中医药院校生物医学工程学科发展路径与体系建设

魏国辉 闵巍巍

山东中医药大学智能与信息工程学院，山东济南 250355

生物医学工程学科是融合医学学科和工程学科的边缘学科，本质是运用工程技术的原理与方法解决生物医学中的问题[1]。近年来，生物医学工程学科在医疗卫生领域发挥的作用日益增强，为人类医疗卫生保障和疾病的预防、临床诊疗等提供有力的技术支持。“健康中国2030”规划纲要提出要强化早诊断、早治疗和早康复的健康中国远景目标，这对生物医学工程学科的人才培养提出新的要求，而中医药院校发展具有中医药特色的生物医学工程人才培养新模式势在必行。

党的十八大以来，全国高等院校持续推进“双一流”学科建设，而十九大报告倡导高等教育实现内涵式发展，加快建设一流学科和一流大学[2-3]。目前，一流学科建设是我国“双一流”建设的基础和核心，而学科交叉是一种非常重要的途径[4]。近年来，生物医学工程学科的学科交叉特性日益重要，该学科在生命医学领域打破了原有医学研究的局限性，为医学临床提供了新的诊疗模式[5]。生物医学工程交叉学科的发展要求新的人才培养模式，而中医药高等院校探索融合中医药特色的生物医学工程学科人才培养新模式是中医药发展的新要求[6]。

1 中国生物医学工程学科发展现状

1.1 学科发展历史

生物医学工程学科的建设起步于20 世纪60 年代美国的一些大学。美国的生物医学工程学科的建设是由技术产业化需求驱动建立起来的，各个高校根据自身研究领域的方向和特色开设相应的生物医学工程专业选修课，培养学生在相应研究领域的创新实践能力[1]。我国的生物医学工程最早可以追溯到20 世纪80 年代，由相关的信息技术专业和力学专业演变而来。当前的生物医学工程专业培养模式主要分为工科院校的以工程技术开发为主的生物医学工程培养模式和医学院校融合医学和工程技术的专业培养模式。

1.2 学科评估现状

学科评估在一定程度上反映了高校学科建设的优势与不足，可以促进高校的一流学科建设，提高人才培养的质量[7]。根据教育部学位与研究生教育发展中心最新公布的第四轮学科评估结果，生物医学工程学科评估第一名是东南大学，华中科技大学和上海交通大学次之。东南大学生物医学工程学科以临床医学发展需求为目标，聚焦应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题[8]。华中科技大学生物医学工程学科建设强调理工医交叉融合以解决医学中的科学问题，重点建设生物医学信息与控制、医学影像技术等研究方向。上海交通大学生物医学工程学科重点建设医学影像信息、生物医学仪器、生物纳米材料和神经科学工程4 个学科领域，旨在对接临床医学发展需要及国家重大需求，致力于推动现代生命科学的发展。

1.3 学科人才培养

随着我国“双一流”学科建设的不断推进，不同学科之间的交叉融合有助于丰富交叉学科内涵，提升应对社会新需求的挑战。比如心电图技术要求具有传感器技术、医学信号采集与处理和计算机技术等课程知识。骨生物力学要求具有骨临床解剖技术、力学和人工智能技术等课程知识[9]。上述举例可以看出，每一门技术都具有多学科的属性。因此，必须交叉融合多学科知识，倡导跨学科协同，才能培养出具备扎实生物医学工程基础知识、较强创新能力及具有解决复杂工程问题能力的跨学科、综合性人才。

2 中医药院校生物医学工程学科建设现状

生物医学工程的学科交叉融合使得学科的研究领域非常广泛，推动着生物医学工程学科的发展[1]。中医药特色生物医学工程学科在已有生物医学工程学科建设的基础上融入了中医医疗器械、中医药客观化、中医信号处理和中医药信息学等研究领域，扩充了生物医学工程学科的内涵和外延，促进了生物医学工程学科的发展。

当前中医药院校建设有生物医学工程硕士点2 个（山东中医药大学和甘肃中医药大学），生物医学工程本科专业5 个（山东中医药大学、上海中医药大学、广州中医药大学、江西中医药大学和安徽中医药大学）。山东中医药大学生物医学工程硕士点是中医药院校建设最早的硕士点，现有中医药智能化研究、医疗设备应用技术研究、医学图像处理与分析和医疗健康大数据研究4 个研究方向。甘肃中医院大学生物医学工程硕士点聚焦于中医药科学数据和医学影像大数据分析与处理的研究工作。其余中医药大学生物医学工程专业专注于中医信息与工程方向，培养掌握中医四诊信息采集与处理、中医医疗设备设计和研制及计算机技术信息科学有关的理论的专业人才。

3 中医药特色生物医学工程学科发展路径

3.1 中医药特色生物医学工程学科研究领域

中医药特色生物医学工程学科是在传统生物医学工程学科的基础上发展起来的，本质是运用工程技术与方法解决中医药发展中的问题，为中医学疾病预防、诊疗和康复提供服务[10-11]。由此看出，该学科既继承了传统生物医学工程学科的内涵，又在其基础上发展出中医药特色的外延。中医药特色生物医学工程学科根据解决中医药学科的问题，大致可分为如下几个领域：中医药信息学、中医信号处理技术、中医诊疗设备、中药信息工程等。

当前研究比较成熟的研究领域是中医药信息学。崔蒙教授等[12]在该领域做了大量的工作，他认为中医药信息学是以中医药信息为主要研究对象，以数据挖掘、大数据处理方法为主要研究方法，以中医药信息在意象世界中的运动规律及其作用为主要研究内容，以提高处理开放环境下复杂巨系统数据的能力为主要研究目标。作为一门中医学与信息科学交叉融合所产生的新兴学科，课程内容偏向中医药信息处理，包括中医药数据挖掘、生物医学大数据、中医药文献计量、古籍文献资源管理和中医药行业统计与应用等[13]。

中医信号处理技术则主要针对中医信号的采集、处理与诊断技术。研究范围包括中医脉象信号[14]、中医舌象信号[15]等。笔者在中国知网以关键字“脉象信号”进行检索，共获得278 篇论文，足见中医脉象信号处理与分析研究是当前中医信号处理的热点方向。

中医诊疗设备研究是中医药客观化研究的典型案例。《中医药发展战略规划纲要（2016—2030 年）》倡导推进中医药创新，并着重强调开发一批基于中医理论和现代科技手段的诊疗仪器与设备[16]。最近，国家中医药管理局印发《关于加强中医医疗器械科技创新的指导意见》的文件，强调提升中医医疗器械的研发，加强中医医疗器械产业创新能力，满足人民群众健康对中医医疗服务的需要。因此中医诊疗设备研究是当前健康中国的必然需求。比如中医“四诊”仪从中医“望闻问切”四诊出发，模仿医师诊疗的过程进行智能诊断[17]。中医脉诊仪则将中医脉象信号的提取、处理、诊断融合为诊疗仪器[18]。

中药信息工程是以中药基础理论为基础，以信息技术、计算机技术和人工智能技术为手段，研究中药药性理论、中药质量控制和中药有效成分高效识别等，为中药理论创新和新药开发提供了多学科交叉研究的理论基础和技术支撑[19]。北京中医药大学乔延江教授团队在中药药性理论、中药智能制造等领域做了大量的研究工作，取得了较好的成果。作者团队则在中药药性智能识别领域进行了探索[20]。

3.2 人才培养

中医药特色生物医学工程学科是医学、中医药学和工学的交叉融合，学科建设有助于中医药科学在国际上的认可度与接受度。未来应该强调以创新教育为核心，注重培养具有中医药特色生物医学工程学科知识背景的创新复合型人才。人才培养模式教学改革可以从以下几个方面展开：①修订教学培养方案[21]。培养方案的修订应该根据学科的特色及目标结合社会需求进行修订，优化生物医学工程专业的课程设置。同时从宏观角度介绍学科产生的背景及主要内容，比如在生物医学工程导论中介绍中医药特色生物医学工程研究领域，让学生提前认识学科对中医药发展的作用，了解学科的创新发展。②科研反哺教学，开展案例式教学活动[22]。学科的发展离不开科学探索。研究将科研成果转化为教学案例，进行案例式教学，更可以增加学生的理解及学习兴趣。③组织学生到产学研基地及创新人才培养实验区实习及调研，培养学生的自主创新和社会实践能力。同时，聘请产业教授、专家到校开展讲座，完成学生从理论知识学习到产品生产实践的无缝衔接。

3.3 中医药特色课程体系建设

中医药特色生物医学工程学科强调运用工程学方法及技术解决中医药的问题，学科强调中医药特色。因此，在课程体系建设过程中，除了传统的生物医学工程基础课及专业课以外，中医基础课程（中医基础理论、中医诊断学）必不可少，医工结合的交叉课程（中医工程学、中医药信息学、生物力学）等课程也需要根据培养方案进行设置。同时，适当设置中医人文社会实践课程可以更好地服务于德育为先的人才培养体系[23]。此外，根据学科交叉的特征要求，课程体系建设需要根据授课对象、课程内容和课程实践等方面综合考虑多学科交叉课程建设[24]。

3.4 师资队伍体系建设

学科的高度交叉特性对师资队伍知识背景结构提出了更高的要求。针对学科理论体系建设基础薄弱，师资队伍知识结构单一等问题，可以采用“外引内培”的人才队伍体系建设方案。根据学科建设的课程体系，引进具有较高学术水平的高端人才或专业带头人，大力从重点高校引进相关或相近专业的博士来填补师资。另一方面，开展教学团队建设，鼓励教研室根据课程特点，建设教学团队，开展教研和科研创新活动，加强学生创新能力培养。尤其应该建立“医工教学团队”，该团队由中医学、中药学、医学、计算机科学、人工智能等医学和工学的专业人才组成。医工教学团队是创新复合型人才培养的保证，可以推进医工融合教学创新，进而促进中医药特色生物医学工程学科的发展。

学科发展离不开科研创新，科研人才储备是学科发展的必要条件。提升师资队伍的科研创新能力可以从以下几个方面展开。一是定期开展科研讲坛，邀请学科领域知名专家进行科研讲座，调动学院教师的科研工作热情。二是鼓励教师开展科研交流，参加高水平学术会议，了解最新的科研动态。三是鼓励教师开展学科交叉科研研究，搭建学科交叉平台，鼓励教师与临床医师进行交流沟通，研究运用工程技术原理与方法解决中医药领域的技术难题。四是鼓励教师积极进行科研项目申报或参加国家级、省级科研项目的研究，提升自身科研水平。

3.5 学科带头人选拔

学科带头人是一流学科建设的根基，对学科的战略布局、资源整合起关键作用[25]。一个学科的发展水平很大程度上取决于学科带头人的学术能力和社会声誉。中医药特色生物医学工程学科带头人的选拔条件应该包括以下两个方面：一是在中医药信息化、智能化或中医诊疗设备等领域深耕多年，取得了较好的科研成果，在学科领域具有较大的影响力，学术造诣深厚；二是能够团结和带领本学科队伍创造性地开展学科建设工作，能够整合本学科的资源领域，学科研究方向聚焦于中医药信息化、智能化或中医诊疗设备研究，每一位科研教师在上述某一方向做出较好的研究成果。

3.6 科研创新团队建设

科研创新团队建设是学科发展的有力支撑，能够促进创新成果的产生。中医药特色生物医学工程学科科研创新团队应该按照“学科（专业）+团队+人才”的模式，组建团队。团队建设应该以中医药信息化、智能化为目标，以服务中医药行业发展和经济社会需求为导向，以提升科技创新能力为驱动。目前，部分中医药院校已经着手开展科研创新团队的建设，比如中医药诊断智能化研究创新团队，以中医四诊客观化、智能化为研究对象，将中医舌诊、面诊、脉诊、问诊等子系统整合，自动辨识体质并支持开展个体化中医养生干预服务，通过人工智能、机器学习等技术方法实现中医智能辅助诊疗。因此，科研团队建设可以有效提升学科发展水平。

4 结语

将中医药特色融入生物医学工程学科是对生物医学工程学科的有力补充，对学科的发展起到了积极的推动作用，也为中医药创新型交叉人才的培养提供了平台。中医药特色生物医学工程学科本质是运用理工学的原理和技术解决中医药的问题，这也坚守了中医药研究的守正创新。本文从中医药特色生物医学工程学科研究领域、人才培养、中医药特色课程体系建设、师资队伍建设、学科带头人选拔及科研创新团队建设等角度阐述了中医药特色融入生物医学工程学科建设的发展路径，体现了具有中医药特色和“以学生为中心”的教育理念，可为我国中医药院校的生物医学工程学科发展提供有益的借鉴和参考。