第七百六十七章 【數(shù)學(xué)模型與方程式 五】二三合
“對數(shù)學(xué)家來說,世上一切問題都是數(shù)學(xué)問題,日常生活中的一切現(xiàn)象都可以用數(shù)學(xué)來解釋......我是一名醫(yī)生,可我曾經(jīng)摯愛的卻是數(shù)學(xué),所有我認(rèn)為完全可以用數(shù)學(xué)來治療疾病,哪怕是癌癥也不例外......”
克莉絲汀*凱爾侃侃而談,臉上寫滿了自信,連這群老專家老宅男都不得不暗夸一聲‘酷斃了!’
事實(shí)上她的工作真的非常酷,瑞典皇家醫(yī)學(xué)院癌癥研究室主任,而且她的研究方向與眾不同――是用數(shù)學(xué)研究癌癥。
“有數(shù)學(xué)來治療疾病?我沒聽錯吧?是我瘋了還是這個女人瘋了?”
“又要拋出數(shù)學(xué)萬能論那一套麼?這次又是誰的猜想了......”
“算了,看在周董和周氏集團(tuán)的面上,就聽聽她如何說吧。”
葉得草張公子成大嘴魏明鶴這些國內(nèi)一等一的專家學(xué)者就不用說了,其余人能夠加入項(xiàng)目組,哪一位不是醫(yī)學(xué)界鼎鼎大名的人物?而且個個都有十幾年甚至是幾十年研究癌癥的經(jīng)歷。一般來說,世界醫(yī)學(xué)界在癌癥研究方面有了什么突破和嶄新的理論,他們都會在第一時間知道,凱爾在埋頭研究她的‘?dāng)?shù)學(xué)治療理論’之前,在研究癌癥領(lǐng)域還是很有建數(shù)的,一些專家也聽過她的名字;不過克莉絲汀*凱爾這次要失望了,她自從開始了數(shù)學(xué)治療癌癥的理論研究,哪怕是在歐洲也被很多所謂的主流學(xué)者笑話,漸漸不再被世界醫(yī)學(xué)界關(guān)注,一些研究成果也很難見諸于有影響的醫(yī)學(xué)期刊,華夏的這些老專家老宅男哪里會知道,自然是一片嘩然,認(rèn)為這女人真是瘋了。
看著臺下或是竊笑不已,或是面帶不屑神情的同行。克莉絲汀*凱爾挺了挺胸,讓本來就高聳的前面更性挺拔了。
她有她的堅持,21年,她的父親死于肺癌,當(dāng)時她正在讀應(yīng)用數(shù)學(xué)系的研究生。那是一段異常艱難的時光。她父親是一位工程師,她關(guān)于數(shù)學(xué)的一切知識和愛好都來自父親,他在她幼年的時候就陪她一起玩數(shù)學(xué)游戲,培養(yǎng)她將一切事物量化分析的思維習(xí)慣。父親去世后,她卻選擇了進(jìn)醫(yī)學(xué)院,研究方向是數(shù)學(xué)生物學(xué)。師從著名的神經(jīng)病理學(xué)教授埃爾斯沃思.奧爾沃德,專攻腦癌。之所以沒有選擇從肺癌開始,是因種癌癥對她來說太難面對,她的兩哥哥也莫名死于肺癌,這就像是家族的阻止,讓她在午夜夢回時,總是會驚出一身冷汗。
數(shù)學(xué)或許不能解釋命運(yùn),但至少能解釋癌癥,對這一點(diǎn)。她深信不疑。
“一個天真的研究者,抱著拯救世界的瘋狂念頭,希望用數(shù)學(xué)解決這世上最大的難題。”她曾經(jīng)這樣笑著對她的支持者說,“當(dāng)時被潑了很冷水。即使在今天。如果你說癌癥是可管理、可預(yù)測的,仍會遇到懷疑甚至嘲笑的眼光。這種懷疑是合理的;癌癥的發(fā)生和轉(zhuǎn)移機(jī)制太過復(fù)雜,這么多的分子數(shù)據(jù),怎么可能被簡化成幾個數(shù)學(xué)公式呢?可是我必須做到!”
不久前。克莉絲汀*凱爾在一家瑞典小型醫(yī)學(xué)期刊《細(xì)胞》發(fā)表了一篇文章,探討人類對癌癥的戰(zhàn)爭到底什么地方出了問題。
她的結(jié)論是,一個癌細(xì)胞比100個頂級癌癥專家聰明。隨著人類對癌癥的了解越多。就越發(fā)現(xiàn)癌癥比預(yù)想的更復(fù)雜。它們?nèi)肭置庖呦到y(tǒng),穿越血管,殖民遠(yuǎn)處器官,招募正常細(xì)胞支持它們的叛亂……
分子生物學(xué)的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2.5萬多種與癌癥相關(guān)的基因變異,這個數(shù)字還在增加。美國約翰.霍普金斯大學(xué)最近的一項(xiàng)研究顯示,僅胰腺癌就涉及1007種不同的基因變異。此外,癌細(xì)胞的生長還受到周圍血供、營養(yǎng)和免疫系統(tǒng)狀態(tài)的影響。
從“戰(zhàn)爭”的角度看,數(shù)學(xué)家的加入,無疑是一支強(qiáng)大的外援。其實(shí),早在50年前,就已經(jīng)有數(shù)學(xué)家嘗試用數(shù)學(xué)來解釋癌癥,但幾十年過去了,這類研究才從冷僻的學(xué)術(shù)期刊試圖走進(jìn)主流醫(yī)學(xué)界的視野;終于到了癌癥的生物學(xué)數(shù)據(jù)以驚人的速度堆積,讓整個醫(yī)學(xué)界急需量化的工具來組織和分析這些數(shù)據(jù)的時候,克莉絲汀*凱爾知道自己的機(jī)會到了。
“現(xiàn)在,整個癌癥的研究都集中在分子生物學(xué)層面:基因、細(xì)胞內(nèi)信號通道以及最近的迷a。整個國家,甚至全世界的財力都集中在小小的基因變異上。問題是,我們怎么把這些微觀層面的數(shù)據(jù)和信息,與一個具體的病人的腫瘤聯(lián)系起來?”
克莉絲汀*凱爾輕輕推了一下自己的金絲邊眼鏡,她傲然的身材、嬌美的面容和年近四十仍然堪稱‘魔鬼’的身材,讓這幫老宅男不覺停止了議論和嘲笑,有些愣愣地抬頭看著她,不得不說,這是一位很有魅力的知性美女,而且她提出的理論似乎還挺吸引人的;當(dāng)然如果臺上換了是葉得草這種老頭兒、成大嘴那種形容不堪的家伙,大家才沒心情去了解所謂的數(shù)學(xué)方法呢。
“他們終于肯耐心聽我說了,我的私人美容師說得沒有錯,女人適當(dāng)?shù)卣宫F(xiàn)一下魅力,會讓很多事情變得更為簡單......”
想到這里,克莉絲汀*凱爾看了一眼臺下的周易,忽然對這位周氏集團(tuán)的董事長、癌因子的發(fā)現(xiàn)者有了一種莫名的興趣,不過這個小心思很快就被眼前嚴(yán)肅的氣氛沖淡了,她深呼吸了一口,開始整理自己要表達(dá)的內(nèi)容,機(jī)會只有一次,她必須要征服那位年輕的董事長和這些項(xiàng)目組的老家伙,讓他們認(rèn)同自己的研究成果,以便成果插足于這個項(xiàng)目組。
“用數(shù)學(xué)來治療癌癥,聽起來似乎很不可思議......嗯,讓我們選擇一個大家都能接受的切入角度吧......”
克莉絲汀*凱爾給了在座所有專家一個非常肯定、自信、帶有征服感的目光,就像一位高高在上的女王正為她的子民演講那樣:“我的想法是跳出分子層面,從臨床影像學(xué)的角度入手,畢竟這是醫(yī)生們最常用也最為視覺化的一種監(jiān)測手段,它直接影響到病人的診斷和治療過程......”
“目前臨床影像學(xué)的問題是。它并不能檢測到所有的腫瘤,很多癌細(xì)胞是隱藏在水面之下的,這意味著醫(yī)生在理解病人的腫瘤時,很多信息是丟失的,不僅手術(shù)無法切除全部腫瘤,其他治療方式也受到限制。所以,我想設(shè)計一個模型,讓醫(yī)生看到“深水以下”的情況。當(dāng)然,這是一個數(shù)學(xué)模型......”
開始總是最艱難的,可當(dāng)進(jìn)入狀態(tài)后。她這個演講者和聽眾很快就共同走進(jìn)了她的數(shù)學(xué)世界。
克莉絲汀*凱爾的重點(diǎn)研究對象是腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤。這是最常見的一種惡性腦腫瘤,也是最兇險的,因?yàn)閿U(kuò)散性極強(qiáng)。它在腦子里像一張慢慢伸開的手,待到確診時,往往伴隨數(shù)百種基因變異,而且臨床影像檢測儀器如m日(核磁共振)只能揭示冰山一角,99.9%的癌細(xì)胞是無法顯示的。
這種腦腫瘤與之前曾鳴堅持的‘人腦不死論’其實(shí)并不矛盾,曾鳴他們所謂的人腦,其實(shí)已經(jīng)不是物理性質(zhì)的大腦。而是包含了精神、靈魂概念的抽象化人腦,可盡管如此,她的演講也讓曾鳴很感興趣,聽得非常認(rèn)真。
她的模型其實(shí)是一組偏微分方程式。根據(jù)一個病人的m日歷史數(shù)據(jù),計算癌細(xì)胞在腦組織內(nèi)分裂與擴(kuò)散的速度,模擬它的擴(kuò)散路徑,不僅能顯示癌細(xì)胞在顱內(nèi)的當(dāng)前真實(shí)分布(包括m日不可見的部分)。還能計算出它下一步最可能入侵的位置和速度。
它能準(zhǔn)確預(yù)測出一個病人還能活多久,而不是給出一個籠統(tǒng)的“中位生存期”,更重要的是。它能預(yù)測一個病人對于放療的反應(yīng)和效果。按照目前的標(biāo)準(zhǔn)程序,一個腦癌病人必須接受6周一次的腦部放療,這往往伴隨有嚴(yán)重的副作用,但她的模型顯示,一些腫瘤進(jìn)展緩慢的病人,減少放療次數(shù)也可以達(dá)到同樣的效果,而一些腫瘤進(jìn)展較快的病人則適宜一天兩三次的低劑量放療,以提高生存期。
這個模型的另外一個好處在于,可以讓病人避免嘗試危險而毫無希望并且價格昂貴的手術(shù)。腦手術(shù)的風(fēng)險很大,可能導(dǎo)致癱瘓,影響視力或者說話能力。有時候,不治療反而是最好的治療,可以節(jié)省很多無謂的痛苦。
對一名癌癥病人來說,標(biāo)準(zhǔn)化的治療方案是一個殘酷而無奈的選擇。他們往往要走許多彎路,才找到一個對的治療方案,而等他們找到時,很可能已經(jīng)沒有多少時間了,反之如果沒有浪費(fèi)這些時間,病人或許可以做一些更有意思的事情,享受生活、享受美食、享受親情......
這就是目前醫(yī)學(xué)的現(xiàn)實(shí)――它從來不為個人而存在。但克莉絲汀*凱爾的數(shù)學(xué)模型證明,個性化治療未必要等到科學(xué)家破譯所有的基因密碼之后才能展開,以當(dāng)前的技術(shù)手段,雖然很難治愈癌癥,但至少能最大限度地放大療效,減少對病人的傷害。而且這個數(shù)學(xué)模型的建立,可以更有效率地幫助癌癥研究者達(dá)成攻克癌癥的目標(biāo),比如臺下這些剛才還因?yàn)椤肪€’之爭,一個個面紅耳赤,此刻卻都在認(rèn)真聽她演說的專家學(xué)者;無論他們是在關(guān)注她的研究成果還是高聳的胸部,克莉絲汀*凱爾都認(rèn)為是一種成功。
“如果把病人看成一個整體,你會發(fā)現(xiàn)一切毫無規(guī)律而言,相同的癌癥在不同的病人體內(nèi),生長和擴(kuò)散模式可能完全不同。但從個體的角度看,其實(shí)每個病人體內(nèi)的癌細(xì)胞,其生長和擴(kuò)散模式都是有跡可循的,可以在很大程度上降低我們攻克癌癥的難度。”
打開筆記本接上投影儀,克莉絲汀*凱爾開始展示她的研究成果。事實(shí)上,她的數(shù)學(xué)模型非常簡潔,只有兩個關(guān)鍵參數(shù),但預(yù)測結(jié)果卻驚人地準(zhǔn)確,在多達(dá)1350多個病人的身上得到了驗(yàn)證。
“數(shù)學(xué)有著驚人的預(yù)測能力。”
克莉絲汀*凱爾努力讓自己的聲音更具女性魅力,在愉悅這些老家伙的同時,爭取到更多的時間和機(jī)會來推廣自己的研究:“讓我們想象一下天氣預(yù)報吧。如果將來有這樣一個模型。只要輸入一個病人的數(shù)據(jù),無論m日或者基因測試結(jié)果,它就會自動分析腫瘤的行為模式,模擬腫瘤如何生長、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移,預(yù)測病人的預(yù)后,計算最佳的藥物組合與治療方案。到時候,1000個病人就會有1000種不同的治療方案。我們將可以徹底拋棄那些模式化、僵化的治療程式,事實(shí)上,它們從來就是缺乏科學(xué)性的。”
”還有,我大膽做出一個設(shè)想。如果大家能夠接受我的研究成果,或許會減少大家的爭論,讓流派之爭在偉大的數(shù)學(xué)面前泯滅于無形?”
克莉絲汀*凱爾的華夏文真的很棒,聽到這里,連周易都不覺點(diǎn)了點(diǎn)頭,程棟很能干啊,這位女醫(yī)學(xué)家出現(xiàn)的太及時了。
克莉絲汀*凱爾提出的并不只是一個美好的設(shè)想。事實(shí)上,一些數(shù)學(xué)模型已經(jīng)為一些困擾醫(yī)生多年的實(shí)際問題提供了可能的答案,甚至解決方案。比如。到底什么程度的化療對病人是有益的?美國弗吉尼亞大學(xué)的研究者曾經(jīng)利用癌癥的基因分析設(shè)計了一個數(shù)學(xué)模型,預(yù)測同一種化療藥物對于不同病人的有效率,準(zhǔn)確度高達(dá)85%。這個模型已經(jīng)在膀胱癌和乳腺癌中得到驗(yàn)證,并且有適用于所有癌癥類型的潛力。很快將進(jìn)入臨床試驗(yàn)。
當(dāng)醫(yī)生面對一個早期癌癥病人時,第一個問題往往是:癌細(xì)胞的侵略性有多高?轉(zhuǎn)移的概率大不大?病人需要積極的治療,還是更溫和的方案?m日和ct雖然能顯示腫瘤的大小和形狀,但無法準(zhǔn)確估量它潛在的侵略性。美國范德堡大學(xué)維托教授的數(shù)學(xué)模型發(fā)現(xiàn)。癌細(xì)胞的侵略性不僅在基因變異本身,周圍的微環(huán)境也決定了它的構(gòu)成和侵略性,只要改變其中一個變量。比如含氧量,就能調(diào)整腫瘤的侵略性。
烏克蘭數(shù)學(xué)家羅曼在25年前提出的“非線性調(diào)度算法”(一種“最優(yōu)化算法”,在成千上萬的變量和限制中求取最高效率),最近被德國研究員倫伯特用來計算放療射線的角度、強(qiáng)度、持續(xù)時間,以最大效率地毀滅腫瘤,而不傷及邊緣的健康組織。這個系統(tǒng)已經(jīng)在德國一些醫(yī)院的放療科得到應(yīng)用。
更令人振奮的是馬里蘭大學(xué)應(yīng)用數(shù)學(xué)系教授多倫.利維(doronlevy)的慢性粒細(xì)胞白血病(cml)模型。cml是最“簡單”的癌癥,因?yàn)樗簧婕皢我坏幕蜃儺悺?001年,一種叫“格列衛(wèi)”的靶向藥物發(fā)明之后,慢性白血病患者的5年生存率從50%提升到95%。但問題是,病人必須長期依賴格列衛(wèi),一旦停止用藥,血液中的癌細(xì)胞數(shù)量就會恢復(fù)到治療前的水平,甚至更高。一旦病人對格列衛(wèi)產(chǎn)生耐藥性,情況就會變得很可怕。
多倫.利維教授的模型,基本上是讓病人的免疫系統(tǒng)取代格列衛(wèi)對抗癌細(xì)胞,從而擺脫對格列衛(wèi)的依賴。他花了4年時間跟蹤收集和分析cml病人在服用格列衛(wèi)期間的免疫反應(yīng)狀態(tài)。最后他發(fā)現(xiàn),剛診斷的時候,病人的免疫系統(tǒng)非常薄弱,但一旦開始服用格列衛(wèi),病人體內(nèi)的抗白血病免疫反應(yīng)不斷增強(qiáng),到達(dá)一個峰值之后又慢慢回落。在此期間,癌細(xì)胞還在,但相對少量的狀態(tài)導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的警惕性減弱。這個時候,一支簡單的癌癥疫苗(病人在診斷初期的血液,把里面的癌細(xì)胞殺死之后,重新回輸?shù)讲∪梭w內(nèi))就可以重新激活免疫系統(tǒng)。這個模型的關(guān)鍵在于為病人計算注射疫苗的最好時機(jī),在它指導(dǎo)下的免疫治療方案很有可能最終治愈白血病。
當(dāng)然這些成果都沒有進(jìn)入主流醫(yī)學(xué)界的視野,就連周易也是看了克莉絲汀*凱爾隨身帶來的資料,才有了一定的了解。在場的這些專家學(xué)者,甚至包括老師兄葉得草、成大嘴成將軍這些牛逼人物在內(nèi),一個個都聽得兩眼發(fā)直,幾乎要被她征服了。
一千個病人就有一千種治療方法?那咱們還爭什么,不都成了小孩子過家家,玩來玩去都是幼稚啊?太傷自尊了......不過必須得承認(rèn),這女人不僅胸大,智商也夠高!
站起身,周易大力地鼓起掌來:“講得太好了,凱爾博士,您是一位優(yōu)秀的醫(yī)學(xué)家,更是一名了不起的數(shù)學(xué)家!我想您加入項(xiàng)目組,是沒有人會反對了......”(。。)
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