新医工结合研究生培养模式探索※

李 丽 胡 婧 马 凯 高殿帅

（1 徐州医科大学研究生学院，江苏 徐州 221004；2 徐州医科大学医学信息学院，江苏 徐州 221004）

学科的建立经历了漫长的发展过程，任何一个学科都不是孤立存在的，其发展都离不开其他学科的进步和交叉融合。现代医学领域的重大原创性突破几乎都是由学科交叉而产生，尤其在医工结合领域。如1901—2017年间，共有214位诺贝尔生理学或医学奖获得者，具有跨学科知识背景的科学家有81人，占总数的37.9%；有50项原创性成果涉及其他学科体系［1］，其中9项与工学有关，比如心电图装置、计算机辅助的断层扫描技术、核磁共振成像等的发明。正如我们所知道的那样，这些技术为推动医学的进步作出了巨大的贡献。

20世纪60年代，国外学者就交叉学科研究生培养模式、科研训练等进行研究。Hasenfeld归纳了跨学科博士生培养的模式与特点，阐述了跨学科教育的障碍，构建了跨学科教学与学习的模型；Bettina论述了科研管理对于跨学科科研训练的作用；Schoch通过对不同跨学科人才培养项目进行案例分析，总结跨学科项目人才培养的特点及现状，提出未来可行性发展建议［2］。2004年，美国国家科学院、工程院、医学院联合发表《促进交叉学科研究》报告［3］，该报告提出了建设交叉学科的教师聘任和评价系统、完善交叉学科的资助体系、促进交叉学科人才培养和构建革命性的交叉学科结构的建议［4］。

2009年4月，麻省理工学院院长苏珊·霍克菲尔德提出，第一次生命科学革命创立和发展了分子生物学，第二次生命科学革命创立和发展了基因组学，她推测第三次生命科学革命已经来临，而且来自生命科学、物理科学和工程科学等领域内的医工大融合［5］。现代医学发展中，工程科学如计算机科学、材料科学、机械工程、仪器科学、电子科学、信息与通信工程等学科的发展推动和促进了基础医学、临床医学的发展，同时在临床诊断和治疗过程中发现的新需求、新问题的解决又离不开工程科学的支持和支撑。如医疗仪器研制、影像技术、检测技术、康复技术、医院信息化建设、医疗智能化等的发展，都大大促进了医学的进展，这些都是医工结合所带来的进步。

我国的医工结合交叉探索兴起于20世纪80年代末期，综合性大学或理工科大学与医科类院校合并，东南大学、西安交通大学、同济大学、天津大学等建立了以医工结合为主的交叉学科研究，医学与工学的强强联合为医工结合研究提供了机遇和挑战。近年来，在“中国制造”“健康中国”“双一流”建设大背景下，许多综合性大学与医科院校陆续开始进行校际间的强强联合，开始“医工结合”的全新探索和发展模式。2017年5月，徐州医科大学“牵手”中国矿业大学共建“健康工程研究院”，健康工程研究院将着重从职业病防治、灾难应急救援、生物医学工程和生物信息等四个方面加强联合攻关。2017年8月，天津医科大学、天津大学全面深化战略合作联手共建“医学科学与工程学院”，合办“生物医学工程”“智能医学”本科专业，探索医-工复合学位的拔尖创新型医学人才培养模式，新学院引入两校的优势学科，形成更大范围的学科交叉。

医学与工学的交叉融合是现代医学发展的必然趋势，谁能够最快在医工结合中打破学科壁垒，打开校际间的障碍，实现优势互补，谁就有可能抢占医学发展的制高点，在医学领域取得重大突破，在高水平大学建设和“双一流”大学和学科建设中拔得头筹［6］。

1 新医工结合的概念

医学，与每个人息息相关，且关系到每个人的生老病死，而医学人才的培养质量则直接决定培养出的人才能否适应经济社会需求，能否准确的治病救人。目前医学人才培养存在着专业之间严重隔绝、基础研究脱离临床、教育实践明显脱节［7］、创新性能力欠缺等问题。如果培养出的医学人才，只会照搬课本知识，不能准确的诊断和治疗病情，不懂得科学研究和创新创造，那就违背医学人才培养的初衷，是教育的失败。

工学的主要特点是具有创造性、应用性和实践性，而且必须与一定的目标相结合才能真正应用于社会生产中。工学中的人工智能、云计算、物联网、大数据等信息技术迅速发展，目前已广泛应用于教育、医疗等许多行业。利用这些先进的工学技术，正好可以弥补医学发展的短板，促进医学的智能化、信息化。借助于科学技术的辅助手段，可以帮助医生避免漏诊、误诊，从而达到精准医疗的目的。

至此，有识之士提出新医工结合的概念，以临床医学为载体，以人工智能、云计算、物联网、大数据等信息技术为手段，以医、工科交叉融合、协同创新、开放共享、互利共赢的精神与行动，突破传统医疗在资源、智能、知识、经验、精准等方面的局限，实现学科间的深度交叉融合和创新发展。“新医工结合”的主要目标是用工学最先进的技术手段解决临床需求，帮助医生快速、准确的诊断和治疗病患。而“新医工结合”人才的培养正是适应经济社会的发展，培养出具有交叉思维、通晓医学和工学基本知识的，能够主动发现临床实践中遇到的问题并运用工学方法加以解决的创新型人才。

2 新医工结合的热点研究

以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术正迅猛发展，给21世纪的经济社会发展带来了新的契机，也给医疗事业带来了新的动力和挑战。找寻新医工结合的热点，有利于我们针对性开展一些课题研究，培养创新型医工结合人才，推动医学事业的进步。

2.1 互联网+医疗 在移动互联网时代，“互联网+医疗”是国家“互联网+”战略的重要组成部分，其发展赋予医疗健康产业新的时代特征，医工结合催生出新的产业形态。借助移动互联网、物联网等信息化技术，提高医疗健康服务的效率，推动医疗卫生服务的升级。

“平安好医生”平台从用户端发力，以互联网流量思维搭建医疗电商平台，以嵌入医疗机构、连接医生的方式优化组合医疗供应链，构建HMO体系。该平台是以医生资源为核心，提供实时咨询和健康管理服务等［8］。

“微医平台”是以2H2C为主轴，通过预约挂号切入，帮助全国2400多家医院搭建预约挂号平台。从推动基本公共卫生服务落地，逐步延伸到全科医疗服务、专科医疗服务。通过人工智能技术支撑的全科、中医、影像辅助诊断平台，移动互联网技术支撑的全科学院、远程会诊平台，为基层医务人员带来便利。同时，微医还计划建设100家微医全科中心，与公立医疗机构深度融合，建成“线上+线下、全科+专科”的新型HMO体系［8］。

“国家远程医疗中心”于2018年5月28日在郑州大学第一附属医院挂牌成立，目前已与500家基层医院合作建立远程会诊分中心。该中心将着力探索以数据为中心的全连接远程医疗发展路径，引领建设全国统一的“互联网+医疗健康”标准体系和远程医疗服务平台，更好地服务于健康中国战略。远程医疗服务项目包括远程病理诊断、远程医学影像诊断、远程监护、远程会诊等，能在最大范围内实现医疗卫生资源的共享，对于缓解看病难、看病贵具有重要价值［9］。

可见互联网技术正在有形和无形地推动医疗行业的进步和发展，不仅给百姓求医问诊带来了方便，同时也方便医院和医生合理安排工作时间。

2.2 大数据+医学 大数据被誉为未来的石油，可以概括为4个V，数据量大（Volume）、速度快（Velocity）、类型多（Variety）、真实性（Veracity）。得数据者，得天下；知数据者，知天下；善用数据者，赢天下。

2016年6月，国务院办公厅在《关于促进和规范健康医疗大数据应用发展的指导意见》明确指出，要全面深化健康医疗大数据应用。大数据在医疗行业释放出的巨大价值吸引着诸多医疗行业人士的兴趣和关注。

2018年2月2日，首届健康医疗大数据应用大会在杭州召开，由中国卫生信息与健康医疗大数据学会支持发起的“全国健康医疗大数据应用共享平台”正式发布。该平台的亮点是以大数据及人工智能为技术驱动引擎，帮助医院医生实现智能辅助诊疗、智能辅助开方、智能在线审方，并通过大数据挖掘，推进中医临床单病种的临床标准化路径［10］。

足见“大数据+医学”的应用前景十分可观，如何将临床病例文本性的语言转化成机器语言，构建大的可用数据库，单独依靠医学或工学都达不到如意的效果。只有让工学生近距离接触临床实践，让医学生了解工学中的大数据的收集、处理的基本知识，才能够做到医工结合，并应用于临床实践中。

2.3 人工智能+医疗 随着科学技术的飞速革新，“人工智能+”时代接踵而至，在医疗领域掀起层层浪花，不断刷新医疗产业的发展模式，使计算机模拟人脑的思维过程，实现人机交互，减轻人类的部分脑力劳动，提高医疗资源的利用率，推动医疗产业的高效运转。利用医学领域大数据，搭建具有识别、判别、筛选和推理等功能的智能医疗人工智能辅助系统［11］，增强智能医疗供给能力。

2.3.1 阅片机器人 针对早期癌症筛查，采用深度学习建立模拟人脑进行分析学习的神经网络，模仿人脑机制对图像分析识别的图像处理技术及高性能的并行运算能力，挖掘出癌症的图像核心特征信息，实现对癌症早诊、早治的医疗技术性突破，高效、便捷的提升癌症筛查效率，帮助放射科与影像科医生提升诊断的准确率。

2.3.2 沃森医生机器人 被誉为肿瘤学界的“阿尔法狗”。针对肺癌、乳腺癌、结肠癌、直肠癌、胃癌、宫颈癌、卵巢癌、前列腺癌等八种癌种的治疗，采用机器学习原理，在短时间内3阅读并分析海量医疗数据，不断学习积累“经验”，成为经验丰富的“专家级医生”。主要应用于肿瘤的辅助治疗、基因检测报告解读分析，指导医生确定最合理的个性化治疗方案。

2.3.3 手术机器人 通过2D与3D图像精确配准、机器人随动算法、综合避障算法、力反馈安全控制技术模拟医生手术操作的真实感，实现个性化精准操作和术中全程导航，具有安全、微创、远程操控等特点，降低手术难度，提高手术效果。

人工智能与医疗相融合的契合点还有很多，可以涉及多种疾病的诊断和治疗。只要研究生具备医工结合的理念，就可以探索许多可研究的课题，进而推动医学诊断方面的进步。

3 我国新医工结合存在的困境

3.1 新医工结合的内外动力不足 理工科学与医学在学科内容、方法论、认识论、科研价值观四个不同的层次上存在着差别［12］。如果没有国家、学校层面的主动引导和政策支持，不论是导师还是研究生往往关注的是自己熟悉的领域，难以产生探索医工结合的相关领域热点和难题的积极性。当代物理、化学、电子、材料、信息、计算机等方面的科学技术不断的飞速发展，做为医学生或医学工作者应该对其常识有所了解，这样才能在医学上有所造诣和进步。

3.2 缺乏医学与工学双背景的人才 在美国，理工科本科生可以报考临床医学生，既有工学基础知识和技能，又能掌握最新医疗进展，这样的人才设计有利于促进医学的进步。而我国目前的状况是理工科的本科生不能报考临床医学研究生，理工科学生不懂临床医学的相关知识，医学研究生也不了解理工科的相关知识［13］，存在着知识分离、难以融合的现状。

3.3 医工结合的产学研链不完善 目前医工结合的项目大多停留在“闭门造车”的层面，医院、企业、学校间缺乏有效的沟通，所做的研究或产品很难形成规模或有效应用于临床实践中。学校做为产品制造方的企业和产品应用方的医院两者之间的桥梁，做为高精尖人才培养的摇篮，应该建立起有效的产学研一体化机制。

4 培养新医工结合人才的建议

4.1 政策导向和资金支持 国家、学校层面要积极鼓励和推动“新医工结合”项目和科学研究，营造一种学科交叉融合的氛围，鼓励教师和研究生进行“新医工结合”的研究。任何科研工作的进行都离不开资金的支持，经费的来源可以有多种渠道。科研人员科研通过国家、省、市等各级课题申报获得相应的经费支持，还可以与企业进行合作，争取横向经费，根据市场需求开发医工结合的产品。另外学校设立医工结合的专项经费，用于支持医工结合人才培养和科学研究。

4.2 破除壁垒 形成团队 医工结合不但要打破学科间、院校间的壁垒，还要与医院做好合作关系，将在临床中遇到的问题、难点通过相应的工学知识转化成可应用的医学产品或技术，并应用于临床实践中。

通过选拨具有创新性、科学性、可行性和应用性［13］的医工结合课题，建立跨学科甚至跨学校的多个科研合作团队，鼓励附属医院、医学院校、理工院校的研究生、医生、教师根据课题需要结成研究团队，通过讲座或座谈等方式不断进行学术交流和探讨，研究医工结合的前沿热点和难点［14］。

4.3 构建合理的新医工结合人才培养方案 在医学研究生的课程体系当中增加工学的基础知识，比如数据库应用技术、计算机网络、智能算法等课程，并开设信息技术发展的前沿讲座。在工学研究生的课程体系中开设医学基础知识的课程及讲座，并适当增加去医院临床实践的环节。通过构建合理的课程体系和培养目标，从而培育出医工兼备的交叉创新型人才。

4.4 提高培养人才的交叉思维和创新能力 现代医学的发展离不开与其他学科的交叉融合发展，“交叉思维能力”不只是要具备掌握相关医学、工学领域的基础知识和前沿进展，还要能找到医学和工学相结合的契合点，从而打破现有的框架和体系，寻找出新的研究领域。研究生的创新能力不是与生俱来的，是需要导师谆谆教导并适当的加以引导，从发现问题从而找寻解决问题的方式和方法［15］。

4.5 重视成果转化 任何一项研究如果脱离实际，无法加以应用，都将是一纸空谈，算不上真正的研究。“新医工结合”研究的正是当下医疗事业中遇到的瓶颈和难点，需要工学生运用先进合理的工学知识和方法去解决，并最终应用于临床实践中加以验证并不断改进。

目前新医工人才的培养还处于探索阶段，培养高校只有针对培养过程中出现的问题，及时想办法纠正或解决，才能最终培养出具有创新型的医工结合的交叉复合型人才。