智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)的探索

鮑娟　劉向陽　魏明俊

1緒論

健康中國已上升為國家戰(zhàn)略，新醫(yī)科在我國高等教育中掀起了一陣新的改革浪潮，“智能醫(yī)學(xué)”的應(yīng)用性人才培養(yǎng)模式也隨之開啟。智能醫(yī)學(xué)工程是以現(xiàn)代醫(yī)學(xué)與生物學(xué)理論為基礎(chǔ)，融合先進(jìn)人工智能及工程技術(shù)，挖掘人的生命和疾病現(xiàn)象的本質(zhì)及其規(guī)律，探索人機(jī)協(xié)同的智能化診療方法及其臨床應(yīng)用的新興交叉學(xué)科。

目前，高校在進(jìn)行醫(yī)工融合培養(yǎng)學(xué)生的指導(dǎo)過程中，存在許多問題，如醫(yī)學(xué)和工科的理論結(jié)合層面較為薄弱，多學(xué)科交叉聯(lián)合指導(dǎo)的機(jī)制不完善，成果轉(zhuǎn)化和臨床應(yīng)用性不高。實踐層面，在現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)教育模式下，醫(yī)學(xué)生缺乏全面的對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理與分析的能力。但是在智能醫(yī)學(xué)時代，對數(shù)據(jù)的處理與分析能力會成為醫(yī)生工作的重要組成部分。面向醫(yī)療健康的智能醫(yī)學(xué)工程交叉學(xué)科人才的迫切需求，智能醫(yī)學(xué)工程交叉學(xué)科的人才培養(yǎng)的機(jī)制有待完善。2019年，一些院校如南開大學(xué)和天津大學(xué)獲得教育部的審批，已經(jīng)率先實行招收智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的新生。高等醫(yī)學(xué)教育對新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)認(rèn)知還處于探索階段，智能醫(yī)學(xué)工程如何實現(xiàn)醫(yī)工交叉學(xué)科的融合發(fā)展，如何獲取人才培養(yǎng)中的合適方法、模式、關(guān)鍵技術(shù)等的研究，協(xié)同醫(yī)學(xué)發(fā)展、社會需求的人才，還需要深入思考和進(jìn)一步探索。

2新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)

2.1新醫(yī)科符合醫(yī)科改革的內(nèi)在需求

隨著“健康中國2030”國家決策不斷推進(jìn)，醫(yī)療健康逐漸被國家視為重要的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源.在大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)影響下，臨床應(yīng)用、疾病預(yù)測與預(yù)防、公共衛(wèi)生、循證公共衛(wèi)生決策、健康管理、健康監(jiān)測與個性化醫(yī)療服務(wù)等方面的研究以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將是未來整個醫(yī)療領(lǐng)域的提升方向，給智能醫(yī)學(xué)分析與決策賦予了新的意義和內(nèi)涵。

2.2醫(yī)工融合發(fā)展的必然趨勢

隨著精準(zhǔn)醫(yī)療與智能醫(yī)學(xué)診療技術(shù)的深度融合，理論層面，把握新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，以臨床應(yīng)用性為導(dǎo)向，多學(xué)科領(lǐng)域知識相互滲透。調(diào)整醫(yī)工結(jié)合課程體系，既符合新醫(yī)科需求，又實現(xiàn)醫(yī)工融合課程模塊間的交叉互補(bǔ)，體現(xiàn)醫(yī)工結(jié)合特色的寬口徑學(xué)科結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)既懂醫(yī)藥科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)又懂人工智能應(yīng)用的高級復(fù)合型人才。實踐層面，精準(zhǔn)醫(yī)療與智能醫(yī)學(xué)工程技術(shù)緊密結(jié)合，利用臨床醫(yī)生在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中積累豐富的臨床經(jīng)驗，并融入到智能醫(yī)學(xué)診療模式變化中，將徹底改變現(xiàn)有診療模式。

2.3人工智能助力智能醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速革新，人工智能核心技術(shù)推動傳統(tǒng)學(xué)科專業(yè)建設(shè)和醫(yī)工交叉融合。助力人才培養(yǎng)主要表現(xiàn)在以下三個方面。

一是從智能醫(yī)學(xué)診療技術(shù)創(chuàng)新的角度，技術(shù)的革新引領(lǐng)人工智能與各個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域深度融合，創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)或領(lǐng)域，計算機(jī)模擬人腦的思維過程，實現(xiàn)人機(jī)交互，提高醫(yī)療資源的利用率，推動醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的高效運轉(zhuǎn)。智能醫(yī)學(xué)診療主要包括疾病早期診斷、臨床決策支持、正確用藥、診療方案的選擇等。如Kop R和Hoogendoom M等探索了醫(yī)院對病人電子病歷（EMR）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，結(jié)合結(jié)直腸癌預(yù)測模型，更準(zhǔn)確的預(yù)測早期直腸癌和干預(yù)治療實踐;Hoshyar A N和Al-Jumaily A等探索了醫(yī)學(xué)影像自動診斷皮膚癌，通過數(shù)據(jù)預(yù)處理去除噪音和不必要的背景圖像，提高圖像質(zhì)量，輔助醫(yī)生進(jìn)行臨床決策。

二是從醫(yī)療健康大數(shù)據(jù)的角度，隨著大數(shù)據(jù)、數(shù)字技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能等信息技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用，電子健康記錄數(shù)據(jù)呈指數(shù)型增長，醫(yī)療大數(shù)據(jù)來源包括醫(yī)院記錄、患者醫(yī)療記錄、醫(yī)療檢查結(jié)果和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。智能醫(yī)療系統(tǒng)具有識別、篩選和決策等智能醫(yī)療輔助功能。2017年上海計算機(jī)軟件技術(shù)開發(fā)中心對醫(yī)療大數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)的實踐與研究;2018年，阿里健康與阿里云宣布共建阿里醫(yī)療大腦2.0，加強(qiáng)在圖像識別、生理信號識別、知識圖譜構(gòu)建等能力的建設(shè);同年，騰訊推出醫(yī)療AI引擎“騰訊睿知”，具備更智能化的醫(yī)療垂直搜索功能，幫助患者精準(zhǔn)匹配合適的醫(yī)生。

三是從人才培養(yǎng)的角度，多學(xué)科交叉融合發(fā)展是大勢。人工智能將打破不同學(xué)科專業(yè)的壁壘，推進(jìn)多學(xué)科交叉融合發(fā)展，形成“人工智能+”的專業(yè)新的人才培養(yǎng)模式。高校也應(yīng)根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求變化調(diào)整專業(yè)設(shè)置，構(gòu)建新的專業(yè)結(jié)構(gòu)。高校人工智能相關(guān)的本科專業(yè)將會蓬勃發(fā)展，形成頗具特色的“人工智能+”專業(yè)集群?！叭斯ぶ悄?”技術(shù)所衍生的新醫(yī)科、新工科專業(yè)之間的協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與醫(yī)療應(yīng)用的統(tǒng)一。

以“人工智能+醫(yī)學(xué)”為契機(jī)，結(jié)合醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的特點，研究相應(yīng)的教學(xué)體系、制定科學(xué)的教學(xué)計劃，建立具有行業(yè)特色的課程群、制定合理的課程大綱.解決學(xué)生在醫(yī)學(xué)診療和工程技術(shù)兩方面協(xié)調(diào)發(fā)展的問題，全面提升醫(yī)學(xué)生的綜合素養(yǎng)以及未來的職業(yè)競爭力。

綜上所述，新醫(yī)科人才培養(yǎng)在人工智能助力下，培養(yǎng)學(xué)生具備較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和具有智能醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研能力，掌握關(guān)鍵理論與方法，創(chuàng)造性地將計算機(jī)科學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)和方法、大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)而創(chuàng)新性完成的醫(yī)學(xué)信息處理、行為交互和人工智能系統(tǒng)集成及應(yīng)用。以上需培養(yǎng)的能力，對現(xiàn)有醫(yī)學(xué)專業(yè)的改造升級、人才培養(yǎng)模式的改變、師資隊伍的全面建設(shè)具有較高的要求。

3培養(yǎng)新醫(yī)科人才的實施路徑

3.1從醫(yī)工融合研究的視角

智能醫(yī)學(xué)工程的專業(yè)培養(yǎng)建設(shè)要體現(xiàn)醫(yī)工融合發(fā)展需求，推進(jìn)智能工程、醫(yī)學(xué)與教育的深度融合，提升人工智能在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，滿足新醫(yī)科發(fā)展要求的卓越工程師為育人目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉滲透、重視臨床應(yīng)用、把握科技前沿，推動教學(xué)創(chuàng)新等。

3.2從醫(yī)工融合研究的廣度

目前我國部分高校開展了醫(yī)工融合人才培養(yǎng)模式的探索，但有區(qū)域特色的醫(yī)工融合研究還不多。針對新醫(yī)科臨床需求分析，把握智能醫(yī)學(xué)工程高等教育體系，重點聚焦區(qū)域特色，研究面向健康和重大及特殊疾病防治需求的“新醫(yī)科”對人才的需求。

3.3從醫(yī)工融合研究的深度

（1）整體設(shè)計智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)。建立知識能力矩陣，整體設(shè)計教學(xué)、實驗、課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，突出新醫(yī)科相關(guān)課程及實踐，加強(qiáng)附屬醫(yī)院和教學(xué)醫(yī)院的聯(lián)系，深化臨床實踐能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力和科研創(chuàng)新能力。智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)與知識能力培養(yǎng)的思考是以智能醫(yī)學(xué)學(xué)科的特點為基礎(chǔ)，通過知識能力矩陣的智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程創(chuàng)新教學(xué)，根據(jù)智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程知識點的內(nèi)在聯(lián)系和相對獨立性，優(yōu)化核心知識模塊形成知識能力矩陣，構(gòu)建課程內(nèi)容架構(gòu)。通過系統(tǒng)理論知識教學(xué)、優(yōu)化課程實驗和上機(jī)安排，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計性學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到有效教學(xué)效果。

（3）結(jié)合學(xué)生興趣偏好，研究如何提高學(xué)生的專業(yè)興趣，探索將專業(yè)興趣轉(zhuǎn)換為“工匠精神”的教育理論及方法：廣泛調(diào)研，全面建立當(dāng)前地方高校智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)生與專業(yè)偏好的培養(yǎng)模式。

4結(jié)語

本文研究和分析了新醫(yī)科背景下智能醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才培養(yǎng)理論的融合和發(fā)展，獲取人才培養(yǎng)中的合適方法、模式、關(guān)鍵技術(shù)，協(xié)同醫(yī)學(xué)發(fā)展。適應(yīng)服務(wù)健康中國建設(shè)的戰(zhàn)略新要求，符合高等醫(yī)學(xué)教育教學(xué)改革的內(nèi)在需求，又滿足地方醫(yī)學(xué)院校智能醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)的要求.深入推動基于“醫(yī)工交叉、融合創(chuàng)新”的“新醫(yī)科”人才培養(yǎng)技術(shù)創(chuàng)新和醫(yī)學(xué)教育教學(xué)改革。