消化内科青年医师医工结合思维能力提升的探索

郝宇杰，高 旭，刘 娜

(西安交通大学第二附属医院消化内科，陕西 西安 710004)

科学技术地不断进步深刻影响着医学模式的转变，多学科共同参与解决医学问题的时代已经到来。学科交叉、医工结合是现代医学发展的必然趋势，日新月异的变局对临床医生的思维能力提出了挑战[1]。医工结合的成果在消化内科领域已有广泛应用，对消化内科青年医生的临床及科研能力提出了更高的要求。培养医工结合思维是医学教育的重要一环，青年医生作为推动消化学科发展的新生力量和强大后备军，更应加强对医工结合的理解。

1 医工结合学科的发展

1.1 生物医学工程

生物医学工程作为一个大跨度、多学科、深交叉的学科领域，是生命科学、医学与现代工程科学的有机结合，以推进医疗保健治疗，包括诊断、监测和治疗。作为教育项目，生物医学工程大约起源于20世纪60年代，且以研究生教育为主。20世纪70年代末，我国的多所高等院校陆续开始设立生物医学工程专业。经过40年的建设和发展，生物医学工程已成为多学科交叉融合的典型领域[2]。生物医学工程在医学影像学及介入医学中发挥了重要的作用，并且极大推动了微创技术、内镜技术和腔镜技术的发展[3]。

1.2 数字医学

数字医学作为另一门交叉学科，它将医学与信息科学结合起来，通过数字化技术实现了医学检测、诊断及治疗的理论和技术突破。数字医学起源于20世纪70年代的CT成像，通过数字信号处理和重建，超越了以往X线的照相式手段，在医学发展史上引发了革命性变化。在此基础上又出现了螺旋CT、多排CT进一步提高了数据采集能力，极大推动了数字医学的发展[4]。近年来出现的3D打印技术成为了数字医学的重要部分。3D打印技术涉及骨关节科、脊柱外科、牙科以及颌面外科等诸多医学学科，在规划手术方式、确定手术位置、植入辅助材料中起到了重要作用。3D 打印技术对更新医学教学模式、丰富医学教学实践以及实现数字化精准医疗教学同样有广泛应用[5]。

1.3 再生医学

再生医学是一门结合了生命科学、材料科学和临床医学等学科的新兴学科，主要致力于人体各种组织器官的修复和替代。再生医学涉及组织工程、细胞治疗、细胞因子治疗及基因治疗等诸多领域。干细胞治疗是再生医学的重要组成部分，干细胞治疗在神经、肌肉、牙齿、骨骼以及角膜等组织重建及再生中具有重要作用，随着科学技术的不断进步，干细胞治疗有望成为一种安全有效的常用治疗手段[6]。

1.4 转化医学

转化医学是一门提倡实验室与临床双向转化的学科，最早在1996年TheLancet杂志上的一篇文章中提出。转化医学主张打破传统的基础研究到临床医疗的转化形式，通过生物信息技术和临床数据库让基础研究与临床医疗之间建立更直接的联系，促进医学生物学成果快速转化成为临床理论、技术和药物[7]。转化医学不仅需要基础研究者与临床工作者密切合作，同时需要多学科通力合作，发挥各自优势，快速提高医疗水平，以产业化方式促进人类健康发展。随着转化医学的价值逐渐得到重视，我国多所高等院校已经成立了转化医学研究中心，转化医学将成为医疗事业发展的重要一环[8]。

1.5 微能量医学

微能量医学是以体外设备产生的机械波或电磁波进行疾病防治的学科，涉及物理学、生物医学以及工程学等多学科领域。在药物医学带来各种不良反应、副作用、耐药性及依赖性的背景下，微能量医学以其绿色、简便及安全的特性，将会为医学发展带来新的革命性改变。微能量医学的应用介质主要有冲击波、超声波及电磁波等，应用机械效应、电磁效应及热效应等进行非侵入性治疗。因其治疗具有抗炎、改善局部血流、增强酶活性、刺激胶原成熟和骨组织改建等多种生物学作用，微能量医学广泛应用于骨科疾病、心血管疾病及泌尿系统疾病等领域，在干细胞疗法、抗肿瘤治疗中也有特殊作用，未来将极大推动人类健康事业的发展[9]。

2 医工结合在消化内科疾病诊治中的应用

2.1 3D打印技术

自20世纪90年代提出至今，3D打印技术在医学领域的应用越来越广泛。3D打印技术主要应用于外科手术培训、手术植入器材，同样也应用于消化道内镜治疗培训。2015年世界胃肠病学组织国际会议上报道了一项应用3D打印技术培训十二指肠乳头切开术的研究[10]。通过3D打印技术，国外学者设计了壶腹部胆道及胰管的模型并进行了ERCP术乳头切开训练，对培训医师认识解剖结构，熟悉操作流程，锻炼操作水平起到了重要作用。同样也有研究报道，3D打印技术可用于消化道内镜治疗。近年有韩国学者提出应用3D打印制作内镜透明帽，能够给内镜医生提供更好的操作便利。3D打印技术在内镜个体化治疗中有广阔的应用前景，未来将在内镜治疗中发挥重要作用。

2.2 组织芯片

随着20世纪90年代人类基因组计划和分子生物学的发展，生物芯片技术在医学研究中的作用逐渐凸显。生物芯片通过集成大量生物医学检测相关的材料，制成固相载体，用于特定基因及其表达产物与相关性的研究。生物芯片在探索消化道肿瘤发生发展分子机制、潜在的治疗靶点以及判断预后等方面发挥了重要作用[11]。比如大量研究通过蛋白质芯片、组织芯片发现肝癌、结肠癌以及胰腺癌等消化道肿瘤中高表达的蛋白，为寻找更加特异性的肿瘤标志物发挥了重要作用。此外，生物芯片还应用于幽门螺旋杆菌的诊治、病毒性肝炎的药物选择和疗效评价。组织芯片在探索消化系统疾病发病机制、诊断和治疗中有重要作用。

2.3 人工智能

人工智能技术是计算机科学的一个分支，近年来随着计算机数据处理的飞速发展，人工智能在医学领域应用中崭露头角。机器学习是人工智能技术体系的一种，它包括对原始数据进行特征提取、特征筛选、模型训练及模型验证，在消化内镜疾病诊断中具有重要价值。多项研究表明，人工智能系统在诊断Barrett’s食管、食管鳞癌、早期胃癌以及结肠腺瘤等胃肠道疾病的能力不逊色于内镜医生，具有很高的临床价值[12]。人工智能在影像学诊断，如肝癌、胰腺癌的CT诊断中也可发挥巨大的作用,人工智能同时还应用于胰腺神经内分泌肿瘤分级。此外，人工智能也应用于辅助内镜操作。我国学者构建了一种基于计算机视觉的结肠镜退镜速度实时监控系统，用以辅助内镜医生操作肠镜检查[13]。

2.4 磁控胶囊内镜

磁控胶囊内镜是一项应用磁导航技术完成消化道检查的技术，它很好地解决了胶囊内镜无法自主移动的缺点[14]。2009年, Given ImgIng公司首先在胶囊内镜中安装永磁体，应用体外磁场控制胶囊镜移动，在食管和胃的检查中表现了较高的可控性。随后国内外学者不断改进胶囊内镜的控制技术，应用多种方法实现胶囊内镜的精确控制。其他研究人员还通过在镜内安装针头用以组织活检和镜下注射，使胶囊内镜下操作变为可能。磁控胶囊内镜的发展是医工结合成果用于临床的典型表现，未来随着磁控技术的进步和新型胶囊镜的研发，内镜检查与治疗方式将迎来新的变革。

2.5 生物材料

生物材料在消化领域具有广泛应用，与传统无机材料比较具有更高的组织相容性和临床应用价值。食管可降解支架是物理学、生物学与临床医学相结合的产物。这种由可吸收或可降解材料制成的支架对人体无害，对食管狭窄患者可减轻吞咽困难症状，改善生活质量。在肝衰竭的人工肝治疗中，生物型人工肝具有独特的医学价值，不仅可以清除毒素和炎症介质，改善临床症状，还能够为肝移植争取时间，在肝衰竭治疗中具有巨大应用潜能[16]。载药微球作为一种新型栓塞材料，已广泛用于肝癌的TACE治疗，我国自主生产的首款载药微球CalliSpheres与传统碘油栓塞方法比较具有良好的安全性与有效性，在中晚期肝癌患者中具有良好的临床效果[17]。

2.6 光动力与射频消融

微能量医学在消化领域的主要表现就是光动力与射频消融的应用。光动力疗法(PDT)是一门治疗肿瘤的新型微创技术，通过注射光敏剂，让光敏剂聚集在肿瘤组织内，再以特定波长的光源激发光敏剂，使其发生光动力学反应，引起细胞坏死和凋亡，从而起到抗肿瘤作用[18]。PDT在食管肿瘤、胃肿瘤、结直肠肿瘤及胆道肿瘤均有一定应用。随着未来新型光敏剂和激光器的研发、内镜及影像引导技术地不断进步，PDT将成为抗肿瘤的重要辅助治疗手段或姑息治疗手段。射频消融术是另外一种治疗肿瘤的微创技术，它通过影像学技术进行精准定位，在病灶处插入射频电极针，随后发射高频射频波的使病灶组织产生高温，从而有效杀灭肿瘤细胞[19]。射频消融术被广泛应用于肝癌的治疗，也可用于其他实体瘤的治疗，因其创伤小、临床疗效好、安全性高以及具有可重复操作性等特点，具有很高的临床价值。随着医疗技术的进步和临床经验的丰富，射频消融术将会对肿瘤患者带来更好的临床疗效。

3 如何培养消化内科青年医生医工结合思维

3.1 树立学科交叉理念

医学学科的迅猛发展和医学模式的转变对临床医生的工作提出了新的高要求，临床医生不能仅仅依靠单一学科而必须立足于医学与其他相关学科领域的交叉融合，才能满足这一新时代的新要求。医学学科面广，医学诊断与治疗经常有其他学科参与，这为多学科交叉提供了土壤。但临床医生在学科交叉环境中往往处于被动地位，这主要体现在依赖新型诊断设备、治疗药物和操作技术，在新诊断方法提出、新药研发以及新医疗技术开发中经常处于缺席位置。究其原因，主要是临床医生缺乏学科交叉的理念与意识，无法形成学科交叉的环境氛围。现代医学教育模式在医学人才培养上提出了强化交叉学科教育理念的要求，这同样适用于临床医生的培养。青年医生作为推动学科发展的新生力量和强大后备军，也应积极响应这一新时代的号召，同时青年医生具有很强的学习能力和创新能力，更应接受学科交叉思维的培养。对消化内科医生而言，树立学科交叉理念尤为重要，医工结合在消化内镜和介入治疗等的进展日新月异，新药物、新技术和新材料方面蓬勃发展，这都要求消化内科医生必须具备学科交叉理念，主动投入学科交叉融合的环境中。首先，要意识到学科交叉的重要性，促进思想理念的转变，树立多学科交叉发展的新思维。其次，主动了解医工结合在消化领域的最新成果，尤其是自身研究方向的医工结合进展。最后，认清在自身研究方向中存在的不足，提出奋斗目标。只有树立学科交叉理念，主动参与到学科交叉的大潮中，临床医生尤其是消化科青年医生才能突破单一学科思维桎梏，把握现代医学发展方向。

3.2 促进多学科交流合作

为迎合医学模式转变的新趋势，以医学为主导，以健康服务为中心开展多学科交流合作，是医工结合实践的基础。要充分认识到物理学、工程学以及生物学等学科在医学发展中的地位与作用，推动多学科交叉融合。要充分利用医学学科涉及面广、个人探索空间大的优势，发挥医学在多学科交流合作中的主导作用。为营造服务于交叉学科交流合作的大环境，首先需要打破部门与体制限制，建立多学科交叉平台，以及设立多学科交流专项启动基金。在综合性大学中可以建立医院与其他学科院系的交流平台，在医学类院校中可以建立医院与其他综合性院校的交流平台，医院可与高水平科研机构加强交流互动。对消化内科而言，因其涉及学科范围广，专科疾病治疗要求高，更应独立搭建与生命科学、电子信息科学以及材料物理学等相关学科的交流平台。此外，还应建立起涉及多学科的科研成果和数据资料库，推动研究理念、研究结果共享，大力推动医学与其他学科的紧密联系。

3.3 推动医工结合成果应用

临床医疗是检验医工结合成果的主阵地，医工结合产出的新技术、新材料及新药物，最后都将应用于临床实践中。大力推动医工结合成果在临床医疗的应用，不仅是医工结合的内在要求，同样是符合健康至上理念的积极实践，对疾病的早期诊断带来了助益，为传统医学方法疗效欠佳的患者带来了新的治疗契机。对于消化内科医生，大力开展新型内镜技术和人工智能诊断系统，应用新的生物学材料，将可能使有更高医疗需求的患者获益更多，同时也能积累临床经验，为新技术在临床中的成熟应用打下基础。而临床医生在实践中也将会把他的临床经验反馈于新技术的更新，在现有基础上不断补充和完善，以求到达更高水平的临床效果。其中，青年医生将成为新技术应用的主力军，在医工结合实践中发挥重要作用。此外，随着转化医学理念的发展，为更快地将医工结合成果引用于临床工作，还可以建立一支跨越多学科的团队。在这个团队中，临床医生将更加直接地与基础研究者联系，同时也直接与其他学科联系，以实现快速转化科研成果和快速反馈成果的效用。瑞金医院团队在胃癌转化医学研究的实践表明，转化医学在预防性、预测性、个体化以及参与性和精准医学的“5P”医学模式中具有重要应用价值和发展前景[20]。未来随着临床医学与多学科联系进一步密切，将会有越来越多的医工结合成果应用于临床实践，把握这一发展趋势，积极投入新技术的研发、应用和改进，对于培养消化内科医生医工结合思维有重要意义。

3.4 改革传统临床教育模式

医工结合思维的培养不应忽视临床教学在其中的作用，医工结合发展的一大难题就是缺乏开展医工结合研究的复合型人才。以生物医学工程为例，虽然我国有大批高校开展了生物医学工程教育，但由于人才培养目标同质化、学科专业培养特色凝练不足、课程融合深度不足等问题，人才培养仍然面临诸多挑战，同样的，在临床教育中，因为学科交叉理念欠缺、学科交叉环境缺失，很难培养出真正具备医工结合思维的临床工作者。为适应新医学发展模式，需要改变旧的培养模式，开展新型临床教育。临床医学专业型硕士研究生作为高水平、高素质青年医师的后备军，在这一临床本科教育与临床实践的过渡期，他们的临床教育中更应重视医工结合思维的培养。2012年，国家卫生健康委员会和教育部2012年联合发布了《关于实施卓越医生教育培养计划的意见》，要求临床专硕研究生做到社会实践、临床思维以及科研能力全面发展。为适应医药卫生体制改革的要求，为提高人才培养水平，必须下定决心改革传统临床教育模式，而培养医工结合思维正符合新型临床教育的要求。首先，需要促进教学和科研转化，推动科研与教学相结合。具体来说，就是包括问题驱动教学(PBL)、计算机辅助学习、模拟教学以及标准化病人等形式，实现科教结合的目的。其次，采用多学科联合培养模式，将学科交叉理念融入培养计划之中，设置涵盖多学科的培养课程。最后，以培养复合型人才为导向，更新考核评价体系，包括对理论知识、专业技能和临床思维的综合考察。改革传统临床教育模式具有双向作用，既能提高专硕研究生专业能力和综合思维水平，同时也对青年教师医工结合意识的增强具有重要作用。开展新型临床教育模式是培养临床医生医工结合思维的重要一环，具有承上启下的意义。

培养医工结合思维，对于临床医生的水平提高具有重要意义。医工结合在内镜学习与操作、消化病诊断和治疗中应用广泛，与消化科医师的科研工作和临床诊疗息息相关。青年医师作为医疗卫生事业的新生力量，医工结合新技术实践的主力军，他们的医工结合思维培养应受到重视，这其中消化科青年医师更应成为着力培养的对象。培养医工结合思维需要树立新的理念，促进学科交流，推动成果应用，改革临床教育，同时需要在实践中不断探索符合新时代要求的方法与模式，不断提高消化科青年医师的临床能力与科研水平。