“新醫(yī)科”視角下醫(yī)工交叉融合在骨科臨床教學中的探索與實踐

胡 勇， 吳俊華， 陳 鋒

(1.安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院 骨病骨腫瘤外科,合肥 230022；2.安徽醫(yī)科大學 教務處，合肥 230032；3.中國科學技術大學 信息科學技術學院，合肥 230026)

隨著技術的進步，人工智能、虛擬技術、大數(shù)據(jù)云計算、機器人等高新技術給人們生活方式帶來了翻天覆地的變化，也促使醫(yī)學教育模式從以生物醫(yī)學為主要支撐的傳統(tǒng)醫(yī)學模式向以醫(yī)文、醫(yī)工、醫(yī)理、醫(yī) X 交叉學科為支撐的“新醫(yī)科”模式的轉變[1]。骨科學專業(yè)是臨床醫(yī)學人才培養(yǎng)的主要專業(yè)之一，“新醫(yī)科”模式下的骨科臨床教學內(nèi)涵，就是將社會、人文、心理、工程學和骨科學進行交叉融合并運用于教學實踐中。本文就“新醫(yī)科”視角下，臨床醫(yī)學骨科學教學中的醫(yī)工交叉這一專題進行探討，針對醫(yī)工交叉融合的現(xiàn)狀、存在的問題進行分析并提出對策，以期豐富“新醫(yī)科”建設理論與骨科臨床教學實踐。

一、“新醫(yī)科”視角下骨科臨床教學中醫(yī)工交叉融合的必要性

近年來，我國在高等教育和衛(wèi)生健康領域印發(fā)了一系列重要文件，將加強醫(yī)學人才培養(yǎng)、發(fā)展“新醫(yī)科”提升到國家戰(zhàn)略層面，特別是有關新時代教育改革發(fā)展的指導性文件，明確提出高等醫(yī)學教育要重點發(fā)展“新醫(yī)科”[2]。“新醫(yī)科”概念由此提出。“新醫(yī)科”是指從人的整體出發(fā)，將醫(yī)學及相關學科先進的知識體系和臨床醫(yī)學的實踐經(jīng)驗加以有機整合，并根據(jù)環(huán)境、社會、心理、工程等方面進行修正、調(diào)整，使之成為更加符合人體健康和疾病診療的新的醫(yī)學體系[3]。針對我國當前醫(yī)科院校醫(yī)工交叉融合存在的問題，探討如何實現(xiàn)醫(yī)學與工學復合型創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，以更好地服務于國家創(chuàng)新發(fā)展目標，對國家經(jīng)濟社會發(fā)展具有重要意義。

(1) 醫(yī)工交叉融合是骨科臨床教學的時代要求 目前，我國臨床醫(yī)學教育模式主要分為四個階段：基礎醫(yī)學階段、臨床醫(yī)學課程階段、臨床實習階段及住院醫(yī)師培訓階段。工科教育一般僅開設《計算機》和《醫(yī)學物理學》少許基礎課程，課時少，教學內(nèi)容陳舊。受限于現(xiàn)有醫(yī)學院校教學組織形式和工科學科發(fā)展現(xiàn)狀，醫(yī)工交叉培養(yǎng)路徑不清晰，“新醫(yī)科”醫(yī)學教育模式薄弱。作為醫(yī)工結合最為緊密的骨科學專業(yè)，很多與骨科臨床密切相關的交叉學科，如材料科學、人體工程學、人工智能與信息學等學科都在飛速地發(fā)展。骨科的新理論、新技術也在不斷涌現(xiàn)，教科書上的知識往往顯得陳舊，滯后于臨床實際發(fā)展情況，無法完全滿足臨床教學的需要。骨科臨床教學中尚無相應知識體系的構建，目前鮮有高校在臨床醫(yī)學專業(yè)中開設人工智能、大數(shù)據(jù)、機器人等工程技術新理論與應用相關課程。這些已無法跟上時代發(fā)展對醫(yī)學教育的要求。

(2) 醫(yī)工交叉融合是骨科臨床工作的實踐要求 骨科臨床教學的最終目的是培養(yǎng)滿足人民健康需要的合格的骨科醫(yī)師。骨科學是涉及人體部位、組織結構、形態(tài)和影像、診療方法等最為廣泛復雜的學科之一；骨科診療手段多樣，包括機械電子、組織工程、計算機導航、大數(shù)據(jù)云計算、人工智能等，凡此種種無不與工程學科密切相關。在有限的臨床專業(yè)教學中，這些復雜又密切交叉的知識體系很容易讓剛剛步入臨床的醫(yī)學生感到無所適從。在骨科臨床實際工作過程中，也經(jīng)常會需要工程師配合完成諸如3D打印導板或內(nèi)置物、影像診斷大數(shù)據(jù)采集分析、計算機或紅外線定位導航、機器人手術等工作。因此，在進入臨床課程階段之前，做好工程學知識的儲備和交叉融合，可使學生對知識體系有較為直觀的感性認識，對醫(yī)工交叉原理有較為系統(tǒng)的理解，進而使得學生能夠更直觀、系統(tǒng)、透徹地理解骨科學知識體系，為將來進入臨床實踐打下堅實的理論基礎。

(3) 骨科臨床教學中醫(yī)工交叉融合是國際化發(fā)展的必然趨勢 隨著人類社會的發(fā)展，各種新理論、新技術、新方法不斷涌現(xiàn)，國際間的交流互鑒也越來越緊密。與骨科學密切相關的學科種類繁多，包括材料科學、生物力學、機械工程學、計算機與信息科學等等。無可否認，有些學科，我國與歐美發(fā)達國家還存在較大差距，很多醫(yī)學基礎和應用研究也相對滯后[4]。就醫(yī)學教育模式而言，歐美國家的醫(yī)學生都是在綜合性理工科大學完成3-4年的學習后才能進入醫(yī)學教育階段。因此，當前在我國現(xiàn)有的醫(yī)學教育模式下，應在臨床課程教學之前盡快采取醫(yī)工交叉培養(yǎng)模式，以解決醫(yī)學生背景知識特別是理工科知識面狹窄的問題。唯此，才能夠適應醫(yī)學發(fā)展的趨勢，追蹤學科發(fā)展最新動態(tài)，培養(yǎng)出具有國際競爭力的高素質(zhì)醫(yī)學人才。

二、臨床教學中醫(yī)工交叉融合存在的問題

(1) 融合思路不清晰 隨著醫(yī)學工程技術的深度融合，個體化、精準化、智能化將是醫(yī)學發(fā)展的大勢所趨[5]。但作為臨床實際工作的主體——醫(yī)學生的醫(yī)工交叉融合培養(yǎng)卻存在脫節(jié)。

醫(yī)學和工學本就是兩個很復雜的學科，醫(yī)工交叉只是涉及這兩個學科的一個很小的分支，很難通過臨床專業(yè)課程階段的有限時間去培養(yǎng)既精通醫(yī)科、又精通工科的臨床醫(yī)學專業(yè)人才。有別于傳統(tǒng)醫(yī)學教育的課堂教學方法，現(xiàn)代工科教育尤其重視情景教學方法。受限于我國目前的地域發(fā)展水平、高校辦學層次、學科建設、醫(yī)學院校工科學科發(fā)展現(xiàn)狀等多種因素，醫(yī)工交叉培養(yǎng)路徑目前不是很清晰。

(2) 醫(yī)學教育發(fā)展不平衡 我國是一個區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡的國家，經(jīng)濟發(fā)展的差異必然帶來醫(yī)學教育發(fā)展不平衡。在沿海部分發(fā)達地區(qū)，其醫(yī)學教育主要參照歐美“整合醫(yī)學”教育模式[6]，但是在絕大部分中西部醫(yī)學院校，仍是延續(xù)“以學科為中心”的醫(yī)學教育模式，學科交叉融合創(chuàng)新發(fā)展不足，信息化數(shù)字化建設滯后[7]。醫(yī)學教育發(fā)展不平衡帶來的是多方面差異，如師資水平、課程設置、學科體系、教學設施、教育質(zhì)量保障體系及教學評價體系等，會嚴重影響醫(yī)工交叉融合教學的效果[8]。

(3) 醫(yī)科類院校資源不足 我國醫(yī)科院校最初是以專業(yè)類院校設置，工科院校乃至綜合類院校鮮有醫(yī)學專業(yè)，而醫(yī)學類院校工程學科設置相對單一，因此，很難有學科的交叉融合。由于早期醫(yī)學發(fā)展的固有特點，造成醫(yī)科類院校資源不足。我國目前的醫(yī)學教育還存在著一定的地區(qū)差異和發(fā)展不平衡，特別是在經(jīng)濟欠發(fā)達的中西部地區(qū)，教學經(jīng)費投入不足，很難保障醫(yī)工交叉學科順利發(fā)展。此外，醫(yī)科院校的工科教學資源不足、課程不成體系、教學內(nèi)容與臨床實際的聯(lián)系性不夠緊密。我國大部分醫(yī)學院校仍然是專業(yè)性院校，許多承擔基礎醫(yī)學階段和臨床醫(yī)學階段教學的教師鮮有接受過系統(tǒng)的工科教育。近年來，雖然也有院校招收工科類專業(yè)，如生物醫(yī)學工程等[9]，但是大部分此類專業(yè)較為邊緣，發(fā)展相對較弱，課程體系與專業(yè)關聯(lián)不密切，幾乎沒有學科交叉，很難進行高水平的醫(yī)工交叉融合式教學。

三、醫(yī)工交叉融合在骨科臨床教學中的具體實踐

1.臨床教學中醫(yī)工交叉融合的總體思路

學科交叉融合是高等學校發(fā)展的動力，也是人才培養(yǎng)的內(nèi)在需求。醫(yī)工交叉融合教育是“新醫(yī)科”背景下的一種新的教學模式。從頂層設計上要有清晰的交叉融合路徑；借鑒歐美國家經(jīng)驗，優(yōu)化學科設置；重視交叉學科的資源配置和投入，強化學科間科研教學合作。

高校應不斷健全教學評價制度、交叉融合教學激勵制度，創(chuàng)新教學評價體系，鼓勵教師和管理人員赴相關工科院校進修，拓寬醫(yī)工交叉融合教學視野，更新教學理念。分階段分層次培養(yǎng)臨床醫(yī)學專業(yè)學生工科知識和技能。加強醫(yī)工交叉教學研究，保障醫(yī)工交叉實驗教學。創(chuàng)新臨床醫(yī)學教育模式：開展校-校合作，將醫(yī)學生的工科相關知識和技能放在工科院校進行培養(yǎng)；外聘工科院?；蚱髽I(yè)教師來醫(yī)學院校授課，可以采用一名工科教師，一名醫(yī)學專業(yè)教師共同授課；線上教學，引進優(yōu)質(zhì)工科院校優(yōu)質(zhì)線上教學資源，如精品課程、虛擬仿真教學項目等，開展線上混合式教學。通過以上途徑培養(yǎng)出不僅具備醫(yī)科專業(yè)知識和技能，而且具有人文素養(yǎng)、工科視野的適應未來人體健康和疾病診療需求的臨床醫(yī)學人才。

2.骨科學醫(yī)工交叉融合的教學實踐

以下筆者以安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院為例，總結了其在骨科學臨床教學中醫(yī)工交叉融合的具體教學實踐，分別從以下三個方面進行闡述：

(1) 骨科解剖學基礎 骨科學牽涉到眾多部位和組織結構的解剖學知識，包括脊柱、四肢和四肢連接等部位，其組織結構包括骨骼、關節(jié)及其附屬結構、肌肉肌腱、周圍血管神經(jīng)等。這就需要學生對局部解剖學、系統(tǒng)解剖學、斷層解剖學、比較解剖學、顯微解剖等知識有較為系統(tǒng)的掌握。而對于傳統(tǒng)的標本解剖大多數(shù)學生感到比較陌生難懂，知識點零碎片面，導致其記憶和理解難以達到融會貫通，學習積極性不高。安徽醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院在骨科臨床教學中引入數(shù)字骨科技術。在教學過程中應用數(shù)字技術，通過攝取計算機和信息科學等工科知識，實現(xiàn)了骨科學與數(shù)字化技術的有機結合。同時，讓學生們理解基于國人人體解剖大數(shù)據(jù)云計算而構建的虛擬人體解剖結構即數(shù)字人，使得學生在既往標本解剖的基礎上，對骨科臨床解剖學有更系統(tǒng)直觀的學習、記憶和理解。

(2) 骨科影像學 骨科臨床教學特點是直觀性與復雜性并存。其教學目的是使醫(yī)學生對骨科學有初步的感性認識，也是對課堂上所學知識的進一步驗證和補充。因此，在臨床見習帶教中要注意引導醫(yī)學生由表及里，由內(nèi)而外，透過疾病紛繁的表象看到疾病的本質(zhì)。在骨科疾患的診斷過程中需要運用工程學的技術和設備，如核磁共振、X射線攝影、三維螺旋CT等等，并結合工程科學原理，使學生對骨科疾患的影像學表現(xiàn)有深刻的理解，從而得出針對疾病的正確診斷。閱讀影像資料時要按照一定的規(guī)程和正確的閱讀方法，理解不同部位、不同組織結構、不同疾病的成像原理，獲得全面的信息。比如針對某種骨科疾病的核磁共振影像學，首先需要學生們掌握核磁共振成像原理，不同弛豫時間、不同加權像的參數(shù)設置，不同組織結構生理病理狀態(tài)下的核磁共振表象等工程學知識；然后結合臨床實際病例指導學生對照影像表現(xiàn)，理解成像原理，獲得正確的疾病診斷和深刻的記憶，進而能夠觸類旁通，為今后的臨床實際診療工作打下堅實的基礎。

(3) 骨科臨床技能 骨科學是一門系統(tǒng)性、實踐性很強的學科，骨科學的內(nèi)容有時是具體客觀的，有時候又是概括抽象的。在臨床教學中，必須加強臨床基本技能的培訓，提高動手能力。由于醫(yī)學實踐的客體是人，骨科臨床技能的培養(yǎng)不能像工廠實習那樣原景模式，也不能像機器操作那樣無限重復。我們運用數(shù)字人和三維原型技術或3D教具模型等工程學原理和技術，讓學生通過計算機模擬操作。比如鎖骨骨折，在臨床教學中，運用計算機三維有限元分析，模擬骨折的生物力學原理，使用虛擬原型技術，不僅使學生認識骨折的成因及骨折塊的形狀，還要看到骨折的部位，可能的診斷和分型，并且結合數(shù)字解剖考慮到骨折周圍毗鄰的重要解剖結構。實時重復骨折發(fā)生的生物力學機制和發(fā)生過程，并進行復位和固定的模擬手術操作，可以有效避免學生在臨床實際操作過程中，因畏懼和情緒緊張，而可能導致操作不規(guī)范或者出現(xiàn)錯誤，從而逐步提高他們的臨床操作技能水平。通過醫(yī)工交叉融合，使得抽象的知識生動化、形象化甚至可視化，由此使醫(yī)學生能系統(tǒng)全面地認識和理解臨床診療實際。

總之，臨床醫(yī)學教育是醫(yī)學教育的一個非常重要的階段，起著承上啟下、承前啟后的特殊作用。通過近年來我們采取的上述措施，安徽醫(yī)科大學骨科學臨床教學質(zhì)量有了顯著提高，學生們能夠更好地融入即將開始的臨床診療工作中，為以后的臨床實際工作奠定堅實的基礎。