中醫藥院校生物醫學工程學科發展路徑與體系建設

魏國輝 閔巍巍

山東中醫藥大學智能與信息工程學院，山東濟南 250355

生物醫學工程學科是融合醫學學科和工程學科的邊緣學科，本質是運用工程技術的原理與方法解決生物醫學中的問題[1]。近年來，生物醫學工程學科在醫療衛生領域發揮的作用日益增強，為人類醫療衛生保障和疾病的預防、臨床診療等提供有力的技術支持。“健康中國2030”規劃綱要提出要強化早診斷、早治療和早康復的健康中國遠景目標，這對生物醫學工程學科的人才培養提出新的要求，而中醫藥院校發展具有中醫藥特色的生物醫學工程人才培養新模式勢在必行。

黨的十八大以來，全國高等院校持續推進“雙一流”學科建設，而十九大報告倡導高等教育實現內涵式發展，加快建設一流學科和一流大學[2-3]。目前，一流學科建設是我國“雙一流”建設的基礎和核心，而學科交叉是一種非常重要的途徑[4]。近年來，生物醫學工程學科的學科交叉特性日益重要，該學科在生命醫學領域打破了原有醫學研究的局限性，為醫學臨床提供了新的診療模式[5]。生物醫學工程交叉學科的發展要求新的人才培養模式，而中醫藥高等院校探索融合中醫藥特色的生物醫學工程學科人才培養新模式是中醫藥發展的新要求[6]。

1 中國生物醫學工程學科發展現狀

1.1 學科發展歷史

生物醫學工程學科的建設起步于20 世紀60 年代美國的一些大學。美國的生物醫學工程學科的建設是由技術產業化需求驅動建立起來的，各個高校根據自身研究領域的方向和特色開設相應的生物醫學工程專業選修課，培養學生在相應研究領域的創新實踐能力[1]。我國的生物醫學工程最早可以追溯到20 世紀80 年代，由相關的信息技術專業和力學專業演變而來。當前的生物醫學工程專業培養模式主要分為工科院校的以工程技術開發為主的生物醫學工程培養模式和醫學院校融合醫學和工程技術的專業培養模式。

1.2 學科評估現狀

學科評估在一定程度上反映了高校學科建設的優勢與不足，可以促進高校的一流學科建設，提高人才培養的質量[7]。根據教育部學位與研究生教育發展中心最新公布的第四輪學科評估結果，生物醫學工程學科評估第一名是東南大學，華中科技大學和上海交通大學次之。東南大學生物醫學工程學科以臨床醫學發展需求為目標，聚焦應用電子信息科學理論與方法解決生物醫學領域中的科學問題[8]。華中科技大學生物醫學工程學科建設強調理工醫交叉融合以解決醫學中的科學問題，重點建設生物醫學信息與控制、醫學影像技術等研究方向。上海交通大學生物醫學工程學科重點建設醫學影像信息、生物醫學儀器、生物納米材料和神經科學工程4 個學科領域，旨在對接臨床醫學發展需要及國家重大需求，致力于推動現代生命科學的發展。

1.3 學科人才培養

隨著我國“雙一流”學科建設的不斷推進，不同學科之間的交叉融合有助于豐富交叉學科內涵，提升應對社會新需求的挑戰。比如心電圖技術要求具有傳感器技術、醫學信號采集與處理和計算機技術等課程知識。骨生物力學要求具有骨臨床解剖技術、力學和人工智能技術等課程知識[9]。上述舉例可以看出，每一門技術都具有多學科的屬性。因此，必須交叉融合多學科知識，倡導跨學科協同，才能培養出具備扎實生物醫學工程基礎知識、較強創新能力及具有解決復雜工程問題能力的跨學科、綜合性人才。

2 中醫藥院校生物醫學工程學科建設現狀

生物醫學工程的學科交叉融合使得學科的研究領域非常廣泛，推動著生物醫學工程學科的發展[1]。中醫藥特色生物醫學工程學科在已有生物醫學工程學科建設的基礎上融入了中醫醫療器械、中醫藥客觀化、中醫信號處理和中醫藥信息學等研究領域，擴充了生物醫學工程學科的內涵和外延，促進了生物醫學工程學科的發展。

當前中醫藥院校建設有生物醫學工程碩士點2 個（山東中醫藥大學和甘肅中醫藥大學），生物醫學工程本科專業5 個（山東中醫藥大學、上海中醫藥大學、廣州中醫藥大學、江西中醫藥大學和安徽中醫藥大學）。山東中醫藥大學生物醫學工程碩士點是中醫藥院校建設最早的碩士點，現有中醫藥智能化研究、醫療設備應用技術研究、醫學圖像處理與分析和醫療健康大數據研究4 個研究方向。甘肅中醫院大學生物醫學工程碩士點聚焦于中醫藥科學數據和醫學影像大數據分析與處理的研究工作。其余中醫藥大學生物醫學工程專業專注于中醫信息與工程方向，培養掌握中醫四診信息采集與處理、中醫醫療設備設計和研制及計算機技術信息科學有關的理論的專業人才。

3 中醫藥特色生物醫學工程學科發展路徑

3.1 中醫藥特色生物醫學工程學科研究領域

中醫藥特色生物醫學工程學科是在傳統生物醫學工程學科的基礎上發展起來的，本質是運用工程技術與方法解決中醫藥發展中的問題，為中醫學疾病預防、診療和康復提供服務[10-11]。由此看出，該學科既繼承了傳統生物醫學工程學科的內涵，又在其基礎上發展出中醫藥特色的外延。中醫藥特色生物醫學工程學科根據解決中醫藥學科的問題，大致可分為如下幾個領域：中醫藥信息學、中醫信號處理技術、中醫診療設備、中藥信息工程等。

當前研究比較成熟的研究領域是中醫藥信息學。崔蒙教授等[12]在該領域做了大量的工作，他認為中醫藥信息學是以中醫藥信息為主要研究對象，以數據挖掘、大數據處理方法為主要研究方法，以中醫藥信息在意象世界中的運動規律及其作用為主要研究內容，以提高處理開放環境下復雜巨系統數據的能力為主要研究目標。作為一門中醫學與信息科學交叉融合所產生的新興學科，課程內容偏向中醫藥信息處理，包括中醫藥數據挖掘、生物醫學大數據、中醫藥文獻計量、古籍文獻資源管理和中醫藥行業統計與應用等[13]。

中醫信號處理技術則主要針對中醫信號的采集、處理與診斷技術。研究范圍包括中醫脈象信號[14]、中醫舌象信號[15]等。筆者在中國知網以關鍵字“脈象信號”進行檢索，共獲得278 篇論文，足見中醫脈象信號處理與分析研究是當前中醫信號處理的熱點方向。

中醫診療設備研究是中醫藥客觀化研究的典型案例。《中醫藥發展戰略規劃綱要（2016—2030 年）》倡導推進中醫藥創新，并著重強調開發一批基于中醫理論和現代科技手段的診療儀器與設備[16]。最近，國家中醫藥管理局印發《關于加強中醫醫療器械科技創新的指導意見》的文件，強調提升中醫醫療器械的研發，加強中醫醫療器械產業創新能力，滿足人民群眾健康對中醫醫療服務的需要。因此中醫診療設備研究是當前健康中國的必然需求。比如中醫“四診”儀從中醫“望聞問切”四診出發，模仿醫師診療的過程進行智能診斷[17]。中醫脈診儀則將中醫脈象信號的提取、處理、診斷融合為診療儀器[18]。

中藥信息工程是以中藥基礎理論為基礎，以信息技術、計算機技術和人工智能技術為手段，研究中藥藥性理論、中藥質量控制和中藥有效成分高效識別等，為中藥理論創新和新藥開發提供了多學科交叉研究的理論基礎和技術支撐[19]。北京中醫藥大學喬延江教授團隊在中藥藥性理論、中藥智能制造等領域做了大量的研究工作，取得了較好的成果。作者團隊則在中藥藥性智能識別領域進行了探索[20]。

3.2 人才培養

中醫藥特色生物醫學工程學科是醫學、中醫藥學和工學的交叉融合，學科建設有助于中醫藥科學在國際上的認可度與接受度。未來應該強調以創新教育為核心，注重培養具有中醫藥特色生物醫學工程學科知識背景的創新復合型人才。人才培養模式教學改革可以從以下幾個方面展開：①修訂教學培養方案[21]。培養方案的修訂應該根據學科的特色及目標結合社會需求進行修訂，優化生物醫學工程專業的課程設置。同時從宏觀角度介紹學科產生的背景及主要內容，比如在生物醫學工程導論中介紹中醫藥特色生物醫學工程研究領域，讓學生提前認識學科對中醫藥發展的作用，了解學科的創新發展。②科研反哺教學，開展案例式教學活動[22]。學科的發展離不開科學探索。研究將科研成果轉化為教學案例，進行案例式教學，更可以增加學生的理解及學習興趣。③組織學生到產學研基地及創新人才培養實驗區實習及調研，培養學生的自主創新和社會實踐能力。同時，聘請產業教授、專家到校開展講座，完成學生從理論知識學習到產品生產實踐的無縫銜接。

3.3 中醫藥特色課程體系建設

中醫藥特色生物醫學工程學科強調運用工程學方法及技術解決中醫藥的問題，學科強調中醫藥特色。因此，在課程體系建設過程中，除了傳統的生物醫學工程基礎課及專業課以外，中醫基礎課程（中醫基礎理論、中醫診斷學）必不可少，醫工結合的交叉課程（中醫工程學、中醫藥信息學、生物力學）等課程也需要根據培養方案進行設置。同時，適當設置中醫人文社會實踐課程可以更好地服務于德育為先的人才培養體系[23]。此外，根據學科交叉的特征要求，課程體系建設需要根據授課對象、課程內容和課程實踐等方面綜合考慮多學科交叉課程建設[24]。

3.4 師資隊伍體系建設

學科的高度交叉特性對師資隊伍知識背景結構提出了更高的要求。針對學科理論體系建設基礎薄弱，師資隊伍知識結構單一等問題，可以采用“外引內培”的人才隊伍體系建設方案。根據學科建設的課程體系，引進具有較高學術水平的高端人才或專業帶頭人，大力從重點高校引進相關或相近專業的博士來填補師資。另一方面，開展教學團隊建設，鼓勵教研室根據課程特點，建設教學團隊，開展教研和科研創新活動，加強學生創新能力培養。尤其應該建立“醫工教學團隊”，該團隊由中醫學、中藥學、醫學、計算機科學、人工智能等醫學和工學的專業人才組成。醫工教學團隊是創新復合型人才培養的保證，可以推進醫工融合教學創新，進而促進中醫藥特色生物醫學工程學科的發展。

學科發展離不開科研創新，科研人才儲備是學科發展的必要條件。提升師資隊伍的科研創新能力可以從以下幾個方面展開。一是定期開展科研講壇，邀請學科領域知名專家進行科研講座，調動學院教師的科研工作熱情。二是鼓勵教師開展科研交流，參加高水平學術會議，了解最新的科研動態。三是鼓勵教師開展學科交叉科研研究，搭建學科交叉平臺，鼓勵教師與臨床醫師進行交流溝通，研究運用工程技術原理與方法解決中醫藥領域的技術難題。四是鼓勵教師積極進行科研項目申報或參加國家級、省級科研項目的研究，提升自身科研水平。

3.5 學科帶頭人選拔

學科帶頭人是一流學科建設的根基，對學科的戰略布局、資源整合起關鍵作用[25]。一個學科的發展水平很大程度上取決于學科帶頭人的學術能力和社會聲譽。中醫藥特色生物醫學工程學科帶頭人的選拔條件應該包括以下兩個方面：一是在中醫藥信息化、智能化或中醫診療設備等領域深耕多年，取得了較好的科研成果，在學科領域具有較大的影響力，學術造詣深厚；二是能夠團結和帶領本學科隊伍創造性地開展學科建設工作，能夠整合本學科的資源領域，學科研究方向聚焦于中醫藥信息化、智能化或中醫診療設備研究，每一位科研教師在上述某一方向做出較好的研究成果。

3.6 科研創新團隊建設

科研創新團隊建設是學科發展的有力支撐，能夠促進創新成果的產生。中醫藥特色生物醫學工程學科科研創新團隊應該按照“學科（專業）+團隊+人才”的模式，組建團隊。團隊建設應該以中醫藥信息化、智能化為目標，以服務中醫藥行業發展和經濟社會需求為導向，以提升科技創新能力為驅動。目前，部分中醫藥院校已經著手開展科研創新團隊的建設，比如中醫藥診斷智能化研究創新團隊，以中醫四診客觀化、智能化為研究對象，將中醫舌診、面診、脈診、問診等子系統整合，自動辨識體質并支持開展個體化中醫養生干預服務，通過人工智能、機器學習等技術方法實現中醫智能輔助診療。因此，科研團隊建設可以有效提升學科發展水平。

4 結語

將中醫藥特色融入生物醫學工程學科是對生物醫學工程學科的有力補充，對學科的發展起到了積極的推動作用，也為中醫藥創新型交叉人才的培養提供了平臺。中醫藥特色生物醫學工程學科本質是運用理工學的原理和技術解決中醫藥的問題，這也堅守了中醫藥研究的守正創新。本文從中醫藥特色生物醫學工程學科研究領域、人才培養、中醫藥特色課程體系建設、師資隊伍建設、學科帶頭人選拔及科研創新團隊建設等角度闡述了中醫藥特色融入生物醫學工程學科建設的發展路徑，體現了具有中醫藥特色和“以學生為中心”的教育理念，可為我國中醫藥院校的生物醫學工程學科發展提供有益的借鑒和參考。