初心为灯照亮科研之路——西京医院董海龙教授团队教育部科学技术进步奖团队攻坚纪实

2021
06/19

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米勒之声
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在围术期尤其是麻醉中对患者进行麻醉深度和脑功能监测十分重要,有助于实现麻醉方案最优化。




 





初心为灯照亮科研之路

——西京医院2020年教育部科学技术进步奖

团队攻坚纪实


历时12年刻苦攻关,从全身麻醉机制入手,聚焦高危手术患者人群,结合临床监测预警,设计研发的新型麻醉深度监测系统,有效促进了患者围术期脑功能恢复,减少了严重并发症的发生。3月24日,教育部科学技术奖励评选结果揭晓,空军军医大学西京医院麻醉与围术期医学科董海龙主任团队完成的《围术期脑功能调控机制与监测技术转化》研究项目荣获教育部科学技术进步奖一等奖。这是该学科继2011年获得国家科技进步一等奖后,再次摘得的国家级高层次奖项。这一研究成果的推广应用将对围术期患者脑功能恢复起到积极作用。


 

初心:以解决临床问题为科研出发点

据文献报道,全球每年手术例数约3.2亿台,中国2019年手术例数超过6000万台,其中,围术期脑功能相关并发症发生率高达30.4%-41.4%。世界老龄人口达9.62亿,占比13%,中国老龄人口超过2.2亿,占比16.1%,由于老年人大脑脆性增加,围术期脑功能相关并发症的发生率更高,且远期发生率也可达12.7%,除影响患者生活质量外,目前证实脑功能相关并发症与患者术后死亡率增加密切相关,因此这一现象日益引起国际医学界的广泛关注。

围术期睡眠紊乱、术后认知障碍、围术期脑功能损伤等围术期神经功能改变与麻醉及手术过程中的脑功能状态改变密不可分。如果能够揭示围术期脑功能障碍的神经机制,找到客观反应围术期脑功能状态的监测手段,并据此实现脑能调控,将从根本上减少围术期脑功能相关并发症发生,促进患者康复,同时为意识、睡眠、认知等神经科学问题提供重要理论依据。2003年,两度海外留学的董海龙在老师熊利泽教授确立的“开展科学研究以提升学科知名度”的学科发展思路引领下,将研究方向锁定围术期脑功能的变化,带领团队以问题为导向、以需求为牵引,对围术期神经认知功能障碍及脑损伤的机制与保护展开研究。


 

坚持:咬定青山不放松才能有所作为

研究方向是每位科研工作者心中的“青山”,做科研就是要咬定自己认为有价值的“青山”,挥洒“千磨万击还坚劲”的挺拔精神,才能翻过高山,看到胜利的曙光。

全麻药物的广泛应用及技术进步推动了对全麻机制的探索,然而全麻药物如何作用于不同类型神经元,进而影响神经网络功能仍然是未解的重大科学问题。传统观点认为全麻药物通过抑制兴奋性神经信号,增强抑制性神经信号而导致意识消失,然而一些研究观察中发现的麻醉后功能脑区能量代谢增强的现象却无法用传统观点解释。对此,研究人员开展了大量的临床和基础研究。

作为麻醉医生的董海龙在工作伊始就观察到,有些患者手术麻醉后出现了脑功能的异常,那时的他就在思索:麻醉药物到底怎样发挥作用?麻醉到底使大脑发生了怎样的改变?2003年在国外学习期间的他就和国外老师一起进行了系统研究并提出了麻醉药物“双向调节”新假说。回国后的他立志在此领域进行深入的探索却遇到了困难:该领域在国内尚处空白无所借鉴,没有团队没有设备没有场地……这时有人劝他,沿着博士成熟的课题继续做、跟随国际前沿热门的方向做都会容易许多,不仅好拿课题还能快速成名,何苦在一条荆棘路上摸爬滚打。经过思索,董海龙认为作为一名医生,一定要以解决临床问题为切入点不能轻言放弃,作为一名科研工作者一定要有自己心中理想灯塔不灭……在一间破旧的小屋内,他用仅有的科研经费购买了几台实验必需设备,就在这样的“实验室”开始了科研起步的艰苦阶段,此时,老师熊利泽教授多次鼓励和支持。2009年,连续3篇的SCI论著发表,标志着构建的具有自主知识产权的麻醉行为学研究体系被国际认可。为了将研究推向纵深,他又同加拿大渥太华大学、上海科技大学、北京生命科学研究所和英国帝国理工大学领域内知名专家并肩作战,在步入二十一世纪的第二个十年,随着美国和中国“脑计划”都将意识列为核心研究内容,各种实验方法的飞速进步,麻醉机制研究终于迎来了属于自己的春天。随着一个个问题的被揭示,一篇篇成果的被发表,团队也一步步的跻身国内一流梯队、正在朝着更高的方向迈进……。

“追求卓越”的科室文化在麻醉与围术期医学科老中青三代科研人员中接续传承,培育出一代代优秀青年学子。临床工作结束后董海龙总是再回到办公室或实验室继续工作至深夜,别人视作休闲时机的节假日,被他视为“难得”的科学研究时间。这样高强度、高专注度的工作模式,他坚持了二十余年。团队成员钟海星在显微镜下做手术一做就是一天,待到手术结束,眼睛看什么都是重影的;为研究不同剂量药物对小鼠行为的影响;张昊鹏通宵紧盯屏幕一帧帧回放录像,记录各项指标探寻内在联系;啮齿类动物的昼夜节律不同于人类,赵广超为了研发改进与研究更为匹配的行为学设备,更是近乎奔走遍了国内与之相关的实验室,熬过了数不清通宵;路志红、聂煌、杨谦梓为了推进监测设备的临床研究,辗转奔波于国内各大三甲医院,组织团队进行一轮又一轮方案讨论,一次又一次的沟通协调临床试验进度。

正如董海龙所言:科研之路虽各不相同,但有几点相似,那就是要有扎实的根基,经过长久的积淀与坚持,要甘坐十年冷板凳,才能实现创新突破。

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西京医院董海龙教授团队在国际期刊的研究成果发表情况
 

收获:五个创新点展现团队科研实力

心中有信仰,脚下有力量。对知识和真理的热爱与渴求为团队注入“源头活水”,不竭动力。在教育部创新团队支持计划、973计划等30余项课题支持下,董海龙团队历时10余年取得系列研究成果:

——发现了全麻药物在脑内的兴奋性与抑制性双向调节作用,并揭示这一作用具有神经环路特征,据此在国际上首先提出“兴奋性与抑制性双向调节”新假说。

——在国际上首先发现Orexin递质系统主动调控麻醉向觉醒转换的现象并阐明其引起皮层觉醒的机制,改变了麻醉后觉醒是被动恢复过程这一传统认识,确立了Orexin在麻醉向觉醒转换中的“扳机”地位。

——围绕老龄患者围术期脑功能状态异常,发现脑内受体与配体表达失衡、离子通道功能异常及氨基酸代谢障碍是术后学习记忆功能减退等脑功能异常的关键机制,进而以此为干预靶点证实多种措施可显著减轻围术期脑损伤,据此创建了围术期脑功能并发症防治策略。

——设计研发了具有我国自主知识产权的适合中国人群的新型麻醉深度监测系统,首次提出“脑镇静量化程度(Ai)”概念,采用脑电和麻醉深度趋势数据实时同步显示和记录,实现了临床精准化麻醉管理,并改善患者远期预后。

以上研究成果相继在Nat Neuronsci、J Clin Invest、Mol Psychiatry、Br J Anaesth等领域内知名期刊发表,先后被写入包括国际麻醉学权威教科书《Miller’s Anesthesia》、《Anesthetic Pharmacology》在内的37部英文专著,并在世界麻醉机制研究大会和美国哈佛大学医学院进行专题学术报告。期间,学科共获国家各类专利17项、软件著作权14项。培养研究生257名,其中2人获全军优秀博士论文、3人获陕西省优秀博士论文、6人获全军优秀硕士论文,这些学生毕业后成为麻醉与围术期医学领域的中坚力量,活跃在医教研一线,不少更是成为了所在科室的学科带头人。

 

实效:研究成果为精准麻醉提供指引

在围术期尤其是麻醉中对患者进行麻醉深度和脑功能监测十分重要,有助于实现麻醉方案最优化。该课题的转化医学研究成果——新型Conview麻醉深度监测仪,首次实现了脑电和麻醉深度趋势数据实时同步显示和记录,全方位、立体化、多维度精确呈现患者实时麻醉状态,为临床麻醉中即时调节全麻药物使用剂量,维持合理的麻醉深度,实施精准化麻醉管理提供了重要保障,减少了麻醉过浅所致应激或麻醉过深所致神经功能损害,改善了患者的远期预后。设备已于 2015 年通过国家食品药品监督管理局检验,成功获批上市,目前在西京医院、上海华山医院、北京医院、武汉协和医院、湘雅三院等 140 家医院应用,累计提供全麻监测服务18万‬余次,成为国内首家获得三类医疗器械证的麻醉深度监测产品。

86岁的患者刘老,因腿部骨折入院计划接受手术,除了骨折部位外,患者还合并冠心病和脑卒中,术前家属除了担心手术的风险外,还表示刘某老伴儿几年前因为手术,术后好长时间都不认识家里人和邻居,生活很难自理,他们都怕刘某也出现类似的问题。针对刘某的情况,西京医院麻醉科团队应用新策略,术前对患者同型半胱氨酸进行检查,确认他确实属于术后认知功能障碍易感人群,术中除了控制好呼吸、血液循环,麻醉医生通过将监测的麻醉镇静情况和药物滴定相结合,把麻醉镇静深度控制在正常区间,手术顺利结束后在持续的脑功能监测下患者回到病房,轻声喊出了在那里守护已久的孙子的名字,随后的几天里患者各项指标和脑功能均正常,看着老人一天天的好转,家属悬在心里的那块石头终于落地了,其实,像这样的故事在西京医院麻醉与围术期医学科每天都在发生……这其中发挥关键作用的,正是上述转化医学研究成果。像刘老一样,受益于该成果的患者还有很多……在此之前,老年患者术后脑功能异常发生率较高(表现为:谵妄、认知功能减退、情绪改变等),在某些特定手术类型后发生率可高达30%,随着研究成果的转化和麻醉深度监测技术的推广,国内三甲医院目前老年患者术后脑功能异常发生率可降至10%以下。

雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。这是该学科继2011年获国家科技进步一等奖和2005、2008、2016年三获陕西省科学技术一等奖后,研究成果再创新突破,这让整个团队倍感兴奋。但获得奖项不是目的、成果产出亦非终点,他们并没有停止奋斗的脚步。面对围术期脑健康这一热点研究领域,至今仍有大量难题需要破解,团队依旧心怀梦想潜心探索着。他们期待在用所学所研提高临床诊疗和研究水平、造福患者的同时,深入探索脑科学奥秘,为解析意识状态,提升中国神经科学研究实力继续贡献力量。

(张昊鹏、钟海星)


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关键词:
西京医院,董海龙,围术期,并发症,科研

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