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智能医学工程:新医科的探究与实践

发布日期:2021-06-10 04:13:57 作者:乐虎直播NBA 点击:9

  智能医学工程专业树立,标志着工程对医学的支撑现已从前期的“医工穿插”“医工结合”的层次步入了“医工交融”的阶段。其培育方针是面向“健康我国2030”,培育具有家国情怀、全球视界、立异精力、实践才能及人文关心认识的世界化医工复合型领军人才和医学优秀立异人才。

  党的十八大以来,以习同志为中心的党中央高度重视公民健康问题,将健康我国和教育强国作为完结中华民族巨大复兴的两大根基。由此,医学教育作为衔接两大战略的纽带,获得了可贵的前史展开机会,但一同也面对着巨大的应战。为更好地支撑健康我国战略,教育部等部分于2018年10月印发了《关于加强医教协同施行杰出医师教育培育计划2.0的定见》。2019年4月,教育部在天津大学召开了“六杰出一优秀”计划2.0发动大会,正式提出展开新工科、新医科、新农科、新文科。新医科建造以新一轮科技革新和工业革新为布景,既重视对现有的根底医学、临床医学培育体系的晋级,一同也重视医学与文、理、工、法各学科的穿插交融,着力展开精准医学、转化医学、智能医学等医学新专业,培育学生运用穿插学科常识处理医学前沿问题的才能,促进我国现阶段的医疗方式向“环境-社会-心思-生物-工程”的现代医学方式转化,完结医疗从诊治为主向掩盖生命全周期、健康全进程展开。在这一布景下,教育部于2018年3月同意树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一一同具有新工科和新医科特征的新式专业的发生布景、学科内在以及人才培育方针等进行扼要论述。

  医学是人类为了生计,在与自然界的疾病和伤口作斗争的实践中发生和展开的一门学科。医学的展开,先后阅历了原始医学、古代经历医学、近代生物医学等不同的展开阶段。而现代医学的飞速展开,则始于工业革新以来物理、化学、生物学等自然科学的严重发现以及工程技能的强力支撑。20世纪50年代,医学与工程的结合发生了新式的生物医学工程学科,生物医学工程技能的展开使得百余年来现代医学所获得的效果超过了以往一切世纪的总和。各种新式的医学印象仪器、医学查验仪器、手术仪器、监护仪器、恢复仪器以及各种家用医疗设备层出不穷,医学工程现已与传统的医、药一同,构成了现代医学不可或缺的组成部分,贯穿了疾病的防备、确诊、医治和恢复等各个环节。医学工程技能的广泛使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,跟着第四次工业革新的鼓起,大数据、云核算、人工智能以及机器人等新式技能展开,促进医学方式面对又一次严重革新,工程医学终究进化到“智能医学”的阶段。与传统的医学方式比较,智能医学方式具有以下特征:一是以患者为中心。跟着医疗配备的微型化、网络化、家庭化和智能化,以及可穿戴设备、互联网、5G移动通讯等技能的展开,医疗的场景逐渐延展至患者家庭,构成以患者为中心的个性化的精准医疗和健康办理。由才智医院、区域医疗中心、家庭自助健康监护终端所构成的三级长途医疗网络,将逐渐替代原有的以医院为中心的医疗方式,极大缓解我国现阶段“看病难”“看病贵”等一系列社会问题,并在疫情等严重灾难发生时,敏捷构成有用的防护和救助体系。二是由大数据驱动。经过可穿戴或可植入设备,医师可全天候地实时获取患者的生理、心思数据,再加上患者的各类基因组学、代谢组学、印象组学数据,以及经过物联网获取的行为学数据等,在抱负情况下,医师可在数字空间构成一个完好的、全方位的患者的数字医疗映像。经过对数字映像的大数据剖析、追寻,可构成针对患者个别的精准医疗计划,经过对虚拟患者医治进程的模仿、推演以及药物试错、效果评价,咱们可极大下降误诊的危险,进步疾病的治愈率。一同,针对某一特定的疾病,可经过会聚海量的患者数据,使用数据发掘的手法,从中找出隐含的、以往不知道的、具有潜在医学价值的信息,然后提醒疾病的发生展开规则。尤为风趣的是,医疗大数据的发掘,有或许打破人类思想的限制,从意想不到的视点启迪新的医学发现。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效果,帮忙人类医师完结海量医学数据的处理、手术机器人的控制等,然后将人类医师逐渐从低端的重复性、重体力劳动中解放出来,转而从事更为高端的归纳决议计划、杂乱病例研讨等作业。因而,如果说工程医学的方针是使用工程技能手法辅佐医治的话,那么在智能医学阶段,将构成一种新式的人机协作的方式,完结疾病的智能确诊和精准医治。

  智能医学(Intelligent Medicine,IM)是医学未来的展开方向,它是以现代医学与自然科学理论为根底,交融先进的大数据与云核算、脑科学与人工智能、智能感知与机器人等技能,发掘人的生命和疾病现象的实质及规则,探究人机协同的智能化医治办法和临床使用的一门新式穿插学科。

  智能医学的展开理念非常符合我国现阶段医疗资源短少且散布不均、老龄化日益严重的现状。因而,智能医学具有宽广的市场前景。相关数据显现,2016年至2018年全球才智医疗服务开销年复合增长率约为60%,2019年全球才智医疗服务工业规划到达4000亿美元。在国内,华为、阿里、百度、腾讯、京东、小米等互联网企业均在加大投入,布局大健康工业。可以估计,在“十四五”甚至往后很长一段时间内,智能医学将构成一个巨大的工业链,由此将发生很多就业机会和人才缺口。

  智能医学的展开,需求兼具深沉的数理根底、齐备的医学常识、前沿的智能工程技能手法,可以归纳运用所学常识进行临床转化立异的高素质复合型人才。因而,智能医学工程(Intelligent Medical Engineering,IME)的专业培育方针,是面向“健康我国2030”国家战略,秉承深度交融医理工相关学科的建造理念,培育具有家国情怀、全球视界、立异精力、实践才能及人文关心认识的世界化医工复合型领军人才和医学优秀立异人才。详细培育方针包含以下几个方面:榜首,具有宽厚的自然科学、人文社科根底常识,把握丰厚的现代医学、生命科学、工程科学基本理论;第二,具有信息时代的医学科学思想以及面向前沿智能科技的工程实践才能,具有将新式工程技能手法与不断涌现的医学需求相交融的立异才能;第三,具有批判性思想、探究精力和立异认识以及自主学习与终身学习才能,可以应对不断展开变化的科技革新浪潮;第四,具有宽广的世界视界、较强的沟通交流才能以及团队协作精力,可以在一个多学科、多文化布景的团队中发挥领导效果。

  作为医工深度交融的学科,智能医学工程把临床需求作为起点和落脚点,重视生命健康全周期,布局医学与智能的穿插交融、转化立异,打通医学从“实验室”到“手术台”的通路桥梁。智能医学工程专业学生的常识架构如图1所示。

  其间心是医疗健康大数据的智能感知、智能剖析、智能决议计划,以及在此根底上构成的精准医疗。此外,还包含虚拟现实、脑机接口等新式智能人机交互技能以及对智能所发生的生理、心思机制的深化研讨。中心之下,是人工智能、物联网、精密机械、电子信息等相关工程技能,以及医学印象学、医学确诊学、医学信息学等医学技能所构成的支撑;中心之上,则是智能医学所使用的各种场景;最底层,则是数理、人文等相关的通识教育及医学根底常识。

  针对未来的大健康工业,智能医学工程专业的结业生将对才智医院、区域医疗中心、家庭自助健康监护三级网络中的医学现象、医学问题和医疗方式有更深化的了解,因而,比较于其他专业,智能医学工程专业的学生可以熟练地将人工智能、互联网等技能使用于医疗信息大数据的智能收集、智能剖析以及智能医治、临床实践等各个环节。

  学生结业后可以在大型归纳性医院或医疗机构中从事智能医学图画处理、智能查验、智能手术、精准医疗、智能恢复、智能医学病案办理、长途医疗等相关作业,或在高校、研讨院所、人工智能以及智能医疗相关企业中从事智能医学仪器的研制、智能医学体系的树立、智能医学数据的发掘等作业。

  此外,智能医学中的“智能”也包含对人脑生物智能的相关研讨。在当下所盛行的人工智能+许多范畴中,唯有人工智能+医学是双向的,不只包含了人工智能技能在医学中的使用,还包含了脑科学、神经科学等相关医学范畴效果对人工智能的回馈,辅导深度学习、类脑核算等相关技能的展开。因而,智能医学工程专业的结业生在人工智能相关的科研和工程范畴也具有较强的竞赛优势。

  在人才培育方面,我国现阶段的医学教育相对关闭,短少人文环境以及理工学科的支撑,医理、医工、医文交融缺乏。智能医学工程专业的树立,是新医科的测验。它是我国首个也是现在仅有一个在医学类别中颁发工学学位的本科专业,标志着工程对医学的支撑现已从前期的“医工穿插”“医工结合”的层次步入了“医工交融”的阶段。智能医学工程站在医学的视点看工程,能更精确地将医学中的需求翻译为工程中的规划目标,并传递到工程规划与制作的各个环节,然后将转化医学的概念由根底研讨拓宽至了工程范畴。

  智能医学工程打破了“先理后医”的固有思路,在学生学习精力最旺盛的本科阶段一同展开医学教育与工程练习。与传统的生物医学工程不同,智能医学工程加大了医学课程的权重,其课程体系中,人文数理等通识课程、工程练习和医学课程的比重各占1/3。在低年级阶段,除工程练习外,学生需求学习悉数的根底医学课程以及部分临床医学课程。但智能医学工程的定位并不是培育临床医师。因而,在高年级甚至研讨生阶段,学生不需求进行规培等很多临床实践,而是转向医学科学的相关研讨与工程实践(图2)。终究方针是培育具有医学常识和工程才能的医学科学家。

  2018年,教育部同意天津大学、南开大学两所高校树立了全国第一批智能医学工程专业。天津大学树立了全国首个智能医学工程博士点。同年,天津大学招收了全国首届智能医学工程本科生,并与天津医科大学协作,进行联合培育。

  智能医学工程专业的树立,带动了天津大学医学相关学科的建造,构成了“医学牵引、工程支撑、转化立异、临床演示”的具有天大特征的医学展开之路,探究了传统工科院校兴办医科的新范式,在国内外相关院校中引起了较强的反应。到2020年,全国开设智能医学工程专业的高校已由开始的2所增至25所,其间既包含南京医科大学等独立医学院校,也包含东南大学等传统工科强校,还包含山东大学、南昌大学等归纳性院校,这为新医科建造以及健康我国战略方针完结增添了新生力量。

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