“新醫科”視角下醫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.安徽醫科大學第一附屬醫院 骨病骨腫瘤外科,合肥 230022；2.安徽醫科大學 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、大數據云計算、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，也促使醫學教育模式從以生物醫學為主要支撐的傳統醫學模式向以醫文、醫工、醫理、醫 X 交叉學科為支撐的“新醫科”模式的轉變[1]。骨科學專業是臨床醫學人才培養的主要專業之一，“新醫科”模式下的骨科臨床教學內涵，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“新醫科”視角下，臨床醫學骨科學教學中的醫工交叉這一專題進行探討，針對醫工交叉融合的現狀、存在的問題進行分析并提出對策，以期豐富“新醫科”建設理論與骨科臨床教學實踐。

一、“新醫科”視角下骨科臨床教學中醫工交叉融合的必要性

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

(1) 醫工交叉融合是骨科臨床教學的時代要求 目前，我國臨床醫學教育模式主要分為四個階段：基礎醫學階段、臨床醫學課程階段、臨床實習階段及住院醫師培訓階段。工科教育一般僅開設《計算機》和《醫學物理學》少許基礎課程，課時少，教學內容陳舊。受限于現有醫學院校教學組織形式和工科學科發展現狀，醫工交叉培養路徑不清晰，“新醫科”醫學教育模式薄弱。作為醫工結合最為緊密的骨科學專業，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展。骨科的新理論、新技術也在不斷涌現，教科書上的知識往往顯得陳舊，滯后于臨床實際發展情況，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學專業中開設人工智能、大數據、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展對醫學教育的要求。

(2) 醫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滿足人民健康需要的合格的骨科醫師。骨科學是涉及人體部位、組織結構、形態和影像、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、大數據云計算、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學生感到無所適從。在骨科臨床實際工作過程中，也經常會需要工程師配合完成諸如3D打印導板或內置物、影像診斷大數據采集分析、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，對醫工交叉原理有較為系統的理解，進而使得學生能夠更直觀、系統、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) 骨科臨床教學中醫工交叉融合是國際化發展的必然趨勢 隨著人類社會的發展，各種新理論、新技術、新方法不斷涌現，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，我國與歐美發達國家還存在較大差距，很多醫學基礎和應用研究也相對滯后[4]。就醫學教育模式而言，歐美國家的醫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學教育階段。因此，當前在我國現有的醫學教育模式下，應在臨床課程教學之前盡快采取醫工交叉培養模式，以解決醫學生背景知識特別是理工科知識面狹窄的問題。唯此，才能夠適應醫學發展的趨勢，追蹤學科發展最新動態，培養出具有國際競爭力的高素質醫學人才。

二、臨床教學中醫工交叉融合存在的問題

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

醫學和工學本就是兩個很復雜的學科，醫工交叉只是涉及這兩個學科的一個很小的分支，很難通過臨床專業課程階段的有限時間去培養既精通醫科、又精通工科的臨床醫學專業人才。有別于傳統醫學教育的課堂教學方法，現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展水平、高校辦學層次、學科建設、醫學院校工科學科發展現狀等多種因素，醫工交叉培養路徑目前不是很清晰。

(2) 醫學教育發展不平衡 我國是一個區域經濟發展不平衡的國家，經濟發展的差異必然帶來醫學教育發展不平衡。在沿海部分發達地區，其醫學教育主要參照歐美“整合醫學”教育模式[6]，但是在絕大部分中西部醫學院校，仍是延續“以學科為中心”的醫學教育模式，學科交叉融合創新發展不足，信息化數字化建設滯后[7]。醫學教育發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、教育質量保障體系及教學評價體系等，會嚴重影響醫工交叉融合教學的效果[8]。

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

三、醫工交叉融合在骨科臨床教學中的具體實踐

1.臨床教學中醫工交叉融合的總體思路

學科交叉融合是高等學校發展的動力，也是人才培養的內在需求。醫工交叉融合教育是“新醫科”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；借鑒歐美國家經驗，優化學科設置；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，拓寬醫工交叉融合教學視野，更新教學理念。分階段分層次培養臨床醫學專業學生工科知識和技能。加強醫工交叉教學研究，保障醫工交叉實驗教學。創新臨床醫學教育模式：開展校-校合作，將醫學生的工科相關知識和技能放在工科院校進行培養；外聘工科院?；蚱髽I教師來醫學院校授課，可以采用一名工科教師，一名醫學專業教師共同授課；線上教學，引進優質工科院校優質線上教學資源，如精品課程、虛擬仿真教學項目等，開展線上混合式教學。通過以上途徑培養出不僅具備醫科專業知識和技能，而且具有人文素養、工科視野的適應未來人體健康和疾病診療需求的臨床醫學人才。

2.骨科學醫工交叉融合的教學實踐

以下筆者以安徽醫科大學第一附屬醫院為例，總結了其在骨科學臨床教學中醫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、關節及其附屬結構、肌肉肌腱、周圍血管神經等。這就需要學生對局部解剖學、系統解剖學、斷層解剖學、比較解剖學、顯微解剖等知識有較為系統的掌握。而對于傳統的標本解剖大多數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。安徽醫科大學第一附屬醫院在骨科臨床教學中引入數字骨科技術。在教學過程中應用數字技術，通過攝取計算機和信息科學等工科知識，實現了骨科學與數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據云計算而構建的虛擬人體解剖結構即數字人，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學生由表及里，由內而外，透過疾病紛繁的表象看到疾病的本質。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、不同加權像的參數設置，不同組織結構生理病理狀態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，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 骨科學是一門系統性、實踐性很強的學科，骨科學的內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。由于醫學實踐的客體是人，骨科臨床技能的培養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。實時重復骨折發生的生物力學機制和發生過程，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范或者出現錯誤，從而逐步提高他們的臨床操作技能水平。通過醫工交叉融合，使得抽象的知識生動化、形象化甚至可視化，由此使醫學生能系統全面地認識和理解臨床診療實際。

總之，臨床醫學教育是醫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，安徽醫科大學骨科學臨床教學質量有了顯著提高，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。