郝宇杰，高 旭，劉 娜

(西安交通大學第二附屬醫(yī)院消化內科，陜西 西安 710004)

科學技術地不斷進步深刻影響著醫(yī)學模式的轉變，多學科共同參與解決醫(yī)學問題的時代已經到來。學科交叉、醫(yī)工結合是現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的必然趨勢，日新月異的變局對臨床醫(yī)生的思維能力提出了挑戰(zhàn)[1]。醫(yī)工結合的成果在消化內科領域已有廣泛應用，對消化內科青年醫(yī)生的臨床及科研能力提出了更高的要求。培養(yǎng)醫(yī)工結合思維是醫(yī)學教育的重要一環(huán)，青年醫(yī)生作為推動消化學科發(fā)展的新生力量和強大后備軍，更應加強對醫(yī)工結合的理解。

1 醫(yī)工結合學科的發(fā)展

1.1 生物醫(yī)學工程

生物醫(yī)學工程作為一個大跨度、多學科、深交叉的學科領域，是生命科學、醫(yī)學與現(xiàn)代工程科學的有機結合，以推進醫(yī)療保健治療，包括診斷、監(jiān)測和治療。作為教育項目，生物醫(yī)學工程大約起源于20世紀60年代，且以研究生教育為主。20世紀70年代末，我國的多所高等院校陸續(xù)開始設立生物醫(yī)學工程專業(yè)。經過40年的建設和發(fā)展，生物醫(yī)學工程已成為多學科交叉融合的典型領域[2]。生物醫(yī)學工程在醫(yī)學影像學及介入醫(yī)學中發(fā)揮了重要的作用，并且極大推動了微創(chuàng)技術、內鏡技術和腔鏡技術的發(fā)展[3]。

1.2 數(shù)字醫(yī)學

數(shù)字醫(yī)學作為另一門交叉學科，它將醫(yī)學與信息科學結合起來，通過數(shù)字化技術實現(xiàn)了醫(yī)學檢測、診斷及治療的理論和技術突破。數(shù)字醫(yī)學起源于20世紀70年代的CT成像，通過數(shù)字信號處理和重建，超越了以往X線的照相式手段，在醫(yī)學發(fā)展史上引發(fā)了革命性變化。在此基礎上又出現(xiàn)了螺旋CT、多排CT進一步提高了數(shù)據(jù)采集能力，極大推動了數(shù)字醫(yī)學的發(fā)展[4]。近年來出現(xiàn)的3D打印技術成為了數(shù)字醫(yī)學的重要部分。3D打印技術涉及骨關節(jié)科、脊柱外科、牙科以及頜面外科等諸多醫(yī)學學科，在規(guī)劃手術方式、確定手術位置、植入輔助材料中起到了重要作用。3D 打印技術對更新醫(yī)學教學模式、豐富醫(yī)學教學實踐以及實現(xiàn)數(shù)字化精準醫(yī)療教學同樣有廣泛應用[5]。

1.3 再生醫(yī)學

再生醫(yī)學是一門結合了生命科學、材料科學和臨床醫(yī)學等學科的新興學科，主要致力于人體各種組織器官的修復和替代。再生醫(yī)學涉及組織工程、細胞治療、細胞因子治療及基因治療等諸多領域。干細胞治療是再生醫(yī)學的重要組成部分，干細胞治療在神經、肌肉、牙齒、骨骼以及角膜等組織重建及再生中具有重要作用，隨著科學技術的不斷進步，干細胞治療有望成為一種安全有效的常用治療手段[6]。

1.4 轉化醫(yī)學

轉化醫(yī)學是一門提倡實驗室與臨床雙向轉化的學科，最早在1996年TheLancet雜志上的一篇文章中提出。轉化醫(yī)學主張打破傳統(tǒng)的基礎研究到臨床醫(yī)療的轉化形式，通過生物信息技術和臨床數(shù)據(jù)庫讓基礎研究與臨床醫(yī)療之間建立更直接的聯(lián)系，促進醫(yī)學生物學成果快速轉化成為臨床理論、技術和藥物[7]。轉化醫(yī)學不僅需要基礎研究者與臨床工作者密切合作，同時需要多學科通力合作，發(fā)揮各自優(yōu)勢，快速提高醫(yī)療水平，以產業(yè)化方式促進人類健康發(fā)展。隨著轉化醫(yī)學的價值逐漸得到重視，我國多所高等院校已經成立了轉化醫(yī)學研究中心，轉化醫(yī)學將成為醫(yī)療事業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)[8]。

1.5 微能量醫(yī)學

微能量醫(yī)學是以體外設備產生的機械波或電磁波進行疾病防治的學科，涉及物理學、生物醫(yī)學以及工程學等多學科領域。在藥物醫(yī)學帶來各種不良反應、副作用、耐藥性及依賴性的背景下，微能量醫(yī)學以其綠色、簡便及安全的特性，將會為醫(yī)學發(fā)展帶來新的革命性改變。微能量醫(yī)學的應用介質主要有沖擊波、超聲波及電磁波等，應用機械效應、電磁效應及熱效應等進行非侵入性治療。因其治療具有抗炎、改善局部血流、增強酶活性、刺激膠原成熟和骨組織改建等多種生物學作用，微能量醫(yī)學廣泛應用于骨科疾病、心血管疾病及泌尿系統(tǒng)疾病等領域，在干細胞療法、抗腫瘤治療中也有特殊作用，未來將極大推動人類健康事業(yè)的發(fā)展[9]。

2 醫(yī)工結合在消化內科疾病診治中的應用

2.1 3D打印技術

自20世紀90年代提出至今，3D打印技術在醫(yī)學領域的應用越來越廣泛。3D打印技術主要應用于外科手術培訓、手術植入器材，同樣也應用于消化道內鏡治療培訓。2015年世界胃腸病學組織國際會議上報道了一項應用3D打印技術培訓十二指腸乳頭切開術的研究[10]。通過3D打印技術，國外學者設計了壺腹部膽道及胰管的模型并進行了ERCP術乳頭切開訓練，對培訓醫(yī)師認識解剖結構，熟悉操作流程，鍛煉操作水平起到了重要作用。同樣也有研究報道，3D打印技術可用于消化道內鏡治療。近年有韓國學者提出應用3D打印制作內鏡透明帽，能夠給內鏡醫(yī)生提供更好的操作便利。3D打印技術在內鏡個體化治療中有廣闊的應用前景，未來將在內鏡治療中發(fā)揮重要作用。

2.2 組織芯片

隨著20世紀90年代人類基因組計劃和分子生物學的發(fā)展，生物芯片技術在醫(yī)學研究中的作用逐漸凸顯。生物芯片通過集成大量生物醫(yī)學檢測相關的材料，制成固相載體，用于特定基因及其表達產物與相關性的研究。生物芯片在探索消化道腫瘤發(fā)生發(fā)展分子機制、潛在的治療靶點以及判斷預后等方面發(fā)揮了重要作用[11]。比如大量研究通過蛋白質芯片、組織芯片發(fā)現(xiàn)肝癌、結腸癌以及胰腺癌等消化道腫瘤中高表達的蛋白，為尋找更加特異性的腫瘤標志物發(fā)揮了重要作用。此外，生物芯片還應用于幽門螺旋桿菌的診治、病毒性肝炎的藥物選擇和療效評價。組織芯片在探索消化系統(tǒng)疾病發(fā)病機制、診斷和治療中有重要作用。

2.3 人工智能

人工智能技術是計算機科學的一個分支，近年來隨著計算機數(shù)據(jù)處理的飛速發(fā)展，人工智能在醫(yī)學領域應用中嶄露頭角。機器學習是人工智能技術體系的一種，它包括對原始數(shù)據(jù)進行特征提取、特征篩選、模型訓練及模型驗證，在消化內鏡疾病診斷中具有重要價值。多項研究表明，人工智能系統(tǒng)在診斷Barrett’s食管、食管鱗癌、早期胃癌以及結腸腺瘤等胃腸道疾病的能力不遜色于內鏡醫(yī)生，具有很高的臨床價值[12]。人工智能在影像學診斷，如肝癌、胰腺癌的CT診斷中也可發(fā)揮巨大的作用,人工智能同時還應用于胰腺神經內分泌腫瘤分級。此外，人工智能也應用于輔助內鏡操作。我國學者構建了一種基于計算機視覺的結腸鏡退鏡速度實時監(jiān)控系統(tǒng)，用以輔助內鏡醫(yī)生操作腸鏡檢查[13]。

2.4 磁控膠囊內鏡

磁控膠囊內鏡是一項應用磁導航技術完成消化道檢查的技術，它很好地解決了膠囊內鏡無法自主移動的缺點[14]。2009年, Given ImgIng公司首先在膠囊內鏡中安裝永磁體，應用體外磁場控制膠囊鏡移動，在食管和胃的檢查中表現(xiàn)了較高的可控性。隨后國內外學者不斷改進膠囊內鏡的控制技術，應用多種方法實現(xiàn)膠囊內鏡的精確控制。其他研究人員還通過在鏡內安裝針頭用以組織活檢和鏡下注射，使膠囊內鏡下操作變?yōu)榭赡?。磁控膠囊內鏡的發(fā)展是醫(yī)工結合成果用于臨床的典型表現(xiàn)，未來隨著磁控技術的進步和新型膠囊鏡的研發(fā)，內鏡檢查與治療方式將迎來新的變革。

2.5 生物材料

生物材料在消化領域具有廣泛應用，與傳統(tǒng)無機材料比較具有更高的組織相容性和臨床應用價值。食管可降解支架是物理學、生物學與臨床醫(yī)學相結合的產物。這種由可吸收或可降解材料制成的支架對人體無害，對食管狹窄患者可減輕吞咽困難癥狀，改善生活質量。在肝衰竭的人工肝治療中，生物型人工肝具有獨特的醫(yī)學價值，不僅可以清除毒素和炎癥介質，改善臨床癥狀，還能夠為肝移植爭取時間，在肝衰竭治療中具有巨大應用潛能[16]。載藥微球作為一種新型栓塞材料，已廣泛用于肝癌的TACE治療，我國自主生產的首款載藥微球CalliSpheres與傳統(tǒng)碘油栓塞方法比較具有良好的安全性與有效性，在中晚期肝癌患者中具有良好的臨床效果[17]。

2.6 光動力與射頻消融

微能量醫(yī)學在消化領域的主要表現(xiàn)就是光動力與射頻消融的應用。光動力療法(PDT)是一門治療腫瘤的新型微創(chuàng)技術，通過注射光敏劑，讓光敏劑聚集在腫瘤組織內，再以特定波長的光源激發(fā)光敏劑，使其發(fā)生光動力學反應，引起細胞壞死和凋亡，從而起到抗腫瘤作用[18]。PDT在食管腫瘤、胃腫瘤、結直腸腫瘤及膽道腫瘤均有一定應用。隨著未來新型光敏劑和激光器的研發(fā)、內鏡及影像引導技術地不斷進步，PDT將成為抗腫瘤的重要輔助治療手段或姑息治療手段。射頻消融術是另外一種治療腫瘤的微創(chuàng)技術，它通過影像學技術進行精準定位，在病灶處插入射頻電極針，隨后發(fā)射高頻射頻波的使病灶組織產生高溫，從而有效殺滅腫瘤細胞[19]。射頻消融術被廣泛應用于肝癌的治療，也可用于其他實體瘤的治療，因其創(chuàng)傷小、臨床療效好、安全性高以及具有可重復操作性等特點，具有很高的臨床價值。隨著醫(yī)療技術的進步和臨床經驗的豐富，射頻消融術將會對腫瘤患者帶來更好的臨床療效。

3 如何培養(yǎng)消化內科青年醫(yī)生醫(yī)工結合思維

3.1 樹立學科交叉理念

醫(yī)學學科的迅猛發(fā)展和醫(yī)學模式的轉變對臨床醫(yī)生的工作提出了新的高要求，臨床醫(yī)生不能僅僅依靠單一學科而必須立足于醫(yī)學與其他相關學科領域的交叉融合，才能滿足這一新時代的新要求。醫(yī)學學科面廣，醫(yī)學診斷與治療經常有其他學科參與，這為多學科交叉提供了土壤。但臨床醫(yī)生在學科交叉環(huán)境中往往處于被動地位，這主要體現(xiàn)在依賴新型診斷設備、治療藥物和操作技術，在新診斷方法提出、新藥研發(fā)以及新醫(yī)療技術開發(fā)中經常處于缺席位置。究其原因，主要是臨床醫(yī)生缺乏學科交叉的理念與意識，無法形成學科交叉的環(huán)境氛圍?，F(xiàn)代醫(yī)學教育模式在醫(yī)學人才培養(yǎng)上提出了強化交叉學科教育理念的要求，這同樣適用于臨床醫(yī)生的培養(yǎng)。青年醫(yī)生作為推動學科發(fā)展的新生力量和強大后備軍，也應積極響應這一新時代的號召，同時青年醫(yī)生具有很強的學習能力和創(chuàng)新能力，更應接受學科交叉思維的培養(yǎng)。對消化內科醫(yī)生而言，樹立學科交叉理念尤為重要，醫(yī)工結合在消化內鏡和介入治療等的進展日新月異，新藥物、新技術和新材料方面蓬勃發(fā)展，這都要求消化內科醫(yī)生必須具備學科交叉理念，主動投入學科交叉融合的環(huán)境中。首先，要意識到學科交叉的重要性，促進思想理念的轉變，樹立多學科交叉發(fā)展的新思維。其次，主動了解醫(yī)工結合在消化領域的最新成果，尤其是自身研究方向的醫(yī)工結合進展。最后，認清在自身研究方向中存在的不足，提出奮斗目標。只有樹立學科交叉理念，主動參與到學科交叉的大潮中，臨床醫(yī)生尤其是消化科青年醫(yī)生才能突破單一學科思維桎梏，把握現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展方向。

3.2 促進多學科交流合作

為迎合醫(yī)學模式轉變的新趨勢，以醫(yī)學為主導，以健康服務為中心開展多學科交流合作，是醫(yī)工結合實踐的基礎。要充分認識到物理學、工程學以及生物學等學科在醫(yī)學發(fā)展中的地位與作用，推動多學科交叉融合。要充分利用醫(yī)學學科涉及面廣、個人探索空間大的優(yōu)勢，發(fā)揮醫(yī)學在多學科交流合作中的主導作用。為營造服務于交叉學科交流合作的大環(huán)境，首先需要打破部門與體制限制，建立多學科交叉平臺，以及設立多學科交流專項啟動基金。在綜合性大學中可以建立醫(yī)院與其他學科院系的交流平臺，在醫(yī)學類院校中可以建立醫(yī)院與其他綜合性院校的交流平臺，醫(yī)院可與高水平科研機構加強交流互動。對消化內科而言，因其涉及學科范圍廣，?？萍膊≈委熞蟾撸鼞毩⒋罱ㄅc生命科學、電子信息科學以及材料物理學等相關學科的交流平臺。此外，還應建立起涉及多學科的科研成果和數(shù)據(jù)資料庫，推動研究理念、研究結果共享，大力推動醫(yī)學與其他學科的緊密聯(lián)系。

3.3 推動醫(yī)工結合成果應用

臨床醫(yī)療是檢驗醫(yī)工結合成果的主陣地，醫(yī)工結合產出的新技術、新材料及新藥物，最后都將應用于臨床實踐中。大力推動醫(yī)工結合成果在臨床醫(yī)療的應用，不僅是醫(yī)工結合的內在要求，同樣是符合健康至上理念的積極實踐，對疾病的早期診斷帶來了助益，為傳統(tǒng)醫(yī)學方法療效欠佳的患者帶來了新的治療契機。對于消化內科醫(yī)生，大力開展新型內鏡技術和人工智能診斷系統(tǒng)，應用新的生物學材料，將可能使有更高醫(yī)療需求的患者獲益更多，同時也能積累臨床經驗，為新技術在臨床中的成熟應用打下基礎。而臨床醫(yī)生在實踐中也將會把他的臨床經驗反饋于新技術的更新，在現(xiàn)有基礎上不斷補充和完善，以求到達更高水平的臨床效果。其中，青年醫(yī)生將成為新技術應用的主力軍，在醫(yī)工結合實踐中發(fā)揮重要作用。此外，隨著轉化醫(yī)學理念的發(fā)展，為更快地將醫(yī)工結合成果引用于臨床工作，還可以建立一支跨越多學科的團隊。在這個團隊中，臨床醫(yī)生將更加直接地與基礎研究者聯(lián)系，同時也直接與其他學科聯(lián)系，以實現(xiàn)快速轉化科研成果和快速反饋成果的效用。瑞金醫(yī)院團隊在胃癌轉化醫(yī)學研究的實踐表明，轉化醫(yī)學在預防性、預測性、個體化以及參與性和精準醫(yī)學的“5P”醫(yī)學模式中具有重要應用價值和發(fā)展前景[20]。未來隨著臨床醫(yī)學與多學科聯(lián)系進一步密切，將會有越來越多的醫(yī)工結合成果應用于臨床實踐，把握這一發(fā)展趨勢，積極投入新技術的研發(fā)、應用和改進，對于培養(yǎng)消化內科醫(yī)生醫(yī)工結合思維有重要意義。

3.4 改革傳統(tǒng)臨床教育模式

醫(yī)工結合思維的培養(yǎng)不應忽視臨床教學在其中的作用，醫(yī)工結合發(fā)展的一大難題就是缺乏開展醫(yī)工結合研究的復合型人才。以生物醫(yī)學工程為例，雖然我國有大批高校開展了生物醫(yī)學工程教育，但由于人才培養(yǎng)目標同質化、學科專業(yè)培養(yǎng)特色凝練不足、課程融合深度不足等問題，人才培養(yǎng)仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，同樣的，在臨床教育中，因為學科交叉理念欠缺、學科交叉環(huán)境缺失，很難培養(yǎng)出真正具備醫(yī)工結合思維的臨床工作者。為適應新醫(yī)學發(fā)展模式，需要改變舊的培養(yǎng)模式，開展新型臨床教育。臨床醫(yī)學專業(yè)型碩士研究生作為高水平、高素質青年醫(yī)師的后備軍，在這一臨床本科教育與臨床實踐的過渡期，他們的臨床教育中更應重視醫(yī)工結合思維的培養(yǎng)。2012年，國家衛(wèi)生健康委員會和教育部2012年聯(lián)合發(fā)布了《關于實施卓越醫(yī)生教育培養(yǎng)計劃的意見》，要求臨床專碩研究生做到社會實踐、臨床思維以及科研能力全面發(fā)展。為適應醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的要求，為提高人才培養(yǎng)水平，必須下定決心改革傳統(tǒng)臨床教育模式，而培養(yǎng)醫(yī)工結合思維正符合新型臨床教育的要求。首先，需要促進教學和科研轉化，推動科研與教學相結合。具體來說，就是包括問題驅動教學(PBL)、計算機輔助學習、模擬教學以及標準化病人等形式，實現(xiàn)科教結合的目的。其次，采用多學科聯(lián)合培養(yǎng)模式，將學科交叉理念融入培養(yǎng)計劃之中，設置涵蓋多學科的培養(yǎng)課程。最后，以培養(yǎng)復合型人才為導向，更新考核評價體系，包括對理論知識、專業(yè)技能和臨床思維的綜合考察。改革傳統(tǒng)臨床教育模式具有雙向作用，既能提高專碩研究生專業(yè)能力和綜合思維水平，同時也對青年教師醫(yī)工結合意識的增強具有重要作用。開展新型臨床教育模式是培養(yǎng)臨床醫(yī)生醫(yī)工結合思維的重要一環(huán)，具有承上啟下的意義。

培養(yǎng)醫(yī)工結合思維，對于臨床醫(yī)生的水平提高具有重要意義。醫(yī)工結合在內鏡學習與操作、消化病診斷和治療中應用廣泛，與消化科醫(yī)師的科研工作和臨床診療息息相關。青年醫(yī)師作為醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的新生力量，醫(yī)工結合新技術實踐的主力軍，他們的醫(yī)工結合思維培養(yǎng)應受到重視，這其中消化科青年醫(yī)師更應成為著力培養(yǎng)的對象。培養(yǎng)醫(yī)工結合思維需要樹立新的理念，促進學科交流，推動成果應用，改革臨床教育，同時需要在實踐中不斷探索符合新時代要求的方法與模式，不斷提高消化科青年醫(yī)師的臨床能力與科研水平。