——记北京理工大学生命学院副教授陈端端
本刊记者  杜月娇

 　　 如果你第一眼见到她，一定猜不到她是一名科学家。因为，在大多数人的印象中，女科学家的形象是短发、素颜、安静。而眼前的她一定是公认的“第一眼美女”：飘逸的长发、精致的五官、优雅的气质，明艳动人的美貌让记者眼前一亮。 
 　　 抛开外貌的种种约束，交谈中的她，博学谦逊、严谨细致，不仅有女性的蕙质兰心，更展现出智慧的一面。她叫陈端端，英国牛津大学博士、博士后，如今的她是北京理工大学生命学院副教授。 
 　　 学的是力学，研究的是纤毛、血液、骨骼等的力与运动。在力学与生物间游走，她选择了交叉学科。2005年起，她开始从事针对生物医学工程及生理系统仿真建模方面的研究，目前研究领域涉及细胞纤毛运动、血液流动和支架应用、骨骼受力和生长预测等，并且在完成国家自然科学基金、科技部科技支撑计划、中央在京高校成果转化等项目中，引人关注。 
 　　 短短几年时间里，她的论文发表在SCI11篇、EI4篇，活跃在多个国际学术会议上，以自己的行动向人们展示了女性的另一种美丽。

想出去看看 

 　　 生于北京的陈端端，从小就有一个梦想，“出去看看”。大学生活，她选择了上海，“离开父母，就要学着去承担一切，这样成长很快”！在复旦大学，她读的是力学与工程科学系，专业是理论与应用力学。流体、固体、材料……在力学的领域里，她选择了偏向生物的交叉学科——生物力学。 
 　　 大学毕业后，她顺利考入英国牛津大学攻读博士研究生学位。她很感激牛津对自己的培养，“尽管单从工程专业来讲，牛津的实力略逊于剑桥或帝国理工，但牛津的综合实力和人文环境让我受益匪浅。在牛津的6年时间，正好是25岁前后，整个世界观都经历了一次洗礼”。 
 　　 2005年，陈端端开始从事基于生物力学，针对生物或生理系统的仿真建模研究，利用计算力学的研究方法，模拟生命系统的运作过程，探讨相关疾病的发生机理，并为治疗方案提供预测和指导。在英国留学期间，陈端端做的是纤毛项目。没有引起太多人注意的纤毛，却跟胚胎发育过程以及人体防御系统有着密切关系。博士后期间，她做的是血液项目。尽管转换了一个领域，但是研究方法和机制是相通的，这项研究的目的是帮助医院做手术规划平台。 
 　　 学科的应用性和“能解决什么实际问题”是陈端端做研究的目的。2011年，一个偶然的机会，她回到了北京理工大学。国内外科研环境的不同，让回国之初的陈端端多少感到不适应。当时的生命学院，并没有很多人从事生物力学研究，这就意味着，在一定程度上缺乏基础和团队，一切要从头开始。俗话说，上帝为你关闭了一扇门，同时也会打开一扇窗。幸运的是，学院对她给予了极大的支持。她加入了医学工程与信息技术研究室，并和同组的另一位老师一起开展起生物力学研究，并一直坚持了下来。随着研究的深入和发展，陈端端逐渐找到了自己新的位置，并和新的团队一起继续着对生物力学的探索，致力于将仿真向应用推进。 
 　　 现在，生物医学仿真及生物力学、先进人工医疗器械的设计、计算机模拟辅助医疗、以及多尺度多相系统的建模是她主要的研究方向。

在力学领域找到生命之美 

 　　 对复杂系统中流体及固体运动的计算、网格变形及移动技术、分子对流-扩散过程的追踪、大尺度分子团的运动模拟、流固耦合分析等……十多年的研究，陈端端没有离开力学领域。无论是动力蛋白、血液流动还是骨骼力学，都是国内少有人涉及的。 
 　　 对动力蛋白的研究，陈端端是与日本大阪大学生命机能科合作的。她借助大阪大学的超高压电子断层扫描设备，获得层厚为1.6nm的细胞纤毛超微结构断层图片。通过图像分割，抽离出纤毛骨架，并重建能够真实反映纤毛内部结构的三维模型。动力蛋白激活时对纤毛骨架结构的滑动作用可被模拟为一对大小相等、方向相反的点力。基于有限元算法，这些点力可被整合于结构模型，并通过数值求解力学方程模拟动力蛋白驱动的纤毛运动。这一模拟方法首次复现了纤毛的真实超微结构，并通过对动力蛋白不同的时间和空间排布，模拟多种动力蛋白假设所产生的纤毛运动。通过将计算出的纤毛运动与实验观测相对比，评价动力蛋白活动规律假设的合理性。目前，基于此模拟方法，陈端端和她的团队首次针对胚胎结纤毛提出了其内部可能的动力蛋白活动规律，并将模拟研究拓展到经紫杉醇干扰的变异纤毛的研究中，以推测致病机理，辅助治疗或预防。 
 　　 在血液流动研究方面，陈端端与301医院血管外科及德国海德堡大学医学院合作。从力学角度，探讨了主动脉夹层的病理、预测病情发展以及建立支架治疗的医疗规划平台。目前，她的研究团队已收集多例经支架治疗的长期随访病例的CTA数据，通过图像分割建立模型，结合4D PC-MR和超声测速确定模型边界条件，通过有限体积法求解血液流动。由此，得出血液对假腔的压力数据并带入组织重建关系，获得假腔生长的预测，并与病人随访数据对比，验证预测模型。另一方面，针对主动脉夹层的支架治疗目前尚缺乏快速的预测性方法，她们开发了支架展开过程的快速模拟算法并申请专利，能够在较短时间内预测支架置入病人体内的展开效果，减少由于医生经验差异而造成的支架选用不当，并推动针对这一疾病的个体化、定量化、预测性治疗的发展。 
 　　 在骨骼力学方面，陈端端与望京医院骨关节科联合攻关，针对股骨头坏死疾病进行股骨受力研究。在股骨头坏死早期，药物治疗可在一定程度上控制或改善病情发展，但目前评价治疗效果的方法主要依靠问询和医学影像，缺乏对股骨受力定量化的评价，阻碍了个体化、安全的康复训练的设计。她带领的研究团队，针对股骨头坏死II期经药物治疗的病例建立病人个体化股骨前段模型，基于CT值设定骨骼密度及弹性等物理参数，通过有限元方法计算在多种步态下的股骨前段受力，评价坏死区域发生塌陷的可能性，提出综合多因素的塌陷预测指数，并结合骨骼生长模型预测康复训练效果。通过模拟研究为治疗效果提供量化评价，为基于病人个体化的治疗方案设计提供理论依据。

爱学生如爱自己的孩子 

 　　 从牛津大学回到北京理工大学，陈端端已经收了“徒弟”6人。在她的爱徒中，2人已经毕业，并拿到了国家奖学金和优秀毕业论文等荣誉。 
 　　 两年半年的硕士研究生学习是短暂的，却是科研成长的重要阶段。陈端端对学生没有时间上的要求，但实验室里亮灯最早、关灯最晚的往往是她的小组。除了吃饭、睡觉，学生们大部分的时间都泡在了实验室里。用学生的话来讲，“实验室更像家”。她有意锻炼学生的各种能力，尽量给学生更大的平台，“研究生期间，希望能够锻炼学生的快速学习能力、解决问题能力和表达能力。获取信息、收集材料、提出问题、解决问题、并把自己的研究present出来。科研跟做其他事一样，要经历这些过程。其中，对问题的发现和解决是关键”。 
 　　 白天，教室、实验室排满了陈端端的课程表；晚上，熬夜熬到一两点几乎是家常便饭。家庭是她觉得亏欠最多的，而对于科研，她总觉得还不够努力。她最大的希望是，将仿真继续向应用推进。 
 　　 智慧与美丽并存，陈端端通过力与生命之美告诉大家，无论时光荏苒，世事变迁，这一种美丽永不消逝，永不变迁。