下午三點,王先生穿著病服走進位於瑞金醫院瑞金醫學轉化醫學大樓五樓的10平方米代謝艙內,體驗35度高溫下各種感受。另一邊,左小姐則進入了另一個人體代謝艙,正在模擬海拔3000米的“玉龍雪山上”的環境。人體代謝倉又被稱“人類生存實驗室”,科研人員用感測器與深度學習演算法,分析生活方式與疾病之間的關聯。
今天,上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院轉化醫學大科學設施宣佈成立全球首家數字化能量代謝監測平臺。該中心集成了10個不同功能的智慧代謝艙,目前已成為單體數量全球第一,最具影響力的代謝研究平臺。國家代謝性疾病臨床醫學研究中心主任、瑞金醫院內分泌代謝科主任王衛慶介紹,人體代謝非常個性化,比如有的人中午跑步消耗能量是晚上兩杯。怎麼吃才能瘦?這樣的人體代謝倉未來可為患者定製個性化飲食、運動、精神等健康處方。
模擬海平面各種地域環境
科幻片愛好者應該對代謝倉並不陌生,這是一個精密而溫馨的空間。當倉門關上後,受試者便進入一個完全氣閉的空間。
進入瑞金醫院內的人體代謝倉後,受試者在代謝倉內的一舉一動,呼吸心率、血壓、血糖、血氧多個精確代謝指標就會被記錄下來,甚至精確記錄精確到每一口撥出的二氧化碳量。專家們從中或許能找到行為與相關疾病的關係。
左女士體驗的是海拔3000米的生存環境,從平原進入“高原”並不是一步之遙,左女士首先進入一個小隔間,這是設計人員專門預留的緩衝區,避免一下子進入身體不適,
“我在裡面感覺就是冷颼颼的,閉上眼睛就像在山裡。”當左女士進入代謝艙後,位於另一側的大平臺各項資料就開始快速變化:心率146、血氧95……左女士坐上健身器運動非常輕鬆自如。一邊工作人員分析,左女士在海拔3000米的情況下身體狀況很好,很能適應海拔高的生活。
人體代謝倉可對人體在靜息、日常、運動等各種狀態下進行精確的能量代謝監測。這間是環境模擬代謝倉,它可測試低壓、低氧、噪音等極端條件下人類的生存狀態。
專家們笑稱:“如果想要知道自己能不能爬得了珠穆朗瑪峰,到這裡來體驗一下,心裡就有底了。”
這個代謝艙有洗手間、床…一應俱全。受試者可以在艙內自由活動,進餐、睡眠、運動,每個艙體配有環境模擬與控制系統,透過精細調節光照、聲音、溫度、溼度等引數,模擬海平面各種地域環境。
何時運動效果最好?80餘項引數精準分析
人體代謝倉就是了解人體是怎麼進行能量代謝的。王衛慶介紹,原來能量代謝監測很簡單,透過心率、體溫、呼吸看看這個人是怎麼代謝的。但是人體的能量怎麼分配的,怎麼保持人能量的守恆是代謝專家們試圖解開的人體秘密以此攻克一些疾病,
“比如我和你一樣吃一客盒飯,但是你卻比我瘦,你消耗熱卡比我多,我大部分的熱卡都儲存在我人體裡,這是什麼情況?透過這個人體代謝艙就可以去了解各種引數。”
環境資料、外界暴露刺激資料、人體靜態檢驗檢查資料、人體動態生理資料、心理資料以及行為資料……80餘項相關資料的實時採集和精準分析,標誌著給予人體能量代謝的臨床研究將進入數字化的全新階段。
王衛慶進一步解釋,在代謝艙裡面做運動,不同的人的代謝引數是不一樣的,“我們這個代謝艙就可以分析你這個個體應該是早上還是中午或是晚上做運動對你最好的,能量消耗多一點。尤其是肥胖的人,如果在代謝消耗最快的時段裡做運動,能夠比其他時段消耗能量會加倍,就可以有針對性在這個時段去做運動,減肥效果最好。”
代謝艙已經採集了一些正常人的資料,也會做一些糖尿病患者、甲亢患者甚至是罕見病疾病,試圖透過各項引數對疾病進行干預。
王衛慶透露,研究發現人體幾個益生菌放在一起,給糖尿病或者肥胖的人群去吃。透過進代謝艙觀察吃益生菌干預前後效果,發現了這些益生菌確實能夠給人體的代謝發生改變。代謝艙為我們瞭解疾病的發生和以後治療疾病的效果判斷等都會起到非常大的作用。
更智慧,為疾病的精準診斷和個體化治療提供依據
據統計,全球現有大約80個研究型代謝艙體供人體代謝研究使用,主要分佈在北美洲、歐洲和亞洲。位於上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院的智慧代謝研究中心是全球-首家-數字化能量代謝監測平臺。
能量代謝與健康息息相關。多項研究已經表明,能量代謝失衡與糖尿病、肥胖、心血管疾病、癌症等一系列重大慢性非傳染性疾病(慢病)以及老齡化密切相關,加強對機體能量代謝調控機制的基礎研究,是應對慢病挑戰的關鍵所在。
人類的健康依賴於機體暴露的環境,但“蝴蝶效應”使環境變化的最終結果存在不確定性,導致我們對環境影響健康的機制知之甚少。目前已開展多項智慧代謝研究:已完成中國人群代謝測量標準;建立早期疾病預警模型,為探索疾病發病機制奠定基礎 ;透過智慧代謝檢測系統,為疾病的精準診斷和個體化治療提供依據。
一個個全新的數學模型正在代謝艙提供的海量資料中被建立。據透露,航天、極地科考、運動等領域專家也丟擲了合作橄欖枝,瑞金醫院智慧代謝監測平臺在醫學之外承擔更多關乎全人類的探索。
相關資料將與標準化代謝性疾病管理中心(MMC)相結合,最終一套精密的代謝監測資料下沉複製到社群衛生服務中心與全國縣域中心,幫助慢病患者管理。
來源:周到