薪火甲子风雨程——医工结合的若干史实与思考

自20 世纪50 年代中期从事专业工作迄今已逾甲子。由于工作性质及个人爱好的原因，使我对影像技术及医学工程技术均情有所钟。孤灯键盘，回忆从此开始……

1 历史回眸成串珠——早期的医工结合

生物医学工程学是20 世纪70 年代蓬勃兴起的一门新兴边缘性学科。上海市生物医学工程学会是我国最早成立的地方性生物医学工程学会（早于成立全国性学会一年多），究其原因为上海医学界及工程界有一批创业的元老，因此在医工结合方面率先前行。早年生物医学工程的产业是医疗器械工业，新中国成立后，上海是国内医疗器械工业最集中、最发达的地区。良好的土壤和环境催生了学会的成立，也推进了医工结合的发展，例如20 世纪50 年代载入史册的抢救大面积烧伤用的烧伤治疗床；60 年代断手再植所用的器械；第一例置换的心脏球状人工瓣膜、第一例心脏起搏器、第一例体外循环机等均为当年医工结合的产物。

2 花开并蒂齐芬芳——我国首批X线机的研制

1951 年上海精密医疗器械厂开始研制200 mA 四管全波整流型医用诊断X 线机，该机研制过程仅历时一年左右，于1952 年9 月末试制结束，当时定名为“国庆号”，作为重大成果向国庆3 周年献礼，并于1953 年正式投产。主管机关华东工业部曾给领衔此项目的主要工程师严家莹、张熙民予以嘉奖。几乎同期，沈阳市医药公司所属的东北精密医疗仪器厂也试制成功200 mA 四管全波整流型医用诊断X 线机，试制人员为时任设计员的杨午及王佳雨等。两台样机一并在北京市劳动人民文化宫举行的“全国第二届卫生事业成果展览会”展出。随后化工部决定将两厂合并，在上海成立“上海精密医疗器械厂”，开始批量生产以“建设牌”命名的我国首批X 线机。

笔者曾于1961 年在该厂考察/进修长达一年，为形成跨界知识结构创造了良好的条件，并因此得以有机缘参与“上海生物医学工程学会放射工程研究会”的筹建工作，并任第一届研究会常务副主委（图1）。

图1 1990年2月28日上海市生物医学工程学会放射医学工程研究会成立。时任主委陈星荣教授（右4）、笔者（右5）报告筹备经过，顾问徐惊伯教授（右3）、孔庆德教授（右2）等出席大会。

3 “稀土影屏伴吾眠”——数字化X线摄影的发展

20 世纪80 年代起数字化X 线摄影开始登堂入室并逐步成为主流技术，但自伦琴发现X 线后的将近一个世纪中均以增感屏-胶片的模式一统天下。因此增感屏及胶片的改进成为全世界探索的课题。1974 年起上海医疗器械研究所与工厂、医院合作研制稀土增感屏及开展临床应用研究。1978 年全国科学大会获重大科研成果奖。当时国内外媒体竞相报道，笔者珍藏1978 年《参考消息》一份（转载美国《纽约时报》文章），以证其事（图2）。

图2 时任国务院副总理及国家科委主任的方毅同志（右图左一），时任国家经委主任的袁宝华同志（右图左二）听取笔者代表课题组的汇报。会议主持人为2009年国家重大科研成果获奖得者、北京大学化学系徐光宪院士（左图左一），左图右一为我国第一代钨酸钙增感屏制造工艺的主要研发者黄道荣工程师。

领奖归途中笔者即兴赋诗一首，其中有“三年不知饭香甜，稀土影屏伴吾眠”之句，至今犹难以忘怀。

4 国产CT开先河

Hounsfield 发明CT 时曾预言：CT 将可使快速搏动的冠状动脉成像。当时闻听此说，好比“嫦娥奔月”一般，仅为美丽的传说。回顾20 世纪80 年代初，笔者与陈星荣教授作为国产第一台CT 的临床试用者与受试志愿者，完成第一例人体成像时，扫描时间长达3 分20 秒（图3～4）。今天CT 的毫秒级采集速度不但能使冠脉清晰成像，同时还能通过能谱成像等技术方法，观察冠脉管壁斑块的成分，从而评估其危险度。Hounsfield 的预言实现了！

图3 1983年，我国自制第一台头颅CT装置在上海通过国家级鉴定。陈星荣教授（第一排左一）向鉴定会专家组演示病例，第二排右起为荣独山教授、黄家驷院士、李鸿儒教授（华山医院老院长、骨科专家）、陈明进高工（上海生物医学学会第一任秘书长）。第三排右起为笔者、荣德舆高工（原上海精密医疗器械厂总工程师）。

图4 国产第一台CT所拍摄的首例头颅影像（笔者既参加临床应用研究，又为第一例志愿受试者，当时的扫描时间长达3分20秒），现该图像已被CT博物馆收藏。

5 网络医学初试水

1995 年，笔者所在医院面临升级改造，院方决定开发包括“图像存档和传输系统”（Picture Archiving and Communication System，PACS）在内的“综合信息管理系统”（图5～6）。当时我院装备的影像设备有：CT、DSA（均无DICOM 接口）、X 线摄影、B 超和内镜，月数据量约为60 GB。项目由时任“上海交通大学生命科学院”院长的庄天戈教授作为教学课题承担。课题开始时，有幸得到国际著名PACS 专家、有“PACS 之父”之称的美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）华裔科学家黄焕庆（H.K.Huang）教授的具体指导。同年由于IT 技术的快速发展，从1997 年项目启动到2002 年验收鉴定，5 年中实际上已完成了两代PACS 及几个版本软件的开发。笔者由于参与该项目的评估、论证及相应的对接工作，由此积累的相关知识，得以早期就介入我国的PACS 建设（史料见：《海上影像 百年辉煌》——上海市放射学发展史·人民卫生出版社（2017年10 月第一版，第32 页））。

图5 上海交通大学附属瑞金医院 影像科（笔者时任该院PACS项目顾问）

图6 国际著名放射影像物理学专家Goodenogh（右二）参观瑞金医院PACS

远程放射作为远程医疗的一个分支，为世界各国优化卫生资源配置提供了一种合理、有效和经济的医疗服务手段，它可以提升医学影像诊断资源的利用效率，将优质资源延伸到基层或边缘地区，因此远程放射学在许多先进国家备受重视。20 世纪90 年代，当时虽然一般专业人员尚未建立起清晰的远程放射学概念，但是对数字化影像特有的网络特性，却在我个人的实践中日益加深了体会，并常与工程界的朋友们一起琢磨、探索。正因为有这样的条件和氛围，我和正在研究CR 设备与PACS 互联的翁思跃先生一起，抓住了一次稍纵即逝的机会：那时CR 产品在新疆与哈萨克斯坦接壤的伊犁地区人民医院安装试用，有位名叫加伊那尔的少数民族小姑娘被马的后蹄踢翻在地，当时鲜血直流。正在现场调试设备的季翔工程师通过电话拨号上网将头颅侧位CR 像（显示患者面部凹陷骨折）传送至上海，传送时间3.5 min（图7）。

当时虽然就技术层面而言，网络通讯及图像压缩等相关技术都远没达到可以实施远程图像传输/诊断的水平，但这次偶然出现的机遇却无意中造就了探索远程放射学的雏形，由此拉开我国远程诊断的序幕。2002 年进行了SARS 的远程会诊（图8）。

图7 20世纪90年代由新疆伊犁地区通过拨号上网传送上海的头颅侧位CR像；显示患者面部凹陷骨折，传送时间约为3.5 min

图8 2002年SARS肆虐，上海北京两地专家通过远程会诊的方式进行讨论。上海方面由笔者（时任“中华医学会影像技术分会副主委”）和瑞金医院影像科主任陈克敏教授主持。

6 若有所悟录于斯

作为一个行业老兵的千虑之一得，录之供参考。

（1）欣逢盛世，我国医疗器械事业的发展遇到前所未有的契机。促进医疗器械的发展成为国家意志的体现，新华通讯社在国际医师节期间向全世界播发了有关我国影像设备发展历程的视频，点击次数达115 万人/次。继之《人民日报》又在头版头条刊登了相关报道（图9）。

图9 《人民日报》刊登题为“劈波斩浪驶向光明未来”的文章，报道我国研制的PET/CT登陆美国

（2）医学影像设备的研发、试用、评价等工作必须依靠临床医师/技师（医学物理师）与工程专家的紧密合作，乃至根据临床医学的需求，实施个性化“定制”设备。证诸我国医院排行榜前列的“中国人民解放军总医院（301 医院）”长期以来与民族品牌企业有良好的技术合作。民族品牌的3.0T 核磁共振装置、96 环光导PET/CT 等全线产品在该院的应用已长达5 年，多位顶级的影像专家为民族品牌产品进行量身定制了扫描序列/参数和技术规范，甚至在线直播系列教学课程，既使产品得以推广，又使基层医务人员受益。此外，在国家工信部、国家卫健委联合组织实施的“国产医疗设备应用示范项目”中，301 医院牵头，就这些影像设备的功能、性能、可靠性、有效性、经济性等，开展与进口同类产品的对比研究。凡此种种都体现了国家产业政策的导向。

（3）当今人工智能（Artificial in Telligence，AI）在医学影像领域 虽然其应用日益受到重视，但主要都基于开源算法（Open Source），均为二次数据。自主核心的架构和理论太少，几乎没有使用一次数据的（设备和数据协议主要掌握在国外厂商手中）。今天与民族企业联合开发的AI，其底层数据均来自中国，笔者认为：这是应该载入我国影像事业史册的大事。

（4）目前一个重要的事实是，影像产品行业（含关键性零部件产品）群雄纷起，难免良莠不齐。以磁共振成像装置为例，国外生产厂商总计不超过10 家，而我国目前已达20 家之多。大多处于“购买部件组装/系统集成”阶段。更有甚者，如DR X 线摄影机集成商，通知零部件厂商送货至用户单位，工程人员直接在现场拼装，未经零部件检测/验收、精准联机调试等操作流程，直接交付用户使用。这种做法对影像产品的使用质量无法达到满意的效果。

（5）医疗设备是健康中国的物质保障，关系到国计民生及民族昌盛。医疗设备的高质量发展关键在其核心零部件的质量，我国民族品牌的数字化平板探测器（Flat Panel Detector，FPD）在这方面取得了优异的成绩，值得庆贺（图10）。但是另一方面，应引起业界关注的是，在某核心零部件的制造商中响起的杂音：“法律、法规影响创新的生态环境……”。需知任何情况下，法律、法规是保证医疗质量不可逾越的底线、红线、高压线！愿阁下好自为之！

图10 应用国产FPD进行静态CT扫描的小鱼，左图为鱼头的切面，右图为鱼全身剖面

7 结语

愿以联句数语作为本文结尾：

当年跨界术业昌，而今更见雄心壮；

历史无言勉今人，留给后人是华章！