论坛回顾丨智慧医疗的未来：医工结合推动社会公平发展

4月17日下午，“智慧医疗的未来：医工结合推动社会公平发展”在线成功举办。论坛由主题圆桌论坛和课题组学术交流两个环节组成，来自基础医学院、工程与应用技术研究院的宋志坚教授，材料科学系、光电研究所、智慧纳米机器人与纳米系统国际研究院的梅永丰教授，药学院、中西医结合研究院药物研究所的王建新教授，基础医学院、大数据研究院医学信息与医学影像智能诊断研究所的刘雷教授，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院的张天宇教授，航空航天系、生物力学研究所、工程与应用技术研究院的王盛章教授，工程与应用技术研究院、生物医学工程技术研究所的青年研究员陈文明老师出席此次论坛，为大家带来一场学术思想交流和碰撞的盛宴。该论坛由复旦大学研究生团工委和复旦大学研究生会主办，数字医学研究中心、纳米薄膜课题组、王建新老师课题组、生物医学信息学研究室、听觉力学与工程实验室、心脑血管生物力学与植介入器械实验室、生物力学与智能康复实验室共同承办，复旦大学工程与应用技术研究院研究生会协办。该论坛作为相辉文化节之交叉学科论坛活动面向校内外师生开放，累计参与人次达151人。

宋志坚老师旁征博引，用通俗易懂的话语从阐述了医学影像智能诊断的重要作用。他认为，其发展方向不仅是替代医生，减轻医生的工作量，更倾向于处理医生诊断不了的疾病的信息，如帮助医生区分肺癌是小细胞癌还是非小细胞癌、是鳞癌还是腺癌。而计算机辅助，主要分为手术导航和手术机器人两个方面，既能减轻医生工作量，更能提高操作准确度。这就涉及到学科交叉，要求医工结合，特别是医学和人工智能技术、计算机技术、机械工程的交叉，以临床具体需求为切入点，最终研究成果要落实到产业化，做到理论与实践的结合。至于学科的困难瓶颈，则在于产学研结合遇到的一些问题、国家对该领域的支持政策上的进一步完善以及神经网络训练所需的数据标注耗时费力。

梅永丰老师言语精炼，主要向我们介绍了其关注的研究领域，面向精准医疗进行微纳机器人及智能传感器研究，主要是利用超越摩尔定律里面的微纳制造工艺来制作大规模的微纳机器人。

王建新老师从药剂学方向为我们介绍了药物在医工结合中的重要功能。他认为，智慧医疗应该也包括药物，药物一直是医疗医学中治疗疾病非常重要的手段。所有的药物，不管是做成生物药、化学药、中药，在应用于临床、给予患者之前都要做成一定的形式，比如片剂、胶囊，注射剂等。想要让小小药片里的活性药物成分充分的、安全的发挥作用，这涉及到很多方面，包括活性成分本身、添加的各种辅料、生产工艺等，都影响了药物能否达到最初设计目的。药剂学本身也是个特别强调医工结合的学科，所有新药品的上市生产都是一个系统工程，必须依靠新材料、新设备、新工艺、新技术才能够实现工业化生产，最后大规模生产上市。因此，研究要基于市场需求，从产业化的角度考虑问题，才能够推动医科和工科更好地交叉融合。

刘雷老师提到人工智能和医学的结合是比较热的话题。在金校长推动下，医工结合的范畴不仅包括工科方向，还有数理方向等，医学的各个方向，包括临床基础、智能药学、智能护理等具体方向，都会和人工智能、大数据有一个比较密切的结合。老师对智能医学的定义是，未来，只要是用数据驱动的、模型驱动的在医学领域的研究和实践，都属于智能医学的范畴。

张天宇老师从实际出发，就真正临床医生在一线所面临的问题和思考的问题分享了其三点想法。第一，在医工结合的时候，一是要结合好临床，要结合好医生，因为只有医生才能发现和找到痛点和难点；二是在结合的时候从小处着眼，持续地解决小问题，使医工结合的团队价值体现出来。医生作为医工结合的点，是不可替代的存在，工程技术人员千万不要试图来替代医生，也不要试图去帮助医生减少工作量，能够减少的仅仅是那些简单的、重复性的、规律性的工作，而不是个性化的工作。因此，医工结合需要用工程的思维来改造医生，也要让工程人员深入理解医生，即双方通过深入了解彼此的知识、能力、技术，从小处找到共性的、规律性的问题，最终形成了医工融合，改变“医生有想法没办法，工程人员有办法没想法”的局面。第二，医工结合在辅助的诊断和辅助的手术上大有可为，可以替代一些繁琐的、简单的、重复的劳动。第三，结合过程中要以疾病为主导，需要思考如何让一线的应用者在医工结合中发挥更大的作用。

王盛章老师首先结合自己所研究的心脑血管疾病，抛出了一个问题：为什么这个力学能做心脑血管疾病研究？实际上我们的生命体基本上就是机械运动，包括循环系统、呼吸系统，都是流体力学为主，因此力学在生命健康领域可以做很多事情。同时，一定要密紧密的结合临床需求，而不是自己闭门造车，不能看国外做的很热，就拿到国内来做，中国不一定合适这种方式，比如单心室心脏病治疗研究，中国跟欧美国家的国情就存在区别。因此，做研究一定要多跟临床医生深入交流，把问题搞清楚，开发适合我国病人的疾病谱特点的器械。

陈文明老师从肌肉骨骼系统力学研究入手，举例说明步态功能，本质就是行走的功能。一旦发生行走功能障碍，即步态功能障碍，它可能会涉及到结构的问题，也有可能是控制层次的问题，如糖尿病人，包括糖尿病足、软组织溃疡，其实都跟行走过程中不正当的步态有相关性。此外，力学的传感检测在临床上是可以用的，如足底的多维应力的检测、用到假肢里用于人的意图判定及感觉反馈。而要想做一个好的医工产品，医生是问题的来源，又是最终的使用者，所以医工融合具体谁为主不重要，重要的是现实问题最终有没有被解决，需要培养学生医工融合的思维。

接下来是议题探讨环节，七位嘉宾一同登台，就医工结合的社会效益及如何通过医工结合改善社会公平这一中心议题展开了深入、深刻的交流讨论，让我们来一同回顾思想碰撞的精彩瞬间吧！

梅永丰老师：公平不是说每个人都一样才叫公平，公平是应该是博爱，是整个人类社会的进步，让更多人享受到更多的技术的突破所带来的好处。因此，可以通过医工结合，特别是让工程师能够有效的去帮助或者辅助医生或医疗机构，进行产品工程化，降低生产和应用成本，让每一个人都可以去享受到高新技术成果、解决更多健康问题。我们也可以从各个角度，比如从医院的层面、医生的层面、从家庭防护的层面都能做出改变，比如在疫情防控中对阳性病人做一些远程的监控，、最后进行治疗。

刘雷老师：人工智能在医学上的应用可能对国家缓解看病难、看病贵的问题有所帮助。相对于人口基数而言，我们国家的医疗资源还是非常有限的，而人工智能技术在辅助医疗、患者教育等方面，都会有所帮助，比如新的人工智能技术可能会缓解医疗资源的地区差距。

王建新老师：医工结合中，药物对推动社会公平也起到重要作用。如果能够通过医工结合实践的产业化解决用药难、用药贵的情况，那么就可以推动社会公平，让老百姓都能够用得起，医保也能支付得起，同时也要允许阶段性的不公平，促进技术的进步成果进一步惠及更多人群。

张天宇老师：第一，看病难是一个伪命题，看病不难，想看好病难，分级医疗没有做好，导致优质医疗资源被挤兑。第二，看病贵更是一个伪命题。现在不是看病贵了，而是看病不贵。价格提升会让背后支撑的工科相关的人员有研发动力，而关键是谁来支付的问题。难和贵的问题，制度设计上可能会有更多作为之处。关于医疗公平，老师提及了医疗的根本的问题：疾病是医生创造出来的，还是病人生出来的？我们需要更多的医疗还是更少的医疗？医疗公平性是一个复杂的社会问题。过去没有解决好，未来解决起来也会很难，但是不排除我们去做一些努力，去推进它的公平，尽可能的满足各种各样的医疗需求。

王盛章老师：以心脑血管疾病的介入器械为例，单价的大幅度下降会导致利益各方缺乏动力持续研发、生产和改进。有些情况下看似是在创造需求，而反过来从功能的角度讲，技术发展可以提高治疗精准度、降低社会负担，但首先要保证医生的基本生活质量要保证，也可以防止产生不合规的其他收入渠道，也要保证企业的创新动力。

宋志坚老师：医工结合的一些工作促进了社会公平，如远程医疗使得边远地区的患者也能享受到大城市优质资源，有一些工作则是促进了不公平，比如技术提高能够帮助少数人解决健康问题。医工结合的重要作用在于提高疾病治疗和诊断的水平，需要用辩证思维考虑。一个新的技术问世，往往带来的是短期内的不公平，而促进社会公平更要靠的是人文方面的措施。

陈文明老师：医工结合，如远程医疗，可能还是有意义的，从预防的角度来看，可能有价值。比如之前很火的运动手表，其中的步数实际上只是一个数据而已，如何把数据能够上升到有价值的诊断的程度，让它更科学地进行主动的预防，或许也是提高社会效益、降低社会成本的一种思路。

在问答环节，同学们热情积极地参与提问，各位出席嘉宾耐心地就同学们提出的各类问题一一讨论、解答。

 Q1 ：医疗领域的数据可能会比较少，还有可能会涉及到患者的数据隐私问题，怎么样才能比较好地应对这一问题？

刘雷老师：医疗领域的数据的隐私性是非常强的，在生物安全法和个人隐私法等相关法律框架下，引入新的技术，比如隐私计算、区块链等，实际上是可以保证临床数据的安全性、隐私保护性的。

 Q2 ：目前是否可以通过医学影像技术实现区分肺小细胞癌是腺癌还是鳞癌？

张天宇老师：从医学影像的人工智能技术上，有相当一部分腺癌和鳞癌的特征还是很明显的，是可以区分的，但是，金标准一定是通过病理切片来确诊的，到目前为止没有人工智能的影像技术来作出最后的一个病理学诊断。

 Q3 ：如何看待医疗元宇宙？

王盛章老师：可以把它理解成数字孪生技术。如果从数字孪生技术角度来讲，医学的数字化是趋势非常非常明确的，但如果数字人、虚拟人技术足够成熟之后，手术、放药、吃药、装器械等所有东西是不是可以放在虚拟世界里面进行。当然，这里所涉及的问题就非常复杂，需要把人体组织、器官到细胞、分子，要把所有的人的功能体现出来。从宏观的历史生物学角度来看，未来可能通过数字人或者虚拟人技术代替做动物实验，做临床实验。

 Q4 ：医工结合需要关注临床的小问题，但是一般的科研都关注一些相对大的问题，那么对于这个问题的大小应该如何去界定？

张天宇老师：临床无小事，没有小问题，更确切的说，是叫具体问题。也就是说在临床上使用的大量医工结合的产品是否好用，其实有很多改进空间，这就是一些具体的问题，需要改进改良。在德国，每个医生的后边都会有一个工程师的小组，他们会和医生在一起针对一个非常具体的产品，持续的做出多年的改进，没有文章发表，也没有产业化，但最终可以成为国际上的标准产品被其他国家所适用。医工结合，主要就是要解决临床问题，改善临床的结果，需要通过一个固定的互相结合的机制让并非相互隶属的医生、工程师们能够真正在一起进行技术攻关。

 Q5 ：对IBM watson未来的前景的看法？

刘雷老师：其底层实际上就是一个大的知识图谱，但面临水土不服的问题，它的数据并不是特别的完善，在美国用的只有一家医院，使用数据的范围是比较窄的，没有用到中国的数据。但这个趋势是对的，只是说产品本身现在还存在很多问题，过早的推出和市场化并不是一个非常成功的案例。而从整个人工智能数据和知识结合这个角度来看，还是有很多问题可以研究，如临床决策支持系统可能会比这个Watson要更实际落地一点。随着技术的发展，这个方向是会推进的。

最后是课题组的学术研究交流环节，由出席嘉宾所负责的课题组成员向大家汇报各自课题组最新的研究进展、成果，促进彼此间的学术碰撞与思想融合。

王杰同学就基于力反馈的智能穿刺导航手术机器人关键技术研究及系统搭建主题进行汇报，总目标是研制一个基于光学定位的智能穿刺导航机器人，由机机器人、手术导航系统、智能控制及穿刺系统三大部分构成。

朱红同学就精准医疗的未来技术——基于智能材料的微纳机器人主题进行汇报，开发了催化活性智能材料、水凝胶以及形状记忆合金这三种智能材料，探索了他们在微创手术、微型支架、药物缓释和血栓去除四个方面在精准医疗领域的应用。

夏家璇同学就新型人参皂苷Rg3脂质体抗三阴性乳腺癌作用的研究主题进行汇报，设计了一种简单而高效的给药系统，它能够满足多西他赛和Rg3的高效递送。并通过分层模拟实验，发现Rg3能够稳定的穿插于磷脂双分子层中，并且能够很好地与磷脂分子进行相互作用，起到稳定肢体膜结构的效果。

朱超宇同学就基于知识图谱嵌入的专门知识图谱推理主题进行汇报，提出了一个完整的专门知识图谱构建和多模态推理流程，包括以下六个方面：1.从生物医学文献中提取原始知识图谱；2.从专业生物医学数据库中构建标准实体集；3.通过实体链接和关系链接处理原始知识图谱，得到构建完成的SDKG-11；4.通过多模态知识图谱嵌入推理模型在SDKG-11上进行推理，得到新知识；5.为了人工验证推理知识的可靠性，人工验证了所预测的药物-基因、基因-疾病、疾病-药物实体；6，为证实嵌入结果的通用性，将其视为生物分子相互作用分类任务的预训练初始化参数。

任柳杰同学就骨传导外周听觉机制及其对声源定位的影响主题进行汇报，关于骨传导外周听觉中声音传导的特征及其机制的研究中，分析其具有频率相关性/具有经颅传递现象的特征及两大主要机制，相关应用在于激励鼓岬产生骨导听觉可能改善高频骨导增益。关于骨传导下声源定位影响因素及其机制研究中，分析了临床研究结果和两大心理声学研究结果。

余龙同学就心脑血管生物力学与植介入器械实验室主题进行汇报，他提到血管是人体输送血液的管道，对机体的正常运转十分重要，当心脑血管发生疾病时，容易导致脑猝中、冠心病、高血压等各种危险性疾病的发生。同时进行了介入式人工心脏瓣膜的有限元仿真及相关研究，通过有限元模拟完成了瓣膜在主动脉根部的释放。这与这对于临床上记录是人工心脏瓣膜的型号选择以及术后效果评估具有极高的临床意义。

钱乐文同学就基于足-地面三维交互力分析的人体动静态平衡机制研究主题进行汇报，利用六维力测力系统、六自由度平台两个设备，设计了基于足部区域性剪切力的平衡评估方法。希望利用六自由度平台进行动态平衡研究，通过建立足外部机群的肌肉层次的运动与多维粒交互机制的关系，来研究人体在动态在扰动下的动态平衡响应机制。