智能医学工程:新医科的探索与实践



  [摘 要]智能医学工程专业设立,标志着工程对医学的支撑已经从早期的“医工交叉”“医工结合”的层次步入了“医工融合”的阶段。其培养目标是面向“健康中国2030”,培养具有家国情怀、全球视野、创新精神、实践能力及人文关怀意识的国际化医工复合型领军人才和医学拔尖创新人才。

  [关键词]智能医学工程;新工科;新医科

  党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视人民健康问题,将健康中国和教育强国作为实现中华民族伟大复兴的两大根基。由此,医学教育作为连接两大战略的枢纽,获得了难得的历史发展机遇,但同时也面临着巨大的挑战。为更好地支撑健康中国战略,教育部等部门于2018年10月印发了《关于加强医教协同实施卓越医生教育培养计划2.0的意见》。2019年4月,教育部在天津大学召开了“六卓越一拔尖”计划2.0启动大会,正式提出发展新工科、新医科、新农科、新文科。新医科建设以新一轮科技革命和产业变革为背景,既注重对现有的基础医学、临床医学培养体系的升级,同时也注重医学与文、理、工、法各学科的交叉融合,着力发展精准医学、转化医学、智能医学等医学新专业,培养学生运用交叉学科知识解决医学前沿问题的能力,促进我国现阶段的医疗模式向“环境-社会-心理-生物-工程”的现代医学模式转化,实现医疗从诊治为主向覆盖生命全周期、健康全过程发展。在这一背景下,教育部于2018年3月批准建立了全国首个智能方向的医学类本科专业——智能医学工程。本文将对智能医学工程这一同时具备新工科和新医科特征的新兴专业的产生背景、学科内涵以及人才培养目标等进行简要阐述。

  智能医学是工业革命4.0时代工程医学的最新形态

  医学是人类为了生存,在与自然界的疾病和创伤作斗争的实践中产生和发展的一门学科。医学的发展,先后经历了原始医学、古代经验医学、近代生物医学等不同的发展阶段。而现代医学的飞速发展,则始于工业革命以来物理、化学、生物学等自然科学的重大发现以及工程技术的强力支撑。20世纪50年代,医学与工程的结合产生了新兴的生物医学工程学科,生物医学工程技术的发展使得百余年来现代医学所取得的成就超过了以往所有世纪的总和。各种新型的医学影像仪器、医学检验仪器、手术仪器、监护仪器、康复仪器以及各种家用医疗设备层出不穷,医学工程已经与传统的医、药一起,构成了现代医学不可或缺的组成部分,贯穿了疾病的预防、诊断、治疗和康复等各个环节。医学工程技术的广泛应用也使得现代医学进入到了一个“工程医学”(Engineering-based Medicine)的阶段。

  21世纪以来,随着第四次工业革命的兴起,大数据、云计算、人工智能以及机器人等新兴技术发展,促使医学模式面临又一次重大变革,工程医学最终进化到“智能医学”的阶段。与传统的医学模式相比,智能医学模式具有以下特点:一是以患者为中心。随着医疗装备的微型化、网络化、家庭化和智能化,以及可穿戴设备、互联网、5G移动通信等技术的发展,医疗的场景逐渐延展至患者家庭,形成以患者为中心的个性化的精准医疗和健康管理。由智慧医院、区域医疗中心、家庭自助健康监护终端所构成的三级远程医疗网络,将逐渐取代原有的以医院为中心的医疗模式,极大缓解我国现阶段“看病难”“看病贵”等一系列社会问题,并在疫情等重大灾难发生时,迅速形成有效的防御和救助体系。二是由大数据驱动。通过可穿戴或可植入设备,医生可全天候地实时获取患者的生理、心理数据,再加上患者的各类基因组学、代谢组学、影像组学数据,以及通过物联网获取的行为学数据等,在理想情况下,医生可在数字空间形成一个完整的、全方位的患者的数字医疗映像。通过对数字映像的大数据分析、追踪,可形成针对患者个体的精准医疗方案,通过对虚拟患者诊疗过程的模拟、推演以及药物试错、疗效评估,我们可极大降低误诊的风险,提高疾病的治愈率。同时,针对某一特定的疾病,可通过汇聚海量的患者数据,利用数据挖掘的手段,从中找出隐含的、以往未知的、具有潜在医学价值的信息,从而揭示疾病的发生发展规律。尤为有趣的是,医疗大数据的挖掘,有可能突破人类思维的局限,从意想不到的角度启迪新的医学发现。三是人机协同。在智能医学阶段,人工智能将发挥越来越重要的作用,协助人类医生完成海量医学数据的处理、手术机器人的操控等,从而将人类医生逐步从低端的重复性、重体力劳动中解放出来,转而从事更为高端的综合决策、复杂病例研究等工作。因此,如果说工程医学的目标是应用工程技术手段辅助诊疗的话,那么在智能医学阶段,将形成一种新型的人机协作的形式,完成疾病的智能诊断和精准治疗。

  智能医学的人才需求与培养目标




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