步提升計(jì)算精準(zhǔn)度和效率，實(shí)現(xiàn)兩類學(xué)科的共同發(fā)展。”對于智能平臺進(jìn)一步優(yōu)化方向，陳端端有著清晰的思路。
未來，陳端端將進(jìn)一步拓展平臺功能，讓平臺實(shí)現(xiàn)自主手術(shù)方案規(guī)劃，以期進(jìn)一步降低心血管手術(shù)難度，提高手術(shù)治療效果。
“跟我一起！”科技報國，快樂生活
陳端端（左三）在臨床一線
“端端老師，熱愛工作，熱愛生活，為國家和社會做有意義的事！”在學(xué)生們看來，陳端端為他們樹立起亦師亦友的學(xué)習(xí)榜樣！
“不能憑空做理論，理論一定是和實(shí)際需求相關(guān)聯(lián)的。”在交叉學(xué)科領(lǐng)域耕耘十五載，陳端端在指導(dǎo)研究生的過程中，非常注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，并將服務(wù)國家社會、關(guān)注人民生命健康的理念融入其中，在具體的研究過程中他時常教導(dǎo)學(xué)生要理論與實(shí)踐相結(jié)合，特別是要面向臨床需求開展研究。
“陳老師始終強(qiáng)調(diào)學(xué)生要參與實(shí)際臨床問題研究，要在科研實(shí)踐中鍛煉創(chuàng)新能力，要有家國情懷。她希望我們能從臨床發(fā)現(xiàn)問題、研究問題，最后將成果服務(wù)臨床，讓科研落地生根。”跟隨陳端端開展腦血流灌注仿真研究的2018級碩士研究生李澤燕這樣談及自己的導(dǎo)師。
“對于每名學(xué)生，我都會給他們安排不同的研究方向，但同時又能在我們團(tuán)隊(duì)的大方向中彼此銜接融合，互相補(bǔ)充。”目前，在陳端端指導(dǎo)下，她的4名博士生正分別針對流體力學(xué)計(jì)算、體外仿生系統(tǒng)、虛擬手術(shù)規(guī)劃和人工智能展開研究工作，研究成果同步推動團(tuán)隊(duì)科研工作不斷深入。“讓學(xué)生有成長，讓科研有成果”，陳端端始終保持科研育人的良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)科研成果層層遞進(jìn)。
從教至今，陳端端培養(yǎng)的十幾名博士、碩士已經(jīng)在北京、上海、深圳扎根生物醫(yī)學(xué)診療一線。他們始終秉承北理工人科技報國的理想，在醫(yī)療領(lǐng)域書寫新時代的青春華章。
“我希望我的學(xué)生能以一種舒適的狀態(tài)工作生活。”在陳端端看來，培養(yǎng)學(xué)生良好的道德修養(yǎng)、擁有良好的工作生活狀態(tài)是自己作為老師的責(zé)任。她也用自己健康向上、陽光溫暖的生活狀態(tài)，為學(xué)生們做出了表率。“保持一種舒適的狀態(tài)，才能持續(xù)長效地取得進(jìn)步。”在工作中陳端端是嚴(yán)謹(jǐn)導(dǎo)師，在生活中她也是喜歡畫畫、跳舞的時尚媽媽和學(xué)生們的大姐姐。
關(guān)愛家人、享受生活，持續(xù)保持熱情，這就是陳端端，一位蕙質(zhì)蘭心的北理工師者。
