顧 寧

（南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院,南京，210093）

自遠古至今，醫(yī)學(xué)經(jīng)歷了艱難曲折的發(fā)展過程，是人類不斷認識自身疾病與維護健康的不懈實踐與知識積累，凝聚著先行者的仁愛、心血與智慧.醫(yī)學(xué)發(fā)展的漫長歷史始終伴隨著人們對植物、動物、礦物的逐漸認識并用作藥物，制作工具和發(fā)展相關(guān)方法來進行治療與診斷，乃至疾病康復(fù)的相關(guān)探索.同時，科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展也一直推動著對人自身及行為，包括疾病與健康的認識與理解，并不斷產(chǎn)生除原有傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)分科之外的醫(yī)學(xué)新方向，例如循證醫(yī)學(xué)、遠程醫(yī)學(xué)、數(shù)字醫(yī)學(xué)、整合醫(yī)學(xué)等等.由此可見，醫(yī)學(xué)的發(fā)展是在臨床需求的巨大牽引之下，多學(xué)科與各種新科技不斷交融互作的結(jié)果.

按照目前的醫(yī)學(xué)及醫(yī)學(xué)教育的一般分類，大致可分為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、公共衛(wèi)生（預(yù)防醫(yī)學(xué)）等.實際上，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生的基礎(chǔ)，而臨床醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的應(yīng)用.將基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的研究成果轉(zhuǎn)化到臨床醫(yī)學(xué)和公共衛(wèi)生的具體實踐之中，除了需要轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，還需要工程與技術(shù)的直接參與.也就是說，在解決臨床醫(yī)學(xué)的一些棘手問題的過程中，需要研究如何將已有的技術(shù)或方法集成起來，甚至研究一些新方法來有效地解決問題.國際上已有一些成功的做法，就是在高水平醫(yī)院，尤其是研究型大學(xué)醫(yī)學(xué)院的附屬醫(yī)院里，有相當(dāng)比例的被稱為臨床科學(xué)家的專業(yè)人員，在各自專業(yè)領(lǐng)域研究相關(guān)疾病及其診治新法，盡管不直接從事診療的具體操作，但是從深化對疾病的專門研究以及不斷提出新的解決方法，甚至研發(fā)新的技術(shù)等方面，和臨床工作者密切合作，共同完成臨床任務(wù).國內(nèi)現(xiàn)在也有不少效仿，許多醫(yī)院逐漸增加了臨床專職科研人員，在推進學(xué)術(shù)研究等方面有所進展，但與國外高水平醫(yī)院相比，在研究程度與運行機制等方面還有很大提升空間.

此外，各個醫(yī)院里都有一些臨床工程學(xué)的專業(yè)人員，主要是基于醫(yī)院平臺將科技發(fā)展的成果推向臨床，以醫(yī)療器械、設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)的全程管理維護技術(shù)為主，解決醫(yī)院裝備現(xiàn)代化、裝備與經(jīng)濟管理等工作［1］.隨著各種專業(yè)分工越來越細，特別是信息化、網(wǎng)絡(luò)化以及各種現(xiàn)代科技的加速發(fā)展，以往許多臨床工程的工作已逐步由專業(yè)廠家等單位分擔(dān)，一些臨床工程學(xué)專家開始探索與臨床醫(yī)學(xué)專家進行更加緊密的合作，參與有關(guān)臨床研究，圍繞具體臨床問題，在深化有關(guān)機制研究的過程中幫助研發(fā)新儀器、新材料等新技術(shù)，逐漸發(fā)揮出不可或缺的作用.

正是基于這些臨床科學(xué)家與臨床工程學(xué)人員的不斷努力，臨床醫(yī)學(xué)的研究與技術(shù)獲得了更快發(fā)展，推進了醫(yī)學(xué)與健康事業(yè)的整體進步，也逐漸形成了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中一個嶄新的交叉學(xué)科方向——工程醫(yī)學(xué).這里將介紹對工程醫(yī)學(xué)定義與主要任務(wù)的思考，包括工程醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)與發(fā)展方向.

1 工程醫(yī)學(xué)的定義與主要任務(wù)

工程醫(yī)學(xué)（Engineering Medicine，EngMed or EM）是針對解決臨床醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生問題的需求，在充分結(jié)合物理、化學(xué)與材料、生物與醫(yī)學(xué)、數(shù)學(xué)與計算科學(xué)、工程與技術(shù)等各學(xué)科進展及學(xué)科融合的基礎(chǔ)上，通過對疾病機制及相關(guān)臨床診治新原理的深入研究，探索臨床診斷、治療與康復(fù)的新方法，發(fā)展臨床適用的新材料與制劑、新器件及系統(tǒng)，以及智能化技術(shù)，不斷推動臨床醫(yī)療與疾病預(yù)防水平提高的學(xué)科.工程醫(yī)學(xué)也是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中面向未來、與其他領(lǐng)域相結(jié)合的交叉學(xué)科.

工程醫(yī)學(xué)的主要任務(wù)是針對臨床醫(yī)學(xué)與疾病預(yù)防所面臨的實際問題，通過多學(xué)科，尤其是材料、信息、數(shù)據(jù)與智能科學(xué)等結(jié)合的手段，不斷加強醫(yī)學(xué)臨床研究的技術(shù)與條件支撐，同時和臨床與疾病預(yù)防專業(yè)工作者合作，共同開展疾病機制的深入研究，并由此探索相關(guān)診療新原理，研發(fā)新材料、制劑或儀器等新技術(shù)，以及臨床實際應(yīng)用的新方案.

盡管工程醫(yī)學(xué)作為新方向在這里剛剛提出，而實際上在國內(nèi)外，特別是國外許多高水平醫(yī)療機構(gòu)中已有較長時間的相關(guān)實踐.例如，醫(yī)院專業(yè)科室中有一些專家，被稱為臨床科學(xué)家，他們具有深厚的生物醫(yī)學(xué)以及多學(xué)科交叉的基礎(chǔ)，與所在科室的臨床醫(yī)學(xué)專家共同深化相關(guān)疾病研究，并討論診療辦法.與此同時，若他們將有關(guān)方案提升到一定的理論高度，并指導(dǎo)或與臨床工程師合作，研發(fā)出新的材料與器件、裝備，則必將極大地推進相關(guān)醫(yī)學(xué)的進步.由此可見，這種醫(yī)理工結(jié)合對醫(yī)學(xué)與健康事業(yè)進步具有重大意義.

整體上回顧、分析這些臨床科學(xué)家與臨床工程技術(shù)人員的工作，結(jié)合對該方向的思考，不難發(fā)現(xiàn)工程醫(yī)學(xué)主要具有以下特點.

（1）以臨床與預(yù)防醫(yī)學(xué)實際問題為研究對象.工程醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的新方向，目的是解決臨床或預(yù)防醫(yī)學(xué)的實際問題并培養(yǎng)相關(guān)人才，因此始終要堅持以實際問題為研究對象.由于人類個體差異性，臨床面臨的實際問題非常多，個體化地做好每個病例診療，需要從不同角度來全面考慮，特別應(yīng)關(guān)注健康是整體性的，而不能僅僅局限于病癥當(dāng)時的表觀.此外，還需要不斷提高醫(yī)療的功效并降低成本或花費，在深化疾病研究的基礎(chǔ)上探索新方案，發(fā)展新材料、新制劑、新儀器，并結(jié)合智能化等新技術(shù)，把診斷與治療有機結(jié)合，盡量縮短診斷與治療間隔時間.這也是推進醫(yī)學(xué)范式不斷進步的需求.

（2）系統(tǒng)性與學(xué)科交叉性.醫(yī)學(xué)的發(fā)展歷程，已經(jīng)從神道醫(yī)學(xué)、經(jīng)驗醫(yī)學(xué)、實驗醫(yī)學(xué)發(fā)展到現(xiàn)在分科越來越細、病理研究更多深入到細胞與分子層級，同時先進藥物、醫(yī)療器械、人工智能等技術(shù)手段日新月異的現(xiàn)代醫(yī)學(xué).與此同時，很多有識之士特別提出，未來的醫(yī)學(xué)發(fā)展方向還應(yīng)該包括整合醫(yī)學(xué)、系統(tǒng)醫(yī)學(xué)，甚至是身心醫(yī)學(xué).因為每個人都是一個整體，同時也離不開社會或群體.面對疾病或健康問題，在還原甚微的同時，還必須要回到系統(tǒng)與綜合，有時候一些不同的疾病可能是源于同一個病因，身體中不同的系統(tǒng)是互相關(guān)聯(lián)的，要全面地看問題和處理問題［2-4］.為此，就需要能處在系統(tǒng)級層面整合并協(xié)同具有多學(xué)科知識與能力的人員.這在目前大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)中還是非常缺乏的.

（3）數(shù)學(xué)、模型與工程性.所謂工程，是結(jié)合包括人力在內(nèi)的各種資源，在一定規(guī)模上運用實踐經(jīng)驗與實驗所獲得的知識，通過研究與發(fā)展，遵循規(guī)劃設(shè)計、過程管控、規(guī)程標(biāo)準等程序，實現(xiàn)預(yù)設(shè)目標(biāo)的活動.隨著人類利用自然和改造自然的腳步不斷前行，對工程本身的研究也越來越被重視，已上升到工程科學(xué)的高度.通過結(jié)合信息技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)、機器與自然智能，尤其是越來越高的應(yīng)用數(shù)學(xué)研發(fā)水平，使工程水平的提高與日俱增.采用數(shù)學(xué)語言來表述研究體系，建立模型，現(xiàn)已成為工程開始的起點.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也亟待推進相關(guān)研究，無論是人體生理模型細化、優(yōu)化，還是對遺傳與環(huán)境影響的病理規(guī)律、傳染病流行研究，以及先進診療技術(shù)的建立等等，工程醫(yī)學(xué)必將發(fā)揮巨大作用.

2 生物醫(yī)學(xué)工程與工程醫(yī)學(xué)的關(guān)系

在此有必要對生物醫(yī)學(xué)工程與工程醫(yī)學(xué)的關(guān)系進行一個分析.生物醫(yī)學(xué)工程（Biomedical Engineering，BME）是綜合物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)、計算科學(xué)和工程學(xué)知識及不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)，從分子到器官，整體上研究生命結(jié)構(gòu)、功能及其變化，創(chuàng)造知識，發(fā)展創(chuàng)新的生物制劑、材料、過程（方法）、植入體、器件以及信息學(xué)方法，用于疾病預(yù)防、診斷與治療，病人康復(fù)以及改善健康（狀況）的學(xué)科［5］.對比工程醫(yī)學(xué)的定義，可見它們都是交叉學(xué)科，兩者既有聯(lián)系，甚至部分重疊，同時又各有側(cè)重，在研究、發(fā)展及人才培養(yǎng)等各方面具有各自的屬性.具體表現(xiàn)在下面幾個方面.

（1）生物醫(yī)學(xué)工程的主要目標(biāo)是通過各種研發(fā)，最終實現(xiàn)創(chuàng)新的材料、制劑與器件、儀器與信息學(xué)方法，屬于理工科范疇；而工程醫(yī)學(xué)則通過與臨床專家合作，不斷深化疾病研究，結(jié)合已有技術(shù)發(fā)展新材料、新器件并創(chuàng)新診療方法，解決預(yù)防與臨床醫(yī)學(xué)中的實際問題，切實提高醫(yī)學(xué)診療水平，屬于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域.

（2）生物醫(yī)學(xué)工程的主要研究對象是用于人或其他生命體的材料、制劑、器件與系統(tǒng)，以及信息學(xué)方法等，主要采用相關(guān)領(lǐng)域中的研究方式與方法，同時要關(guān)注與生命系統(tǒng)的界面問題；工程醫(yī)學(xué)的研究對象主要是人和疾病，要符合生命與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的研究范式，研究中為了解決實際問題而要集成已經(jīng)出現(xiàn)的各種先進技術(shù)成果，在此基礎(chǔ)上發(fā)展相關(guān)的臨床方案，并創(chuàng)新適用材料與技術(shù).

（3）生物醫(yī)學(xué)工程主要側(cè)重“物和方法”的研究，從業(yè)者主要分布于相關(guān)研究研發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營等單位，需要相關(guān)方面的教育背景、知識與能力；工程醫(yī)學(xué)的研究對象是人與病，從業(yè)者主要是在醫(yī)療機構(gòu)以及相關(guān)研發(fā)單位，需要以醫(yī)學(xué)教育為主要基礎(chǔ)的多學(xué)科交叉的知識與技能，特別是掌握并綜合運用不斷涌現(xiàn)出的新技術(shù)的能力.

3 對工程醫(yī)學(xué)發(fā)展的思考

盡管工程醫(yī)學(xué)剛剛提出，但實際上相關(guān)的實踐在國內(nèi)外，尤其是國外的高水平醫(yī)療機構(gòu)中已有較長的時間，為此要學(xué)習(xí)已有的先進做法或經(jīng)驗，進行梳理與分析，并上升到一定的理論高度.當(dāng)前工程醫(yī)學(xué)的主要研究方向包括：（1）多疾病內(nèi)在關(guān)聯(lián)的病理機制與建模；（2）多組學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)及臨床診斷技術(shù)；（3）重大疾病診療一體化技術(shù)與臨床實踐；（4）基于細胞診療的醫(yī)療技術(shù)及臨床方法；（5）人工與自然智能技術(shù)及其生物醫(yī)用方法；（6）醫(yī)療機構(gòu)中大數(shù)據(jù)平臺及其質(zhì)控與評價、應(yīng)用；（7）其他.

推進工程醫(yī)學(xué)的發(fā)展，必須要培養(yǎng)相關(guān)人才并組織隊伍.建議切實鼓勵多學(xué)科交叉，特別是理工科（包括心理學(xué)等社會科學(xué)）與預(yù)防、臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)合；同時在醫(yī)療機構(gòu)開展專題研究并探索相關(guān)人員的組織管理機制，鼓勵專職科研人員以臨床實際問題為目標(biāo)，與臨床專業(yè)工作者切實合作共同推進診療水平提高.

重視工程醫(yī)學(xué)的專業(yè)教育，在優(yōu)化現(xiàn)行醫(yī)學(xué)教育模式基礎(chǔ)上，增加理工等多學(xué)科交叉融合與研究技能的培養(yǎng)，探索新的教學(xué)與培養(yǎng)體系.通過“做中學(xué)”等方式，盡早在現(xiàn)階段培養(yǎng)打造一批具有示范性的工程醫(yī)學(xué)青年精英.

4 結(jié)論

發(fā)展工程醫(yī)學(xué)具有重要意義.本文對工程醫(yī)學(xué)的定義和主要目標(biāo)及任務(wù)進行了闡述，對其未來的主要發(fā)展方向與亟待開展的工作進行探討，期盼引起重視并給予大力支持.

致 謝感謝所有指導(dǎo)或參與討論的專家學(xué)者！