懷孕的“準媽媽”們如何知道腹中胎兒是否健康?傳統采用超聲儀器獲取胎兒心率信息的方法存在風險,不適宜長時間使用。國際上,盲分離理論是信號處理領域的新方向。作為廣工大研究生創(chuàng)新項目團隊,我們以“基于盲分離技術的胎兒心電監(jiān)護系統”作為研究項目參加了第十四屆 “挑戰(zhàn)杯”競賽,以創(chuàng)新價值和應用前景贏得認可,最終捧得“挑戰(zhàn)杯”國賽的最高榮譽,獲得特等獎。
一路走來,我們感受到學校對學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的高度重視和大力支持,得到了導師的精心指導,領略到科技創(chuàng)新的魅力和價值所在,也收獲了一種可貴的挑戰(zhàn)精神,這種精神支撐著我們在創(chuàng)新路上奮勇前進。
圖片說明:導師謝勝利教授指導研究生團隊濾波分析?!吨袊芯可冯s志對該團隊的事跡進行了報道。
入學時,導師讓我們根據自己的興趣選擇研究方向。因為對技術的好奇,又因其很有現實意義,我們選擇了盲分離研究這一方向。導師要求我們研發(fā)一種胎兒心電分離監(jiān)測的產品,并能夠實現產業(yè)化。
參加“挑戰(zhàn)杯”是出于機緣巧合。一次偶然機會,我們被一場“挑戰(zhàn)杯”校賽推介宣講會所吸引,了解到競賽的含金量和影響力,團隊成員認為,參加“挑戰(zhàn)杯”能夠讓盲分離技術項目獲得業(yè)界的認可繼而進行推廣。但從哪個方向切、做什么作品,我們卻難以決斷。于是,我們請教了謝勝利、何昭水和胡昕三位導師,他們推薦了大量有關信號處理領域的論文,使我們盡快熟悉相關領域的動態(tài)和技術應用熱點。隨著對盲分離理論和技術在胎兒心電監(jiān)護應用中的深入了解,我們堅定了參賽的信心和決心。
研究過程中,采集信號的濾波和分離問題是首要難題。胎兒心電信號十分微弱,往往掩蓋在母體心電信號之中,且胎兒心電和母體心電具有類似的波形和頻譜特征,導致胎兒心電更難辨識。傳統的濾波方法在胎兒心電的分離問題上無法取得滿意的效果。重擔似乎一下都壓在了負責解決濾波問題的康嘉文身上,吃飯、走路、上課、睡覺、難題始終縈繞在他的腦海里。經過反復的嘗試和驗證,團隊創(chuàng)新性地把欠采樣梳妝濾波器和小波變換方法應用到胎兒心電濾波處理上,取得了令人滿意的效果,問題得到解決。
除了濾波之外,分離的算法也至關重要。以往國內外的胎兒心電分離研究中,雖然有不少分離算法的提出,但效果卻不理想。剛開始,我們對能否研究出一種有效的分離算法也沒底。只能大量查閱國外文獻,對前人提出的方法做仿真,看實際效果。那時,幾乎每天都在閱讀文獻中度過,也常通宵討論。功夫不負有心人,在考察測試多個方法后,通過借鑒雷達信號分析領域的斜投影盲分離算法,根據胎兒心電信號的特性進行多次改造,重新構建心電數學模型,團隊終于研究出了效果非常好的胎兒心電分離算法,大家終于舒了一口氣。
項目的編程是一項難度不大,但卻很繁重的基礎性工作。為了緊跟進度,我們常挑燈夜戰(zhàn)。一次,負責編程的付丙艮熬夜編好了某個功能的實現代碼,但由于過于勞累便直接趴在電腦前睡著了,不小心碰到了主機插頭,待他醒來時,電腦卻關機了,前功盡棄,只能重新編程。
“挑戰(zhàn)杯”競賽十分看重作品的創(chuàng)新性和應用型。因本項目屬于醫(yī)療器械研究范疇,要獲得評委肯定,晉級國賽,還需提供兩大應用性報告:臨床試驗報告和國家質檢報告。我們選擇在廣東省武警醫(yī)院進行臨床試驗。如何讓產婦放心地接受試驗?剛開始,沒有一個產婦愿意,盡管不斷溝通,效果也不佳。大家決定先說服一位懷孕的護士使用我們研制的儀器進行檢測。局面就這樣打開了。我們用真誠和堅持打動了孕婦。為了確保安全性,我們還進行檢后定期回訪,指導胎兒健康出生。檢測了20多個胎兒后,醫(yī)院出具了臨床試驗報告:“作品安全可靠,試用效果良好。”
國家質檢報告是一項強制性要求的報告,決定了作品的質量。根據醫(yī)院臨床使用的國家標準,測試內容要求對不同環(huán)境下儀器的通用性、抗擾性和有效性進行質檢。團隊成員林錦榮多次往返廣州與深圳的藥品食品監(jiān)督局檢測站,對作品進行包含安全通用要求標準、電磁兼容標準、心電圖機安全專用要求標準在內的近100項檢測,并且常常通宵熬夜調整作品的部分參數以滿足檢測的要求,一去就是三四天,寒假也幾乎沒有休息。經過不懈努力,最終換來了三份檢測結論為 “合格”的檢測報告,獲得了評委的肯定。
在國賽即將到來時,我們夜以繼日地完善作品,補充支撐成果。學校多次邀請“挑戰(zhàn)杯”專家進行現場模擬問辯,作品文本和展板修改了數十次,最后問鼎挑戰(zhàn)杯國賽 “特等獎”。除此之外,該項目還被評為2015年度“攀登計劃”廣東大學生科技創(chuàng)新培育專項資金重點資助項目?!拔覀兪斋@的不僅僅是一次高水平競賽的榮譽,更是一種不懼困難的挑戰(zhàn)精神和勤奮嚴謹的求學態(tài)度”康嘉文說。在參賽過程中逐步磨煉的“挑戰(zhàn)自我,力爭向上”的“挑戰(zhàn)杯”精神,成為我們積淀下來的最寶貴的財富。從懵懂無知的新生到攻克技術硬骨頭的“挑戰(zhàn)者”,我們收獲的不僅僅是思考問題和解決問題的科學方法,更讓我們終身受益的是精神的蝶變,是一種創(chuàng)新精神的凝練。競賽開闊了我們的學術視野,也提升了我們創(chuàng)造、實踐、溝通、合作的能力,更讓我們明白了什么是堅韌,什么是勇氣,什么是真正的挑戰(zhàn)精神。挑戰(zhàn)在路上,創(chuàng)新無止境。“挑戰(zhàn)杯”雖已落下帷幕,但經過這次賽場的洗禮,我們一定會在今后的成長道路上,始終懷著一顆勇于挑戰(zhàn)的心,披荊斬棘,砥礪前行!