一套动辄上千万元的汽车碰撞测试假人，为何会成为制约中国汽车工业发展的“卡脖子”技术？一款看似普通的康复手套，为何能让中风患者在家就能进行“游戏化”康复训练，并将成本从数十万元降至两千元？答案，藏在一门名为“生物力学”的交叉学科里，更藏在一位决心将其从实验室推向市场的女科学家——王丽珍的手中。
北京航空航天大学教授、博士生导师、北航国新院医工交叉科创中心主任王丽珍多年来专注于生物力学领域的研究，她带领团队构建起中国人自己的生物力学数据库，破解活体组织力学性能的微结构密码。如今，她选择加入位于杭州市余杭区的北航杭州国际创新研究院(国新院)，希望让科研成果成走出实验室，转化为更安全的汽车假人系统、智能损伤评测设备和新一代智能生物力学人等，守护人的生命与健康。
构建中国人的生物力学数据库
王丽珍与生物医学工程的结缘，始于硕士生阶段。那时，这个专业刚刚在国内兴起，多学科交叉的特质深深吸引了她。“它涉及到医学和工程的融合，是一个全新的领域，让我充满好奇。”王丽珍说。博士生阶段，她在北航继续这一方向的深入研究，踏上了探索生物力学的漫漫长路。
王丽珍的研究聚焦于一个核心问题：活体组织的力学性能如何随其微结构发生变化？“生物力学解决的是活体组织的力学问题。过去人们对生物组织的认识主要来自尸体组织，对活体组织的了解非常有限。”她解释道。为此，她另辟蹊径，带领团队通过影像学技术，观察不同动作下肌肉、骨骼的代谢变化，揭示生物组织在真实生命状态下的力学响应。
她举了一个生动的例子：“握拳时手臂是硬的，伸直时却是软的——这种刚度的变化，背后隐藏着微结构与力学性能之间的深层关系。”这种关系，正是她科研工作的核心：建立一个能精确表达活体组织力学特性的数据库，并应用于防护装备、医疗器械等现实领域。
然而，研究面临两大难点：一是不同组织的力学性能差异，二是不同人群同一组织的力学性能差异。王丽珍举例说：“老人、小孩和年轻人的组织性能差别很大。老年人会出现骨质疏松、肌肉松弛等问题，其力学性能自然与年轻人不同。”
针对这些挑战，她带领团队历时十余年，建立了涵盖680种人体组织的生物力学数据库。这套数据库不仅填补了国内空白，更打破了国外的技术垄断。王丽珍告诉记者，目前全球高端假人市场被美国HybridⅢ型和德国THOR假人垄断，单价从100万元到1000万元不等。而王丽珍团队开发的假人系统，基于中国人群的数据，拟真度更高、成本大幅降低，目前正在面向汽车碰撞测试、防护装备评测等多个领域开放应用，准确率达90%。
数据库的建立过程充满挑战。除了伦理审查的难题，组织样本的新鲜度要求也给团队带来了巨大压力。“医院手术中切下的组织样本，我们必须立即取回并进行测试，越新鲜越能更好地地保持其真实特性。”王丽珍描述道，团队建立了严格的值班制度和标准化操作流程，确保每个样本都能在最短时间内完成从纳米级到厘米级的跨尺度检测。
在余杭，叩响产业转化之门
2024年，王丽珍做了一个重要的决定：加入北航国新院，担任医工交叉科创中心主任。问及原因，她笑称：“我是来为新校区做服务的。”她希望将她深耕十余年的生物力学数据库和假人技术服务国家需求和行业发展。
目前，王丽珍正在全力推进高拟真度生物力学假人开发。她表示，中国虽为汽车产销大国，却长期依赖国外假人进行安全评测，既不符合国人数据，也存在“卡脖子”风险。“中汽研希望与我们合作，做出中国人自己的假人系统。”她说。
除了汽车领域，王丽珍也将技术延伸至智慧康养产业，她带领团队研发的兼具舒适性和功能性的“新型骨基柔性可穿戴设备”正在惠及成千上万的中风患者。这套系统主要基于人体组织力学特征开展可穿戴手套仿生结构设计，结合虚拟现实技术实现智能力反馈调控，为患者提供居家康复方案。“患者通过佩戴智能手套，在游戏化场景中进行训练。系统自带评分机制，可以将训练数据传送给医生，医生就像开处方一样为患者制定下一周的康复方案。”王丽珍说。
与传统康复设备相比，这套系统具有明显优势：“医院用的康复设备要几十万元一台，普通家庭负担不起。我们将成本降到2000元左右，让大多数家庭都能承受。而且患者可以在家康复，缓解医院门诊压力。”王丽珍介绍，目前，该设备已在中国人民解放军总医院、浙江中医药大学附属第三医院、深圳罗湖中医院等机构推广应用。
王丽珍表示，所有这些创新都基于同一个底层逻辑：“我们深入研究人体组织的仿生微结构与其力学性能的关系，搞清这一关系后，无论是体内还是体外器械的生物力学适配都会变得容易。”
只要热爱，就能找到平衡
作为一名科学家，王丽珍对“科学”二字有着深刻的理解。她认为，好奇心是科研的起点。“内驱力非常重要，如果你对未知没有好奇，就很难坚持走下去。”她说。但光有好奇心还不够，“科研路上会遇到很多困难，很多时候不是一下子就能成功的，这时候就需要冷静和坚持。”
她在组建团队时，尤其看重年轻人的两个特质：一是主动思考，敢于质疑；二是开放共享。对于前者，她解释道：“我不希望团队成员是完全服从型的，搞科学就要敢于挑战权威。”对于后者，她认为，“既然是团队，就要敞开心扉共同推进，否则不如自己做独立研究员。”
作为女性科学家，她认为性别带来的不是限制，而是优势。“女性更细致，更容易捕捉到细节，这些细节往往是突破的关键。”她笑着说。
工作之外，她喜欢画画和做陶艺，“这些都是创作，可以自由发挥，让我彻底放松。”她喜欢画花、画鸟、画风景，在色彩与构图中训练对细节的敏感。“这种敏感度反过来也会帮助我在实验数据中捕捉到别人忽略的信息。”她说。
“我希望未来能在这里建成一个国际一流的医工交叉创新中心，不仅解决‘卡脖子’的技术问题，也能真正惠及百姓健康。”这是王丽珍对未来的期待，也是一个科学家最朴素的初心。
(记者 陈路漫)
