医学—工程学交叉型研究生培养创新研究

方程，王飘，苏松，李波，淦宇，杨小李，彭方毅

（西南医科大学 临床医学院，四川泸州 646000）

临床医学专业硕士研究生的培养，是我国临床医学研究生教学工作的重点内容，为培养大批高水平、高素质临床医师打下坚实的基础[1]。传统临床医学专业学位硕士研究生的培养，主要是通过3 个月的医学理论课程学习和2年左右的临床实践来完成。这种传统形式培养的研究生，虽然在医学科研和临床技能方面获得了相对于本科阶段更高的提升，但其技能和创新思维模式往往局限于医学领域，缺乏发散的多学科知识和创新视野。以医学-工程学结合为代表的新医科教育是摆在医学院校面前的新任务，对临床专业硕士研究生培养具有重要意义。从广泛的意义上讲，医工结合是医科、工科的交叉与融合，是跨学科、多学科领域的合作与交流[2]。本研究项目的特色在于，立足临床实践型研究生培养，紧扣临床问题解决的需求，让研究生在临床实践中去发现问题，然后通过拓展学生在工程学方面的视野，让两种学科的知识范畴、思维模式和实践过程发生碰撞，激发学生的创新兴趣和激情，开拓出一条新的交叉型创新科研之路，最终培育出国家急需的医学实践型高精尖诊疗技术创新人才。本教学科研团队在前期的摸索实践中，已经初步践行了医学与工程学相结合的研究生培养模式，获得了一系列有价值的成果，培养了一些医工复合型研究生，具体情况报道如下：

1 资料与方法

1.1 研究对象

选取2017年9月至2022年8月在西南医科大学临床医学院攻读专业硕士学位的研究生62 名。其中男生48名，女生4名。年龄24岁-32岁，平均年龄为（24±1.8）岁。将所有学生，根据其自身和导师的意见，分为医工结合组实验组（n=28)和传统教学对照组（n=34）。两组在入学前的年龄、性别、研究生入学考试初试成绩方面比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 两组学员一般资料比较

1.2 方法

1.2.1 教学培养方法

入学后前3 个月均按传统理论课大纲学习研究生必修课程，选修课方面，实验组选修或自学工程学，特别是医学影像方面的工程学基础知识，对照组按自愿原则选修课程。进入临床阶段后，实验组采用医工结合培养模式，具体内容包括：（1）在教师带领下，实验组学生需熟悉科室现有的医工结合创新设备、技术在科研和临床中的应用方法，在实际应用中体会医工结合手段解决临床问题的价值和意义。（2）开展医工结合文献的学习，了解该领域的现状和可能的发展方向。学生定期总结汇报文献学习情况和上述临床实践中的成果。让学生提出后续研究方向、研究具体内容和实施步骤的预案，以及该研究的临床转化价值和意义。该步骤中必须有合作方工程学研究人员或研究生共同参与和讨论。（3）指导学生开展自主确定的医工交叉研究课题，或让学生参与教师设计的医工交叉研究课题；指导学生定期总结研究进度和需要改进的地方。在整个过程中，让临床研究生与合作单位——中国科学院自动化研究所分子影像重点实验室的研究生或研究员展开讨论，发现问题，改进实验方案。尤其是让研究生学会将临床问题通俗地传递给工程学专家，同时了解和领悟工程学人员的技术思路和意见。让两个专业的研究生思想碰撞、技术协作、共同推进研究。

对照组采用传统教学模式：导师指出研究总体方向，指导学生查阅文献和组织文献汇报。临床阶段学生参与管理病人和技术实践，根据导师选题或自主选题开展基础研究或临床研究。

研究结束时，对两组研究生的研究成果，以第一作者或共同第一作者署名的文献发表情况，进行对比；以问卷调查形式，了解学生对教学方法和效果的反馈情况，对两个教学组的教学效果进行比较分析。

1.2.2 观察指标

（1）科技文献发表情况：考核结束时，搜集所有研究生发表的学术论文，根据学术论文的SCI 影响因子，中文文献的等级权重，第一作者或共同第一作者的署名权重，累计折算出每名学生的得分，进行对比研究（SCI 按发表当年的影响因子计分；中文核心期刊计2分；中国科技核心期刊计1 分；其他刊物计0.5 分；共同第一作者计分减半；共同第一作者第三及其后计影响因子×1/3 分）。

（2）对医工结合教学法的评价：通过问卷调查，分别调查两个教学组对各自所采取的教学方法的评价情况。具体包括：对教学方法满意度、对研究内容的兴趣度、与合作方的沟通能力、分析及解决问题的能力、团队合作能力、对临床疾病诊治的帮助、对未来研究方向的明确度、就业情况是否满意、是否愿意继续深造等。

1.3 统计学处理

使用SPSS 17.0 统计软件进行数据分析，计量资料以±s表示，采用t检验；计数资料以率或构成比表示，采用χ2 检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组科技文献发表情况的比较

实验组的个人平均得分(4.1±2.0)分；对照组的个人平均得分（2.8±1.6）分，差异有统计学意义(P＜0.05)，见表2。

表2 两组学员发表文献得分比较

2.2 对教学方法的评价

在对两组教学方法的评价方面，实验组的自我评价和各项能力均优于对照组，差异均有统计学意义(P＜0.05)，见表3。

表3 教学方法评价

3 讨论

随着新一代技术革命的迅猛发展，传统单一的医学教育已经无法适应新时代医学人才的培养要求[3]。进入21世纪，国家在积极推进世界一流大学和一流学科建设（简称“双一流”建设）的过程中也明确提出高校要打破学科壁垒、创新组织形式、推进学科交叉与科学范式转移、培养复合型科技创新人才。2021年，国家自然科学基金委员会对申报国家自然科学基金做出一项重大改革，即增加了“自然科学基金交叉科学部”，开始资助交叉领域的人才类项目、统筹组织重大类型项目的立项[4]。这一重大战略的调整和改革，说明国家将自主创新能力提升到国家战略高度，将交叉学科的研究置于科研体系越来越重要的位置。其中“医学—工程学的交叉创新研究”具有突出的战略意义和价值。因为，现有的主要高精尖医学设备和技术手段还需要大量从国外引进和购买，因而“医工结合”的创新和自主知识产权研发迫在眉睫[5]。此外，“医学—工程学”交叉型教学培养模式也为地方医学院校发展开辟了一条全新的发展道路。地方院校走医工结合之路，同时根植当地社会发展实际、面向医学教育迫切需要解决的现实难题，培养出适用于当地经济社会发展的创新创业人才，形成自身的行业特色。作为医学研究生的培养机构，应当尽快规划和构建出跨学科、创新型研究生培养的计划和方案。

生物医学工程是应用理工科的理论与方法研究人的生命现象与规律的新兴学科，是理、工、医等学科交叉渗透并有机结合的产物，具有工程学和医学两个学科高度结合、医工融合的特点[6-7]。虽然部分医学院校已设置了“生物医学工程”专业，但是这些专业的学生往往在临床的实践经历和时间不足，存在“医中缺工，工中缺医”的不足[8-9]。所谓“医中缺工”，主要发生在医学院校生物医学工程专业中，由于传统的医科院校专业背景较为单一，导致工程实践资源相对缺乏，其实验教学方法和过程较为注重医学基础理论的学习，难以将工科思维发散到临床工作中。所谓“工中缺医”，即实验教学方法和过程较为注重技术方面的培养，重点在于器械及其应用，这种实践模式造成实验内容仍然局限在工程技术层面，从而较难体会到临床实际问题解决的需求，不容易真正做到贴近临床，发现临床的迫切需求。

本研究历时5年，通过对我校临床医学院临床型研究生采用创新性的医工交叉培养模式，让研究生在学习医学知识和技能的同时，接触并逐渐熟悉工程学方面的知识和技能。研究结果显示，新型培养方法使得学生毕业时的科研产出，在数量和质量方面都优于传统培养模式，且学生对新型培养方式的评价均优于传统模式。受益于医工结合交叉型教学模式改革的典型案例，如2018 级研究生参与的医工结合项目获得了国际领先的科研成果，成果发表在国际著名期刊《自然》的子刊《Nature Biomedical Engineering》上（IF=18.952）[10]，研究生为共同作者。该成果针对目前临床上肝癌病灶难以实现术中精准切除这一国际挑战性难题，在国际上率先开展了近红外二区荧光成像技术在人体水平的临床转化应用。临床试验结果表明，新技术可在术中辅助外科医生精准识别微小肝癌病灶，可以检测到术前常规影像（CT、MRI、PETCT）、术中超声、术中医生肉眼都未能发现的肝癌微小病灶和微小转移灶（其中病灶最小直径2-3 毫米），显著提高手术切除的准确性，有望降低肝癌患者的术后复发，使患者获得更好的治疗效果和远期生存率。在此教学改革模式中培养的研究生参与了大量医学与工程学的科研、临床工作，并且相关成果于2020年发表在综合类期刊《Nature》子刊《Nature Biomedical Engineering》杂志上。该研究工作在发表的同时获得了同期配发的《Nature Biomedical Engineering》主编的社论介绍点评（Nature Biomedical Engineering,2020）[11]，另外哈佛大学医学院Hak So Choi 教授专门撰写了专题评论，从成像方法、成像系统和临床应用三方面，对此研究工作的意义进行了进一步阐述（Nature Biomedical Engineering, 2020）[12]。同 时，密歇根大学医学院Gary Luker 教授在北美放射学会旗下《Radiology: Imaging Cancer》发表专题评述（Radiology: Imaging Cancer, 2020）[13]，对本工作进行评述。这些评价认为近红外二区成像技术经历了10年的基础研究，在国际上首次成功用于临床并展现出很多技术优点，为它在医学上的广泛应用开启了大门，最终造福患者。又例如，2018 级的另一位研究生，由于在医工结合研究中的成果，被厦门大学生物医学工程专业免试录取攻读博士学位。以上结果均体现了医学—工程学交叉型教学培养模式在专业学位医学研究生的成功应用。

医学—工程学交叉型教学培养模式的具体实践、复合型应用型创新人才的培养关键在于优势学科的支撑与优秀的师资人才储备[14]。我们的教学改革试验团队，包括了中国科学院分子影像重点实验室的教师成员，以及本校临床医学院、肝胆外科研究中心的教师，师资力量稳定、雄厚。目前，本试验团队主体人员所在的西南医科大学附属医院肝胆外科，已经和中国科学院分子影像重点实验室达成了合作培养研究生协议。

综上，医学和工程学的交叉培养模式，拓展了临床专业型研究生的科研视野；可以让医学思维模式和逻辑性强的工程学思维模式相得益彰，训练出既严谨又具有人文关怀精神的科研人才。该教学模式符合国家科研战略的导向，符合国家培养复合型科研人才的目标，具有探索性、引领性和创新性，是值得推广的新型教学模式。