康復工程是康復醫學的重要分支,依托醫學院、工學院校醫工結合研究項目開展康復工程醫工交叉碩士研究生培養,是培養高素質復合型創新人才的重要方式。該文介紹了上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科與上海理工大學康復工程與技術研究所試行的康復工程醫工交叉創新培養模式,以期對未來復合型康復工程研究人才的培養提供借鑒。該模式通過明確醫工交叉研究生培養的目標、強化導師團隊建設、設立多學科交叉研究生課程、完善教學安排和見習計劃、鼓勵不同研究背景研究生相互交流等方式,培養研究生以康復醫學臨床問題為導向拓展科研與研發思路,促進研發成果轉化并應用于臨床,培養具有崗位勝任力的復合型康復工程研究人才。
引用本文: 杜青, 喻洪流, 李欣, 周璇, 孟巧玲, 楊宇琪, 宋圓圓, 李會珍, 李慧, 鄭忠民. 康復工程碩士研究生醫工交叉創新培養模式探討. 華西醫學, 2020, 35(5): 594-598. doi: 10.7507/1002-0179.202002223 復制
隨著科技發展和“新醫科”戰略的提出,醫學與工學的交叉融合作為一種跨學科研究模式,已成為高水平大學學科建設和培養具備實踐能力、醫工理文融通的高層次醫學人才的重要契入點[1-3]。生物醫學工程具有工學和醫學高度結合的特點[4],康復工程作為其重要分支,為康復醫學提供先進技術和工程方法,前沿科技與新材料相互融合、深度介入康復醫學領域,不斷拓展康復評定、治療、護理的新手段,提高功能障礙人群生活質量和社會參與度[5]。醫工結合的發展是促進康復工程技術轉化、最大化治療效果的關鍵,同時也對創新性醫工復合型高素質創新人才的培養提出更高的要求[6]。但當前醫工交叉合作的科研成果轉化滯后、應用不足[7],多數高校對跨學科高素質人才創新培養模式的構建尚不完善[3, 8-9]。在此背景之下,上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科與上海理工大學康復工程與技術研究所試行了康復工程醫工交叉創新培養模式,促進高層次醫工交叉人才培養的發展。本文對該合作模式的歷程、培養目標和課程等進行系統介紹,以期對未來復合型康復工程研究人才的培養提供借鑒。
1 構建醫工交叉創新培養模式的歷程
近 10 余年來,上海交通大學一直大力推進醫學與工學、理學等多學科融合協作,通過醫科教師與工科教師通力合作,瞄準健康實際需求,努力將實用性強的科技創新成果轉化為應用技術用于臨床,從而推進“產、學、研、醫”一體化的發展[10]。上海交通大學于 2007 年建立“985 工程”建設的重要科技創新平臺上海交通大學 Med-X 研究院,2018 年在全國率先設立“醫工交叉平臺”博士生招生專項計劃,以培養生物醫藥產業急需的工程技術領軍人才[11]。2019 年,上海交通大學醫學院和上海理工大學合作成立“醫工交叉創新研究院”和“醫工交叉研究生院”,15 名醫工交叉導師和 38 名聯合培養導師參與,啟動 40 個醫工交叉合作項目,聯合培養碩士研究生在多學科知識、創新科研、凝練與解決問題等多方面的能力[12]。
依托兩校深入合作的契機,上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科與上海理工大學康復工程與技術研究所在合作開展醫工交叉科研項目的同時,結合科研與教學實踐經驗,從課程安排、導師團隊建設、科研條件與資源共享、聯合培養碩士研究生等幾個方面構建醫工交叉創新培養模式,聯合培養擁有解決康復醫學技術問題能力的生物醫學工程專業康復工程方向醫工交叉研究生,成果共享并推進研發成果應用于臨床[4, 7]。
2 明確醫工交叉研究生培養的目標,強化導師團隊建設
研究生的培養為導師責任制,康復工程涉及康復醫學和工程技術的雙學科專業知識,由康復醫學方向和康復工程方向的一共 2 位導師聯合培養。明確醫工交叉研究生培養的目標定位,是建立創新教學模式的基礎;開展導師團隊建設,則是建立醫工交叉培養模式的核心。
2.1 明確研究生培養目標定位
就醫工交叉的本身而言,醫學是主體,提供臨床問題和應用需求;工學則是客體,提供解決問題的工程技術[13]。康復工程醫工交叉的內涵不僅包括假肢、矯形器和輔助器具中先進技術的應用與新材料的研發使用(如三維打印青少年特發性脊柱側凸矯形器、腦癱患兒下肢矯形器等),還包括基于康復評估、治療技術研發現代智能康復設備、系統(如康復機器人、穿戴式終端康復設備等),以及通過大數據、人工智能、虛擬現實、可穿戴傳感器等實現智慧醫療、遠程會診、家庭康復等[14-15]。因此,醫工交叉培養康復工程方向碩士研究生的目標在于,將學生培養成為思維開放、了解技術前沿和臨床需求的復合型轉化醫學人才,即要在具備工科知識的基礎上,掌握康復醫學基礎知識,能用工程的方法和手段使康復工程真正服務于康復醫學臨床與實踐[16]。
2.2 雙導師聯合培養
康復醫學導師負責提升研究生對康復醫學知識和臨床問題的理解和認識,強化需求導向、目標導向、問題導向;康復工程導師負責指導研究生將新思路、新技術、新材料、新設備切入臨床及市場的需求點,提高研究的創新性和成果轉化[17]。雙導師優勢互補促進“產、學、研、醫”一體化發展,激發研究生不斷探索的積極性和熱情。
2.3 導師團隊建設
開放靈活的教學方式是聯合導師團隊間緊密銜接的基礎。上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科是三級甲等綜合醫院的康復醫學科,醫、教、研水平協調發展,開展的康復評定、治療項目齊全,患者年齡覆蓋全生命周期,兒童康復診療技術全國領先,是上海市殘疾人聯合會假肢和矯形器評估機構。科室設立教學組長、康復醫師教學助理、康復治療師教學助理,分工協作以規范醫工交叉研究生聯合培養中醫院見習的教學管理。
上海理工大學是我國第一所開展康復工程技術人才培養的高校,其生物醫學工程專業設立“上海康復器械工程技術研究中心”與“民政部神經功能信息與康復工程重點實驗室”2 個省部級科研平臺。科研平臺根據碩士研究生的教學計劃進行預約制度的全天靈活時間開放。學生根據具體研究方向選擇綜合性、創新性的實驗項目,按項目實際開展情況向科研平臺預約申請已有實驗設備,并在實驗完成后完善整理并歸還;平臺采用管理條線化、問題可溯源等方法提高設備的利用率和降低損壞,有利于培養學生的創新能力、實驗規劃能力、技術能力等[18]。
3 設立多學科交叉的研究生課程,完善教學安排和見習計劃
醫工交叉培養模式的教學安排主要分為學校理論課程及康復醫學科臨床見習與實驗室學習 2 個部分。
3.1 理論課程
理論課程主要在碩士研究生一年級完成,以完成多學科交叉的研究生課程(共 30 學分)為主,參與實驗室研究為輔。多學科交叉的研究生課程包括工科課程(現代醫學儀器設計原理、工程數學、生物力學、機電測控系統等)、醫學基礎課程(解剖學、生理學、人體生物力學等)及研究相關課程(學術期刊文獻閱讀、實驗方法與數據分析、工程倫理、科學道德和學風建設等)。與單專業基礎課程相比,多學科交叉的研究生課程的知識覆蓋面更廣、各學科內容更深入、科研實踐性更強,深度與廣度并進,更符合培養醫工交叉復合型研究生的培養目標。此外,上海理工大學定期邀請相關領域的專家學者進行學術報告,通過開講座的方式,讓研究生緊跟前沿動態,拓寬學術視野,提高研究生的研究興趣和創新能力。課余時間,學生還可通過參與實驗獲得實驗操作的基本技能。
3.2 臨床見習與實驗室學習
此部分主要在碩士研究生二年級進行,以臨床見習與實驗室學習為主,兩者相互融合。臨床見習科室的教學組長、康復醫師教學助理、康復治療師教學助理共同進行教學質量保障工作,隨時動態反饋學生的疑問和建議,調整并改進見習中的教學方式和內容,提升學生對臨床需求的深入認識,加深對康復工程內涵的理解,最終多維度提升其專業水平。
臨床見習與實驗室學習的融合以基于問題的教學方法為主[19],具體方法如下:
① 通過 1 d/周的康復醫學科門診見習和 2 d/周的治療部見習,讓研究生學習兒童與成人康復評估技術、康復治療技術、輔具適配技術等康復醫學專業知識,掌握相應的技能(如矯形器處方的內容與如何開具該處方、不同功能障礙人群所需康復治療的內容、矯形器質量的初步檢驗和評估方法等)。
② 以臨床問題為導向拓寬研發思路,激發研究生學習積極性和思考能力。結合觀察到的臨床實際問題,思考新技術、新材料具體應用的切入點。例如:A. 在深入了解康復評定技術基礎上,思考怎樣基于生理、行為等多維的現有評估手段,開發基于可穿戴式腦電、腦氧、血壓、心率、呼吸等信息的心腦系統功能評估新技術,或基于可穿戴式肌電、力學傳感器等信息的運動系統功能評估新技術;B. 在深入了解康復治療技術基礎上,思考怎樣針對各類患者開發新型康復訓練系統,實現近紅外、運動、觸力覺、腦電等多模態參數綜合評價和肢體運動、中樞神經調控等多模態訓練模式、多頻段腦神經自適應反饋功能;C. 在掌握輔具適配技術的基礎上,思考如何構建輔具臨床適配的綜合評估技術與方法,提升輔具的質量和精準適配;D. 在觀察患者日常活動或護理中所面臨實際問題的基礎上,思考如何研制高度符合患者日常活動或護理中實際需求的輔助器具,如實現多姿態轉換調節的多功能輪椅、具有康復和生理信息監測功能的智能護理床等;E. 在深入理解患者存在的功能障礙特點的基礎上,有針對性地研發能最大程度代償患者功能的輔助器具,如研發新型具有觸覺反饋的仿生上肢假肢手、具有力反饋信息的下肢外骨骼康復機器人;F. 在深入了解康復治療技術的基礎上,思考如何研發康復訓練類輔具產品,如研發具有量化調控阻力、實時反饋動作標準度的核心力量訓練系統等[20]。
③ 以小組為單位,總結康復醫學科臨床見習過程中的臨床問題,以患者與康復醫師的需求為導向,通過檢索國內外文獻等途徑,查找康復工程在某一問題點的開展現狀,與自己所思考的內容進行比對,歸納出學習心得;延伸出對設備或器械進一步開發和改良的設想,產生學位論文的研究或研發設計。每周小組成員分別以郵件形式向雙導師進行學習反饋,必要時導師進行當面答疑;每 2 周 1 次由高年資康復醫師、康復治療師與研究生小組進行見習階段小結和學習討論,對學生提出的臨床疑問進行解答,對新創意的科學性、可行性進行討論[21]。
④ 實踐見習課程與實驗學習穿插進行。對于兼具科學性和可行性的創新想法,在實施期間按照不同的任務難度,靈活分配研究生實驗與見習時間,讓其收集臨床實際問題之后走進實驗室,結合具體臨床病例實際進行康復器械的創新與改造,既鞏固理論知識,又能提高解決實際問題的能力。
⑤ 每季度 1 次大組討論,由雙導師共同與研究生小組進行見習階段學習成果的總結與指導,收集學生的意見反饋。研究生以小組為單位總結見習期間學習問題與疑惑及實驗技術問題,匯報階段性學習成果;每位研究生分別闡述學習感想、反饋學習質量,并形成書面報告,提高學生的邏輯推理能力、口頭表達能力,培養研究生各方面的能力,同時持續規范和改進聯合培養管理過程中的不足。
此外,碩士三年級以總結研究成果、完善學位論文、就業實習等為主,實習崗位除了醫療設備公司的醫療設備開發維護、生物醫學工程研究崗位外,還包括科研機構、醫療機構的相關崗位。
4 依托醫工交叉研究項目,鼓勵不同研究背景研究生相互交流
科研項目是研究生培養的載體和核心環節,在提高研究生綜合素質中起著至關重要的作用。目前已有 200 余名研究生參與兩校現有的醫工交叉合作項目,通過科研項目中科研設備、學術資源、信息等的共享,培養研究生的創新思維和學術能力,推進知識創新,同時延伸學位論文課題,實現從跨學科知識融合能力向跨學科研究創新能力的轉變。鼓勵學生參加“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽、全國研究生電子設計大賽、全球醫療機器人創新設計大賽、全國大學生生物醫學工程創新設計大賽、首屆“生康杯”康復科普創新作品大賽、上海市研究生創新創業能力培養計劃等創新課題項目,通過舉辦高水平交叉學科的學術研討會、學術報告會等,達到拓寬視野、激發興趣、產生靈感的目的。
不同研究背景研究生之間的交流對于跨學科交叉知識的獲取同樣重要。對于工科背景的研究生,側重于技術、材料的應用與創新,但必須要明確技術在解決臨床醫學問題方面的具體價值,因而對醫學相關知識也要相應掌握,醫學專業的研究生則相反,通過醫學、工學背景研究生之間的交流,相互補缺,從而提升醫工交叉研究生的知識廣度和創新思維。
5 醫工交叉創新的培養初步成果
目前,上海理工大學的康復工程方向碩士研究生醫工交叉創新培養教學管理制度已不斷完善,該校先后建立了《康復工程學臨床見習分層級教學管理辦法》《康復工程學臨床見習輪轉學習規劃》等管理制度,已培養康復工程方向研究生 6 名,投稿或發表 SCI 及核心期刊論文 8 篇,申請發明專利 6 項,培養成效初步顯現,跨學科培養研究生的科研思路等多方面能力不斷提升。
上海理工大學醫工交叉培養碩士研究生在基于前期工科導師團隊研發的髖關節驅動的穿戴式下肢外骨骼機器人的基礎上[22-23],根據下肢運動生物力學、脊髓損傷康復理論以及臨床患者需求,研發了一款輕質、易穿戴、易操作、具有仿生步態的新型脊髓損傷患者用下肢外骨骼機器人。此外,醫學、工學背景研究生共同探討,并以臨床問題為導向,設計出滿足腰椎間盤突出患者需求的新型便攜式、智能腰椎牽引治療裝置實驗樣機與優化方案,構思出滿足長期使用輪椅的腦癱患兒需求的具有可固定坐姿、預防下肢關節畸形等功能的腦癱兒童用多功能輪椅設計,構思出滿足不能獨走的腦癱兒童需求的可定制、輕量化且具有合理負荷分配能力的智能化可穿戴式下肢外骨骼機器人等。
此外,上海理工大學醫工交叉培養碩士研究生還通過制作科普作品,對康復醫學人員及公眾普及康復工程知識,提高對自己專業的認同感及公眾對專業的知曉度。研究生所制作的原創科普作品獲得首屆“生康杯”康復科普創新作品大賽高校組獎項、優秀指導老師獎等優秀成績。
6 結語
在“新醫科”背景下,以預防、康養為延展,突出生命全周期、健康全過程的大健康理念深入人心,以人工智能、大數據為代表的新一輪科技革命和產業的發展為復合型康復工程研究人才培養帶來機遇與挑戰。康復工程醫工交叉創新培養模式的構建,彌補了工科學生不了解臨床實際需求這一傳統教學方法面臨的問題。探索這一創新培養模式,不僅促進了工科和醫學教師的深入合作,更有益于培養康復工程研究生獲得更好的以臨床需求為導向的思考方式與研發思路,拓展學生的創新思維和創新能力,產出優質的學位論文,實現研發設計的成果的臨床轉化,進一步促進“產、學、研、醫”一體化長期發展。
隨著科技發展和“新醫科”戰略的提出,醫學與工學的交叉融合作為一種跨學科研究模式,已成為高水平大學學科建設和培養具備實踐能力、醫工理文融通的高層次醫學人才的重要契入點[1-3]。生物醫學工程具有工學和醫學高度結合的特點[4],康復工程作為其重要分支,為康復醫學提供先進技術和工程方法,前沿科技與新材料相互融合、深度介入康復醫學領域,不斷拓展康復評定、治療、護理的新手段,提高功能障礙人群生活質量和社會參與度[5]。醫工結合的發展是促進康復工程技術轉化、最大化治療效果的關鍵,同時也對創新性醫工復合型高素質創新人才的培養提出更高的要求[6]。但當前醫工交叉合作的科研成果轉化滯后、應用不足[7],多數高校對跨學科高素質人才創新培養模式的構建尚不完善[3, 8-9]。在此背景之下,上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科與上海理工大學康復工程與技術研究所試行了康復工程醫工交叉創新培養模式,促進高層次醫工交叉人才培養的發展。本文對該合作模式的歷程、培養目標和課程等進行系統介紹,以期對未來復合型康復工程研究人才的培養提供借鑒。
1 構建醫工交叉創新培養模式的歷程
近 10 余年來,上海交通大學一直大力推進醫學與工學、理學等多學科融合協作,通過醫科教師與工科教師通力合作,瞄準健康實際需求,努力將實用性強的科技創新成果轉化為應用技術用于臨床,從而推進“產、學、研、醫”一體化的發展[10]。上海交通大學于 2007 年建立“985 工程”建設的重要科技創新平臺上海交通大學 Med-X 研究院,2018 年在全國率先設立“醫工交叉平臺”博士生招生專項計劃,以培養生物醫藥產業急需的工程技術領軍人才[11]。2019 年,上海交通大學醫學院和上海理工大學合作成立“醫工交叉創新研究院”和“醫工交叉研究生院”,15 名醫工交叉導師和 38 名聯合培養導師參與,啟動 40 個醫工交叉合作項目,聯合培養碩士研究生在多學科知識、創新科研、凝練與解決問題等多方面的能力[12]。
依托兩校深入合作的契機,上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科與上海理工大學康復工程與技術研究所在合作開展醫工交叉科研項目的同時,結合科研與教學實踐經驗,從課程安排、導師團隊建設、科研條件與資源共享、聯合培養碩士研究生等幾個方面構建醫工交叉創新培養模式,聯合培養擁有解決康復醫學技術問題能力的生物醫學工程專業康復工程方向醫工交叉研究生,成果共享并推進研發成果應用于臨床[4, 7]。
2 明確醫工交叉研究生培養的目標,強化導師團隊建設
研究生的培養為導師責任制,康復工程涉及康復醫學和工程技術的雙學科專業知識,由康復醫學方向和康復工程方向的一共 2 位導師聯合培養。明確醫工交叉研究生培養的目標定位,是建立創新教學模式的基礎;開展導師團隊建設,則是建立醫工交叉培養模式的核心。
2.1 明確研究生培養目標定位
就醫工交叉的本身而言,醫學是主體,提供臨床問題和應用需求;工學則是客體,提供解決問題的工程技術[13]。康復工程醫工交叉的內涵不僅包括假肢、矯形器和輔助器具中先進技術的應用與新材料的研發使用(如三維打印青少年特發性脊柱側凸矯形器、腦癱患兒下肢矯形器等),還包括基于康復評估、治療技術研發現代智能康復設備、系統(如康復機器人、穿戴式終端康復設備等),以及通過大數據、人工智能、虛擬現實、可穿戴傳感器等實現智慧醫療、遠程會診、家庭康復等[14-15]。因此,醫工交叉培養康復工程方向碩士研究生的目標在于,將學生培養成為思維開放、了解技術前沿和臨床需求的復合型轉化醫學人才,即要在具備工科知識的基礎上,掌握康復醫學基礎知識,能用工程的方法和手段使康復工程真正服務于康復醫學臨床與實踐[16]。
2.2 雙導師聯合培養
康復醫學導師負責提升研究生對康復醫學知識和臨床問題的理解和認識,強化需求導向、目標導向、問題導向;康復工程導師負責指導研究生將新思路、新技術、新材料、新設備切入臨床及市場的需求點,提高研究的創新性和成果轉化[17]。雙導師優勢互補促進“產、學、研、醫”一體化發展,激發研究生不斷探索的積極性和熱情。
2.3 導師團隊建設
開放靈活的教學方式是聯合導師團隊間緊密銜接的基礎。上海交通大學醫學院附屬新華醫院康復醫學科是三級甲等綜合醫院的康復醫學科,醫、教、研水平協調發展,開展的康復評定、治療項目齊全,患者年齡覆蓋全生命周期,兒童康復診療技術全國領先,是上海市殘疾人聯合會假肢和矯形器評估機構。科室設立教學組長、康復醫師教學助理、康復治療師教學助理,分工協作以規范醫工交叉研究生聯合培養中醫院見習的教學管理。
上海理工大學是我國第一所開展康復工程技術人才培養的高校,其生物醫學工程專業設立“上海康復器械工程技術研究中心”與“民政部神經功能信息與康復工程重點實驗室”2 個省部級科研平臺。科研平臺根據碩士研究生的教學計劃進行預約制度的全天靈活時間開放。學生根據具體研究方向選擇綜合性、創新性的實驗項目,按項目實際開展情況向科研平臺預約申請已有實驗設備,并在實驗完成后完善整理并歸還;平臺采用管理條線化、問題可溯源等方法提高設備的利用率和降低損壞,有利于培養學生的創新能力、實驗規劃能力、技術能力等[18]。
3 設立多學科交叉的研究生課程,完善教學安排和見習計劃
醫工交叉培養模式的教學安排主要分為學校理論課程及康復醫學科臨床見習與實驗室學習 2 個部分。
3.1 理論課程
理論課程主要在碩士研究生一年級完成,以完成多學科交叉的研究生課程(共 30 學分)為主,參與實驗室研究為輔。多學科交叉的研究生課程包括工科課程(現代醫學儀器設計原理、工程數學、生物力學、機電測控系統等)、醫學基礎課程(解剖學、生理學、人體生物力學等)及研究相關課程(學術期刊文獻閱讀、實驗方法與數據分析、工程倫理、科學道德和學風建設等)。與單專業基礎課程相比,多學科交叉的研究生課程的知識覆蓋面更廣、各學科內容更深入、科研實踐性更強,深度與廣度并進,更符合培養醫工交叉復合型研究生的培養目標。此外,上海理工大學定期邀請相關領域的專家學者進行學術報告,通過開講座的方式,讓研究生緊跟前沿動態,拓寬學術視野,提高研究生的研究興趣和創新能力。課余時間,學生還可通過參與實驗獲得實驗操作的基本技能。
3.2 臨床見習與實驗室學習
此部分主要在碩士研究生二年級進行,以臨床見習與實驗室學習為主,兩者相互融合。臨床見習科室的教學組長、康復醫師教學助理、康復治療師教學助理共同進行教學質量保障工作,隨時動態反饋學生的疑問和建議,調整并改進見習中的教學方式和內容,提升學生對臨床需求的深入認識,加深對康復工程內涵的理解,最終多維度提升其專業水平。
臨床見習與實驗室學習的融合以基于問題的教學方法為主[19],具體方法如下:
① 通過 1 d/周的康復醫學科門診見習和 2 d/周的治療部見習,讓研究生學習兒童與成人康復評估技術、康復治療技術、輔具適配技術等康復醫學專業知識,掌握相應的技能(如矯形器處方的內容與如何開具該處方、不同功能障礙人群所需康復治療的內容、矯形器質量的初步檢驗和評估方法等)。
② 以臨床問題為導向拓寬研發思路,激發研究生學習積極性和思考能力。結合觀察到的臨床實際問題,思考新技術、新材料具體應用的切入點。例如:A. 在深入了解康復評定技術基礎上,思考怎樣基于生理、行為等多維的現有評估手段,開發基于可穿戴式腦電、腦氧、血壓、心率、呼吸等信息的心腦系統功能評估新技術,或基于可穿戴式肌電、力學傳感器等信息的運動系統功能評估新技術;B. 在深入了解康復治療技術基礎上,思考怎樣針對各類患者開發新型康復訓練系統,實現近紅外、運動、觸力覺、腦電等多模態參數綜合評價和肢體運動、中樞神經調控等多模態訓練模式、多頻段腦神經自適應反饋功能;C. 在掌握輔具適配技術的基礎上,思考如何構建輔具臨床適配的綜合評估技術與方法,提升輔具的質量和精準適配;D. 在觀察患者日常活動或護理中所面臨實際問題的基礎上,思考如何研制高度符合患者日常活動或護理中實際需求的輔助器具,如實現多姿態轉換調節的多功能輪椅、具有康復和生理信息監測功能的智能護理床等;E. 在深入理解患者存在的功能障礙特點的基礎上,有針對性地研發能最大程度代償患者功能的輔助器具,如研發新型具有觸覺反饋的仿生上肢假肢手、具有力反饋信息的下肢外骨骼康復機器人;F. 在深入了解康復治療技術的基礎上,思考如何研發康復訓練類輔具產品,如研發具有量化調控阻力、實時反饋動作標準度的核心力量訓練系統等[20]。
③ 以小組為單位,總結康復醫學科臨床見習過程中的臨床問題,以患者與康復醫師的需求為導向,通過檢索國內外文獻等途徑,查找康復工程在某一問題點的開展現狀,與自己所思考的內容進行比對,歸納出學習心得;延伸出對設備或器械進一步開發和改良的設想,產生學位論文的研究或研發設計。每周小組成員分別以郵件形式向雙導師進行學習反饋,必要時導師進行當面答疑;每 2 周 1 次由高年資康復醫師、康復治療師與研究生小組進行見習階段小結和學習討論,對學生提出的臨床疑問進行解答,對新創意的科學性、可行性進行討論[21]。
④ 實踐見習課程與實驗學習穿插進行。對于兼具科學性和可行性的創新想法,在實施期間按照不同的任務難度,靈活分配研究生實驗與見習時間,讓其收集臨床實際問題之后走進實驗室,結合具體臨床病例實際進行康復器械的創新與改造,既鞏固理論知識,又能提高解決實際問題的能力。
⑤ 每季度 1 次大組討論,由雙導師共同與研究生小組進行見習階段學習成果的總結與指導,收集學生的意見反饋。研究生以小組為單位總結見習期間學習問題與疑惑及實驗技術問題,匯報階段性學習成果;每位研究生分別闡述學習感想、反饋學習質量,并形成書面報告,提高學生的邏輯推理能力、口頭表達能力,培養研究生各方面的能力,同時持續規范和改進聯合培養管理過程中的不足。
此外,碩士三年級以總結研究成果、完善學位論文、就業實習等為主,實習崗位除了醫療設備公司的醫療設備開發維護、生物醫學工程研究崗位外,還包括科研機構、醫療機構的相關崗位。
4 依托醫工交叉研究項目,鼓勵不同研究背景研究生相互交流
科研項目是研究生培養的載體和核心環節,在提高研究生綜合素質中起著至關重要的作用。目前已有 200 余名研究生參與兩校現有的醫工交叉合作項目,通過科研項目中科研設備、學術資源、信息等的共享,培養研究生的創新思維和學術能力,推進知識創新,同時延伸學位論文課題,實現從跨學科知識融合能力向跨學科研究創新能力的轉變。鼓勵學生參加“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽、全國研究生電子設計大賽、全球醫療機器人創新設計大賽、全國大學生生物醫學工程創新設計大賽、首屆“生康杯”康復科普創新作品大賽、上海市研究生創新創業能力培養計劃等創新課題項目,通過舉辦高水平交叉學科的學術研討會、學術報告會等,達到拓寬視野、激發興趣、產生靈感的目的。
不同研究背景研究生之間的交流對于跨學科交叉知識的獲取同樣重要。對于工科背景的研究生,側重于技術、材料的應用與創新,但必須要明確技術在解決臨床醫學問題方面的具體價值,因而對醫學相關知識也要相應掌握,醫學專業的研究生則相反,通過醫學、工學背景研究生之間的交流,相互補缺,從而提升醫工交叉研究生的知識廣度和創新思維。
5 醫工交叉創新的培養初步成果
目前,上海理工大學的康復工程方向碩士研究生醫工交叉創新培養教學管理制度已不斷完善,該校先后建立了《康復工程學臨床見習分層級教學管理辦法》《康復工程學臨床見習輪轉學習規劃》等管理制度,已培養康復工程方向研究生 6 名,投稿或發表 SCI 及核心期刊論文 8 篇,申請發明專利 6 項,培養成效初步顯現,跨學科培養研究生的科研思路等多方面能力不斷提升。
上海理工大學醫工交叉培養碩士研究生在基于前期工科導師團隊研發的髖關節驅動的穿戴式下肢外骨骼機器人的基礎上[22-23],根據下肢運動生物力學、脊髓損傷康復理論以及臨床患者需求,研發了一款輕質、易穿戴、易操作、具有仿生步態的新型脊髓損傷患者用下肢外骨骼機器人。此外,醫學、工學背景研究生共同探討,并以臨床問題為導向,設計出滿足腰椎間盤突出患者需求的新型便攜式、智能腰椎牽引治療裝置實驗樣機與優化方案,構思出滿足長期使用輪椅的腦癱患兒需求的具有可固定坐姿、預防下肢關節畸形等功能的腦癱兒童用多功能輪椅設計,構思出滿足不能獨走的腦癱兒童需求的可定制、輕量化且具有合理負荷分配能力的智能化可穿戴式下肢外骨骼機器人等。
此外,上海理工大學醫工交叉培養碩士研究生還通過制作科普作品,對康復醫學人員及公眾普及康復工程知識,提高對自己專業的認同感及公眾對專業的知曉度。研究生所制作的原創科普作品獲得首屆“生康杯”康復科普創新作品大賽高校組獎項、優秀指導老師獎等優秀成績。
6 結語
在“新醫科”背景下,以預防、康養為延展,突出生命全周期、健康全過程的大健康理念深入人心,以人工智能、大數據為代表的新一輪科技革命和產業的發展為復合型康復工程研究人才培養帶來機遇與挑戰。康復工程醫工交叉創新培養模式的構建,彌補了工科學生不了解臨床實際需求這一傳統教學方法面臨的問題。探索這一創新培養模式,不僅促進了工科和醫學教師的深入合作,更有益于培養康復工程研究生獲得更好的以臨床需求為導向的思考方式與研發思路,拓展學生的創新思維和創新能力,產出優質的學位論文,實現研發設計的成果的臨床轉化,進一步促進“產、學、研、醫”一體化長期發展。