來自北京大學(xué)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)The NeuroVisionaries

在2024年醫(yī)學(xué)大挑戰(zhàn)（MGC）總決賽中

從來自世界各地的近60支隊(duì)伍中脫穎而出

獲得Nascent賽道中國賽區(qū)冠軍、全球季軍

在北京大學(xué)第三醫(yī)院神經(jīng)外科

楊辰龍老師的帶領(lǐng)下

經(jīng)過三輪線上評(píng)比和兩輪線下答辯

團(tuán)隊(duì)推出了

“基于AI的可穿戴多模態(tài)眼-顱壓監(jiān)測與控制系統(tǒng)”

該成果得到了多位專家評(píng)委的高度評(píng)價(jià)

這份榮譽(yù)的背后

是成員們由一名普通患者的就診經(jīng)歷出發(fā)

展開的諸多思考與實(shí)踐

懷揣著對(duì)醫(yī)療健康的無限熱愛

他們踏上了這段寶貴的旅程

↓↓The NeuroVisionaries團(tuán)隊(duì)成員↓↓

臨床醫(yī)學(xué)院2021級(jí)本科生雷若龍

臨床醫(yī)學(xué)院2021級(jí)本科生馬克、潘麗珊

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院2022級(jí)本科生李硯霓、甘嘉程

經(jīng)濟(jì)學(xué)院2021級(jí)本科生趙子涵

信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院2022級(jí)本科生張楚豫

工學(xué)院2023級(jí)研究生楊凱程

△團(tuán)隊(duì)成員在比賽現(xiàn)場向評(píng)委匯報(bào)成果

△海報(bào)展示環(huán)節(jié)（右二為新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長Chong Yap Seng教授；右三為MGC聯(lián)合主席Lee Yinn Yi女士）

△決賽答辯環(huán)節(jié)

△決賽頒獎(jiǎng)儀式，左一：Lee Yinn Yi，MGC聯(lián)合主席 左二：Chong Yap Seng教授，新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長，右三至右八：The Neurovisionaries團(tuán)隊(duì)成員 右二：Wang Weihan, MGC聯(lián)合主席 右一：Dinesh Visva Gunasekeran教授，MGC學(xué)術(shù)負(fù)責(zé)人

緣起：患者困境的思考

團(tuán)隊(duì)隊(duì)長雷若龍同學(xué)在北京大學(xué)第三醫(yī)院實(shí)習(xí)期間，長期跟隨神經(jīng)外科的楊辰龍醫(yī)生學(xué)習(xí)。有一天，楊醫(yī)生面診了一位患有視野缺損的患者。在此之前，此名患者已經(jīng)在多家醫(yī)院進(jìn)行過檢查，都沒有提示任何器質(zhì)性的疾病。為了徹底找到答案，楊辰龍醫(yī)生謹(jǐn)慎地詢問患者是否愿意接受腰穿測壓的檢查。

結(jié)果令所有人震驚：該名患者的顱內(nèi)壓只有37mmH?O，顯著低于正常水平（70～180 mmH?O）。

革新：無創(chuàng)監(jiān)測的愿

△眼顱壓力失穩(wěn)相關(guān)疾病的致病機(jī)理

為了維持正常的顱內(nèi)壓（ICP），患者需要長期進(jìn)行顱內(nèi)壓監(jiān)測。但目前的ICP監(jiān)測方法往往具有侵入性，腰椎穿刺等傳統(tǒng)方法不僅會(huì)給患者帶來疼痛和不適，還有顯著的感染風(fēng)險(xiǎn)。此外，這些方法僅能提供間歇性測量無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

團(tuán)隊(duì)成員在看到該現(xiàn)象后思考到：是否有一種更人性化、更智能化的方式來緩解患者的痛苦、守護(hù)患者的健康？

將醫(yī)療程序從“疼痛”變成“無感”，不只是一個(gè)有趣的想法，更是一個(gè)不斷激勵(lì)著無數(shù)臨床科學(xué)家獻(xiàn)身科研的崇高使命。因此，團(tuán)隊(duì)成員們開始創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，著手改善當(dāng)前的監(jiān)測技術(shù)。

革新：無創(chuàng)監(jiān)測的愿景

在此背景下，The NeuroVisionaries團(tuán)隊(duì)，開展了基于AI的多模態(tài)無創(chuàng)眼顱壓力監(jiān)測與調(diào)控系統(tǒng)的研發(fā)工作，通過結(jié)合多模態(tài)無創(chuàng)測量手段，希望獲得比單一方法更準(zhǔn)確、更全面的眼壓與顱內(nèi)壓數(shù)據(jù)，創(chuàng)新性研發(fā)出了ICP Kit，并最終取得了理想的成果。

此方法采用“3+1”設(shè)備策略：經(jīng)顱多普勒頭帶（Transcranial Doppler Headband）、壓力傳感眼鏡（Smart Contact Lenses）和鼓膜壓力耳塞（Tympanic Pressure Earbuds）用于無創(chuàng)、連續(xù)的ICP測量，輔以壓力腰帶（Pressure Waistband）用于低ICP水平患者的長期顱內(nèi)壓調(diào)節(jié)。

△ICP Kit原理簡介

無創(chuàng)ICP測量的模型搭建

在團(tuán)隊(duì)研發(fā)的ICP Kit系統(tǒng)中，“3+1”其中的“3”部分便為無創(chuàng)ICP測量的模型。團(tuán)隊(duì)成員們根據(jù)前人相關(guān)研究的文獻(xiàn)入手，創(chuàng)新性模擬搭建了測量血流速度、監(jiān)測眼內(nèi)壓和測量鼓膜壓力的系統(tǒng)，力圖以完全無創(chuàng)的方式通過各種間接數(shù)據(jù)的測量和分析來得出顱內(nèi)壓的結(jié)果。

經(jīng)顱多普勒頭帶：它就像是給大腦裝上了一個(gè)“測速儀”。通過使用超聲波測量顳窗深部大腦血管的血流速度，來間接推斷顱內(nèi)壓的變化。

△經(jīng)顱多普勒頭帶模式圖

壓力傳感眼鏡：它用于實(shí)時(shí)監(jiān)測眼內(nèi)壓進(jìn)而監(jiān)測與眼壓密切相關(guān)的顱內(nèi)壓。

△壓力傳感眼鏡模式圖

鼓膜壓力耳塞：這個(gè)小巧的耳塞能精確測量佩戴者鼓膜的壓力。前期研究已證實(shí)，鼓膜壓力也會(huì)隨著顱內(nèi)壓的變化而波動(dòng)。它就像是給你的耳朵裝上了一個(gè)微型“氣壓計(jì)”，靜靜地傾聽著你大腦的“氣壓變化”。

△鼓膜壓力耳塞模式圖

這三種設(shè)備收集的海量數(shù)據(jù)都會(huì)匯集到團(tuán)隊(duì)成員自主搭建的NeuroEDC軟件平臺(tái)上。這個(gè)平臺(tái)不僅能不斷用優(yōu)化的算法反映眼顱壓力穩(wěn)態(tài)，還能讓醫(yī)患雙方實(shí)時(shí)監(jiān)控眼顱壓力數(shù)據(jù)。團(tuán)隊(duì)還在NeuroEDC平臺(tái)上植入了醫(yī)療文本中英文自動(dòng)識(shí)別OCR功能，可以幫助患者與研究人員輕松記錄及數(shù)字化處理各種醫(yī)療文本。

△NeuroEDC網(wǎng)頁界面

團(tuán)隊(duì)成員現(xiàn)已經(jīng)制作出相關(guān)模型實(shí)物，并在相關(guān)部分患者上完成系統(tǒng)的精確性驗(yàn)證，相信在不遠(yuǎn)的將來，該系統(tǒng)將會(huì)投入臨床使用，消除更多患者的痛苦。

長期顱內(nèi)壓調(diào)整的系統(tǒng)制作

團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了腹壓調(diào)控設(shè)備——一款可定時(shí)定量的壓力腰帶，它會(huì)通過誘導(dǎo)類似瓦爾薩爾瓦動(dòng)作的效果來增加顱內(nèi)壓。這為那些長期顱內(nèi)壓偏低的患者提供了一種新的物理調(diào)控手段，并提供了一種可控、便攜的自我管理工具，簡化了治療過程，提高了生活質(zhì)量。

△壓力腰帶實(shí)物圖

未來：傾聽大腦的聲音

傳統(tǒng)的顱內(nèi)壓測量方法除了疼痛，還存在高感染風(fēng)險(xiǎn)和出血隱患，并且會(huì)在監(jiān)測過程中嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和治療意愿。而經(jīng)由團(tuán)隊(duì)的努力研究與實(shí)際應(yīng)用，通過測量的實(shí)際數(shù)據(jù)與測試患者的后續(xù)反映來看，該創(chuàng)新技術(shù)無疑將為患者提供更安全、便捷、高效的監(jiān)測與調(diào)控平臺(tái)。

△腹壓調(diào)控設(shè)備（左上）及其功能驗(yàn)證（右上）、李女士贈(zèng)送的錦旗（左下）及用心良苦精心制作的“處方筆之花”（右下）

賽事簡介

醫(yī)學(xué)大挑戰(zhàn)比賽（MGC）是由新加坡國立大學(xué)楊潞齡醫(yī)學(xué)院（NUSMed）發(fā)起的學(xué)生領(lǐng)導(dǎo)的醫(yī)學(xué)創(chuàng)新項(xiàng)目，旨在鼓勵(lì)醫(yī)學(xué)生發(fā)現(xiàn)未滿足的醫(yī)療需求，并與其他學(xué)院的學(xué)生共同組建跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)（2～8人），探索創(chuàng)造性和超越常規(guī)的解決方案來滿足這些需求。活動(dòng)包括前期準(zhǔn)備和總決賽。總決賽將在新加坡國立大學(xué)醫(yī)學(xué)教育中心（CenMED）線下舉行，評(píng)比標(biāo)準(zhǔn)包括創(chuàng)意、設(shè)計(jì)質(zhì)量、醫(yī)療影響和商業(yè)策略，是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和合作精神的一次全方位考察。該比賽每年都會(huì)吸引來自世界各國頂尖高校的幾十支隊(duì)伍參賽。

同學(xué)感想

2021級(jí)臨床醫(yī)學(xué)院本科生 雷若龍

醫(yī)學(xué)不僅僅是一門科學(xué)，它更是一門關(guān)乎人性、關(guān)乎專業(yè)理性，同時(shí)也關(guān)乎任何人最樸素情感訴求的藝術(shù)。在這藝術(shù)長河中，我們的創(chuàng)新或許只是一抹微光，但正是這眾星拱月之勢，終將匯聚成照亮病患之路的光芒。通過這份努力，我們不僅希望減輕患者的痛苦，更希望他們能在治療過程中感受到被理解和尊重的溫暖。科技創(chuàng)新，旨在不斷提升醫(yī)療體驗(yàn)，讓更多患者受益，這既是我們團(tuán)隊(duì)的愿景，也是我們不斷前行的動(dòng)力。

2022級(jí)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院本科生 李硯霓

這次經(jīng)歷讓我們深刻體會(huì)到合作與交流的獨(dú)特魅力。跨越學(xué)科邊界的合作，融合不同領(lǐng)域智慧讓臨床設(shè)想從實(shí)驗(yàn)室逐步走向現(xiàn)實(shí)；跨越文化差異的交流，打破固有思維模式讓不同視角下的想法碰撞出更多火花。未來，繼續(xù)懷揣合作交流的熱忱，不斷探索新的技術(shù)和方法，為全球患者的健康貢獻(xiàn)力量，將是我們始終追求的目標(biāo)。

2021級(jí)經(jīng)濟(jì)學(xué)院本科生 趙子涵

我們希望前沿的醫(yī)學(xué)理論和工程技術(shù)不僅僅被局限在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，而是在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中不斷打磨產(chǎn)品、修正戰(zhàn)略并在行業(yè)乃至社會(huì)層面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。團(tuán)隊(duì)將秉持持續(xù)打破固有模式的革新精神和以實(shí)踐積累為核心的研發(fā)理念，在復(fù)雜環(huán)境下嘗試創(chuàng)造新的市場增量，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與應(yīng)用雙向賦能。

通過此項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)以及AI技術(shù)的運(yùn)用，在不遠(yuǎn)的將來，NeuroEDC將能夠識(shí)別復(fù)雜的顱內(nèi)壓變化模式，提供早期預(yù)警和個(gè)性化治療建議。監(jiān)測顱內(nèi)壓或許會(huì)變得像測量體溫一樣簡單和日常，讓患者能夠?qū)崟r(shí)了解自己的身體健康狀況，傾聽來自大腦的聲音。

團(tuán)隊(duì)同學(xué)們也將在未來繼續(xù)深入探索有關(guān)醫(yī)學(xué)健康的課題研究，真正做到將前沿科技手段用來改善一名名普通患者所面臨的種種需求，讓每一個(gè)生命都能夠得到充分的尊重與理解。

△MGC 2024 Grand Finale全球所有獎(jiǎng)項(xiàng)獲得者及MGC組委會(huì)合影

特別鳴謝北京化工大學(xué)材料學(xué)院王浩然老師實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)智能工程與自動(dòng)化學(xué)院李端玲老師實(shí)驗(yàn)室、北京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院熊永平老師實(shí)驗(yàn)室提供的技術(shù)支持（排名不分先后）。