安徽師范大學(xué)“肺腑之研”團(tuán)隊(duì)師生展開(kāi)研討交流。校方供圖

“大爺，您這設(shè)備放家里就能測(cè)。早上醒了一測(cè)，數(shù)據(jù)自動(dòng)傳到手機(jī)里，要是發(fā)現(xiàn)異常，會(huì)這樣‘嘀嘀’提醒您?！苯?，在安徽省某醫(yī)院的一次健康科普活動(dòng)中，安徽師范大學(xué)“肺腑之研”團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)姚駿耐心地向60歲的慢阻肺患者陳大爺演示便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備。

老人認(rèn)真端詳著手中巴掌大的儀器，臉上皺紋漸漸舒展：“要是以后真能在家里隨時(shí)監(jiān)測(cè)，就不用一次次往醫(yī)院趕做檢查了，那可真是幫了我們大忙！”

陳大爺不知道的是，這個(gè)“巴掌大”的設(shè)備，源自一群年輕人的不懈探索。不久前，它在第十九屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中，從全國(guó)數(shù)萬(wàn)項(xiàng)目中脫穎而出，斬獲“人工智能+”專(zhuān)項(xiàng)賽特等獎(jiǎng)。如今，團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究已發(fā)表在IJCAI、ACM TOIS等國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議與期刊上，團(tuán)隊(duì)還申請(qǐng)了4項(xiàng)國(guó)際專(zhuān)利，其中一項(xiàng)歐盟專(zhuān)利已正式獲得授權(quán)。

這不僅是安徽師范大學(xué)在該賽事上的歷史性突破，更讓這支由通信工程與醫(yī)學(xué)背景學(xué)生組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)走進(jìn)公眾視野——他們歷時(shí)3年、迭代百次，用科技初心回應(yīng)民生關(guān)切，為慢阻肺患者搭建起一道“家門(mén)口的健康防線”。

好選題源于社會(huì)需求

一切的開(kāi)始，源于醫(yī)院走廊里的一聲聲咳嗽。

起初，該校通信工程專(zhuān)業(yè)教師馮友宏帶著姚駿等幾個(gè)學(xué)生來(lái)到蕪湖一家三甲醫(yī)院。他們的任務(wù)是協(xié)助醫(yī)院呼吸科建立慢阻肺患者的電子數(shù)據(jù)庫(kù)?！坝形淮鬆斁妥诳繅Φ乃芰弦紊?，手里攥著一疊皺巴巴的繳費(fèi)單和CT片。他每咳一聲，整個(gè)肩膀都跟著聳動(dòng)，好像用盡了全身的力氣?！币︱E回憶。

慢阻肺患者需長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)干預(yù)，常規(guī)診療模式卻有諸多不便：每月多次往返醫(yī)院做肺功能檢查、CT掃描，重癥患者月支出可達(dá)數(shù)千元，對(duì)普通家庭是沉重負(fù)擔(dān)。

病歷數(shù)據(jù)背后，是一個(gè)個(gè)具體的無(wú)奈。國(guó)家衛(wèi)生健康委2024年11月發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：我國(guó)慢阻肺患者已近1億，而患病知曉率僅0.9%，肺功能檢查率僅4.5%。

“要用專(zhuān)業(yè)知識(shí)為患者做點(diǎn)什么！”指導(dǎo)教師馮友宏的提議引發(fā)全員共鳴。“用我們所學(xué)的通信工程、電子技術(shù)，融合AI與信息手段，咱們來(lái)一起研發(fā)一套無(wú)輻射、低成本的居家監(jiān)測(cè)方案吧。”這個(gè)大膽的想法，瞬間點(diǎn)燃了所有人的熱情。他們決定填補(bǔ)患者“離院之后”的監(jiān)測(cè)空白。

團(tuán)隊(duì)將項(xiàng)目命名為“肺腑之研”，既取“肺腑之言”諧音，彰顯真誠(chéng)的科研態(tài)度，更承載著“用技術(shù)守護(hù)呼吸，讓健康觸手可及”的初心。

另一位指導(dǎo)老師布赫坦言：“好的科研選題必須源于社會(huì)需求，這群年輕人以技載情，從民生痛點(diǎn)錨定研發(fā)方向，這是項(xiàng)目走深走實(shí)的根本。”

帶著這份使命，團(tuán)隊(duì)踏上三年科研攻堅(jiān)路。

在試錯(cuò)中將構(gòu)想變成現(xiàn)實(shí)

決心易下，道路難行。傳統(tǒng)肺功能監(jiān)測(cè)依賴價(jià)格不菲的大型醫(yī)院設(shè)備，如何將其核心功能“微縮”進(jìn)一個(gè)家用設(shè)備？這是一條幾乎無(wú)人走過(guò)的路?！拔覀儾皇且龅诙€(gè)醫(yī)院，而是做第一個(gè)‘家庭呼吸守護(hù)者’?！眻F(tuán)隊(duì)成員張泉雨同學(xué)說(shuō)，大家決定拋開(kāi)“復(fù)制醫(yī)院”的思維定式，從頭構(gòu)建一套全新的家庭監(jiān)測(cè)邏輯。

第一步是“監(jiān)測(cè)什么”？團(tuán)隊(duì)泡在圖書(shū)館和數(shù)據(jù)庫(kù)里，查閱了上百篇醫(yī)學(xué)與工程學(xué)交叉的前沿文獻(xiàn)；多次拜訪醫(yī)院的呼吸科專(zhuān)家，一聊就是幾個(gè)小時(shí)；不只是追求單一指標(biāo)的極致精度，更是通過(guò)多維度、高頻次的日常監(jiān)測(cè)，用數(shù)據(jù)趨勢(shì)來(lái)捕捉疾病早期的蛛絲馬跡。這一核心思路的轉(zhuǎn)變，成為項(xiàng)目破局的關(guān)鍵。

團(tuán)隊(duì)教師劉小明介紹，為了進(jìn)一步貼合臨床需求，團(tuán)隊(duì)與皖南醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生組成了跨學(xué)科攻堅(jiān)小組。醫(yī)學(xué)生篩選生理參數(shù)，工科生專(zhuān)攻傳感器與電路開(kāi)發(fā)。團(tuán)隊(duì)成員王玉姣說(shuō)，他們“經(jīng)常為一個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)該不該保留，爭(zhēng)論到面紅耳赤”。

在硬件開(kāi)發(fā)上，團(tuán)隊(duì)基于FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）芯片研發(fā)出全新的DDS（直接數(shù)字頻率合成）調(diào)頻檢測(cè)電路。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，設(shè)備不僅能靈活適配不同患者，監(jiān)測(cè)精度較傳統(tǒng)方式提升20%以上，硬件成本還大幅降低，為產(chǎn)品進(jìn)入普通家庭掃清了首要障礙。

在研發(fā)軟件“讀懂”信號(hào)方面，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人姚駿提出的GSDNet（圖譜擴(kuò)散網(wǎng)絡(luò)）算法，如同敏銳的“健康偵探”，能訓(xùn)練AI識(shí)別肺部超聲特征與病情變化的關(guān)聯(lián)，有效緩解了傳統(tǒng)診斷方法在動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與早期預(yù)警環(huán)節(jié)面臨的技術(shù)難題。

但算法落地并非一帆風(fēng)順，凌晨的實(shí)驗(yàn)室里，姚駿揉著干澀的雙眼，屏幕上的模型測(cè)試結(jié)果依然準(zhǔn)確性不佳。項(xiàng)目初期，小樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練導(dǎo)致模型泛化能力不足，是團(tuán)隊(duì)面臨的首要難題。

這段攻堅(jiān)歷程，也讓團(tuán)隊(duì)成員對(duì)知識(shí)的理解發(fā)生了質(zhì)的飛躍。過(guò)去，他們總覺(jué)得書(shū)本上的知識(shí)像一座座孤立的島嶼。而這一次，信號(hào)處理、電路設(shè)計(jì)、算法創(chuàng)新……這些原本分散的內(nèi)容被一點(diǎn)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)?！熬拖裆⒙涞恼渲?，終于連成了一條完整的項(xiàng)鏈。”王玉姣感慨。通過(guò)反復(fù)修正模型、解析異常數(shù)據(jù)，他們真正實(shí)現(xiàn)了從“知道”到“理解”的跨越。

技術(shù)攻堅(jiān)之外，備賽過(guò)程中的一次小分歧也讓團(tuán)隊(duì)愈發(fā)凝聚。究竟該由技術(shù)核心上臺(tái)匯報(bào)，還是讓表達(dá)能手主講？爭(zhēng)論僵持不下時(shí)，校團(tuán)委王申振老師提醒大家：“這個(gè)項(xiàng)目最動(dòng)人的，正是你們真實(shí)的攻堅(jiān)歷程。”團(tuán)隊(duì)豁然開(kāi)朗，決定由親歷每一個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)長(zhǎng)姚駿主講。比獎(jiǎng)項(xiàng)更珍貴的，是賽后走出答辯室的那個(gè)瞬間——學(xué)校的老師們正靜靜守在門(mén)外，臉上帶著一致而溫暖的笑容，沒(méi)有急著追問(wèn)結(jié)果，只是安然注視著這群眼里閃著光的年輕人。

從競(jìng)賽邁向?qū)嶋H應(yīng)用新起點(diǎn)

“我們不只是參賽團(tuán)隊(duì)，更是科研小隊(duì)。”隊(duì)員胡一飛的驕傲，源自團(tuán)隊(duì)的硬核實(shí)力，更來(lái)自團(tuán)隊(duì)間的默契。這支融合信息、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科背景的隊(duì)伍，目標(biāo)一致，行動(dòng)同步，師生并肩，成員在反復(fù)打磨中完成從“學(xué)生”到“研究者”的蛻變。

聚光燈熄滅，獎(jiǎng)杯被收起，但“肺腑之研”團(tuán)隊(duì)的故事，卻翻開(kāi)了更具重量的一頁(yè)——載譽(yù)歸來(lái)，比賽終點(diǎn)成為產(chǎn)品落地的起點(diǎn)。團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有止步于獎(jiǎng)狀和專(zhuān)利證書(shū)，而是努力將研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為實(shí)在的醫(yī)療成效。

該項(xiàng)目已與相關(guān)單位共建了多模態(tài)醫(yī)療體系，并在一些社區(qū)健康服務(wù)場(chǎng)景中開(kāi)展輔助使用與效果觀察。例如，在安徽某社區(qū)的健康管理試點(diǎn)中，團(tuán)隊(duì)遇到了使用設(shè)備3個(gè)月的李阿姨?！斑@個(gè)‘小盒子’成了我的‘定心丸’?！彼差^柜上的設(shè)備，對(duì)前來(lái)回訪的隊(duì)員說(shuō)，“以前總覺(jué)得肺里那口氣提不上來(lái)就得往醫(yī)院跑，心里慌?，F(xiàn)在它每天給我‘報(bào)平安’，數(shù)據(jù)一看，心里就踏實(shí)多了?！?/p>

臨床監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示，該AI監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有效減少了患者往返醫(yī)院的頻次，既為患者節(jié)省了寶貴時(shí)間，也降低了就醫(yī)成本，基本實(shí)現(xiàn)“讓數(shù)據(jù)多跑路，讓患者少跑腿”的初衷?！凹夹g(shù)的終點(diǎn)不是論文或?qū)＠?，而是人?！币︱E說(shuō)，“希望每一個(gè)慢阻肺患者都能用得起、用得上我們的設(shè)備。讓守護(hù)呼吸健康，變得簡(jiǎn)單、平常”。

他們的故事仍在繼續(xù)——在實(shí)驗(yàn)室里，在病房中，在每一個(gè)需要呼吸守護(hù)的角落。這條以科技守護(hù)呼吸健康的應(yīng)用道路，才剛剛啟程。

張婷婷 茅文穎 中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 王海涵 王磊