醫學—工程學交叉型研究生培養創新研究

方程，王飄，蘇松，李波，淦宇，楊小李，彭方毅

（西南醫科大學 臨床醫學院，四川瀘州 646000）

臨床醫學專業碩士研究生的培養，是我國臨床醫學研究生教學工作的重點內容，為培養大批高水平、高素質臨床醫師打下堅實的基礎[1]。傳統臨床醫學專業學位碩士研究生的培養，主要是通過3 個月的醫學理論課程學習和2年左右的臨床實踐來完成。這種傳統形式培養的研究生，雖然在醫學科研和臨床技能方面獲得了相對于本科階段更高的提升，但其技能和創新思維模式往往局限于醫學領域，缺乏發散的多學科知識和創新視野。以醫學-工程學結合為代表的新醫科教育是擺在醫學院校面前的新任務，對臨床專業碩士研究生培養具有重要意義。從廣泛的意義上講，醫工結合是醫科、工科的交叉與融合，是跨學科、多學科領域的合作與交流[2]。本研究項目的特色在于，立足臨床實踐型研究生培養，緊扣臨床問題解決的需求，讓研究生在臨床實踐中去發現問題，然后通過拓展學生在工程學方面的視野，讓兩種學科的知識范疇、思維模式和實踐過程發生碰撞，激發學生的創新興趣和激情，開拓出一條新的交叉型創新科研之路，最終培育出國家急需的醫學實踐型高精尖診療技術創新人才。本教學科研團隊在前期的摸索實踐中，已經初步踐行了醫學與工程學相結合的研究生培養模式，獲得了一系列有價值的成果，培養了一些醫工復合型研究生，具體情況報道如下：

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取2017年9月至2022年8月在西南醫科大學臨床醫學院攻讀專業碩士學位的研究生62 名。其中男生48名，女生4名。年齡24歲-32歲，平均年齡為（24±1.8）歲。將所有學生，根據其自身和導師的意見，分為醫工結合組實驗組（n=28)和傳統教學對照組（n=34）。兩組在入學前的年齡、性別、研究生入學考試初試成績方面比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組學員一般資料比較

1.2 方法

1.2.1 教學培養方法

入學后前3 個月均按傳統理論課大綱學習研究生必修課程，選修課方面，實驗組選修或自學工程學，特別是醫學影像方面的工程學基礎知識，對照組按自愿原則選修課程。進入臨床階段后，實驗組采用醫工結合培養模式，具體內容包括：（1）在教師帶領下，實驗組學生需熟悉科室現有的醫工結合創新設備、技術在科研和臨床中的應用方法，在實際應用中體會醫工結合手段解決臨床問題的價值和意義。（2）開展醫工結合文獻的學習，了解該領域的現狀和可能的發展方向。學生定期總結匯報文獻學習情況和上述臨床實踐中的成果。讓學生提出后續研究方向、研究具體內容和實施步驟的預案，以及該研究的臨床轉化價值和意義。該步驟中必須有合作方工程學研究人員或研究生共同參與和討論。（3）指導學生開展自主確定的醫工交叉研究課題，或讓學生參與教師設計的醫工交叉研究課題；指導學生定期總結研究進度和需要改進的地方。在整個過程中，讓臨床研究生與合作單位——中國科學院自動化研究所分子影像重點實驗室的研究生或研究員展開討論，發現問題，改進實驗方案。尤其是讓研究生學會將臨床問題通俗地傳遞給工程學專家，同時了解和領悟工程學人員的技術思路和意見。讓兩個專業的研究生思想碰撞、技術協作、共同推進研究。

對照組采用傳統教學模式：導師指出研究總體方向，指導學生查閱文獻和組織文獻匯報。臨床階段學生參與管理病人和技術實踐，根據導師選題或自主選題開展基礎研究或臨床研究。

研究結束時，對兩組研究生的研究成果，以第一作者或共同第一作者署名的文獻發表情況，進行對比；以問卷調查形式，了解學生對教學方法和效果的反饋情況，對兩個教學組的教學效果進行比較分析。

1.2.2 觀察指標

（1）科技文獻發表情況：考核結束時，搜集所有研究生發表的學術論文，根據學術論文的SCI 影響因子，中文文獻的等級權重，第一作者或共同第一作者的署名權重，累計折算出每名學生的得分，進行對比研究（SCI 按發表當年的影響因子計分；中文核心期刊計2分；中國科技核心期刊計1 分；其他刊物計0.5 分；共同第一作者計分減半；共同第一作者第三及其后計影響因子×1/3 分）。

（2）對醫工結合教學法的評價：通過問卷調查，分別調查兩個教學組對各自所采取的教學方法的評價情況。具體包括：對教學方法滿意度、對研究內容的興趣度、與合作方的溝通能力、分析及解決問題的能力、團隊合作能力、對臨床疾病診治的幫助、對未來研究方向的明確度、就業情況是否滿意、是否愿意繼續深造等。

1.3 統計學處理

使用SPSS 17.0 統計軟件進行數據分析，計量資料以±s表示，采用t檢驗；計數資料以率或構成比表示，采用χ2 檢驗，P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組科技文獻發表情況的比較

實驗組的個人平均得分(4.1±2.0)分；對照組的個人平均得分（2.8±1.6）分，差異有統計學意義(P＜0.05)，見表2。

表2 兩組學員發表文獻得分比較

2.2 對教學方法的評價

在對兩組教學方法的評價方面，實驗組的自我評價和各項能力均優于對照組，差異均有統計學意義(P＜0.05)，見表3。

表3 教學方法評價

3 討論

隨著新一代技術革命的迅猛發展，傳統單一的醫學教育已經無法適應新時代醫學人才的培養要求[3]。進入21世紀，國家在積極推進世界一流大學和一流學科建設（簡稱“雙一流”建設）的過程中也明確提出高校要打破學科壁壘、創新組織形式、推進學科交叉與科學范式轉移、培養復合型科技創新人才。2021年，國家自然科學基金委員會對申報國家自然科學基金做出一項重大改革，即增加了“自然科學基金交叉科學部”，開始資助交叉領域的人才類項目、統籌組織重大類型項目的立項[4]。這一重大戰略的調整和改革，說明國家將自主創新能力提升到國家戰略高度，將交叉學科的研究置于科研體系越來越重要的位置。其中“醫學—工程學的交叉創新研究”具有突出的戰略意義和價值。因為，現有的主要高精尖醫學設備和技術手段還需要大量從國外引進和購買，因而“醫工結合”的創新和自主知識產權研發迫在眉睫[5]。此外，“醫學—工程學”交叉型教學培養模式也為地方醫學院校發展開辟了一條全新的發展道路。地方院校走醫工結合之路，同時根植當地社會發展實際、面向醫學教育迫切需要解決的現實難題，培養出適用于當地經濟社會發展的創新創業人才，形成自身的行業特色。作為醫學研究生的培養機構，應當盡快規劃和構建出跨學科、創新型研究生培養的計劃和方案。

生物醫學工程是應用理工科的理論與方法研究人的生命現象與規律的新興學科，是理、工、醫等學科交叉滲透并有機結合的產物，具有工程學和醫學兩個學科高度結合、醫工融合的特點[6-7]。雖然部分醫學院校已設置了“生物醫學工程”專業，但是這些專業的學生往往在臨床的實踐經歷和時間不足，存在“醫中缺工，工中缺醫”的不足[8-9]。所謂“醫中缺工”，主要發生在醫學院校生物醫學工程專業中，由于傳統的醫科院校專業背景較為單一，導致工程實踐資源相對缺乏，其實驗教學方法和過程較為注重醫學基礎理論的學習，難以將工科思維發散到臨床工作中。所謂“工中缺醫”，即實驗教學方法和過程較為注重技術方面的培養，重點在于器械及其應用，這種實踐模式造成實驗內容仍然局限在工程技術層面，從而較難體會到臨床實際問題解決的需求，不容易真正做到貼近臨床，發現臨床的迫切需求。

本研究歷時5年，通過對我校臨床醫學院臨床型研究生采用創新性的醫工交叉培養模式，讓研究生在學習醫學知識和技能的同時，接觸并逐漸熟悉工程學方面的知識和技能。研究結果顯示，新型培養方法使得學生畢業時的科研產出，在數量和質量方面都優于傳統培養模式，且學生對新型培養方式的評價均優于傳統模式。受益于醫工結合交叉型教學模式改革的典型案例，如2018 級研究生參與的醫工結合項目獲得了國際領先的科研成果，成果發表在國際著名期刊《自然》的子刊《Nature Biomedical Engineering》上（IF=18.952）[10]，研究生為共同作者。該成果針對目前臨床上肝癌病灶難以實現術中精準切除這一國際挑戰性難題，在國際上率先開展了近紅外二區熒光成像技術在人體水平的臨床轉化應用。臨床試驗結果表明，新技術可在術中輔助外科醫生精準識別微小肝癌病灶，可以檢測到術前常規影像（CT、MRI、PETCT）、術中超聲、術中醫生肉眼都未能發現的肝癌微小病灶和微小轉移灶（其中病灶最小直徑2-3 毫米），顯著提高手術切除的準確性，有望降低肝癌患者的術后復發，使患者獲得更好的治療效果和遠期生存率。在此教學改革模式中培養的研究生參與了大量醫學與工程學的科研、臨床工作，并且相關成果于2020年發表在綜合類期刊《Nature》子刊《Nature Biomedical Engineering》雜志上。該研究工作在發表的同時獲得了同期配發的《Nature Biomedical Engineering》主編的社論介紹點評（Nature Biomedical Engineering,2020）[11]，另外哈佛大學醫學院Hak So Choi 教授專門撰寫了專題評論，從成像方法、成像系統和臨床應用三方面，對此研究工作的意義進行了進一步闡述（Nature Biomedical Engineering, 2020）[12]。同 時，密歇根大學醫學院Gary Luker 教授在北美放射學會旗下《Radiology: Imaging Cancer》發表專題評述（Radiology: Imaging Cancer, 2020）[13]，對本工作進行評述。這些評價認為近紅外二區成像技術經歷了10年的基礎研究，在國際上首次成功用于臨床并展現出很多技術優點，為它在醫學上的廣泛應用開啟了大門，最終造福患者。又例如，2018 級的另一位研究生，由于在醫工結合研究中的成果，被廈門大學生物醫學工程專業免試錄取攻讀博士學位。以上結果均體現了醫學—工程學交叉型教學培養模式在專業學位醫學研究生的成功應用。

醫學—工程學交叉型教學培養模式的具體實踐、復合型應用型創新人才的培養關鍵在于優勢學科的支撐與優秀的師資人才儲備[14]。我們的教學改革試驗團隊，包括了中國科學院分子影像重點實驗室的教師成員，以及本校臨床醫學院、肝膽外科研究中心的教師，師資力量穩定、雄厚。目前，本試驗團隊主體人員所在的西南醫科大學附屬醫院肝膽外科，已經和中國科學院分子影像重點實驗室達成了合作培養研究生協議。

綜上，醫學和工程學的交叉培養模式，拓展了臨床專業型研究生的科研視野；可以讓醫學思維模式和邏輯性強的工程學思維模式相得益彰，訓練出既嚴謹又具有人文關懷精神的科研人才。該教學模式符合國家科研戰略的導向，符合國家培養復合型科研人才的目標，具有探索性、引領性和創新性，是值得推廣的新型教學模式。