他把自己当作第一个实验对象,让我们看到了手术的未来(图)

圣地亚哥生药领域 【精英人物】系列报道(八)

药明康德报道:熟识拉里·斯马(Larry Smarr)的人,都知道他对生理数据的痴迷——拉里每天都详尽地记录自己摄入的每一个卡路里,定期收集大便分析肠道菌群的组成,并每隔几个月抽一次血,以统计100多种生物标志物的变化。在他任职的研究所,拉里甚至安装了32块大荧幕,专门用来显示他的胆固醇、血糖、胰岛素水平等72项数据。

拉里对数据的痴狂救了他的命。

“那个测量一切的男人”

在拉里的维基百科页面上,赫然写着“他因量化自己而闻名”。2012年,美国知名杂志《The Atlantic》也将拉里称为“那个测量一切的男人”。有趣的是,测量一切的拉里不是医学或生理学背景出生。作为一名成功的天体物理学家,拉里曾因黑洞与超级计算领域的研究获得了学界的认可,并在随后促成了全美高校超级计算机网络的建立,这也被视作是互联网最重要的雏形之一。

2000年,拉里来到了加州大学圣地亚哥分校,着手建立一家全新的研究所,这段旅程彻底改变了他的人生。毗邻太平洋的圣地亚哥充满了阳光与健康的气息,这深深触动了早已大腹便便的拉里,也让他果断开始减肥。作为一名科学家,他开始量化自己的饮食,计算一天服用多少粒鱼油对自己最健康。随后,他开始对数据上瘾。

“这就好像是毛衣松了一根线,一拉扯就停不下来。”拉里说。

于是拉里开始频繁拜访医生,并要求他们给自己做血检。“你不能自己说要血检就做血检,保险公司不会付钱的。”医生和他说。拉里的回答是自掏腰包。至今,他已经在血检上花了几万美元,但他一点都不后悔。

▲拉里任职的研究所有一面墙,上面全是拉里的生理数据(图片来源:STAT)

几年后,拉里发现了一些奇怪的数据——血检结果表明,他体内的CRP蛋白比健康上限高出了近5倍。随后,这个数字又跳到了15倍。“我压根不知道CRP是啥,”这名没有接受过丝毫生物医学训练的科学家说道:“所以我开始在PubMed和谷歌上寻找答案。”

网络资料告诉他,CRP是一种反映炎症的标志物。飙升的CRP水平表明他的身体一定出了什么严重的问题。

“我觉得自己是个随时会爆炸的气球”

担心自己健康的拉里带着血检数据拜访了医生。“他们问我,你有哪里不舒服吗?我说没有,但我这里有数据!”拉里回忆道:“如果我在太空中发现了这样的异常,我一定让所有的望远镜都盯着它看。可是医生让我回家,说等到有症状了再来看。

不久后,拉里的腹部出现了剧烈疼痛。“这完全是可以预料到的,”拉里一声叹息:“我不知道这些医生到底是怎么回事。”

医生没找到病因,用一些抗生素打发拉里回家。吃完抗生素后,拉里的肚子不疼了,但血液里的CRP水平依然居高不下。不安的拉里在23andMe做了一些测试,结果显示他携带有一个遗传变异,让他罹患克罗恩病的风险上升了80%。这是一种连现代医学都无法治愈的肠炎。

▲从23andMe的分析中,拉里得知了自己罹患克罗恩病的风险非常高(图片来源:23andMe)

于是,拉里的测量清单里又多了一项任务——分析大便。“每一克大便里都有十亿个细菌,每一个细菌都含有500万个碱基。”拉里说。这些储存了大量生理数据的排泄物能告诉拉里,他的肠道与免疫系统是否正常。

2011年,一次大便分析表明拉里体内的乳铁蛋白水平激增到了健康上限的125倍。同年,他的CRP水平比上限高出了27倍。后续的肠镜发现他的自身免疫系统正在不断攻击结肠壁,让它不断变厚。

一年后,长期的腹胀与便血让拉里回到了医院。这一次,治疗出现了意想不到的结果——在接受长达一个月的抗生素与类固醇治疗后,他的CRP水平下降到了接近正常的水平,但症状却没有完全消失。2016年,拉里的健康情况急转直下。全身扫描发现,由于结肠壁不断变厚,他的肠腔被挤压到了只有4毫米宽,而正常人的平均直径是4厘米。

▲医生正在指出手术中需要注意的部位(图片来源:UCSD)

更糟糕的是,无法顺利排出的大便在他的体内积累,并不断产生甲烷气体。他的肚子越来越涨。

“我的太太说我看起来好像怀孕了,”拉里回忆道:“我觉得自己是个随时会爆炸的气球。”

手术刻不容缓。

“技术都在那儿了,为什么患者用不上?”

手术前几天,拉里突然拨通了主刀医生索尼娅(Sonia Ramamoorthy)的电话,邀请她参观自己的虚拟现实(Virtual Reality)实验室。普通人难以想象这样的邀请,但索尼娅早已对此习以为常。“我第一次见他的时候,他给我展示了一整套PPT。我从没见过这样的病人。”索尼娅说。

拉里想要展示的是他结肠的3D影像。十多年前,科学家们就意识到,器官的3D影像能够指导外科手术的进行,于患者于医生都非常重要。但这样的影像需要将大量核磁共振获得的2D照片堆砌起来,并缩放到适合电脑屏幕投放的尺寸。这样的过程耗时费力,因此很少有外科医生会在手术前参考3D影像,他们也不得不在手术中随机应变,解决预期外的问题。

但拉里觉得这不是一个好现象。“当我意识到一定要进行手术时,我就想,既然我身边有那么多充满天赋的人,有大多数人无法接触到的计算机和可视化能力,为什么我不拿自己做个实验,看看3D影像能给医生带来怎样的好处呢?”拉里说。

在虚拟现实专家尤尔根(Jurgen Schulze)的帮助下,拉里在实验室里开发出了一套自动化建立3D影像的系统。对整个医疗领域而言,它充满革命性,也有望让每一名患者在术前都能获得自己器官的3D影像。

▲拉里向索尼娅展示的3D影像(图片来源:Xconomy)

第一眼看到拉里的结肠3D影像时,索尼娅惊呆了。人体的腹部有着太多不同的器官,它们的位置会随着每一次呼吸,甚至每一次小肠的运动而发生变化。因此,想要获得腹腔内的3D影像极为困难。

而拉里与尤尔根的技术看起来如此完美。索尼娅一眼就看到了几个手术的危险地带——拉里的结肠挤压在膀胱上,手术时稍有不慎,就会让尿液流满腹腔。此外,索尼娅还注意到拉里的大肠位置比预期更高,而且与脾脏紧紧相连。这名经验丰富的外科医生当场就意识到,他们的手术计划需要改动。

“那些2D影像不是很有用,它们不能让医生用三维的角度去思考。”索尼娅说。能够在虚拟现实的环境下观看这些结肠,并让它随心所欲地转动,简直是开辟了一篇新天地。

“你能带着这些3D影像到手术室来吗?”索尼娅问尤尔根。尤尔根犹豫了一下,没有马上答应。“我晕血……”他嘟囔着说道。

▲尤尔根(左)与拉里(右)一同开发了这个系统(图片来源:UCSD)

最终,尤尔根还是出现在了手术室。在3D影像的帮助下,拉里的手术进行得非常顺利。由于成功避开了主要的器官和血管,整个过程中,拉里仅出了15毫升的血,还不如一般血检出得多。尤尔根对此很满意。

索尼娅也同样感到很满意。据她估计,由于提前发现了脾脏与大肠的粘连,并预计到了可能出现的情况,她将手术的总时间缩短了一个多小时。“这就像谷歌地图一样,你知道你在哪里,知道离目的地还有多远,也知道前方有没有车祸,”索尼娅说:“我看着我的儿子与他们的Xbox游戏机,所有的技术都在那儿了,为什么患者用不上?”

对于“测量狂人”拉里来说,他醒来的第一件事,就是要求医生们测量他的CRP水平。在术后的几天,拉里见证了他的CRP数值从61下降到了42,又下降到了30,最终下降到了1以下。十多年来,这还是第一次。

▲在3D影像的帮助下,索尼娅医生的手术进行得非常顺利(图片来源:UCSD)

后记

尽管还没有完全恢复,拉里已经又踏上了征程。他的下一个目标,是利用他与尤尔根开发的系统,打造一个能全自动生成器官3D影像的软件。在未来的3-5年内,这些软件就有望问世。

“将来,我们会把更多技术引入手术室,减少手术的风险,缩短手术的时间,让患者的预后更好,”拉里充满激情地说道:“现在我们知道3D影像对手术来说很有价值,接下来我们要简化这款软件,让它的界面对用户更友好,并训练一批能熟练使用它的外科医生。”

动完手术后,69岁的拉里有足够的时间去实现自己的梦想。

参考资料:

[1] Welcome to my colon: A tech pioneer turns to virtual reality to guide his own surgery

[2] Larry Smarr Drives Innovation as Experimental Patient of the Future

[3] Look Twice, Cut Once

药明康德报道 题图者为拉里·斯马(Larry Smarr)

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