在天津医院康复科的治疗室里，63岁的脑出血患者徐宝钏正在借助天津大学神经工程团队研发的人工神经康复机器人系统，依靠运动想象进行手腕功能康复训练。
这个“纯意念控制”的人工神经康复机器人系统叫“神工，核心技术就是脑机接口。
天津大学近年来在医工结合方面走在全国前列，瞄准医疗健康前沿问题，在“新医科”高地持续发力。日前，天津大学又依托泰达医院、泰达国际心血管病医院、中新国际医院，共建天津大学滨海直属医院体系，打造医教协同、医工融合的高水平三级甲等医院集成示范区，加快科技创新，促进医学AI、大数据等前沿技术与医疗健康行业深度融合。
医工“跨界”合作带来创新突破
脑-机接口是目前重要的前沿科技之一，侵入式接口能准确捕捉大脑各个部位发出的信号，可以帮助伤残人士恢复对肢体的感知。
“‘神工’系列人工神经康复机器人系统，就是融合了运动想象脑-机接口技术和物理训练康复疗法。”天津大学医学部医学科学与工程学院院长何峰介绍， 它在中风患者体外仿生构筑了一条完整的人工神经通路，通过人工神经机器人计算并分析脑区的激活程度和可塑性模式，辅助皮层肌肉活动同步，反复强化大脑至肌群的正常兴奋传导通路，能有效地促进原有障碍的运动反射弧的逐渐恢复。
来自大连的徐宝钏大爷，已有半年的脑出血病史。疫情期间，徐大爷听说这套康复机器人系统正在天津大学天津医院开展临床实验，特意从大连赶来进行康复治疗。经过一个疗程的训练，他可以用“想象”来“指挥”自己，腕关节已经能“听话”地主动背伸，手部也能主动打开，恢复了初步的日常生活能力。
目前，“神工”系统已通过国家食品药品监督管理总局（CFDA）检测，并在天津医院、天津市人民医院等多地医院临床测试成功，受益患者数千例。
何峰表示，聚焦重大疾病防治需求，通过建设医工交叉的研究平台，完成前沿科技的临床转化应用，必然会在临床医疗科技领域形成一大批创新成果。
模型引导的新型电刺激疗法也是天津大学医学工程与转化医学研究院与天津医院康复医学科医工合作的成果之一。
“周围神经损伤是临床常见问题，可导致患者长期疼痛、产生严重的运动功能障碍等，造成生活困难。”天津医院康复医学科王连成主任介绍，目前临床康复常用的植入性电刺激疗法存在费用高、风险大等问题，经皮电刺激疗法也有电导率低、精准度低等弊端。
“而新型电刺激疗法对患者进行个体化神经元靶区建模，融合了经皮与植入两种电刺激方法的优势，破解了经皮刺激电流难以准确深抵神经病灶靶区的难题，有效克服了传统电刺激传感精度低的困扰。”何峰表示，通过建立电刺激的靶区几何模型，可以为每位患者开出特异性的电刺激精准治疗处方。
在医工结合方面，天津大学还探索打造“国家健康医疗大数据（试点工程）云脑中心”。作为我国首个以大数据、云端服务及深度学习等人工智能技术为基础的智能健康平台，中心运用人工智能分析，打造智能健康档案，可以按照接口服务模式和数据批量导库模式，提供门诊、住院、检验、检查、手术、麻醉、病案、药品、电子病历、公共卫生等业务数据服务。
天津大学医科建设办公室副主任李伟锋表示，中心所产出的健康医疗大数据应用，不仅为政府部门管理分析、个人健康管理等提供了多维度的决策支持，也为深化医疗改革、完善卫生与健康治理模式提供了有力保障。
打造“新医科”培养医工交叉复合型人才
健康医学领域的原始创新和成果转化，医工交叉科研创新发展，都离不开知识复合、有能力解决医学技术实际问题的医工交叉复合型人才的培养。
早在1978年，天津大学就开始了对医工结合的探索。“天津大学在国内首批创建生物医学工程专业，开启了医工联办该专业的先河。”何峰介绍，2017年，天津大学又成立医学工程与转化医学研究院，进一步促进工科、理科等传统优势学科与医学学科交叉融合，以医学需求为牵引，突破学科发展瓶颈，培育新兴学科生长点，规划良好学科生态。
2018年，天津大学获批全国首个智能方向的医学类本科专业——智能医学工程专业，它是我国首个也是目前唯一的一个在医学门类中授予工学学位的本科专业。
“作为医工深度融合的学科，智能医学工程的专业的培养目标是，兼具深厚数理基础、完备的医学知识、前沿的智能工程技术手段、以及能够综合运用所学知识进行临床转化创新的高素质复合型人才。”何峰介绍，与培养目标相匹配的知识架构，是把临床需求作为出发点和落脚点，关注生命健康全周期，布局医学与智能的交叉融合、转化创新。
其课程核心是医疗健康大数据的智能感知、智能分析、智能决策，以及在此基础上形成的精准医疗。此外，还包括虚拟现实、脑机接口等新兴智能人机交互技术，以及对智能所产生的生理、心理机制的深入研究。
何峰表示，核心之下，是人工智能、物联网、精密机械、电子信息等相关工程技术，以及医学影像学、医学诊断学、医学信息学等医学技术所形成的支撑；核心之上，则是智能医学所应用的各种场景；最底层，则是数理、人文等相关的通识教育及医学基础知识。
医、教、研、产四位一体促医工深度融合
此次天津大学与滨海新区共建直属医院体系，打造集医、教、研、产四位一体的大型高水平现代化医院集群，从而促进临床转化能力，使院校深度融合、优势互补。
在临床科研方面，依托天津大学医工交叉基金，瞄准重点疾病和患病人群的重大需求，重点开展临床医学研究及相关医药科技成果转化；积极承担国家重大科研任务，在智能医疗、生物医学工程等领域联合开展研发攻关；聚焦国家心血管病区域中心等核心基地建设，共建健康医疗大数据国家研究院、智能医学工程教育部工程研究中心、天津脑科学与类脑研究中心等多个国家级、省部级科研平台，构建国际化综合医疗新平台。
“在人才培养方面，近期我们将启动建设‘天津大学滨海国际医学院’，聚焦临床医学、救援医学、康复医学、智能医学工程、生物医学工程、药学、生命科学等专业，着力培养一批高水平医生和复合型医工人才。”何峰表示。
学科及队伍建设方面，加快推动心血管病、神经科、骨科等建设一流学科，面向重症医学科、耳鼻喉头颈外科等相关领域打造一批高水平的特色专科和优势专科。引进高水平医学人才，以学科发展带动医院整体发展。
信息化建设方面，依托天津大学健康医疗大数据国家研究院，提升医院的电子病历系统、互联网医院建设水平，实现病人信息自动化管理，解决数据应用、数据安全等问题。
天津大学科研常务副院长、医科建设办公室主任、医学部执行主任明东介绍，未来滨海直属医院体系将充分借鉴和融合天津大学医工交叉的特色优势，依托滨海新区优质的科技创新和生物医药发展环境，聚焦临床一线，打造重大医学问题攻关的引领者和健康医疗产业的孵化器，使医教协同真正成为推动医学进步的动力引擎。
