他们让麻醉的“群体经验”变成“个体精准治疗”

转自：中国科学报

在无影灯照射下的手术台上，丙泊酚作为现代麻醉的常用药物，掌控着患者沉睡与苏醒的界限。

麻醉医生通常需要根据病人“毫克/公斤体重”的公式计算初始剂量，再结合血压、心率等生命体征进行动态调整。然而，这套沿用了半个世纪的“群体经验模式”，却暗藏着一场惊心动魄的毫厘之争。微小的变动就可能让患者在术中知晓，或是在术后陷入长时间的昏迷。

为此，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称大连化物所）研究员李海洋、花磊团队苦心钻研十余年，突破了传统血药浓度检测“时间与空间”的限制，实现了术中麻醉药物检测的“两个1”——仅需采集患者1滴血样，在1分钟内即可完成床旁检测，同步提升了临床疗效与经济效益。

近期，这项大连化物所自主研发的“麻醉剂血药浓度检测技术”迎来硕果，基于该项技术转化开发的医用血液丙泊酚浓度分析仪正式获批二类创新医疗器械注册证，真正走向产业化应用。

“我们的目标，就是让麻醉的‘群体经验’变成‘个体精准治疗’，解决医生临床中真正遇到的困难。”李海洋说道。

医用血液丙泊酚浓度分析仪。受访者供图

麻醉剂量的毫厘之争

丙泊酚凭借其起效迅速、代谢快、苏醒质量高的特性，被广泛应用于临床手术麻醉、重症监护镇静、无痛胃肠镜检查等领域。然而，这种常见药物却存在着一定的风险。

2009年6月，私人医生为帮助流行音乐巨星迈克尔·杰克逊缓解严重失眠，为他注射了过量的丙泊酚作为镇静催眠剂，导致其因心脏骤停去世，终年50岁。

事件一出引发哗然，人们除了惋惜巨星的离去，也给丙泊酚的使用敲响了警钟。作为麻醉医生每天手中的“常客”，丙泊酚在术中的实时检测显得尤为重要。然而，传统检测依赖大型仪器和复杂样品前处理，需专业实验室场地，以及近1小时检验时间才能完成，无法在一台手术中实时“播报”结果。

2010年，哈尔滨医科大学李恩有教授找到大连化物所李海洋团队，讲述他曾去欧洲参加国际学术会议时，关注到质谱技术应用于呼出气中丙泊酚检测，李恩有教授敏锐地注意到这项技术的重要性，希望能在国内设计出自己的实时检测仪，解决困扰临床麻醉多年的难题。

“此前因为家人有过住院经历，我查找了一些资料，了解到麻醉在手术中的重要性，失之毫厘，差之千里。我就想承担起一定的社会责任，在微克级刻度上守护生命的尊严。”李海洋回忆道。

受此启发，李海洋和他的团队踏上了“麻醉精准检测”技术的创新研究之路。

此前的李海洋团队已经研发出安检爆炸物快速检测设备，而巧合的是，该装置核心的痕量物质快速电离、分离技术与丙泊酚浓度检测存在原理共通性。

团队凭借在复杂基质中快速识别痕量物质的经验，首先尝试通过呼出气检测间接反映丙泊酚浓度。只需采集到病人呼出的气体，结合患者BMI、肺通气量等参数，大约需要5分钟左右的时间就能检测其呼出气中的丙泊酚浓度。

血药浓度才是“金标准”

然而，呼出气受人体各个指标的影响较大，不同的年龄、身高、体重、基础病情况等都会影响检测结果。“在麻醉界流传着一句话，‘血药浓度才是金标准’，只有实时监测血药浓度变化，才能直观反映麻醉深度。”李海洋团队由此萌生突破传统路径的想法，既然血液检测更精准，能否开发出血液快速检测方案？

取血的想法看似容易，背后却“暗藏玄机”。血液中基质成分高度复杂，包含高浓度的蛋白质、磷脂、代谢物以及多种细胞，彼此交织形成“分子屏障”，捕获其中浓度仅为微克/毫升的微量丙泊酚如同“沙海拾金”。“传统固相萃取法需要20分钟以上才能清除干扰物，是无法满足术中实时检测需求的。”花磊介绍道。

面对上述挑战，团队利用丙泊酚与血液中不同基质组分之间的沸点差异，通过非平衡动态热解吸技术，使丙泊酚在毫秒内就可以“逃逸”出来，有效消除血液基质干扰。

“随后我们又根据其反应性设计了一种试剂，可以选择性的与目标化合物产生气相离子-分子反应，以此提高检测灵敏度。”花磊现场演示道，一滴血滴入分析仪的转盘式热解吸进样器，将其中的微量丙泊酚动态汽化，并由载气携带进入超高分辨离子迁移管，实现高选择性电离、高分辨分离和高灵敏检测，仅需1分钟屏幕上就跳动出了丙泊酚含量数值，完成整个检测流程，检测灵敏度达0.1微克每毫升，能够识别极低浓度的目标物质，实现了全血样品无需前处理、快速、高灵敏的丙泊酚血药浓度直接检测。

2018年，医用血液丙泊酚浓度分析仪在实验室成功搭建起来，看着脑海中的幻想变成现实，团队在激动之余也清醒认识到：实验室的成功只是起点。李海洋决定要立马奔赴下一个“战场”——要让这项“高精尖”技术走出实验室，成为手术台边的“生命哨兵”。

从实验室到手术台的“关键一跃”

此前，团队已经成功将爆炸检测设备应用于各地火车站，精准高效的转化成果犹如一颗定心丸，让团队对后续医疗设备产业化充满信心。然而当团队将科研目光转向医疗领域，等待他们的却是截然不同的挑战。

“医疗设备产业化与其他成果转化存在一定差异。”李海洋指出关键症结，“医疗仪器直面患者，需要有海量的临床数据验证。仅靠我们自己的力量，很难突破从实验室到手术台的‘关键一跃’——没有深耕医学领域的产业伙伴托举，技术再先进也只能停留在论文里。”

正在这个时候，一家名叫苏州邦伊医疗科技有限公司主动找到了团队。“他们主要是提供安全高效、精准且个性化的医疗产品和服务的，而医用血液丙泊酚浓度分析仪通过数据可视化可以帮助医生制定个性化用药方案，精准治疗。所以在即时检测与血药浓度检测双交叉的市场上，其增量可期，空间巨大。我们一拍即合，很快就推进了合作流程。”花磊说。

在合作过程中，李海洋和花磊也多次去到医院，实地观察医用血液丙泊酚浓度分析仪的作用。“推开手术室的大门我们才感受到，在实验室中，做好仪器只需要完成各项数据实验，然而到临床应用阶段，手术室就像一个‘社会’。”花磊用“生态融入”形容道，“检测仪不是实验室里的孤岛，更是要与麻醉机、监护仪等设备以及医护的操作形成‘共生关系’。”

“比如有一次我们在手术室，主刀医生突然说‘这个声音影响到我了’。我当时就听见轻微‘咚咚’的声音，我立马意识到是仪器的净化系统有一个泵，运转会发出一定的噪音。在安静的手术室里，任何声音都会影响到医生聚精会神的状态。”李海洋说，随后他们立马改进模式，采用医院静音的气体系统净化装置，让设备尽量“隐身”于临床场景。

与此同时，团队也意识到，手术室里的每平方厘米都承载着生命重量。“仪器要小巧轻便，不能妨碍到医护人员的操作，而且要让所有人都能用，所有人都会用。”李海洋怀揣着这样的目标，把医用血液丙泊酚浓度分析仪变成了“床头伴侣”，放入血液后稍等片刻显示屏就能跳出图谱，降低了操作门槛。

截至目前，该产品已在国内通过了多中心临床评价，标志着团队自主研发的“麻醉剂血药浓度检测技术”实现产业化应用。

回望15年来在麻醉检测领域的“马拉松”，李海洋说，没有想过放弃。“一生总是要去做些什么事情，社会需要、医院需要、病人需要，那我就要去做。”

未来，团队也有自己的目标，针对不同年龄、不同身体指标建立出更为精细的麻醉方案。“我们要与人工智能相结合，建立起全自动的检测流程，真正缩小不同医院之间的差距。”花磊说。