眼科OCT、人工骨……医工融合为患者带来更多希望

（人民日报健康客户端记者 侯佳欣 王宁）“2023年度，图湃营收跃过亿元大关。两大拳头产品——眼科全域扫频OCT和眼科数字化手术显微镜，让我们站在行业前列。掠过眼下的成就，图湃的目光始终注视着远方，望向时间的彼端。”2023年的最后一个夜晚，在图湃位于北京市昌平区生命科学园的研发中心，图湃医疗联合创始人王颖奇与创始团队一同回溯了过往的7年。

图湃孵化于清华工研院平台。从四位清华校友，成长到数百人研发团队；从安静的清华实验室，发展到全国多地万余平米的研发制造中心。图湃成为了国产医疗设备在眼科高端应用领域的先行者。图湃的成功并非个案，清华工研院的平台上，还有几十个孵化企业的成果转化也已迎来曙光。

“医工交叉，即医学与现代化工程技术交叉融合，被公认为突破医学卡脖子技术的关键。”北京清华工业开发研究院院长金勤献告诉人民日报健康客户端记者，医疗健康领域一直是清华工研院重点培育孵化的领域。多年来，清华工研院坚持创新驱动发展，依托清华大学领先的工科优势和北京市集聚的临床研究资源，促进医工融合，推动成果转化。

“难以逾越的死亡之谷”

从实验室走向临床，从临床走向产品，中间存在着一道道难以逾越的沟谷：研发资源和产业资源投入不足导致科技成果商业化率低，项目的市场成熟度不够导致成功率低，形成了“死亡之谷”。

我国的医工结合交叉探索兴起于20世纪80年代末期。彼时，我国高校进行了新一轮体制改革，综合性大学或理工科大学的工程专业与独立设置的医科类院校合并，促成了非医科类院校和医科类院校的强强联合；许多重点高校建起了以医工结合为特征的交叉学科研究实体。

然而，探索的结果却并不尽如人意。金勤献回忆，起初，医工交叉的产学研转化链尚未形成，研究的成果不能很好的对接临床需求，很多研究最后都无果而终。“十几年前，一项创新研究的成果转化至少要10年起步，这是一个漫长而又艰辛的过程，技术开发、动物实验、临床实验、审批注册等，每一个环节都有一大批项目倒下。”

《中国生物工程杂志》2022年刊登的《2011~2020年我国生物医学领域科技成果转化分析》显示，目前，我国生物医学专利转化率偏低，且部分领域转化明显滞后。以医疗器械领域为例，2011-2020年专利申请数为296329，转化数为2366，10年转化率仅为0.8%。在化学药、生物药、中药等领域，10年转化率也仅有3%左右。

北京天坛医院院长、神经病学中心首席科学家王拥军对此也深有感触。十多年前，当他选择用一种全新的理念和范式——数据驱动研究，挑战卒中领域的世界难题时，几乎没有人理解他的坚持。在一间小小的会议室里，王拥军独自面对这一片空白领域，设计、计算、推翻，周而复始。

“在此之前，医学领域的创新往往是以知识驱动，即通过疾病机制和靶点来寻找干预办法，这种研发新药的模式在过去取得了许多成就，但在神经系统重大疾病中却面临重大挑战。”王拥军说，首要的挑战是寻找靶点，比如说阿尔茨海默病、帕金森病等，很难说这些疾病是由单一机制引起的，因此针对单一机制的方法研发的药物似乎行不通。

其次，知识驱动的传统新药研发模式耗时特别长，一个药物平均要15-17年；第三，传统模式研发成功率很低，很难跨越转化死亡谷，比如脑血管病神经保护剂，进入临床试验阶段的候选品种超过1000个，但均未获得FDA批准。

正是因为看到了知识驱动的局限，王拥军毅然决然地走上了数据驱动研究的探索之路。他希望能够通过数据驱动的方式，找到通过双抗方式降低脑卒中病人复发概率的解决方案。

“知识驱动就好比正向驱动，这条路走不通，我们就换成逆向试试，也就是我们所说的数据驱动。”王拥军说。

北京天坛医院院长、神经病学中心首席科学家王拥军。受访者供图

“打破那堵无形的围墙”

历经八个多月，王拥军和他的团队在在百万级的数据中“算”出了答案。

“轻型卒中和高危TIA”“发病24小时内”“阿司匹林+氯吡格雷联用21天”，可使高危非致残性脑血管病患者90天复发风险相对下降32%，且未增加出血副作用。它的英文缩写“CHANCE”恰好与英文单词“机会”一样，也因此得名。彼时，清华工研院也对医学创新成果转化难题开始尝试新的探索。

金勤献提到，针对医学创新转化率低的问题，清华工研院进行了很多的分析，认为最好的解决方式不是攻关共性技术，也不是大量融资，而是构建医工融合的“平台+生态”体系，强化资源整合，优化资源配置，扩大资源连接的范围、数量和效率。

2017年，清华工研院发起设立全球健康产业创新中心（GHIC），是一个专门为中早期医疗器械项目提供全方位支撑孵化的转化平台。

清华工研院-全球健康产业创新中心。受访者供图

同样是在这一年，图湃医疗在清华东门外一间20平米的办公室成立。初创团队仅有4人，除了毕业于清华大学生物医学工程系的王颖奇，还有清华大学电子工程系霍力教授，和他的两位博士邢燕飞和汪霄。

“其实当时市场上已经出现了很多热门‘风口’，但我们最终选择了眼科高端仪器设备这个‘冷门’赛道。”王颖奇回忆，“我们要做的，不仅是国产替代，更不是低质低价，而是打破这一领域数十年的技术壁垒，实现真正的“优势替代”。

在这个过程中，他们不可避免地遭遇了一次又一次的挫折。王颖奇称，他们常说的一句话是“快速失败，快速总结，快速改正”。图湃团队用高频率的技术试错，在最短时间内找到了一条条最佳的产品技术路径。

“很多时候，我们也会不由自主地受到海外产品的影响。举例个最直观的例子：我们最初也模仿进口品牌，给早期样机起了一个英文名字；但我们后来发现，这种模仿毫无意义，图湃真正依赖的，是我们的核心技术。”

“基于强大的技术自信，我们给第一款产品起了一个响亮的‘中国风’名字——‘北溟·鲲’。北溟一词出自庄子的《逍遥游》，意指宽广、深厚、神秘，这也对应了我们的产品特质，每秒40万次超高扫描速度，6mm超大景深，120°超大视场角，各项技术参数全面领先于进口产品。其“超广角OCTA”功能更是成为了第一个推动中国眼科临床诊断指南革新的国产眼科设备。

历经3年技术攻坚，“北溟·鲲”、“瑶光·星”于2020年11月在全国眼科学术大会上发布。上市至今，这两款产品已连续两年实现了三个中国市场的“第一”：销售金额占率全行业第一，销售量市占率全行业第一，平均中标价格全行业第一。

2020年11月，图湃医疗（曾用名“图湃影像”）携全球首台40万次超高速全域眼科扫频OCT“北溟·鲲”亮相中华医学会第二十五次全国眼科学术大会（CCOS 2020）。受访者供图。

与眼科OCT一样，孵化于清华平台的“人工骨”项目也是成果转化的典型案例之一。

所谓‘仿生人工骨’，就是指在化学成分、分级组装结构、力学性能上高度仿生的人造骨材料。”研发团队主要成员之一——清华大学材料学院研究员王秀梅告诉健康时报记者，我们在国际上首次体外制备了微纳尺度高度仿生的矿化胶原纤维。近期我们提出了一种“多尺度级联调控”的策略，并在常温下成功获得了厘米尺度仿生的大块人造板层骨（ALB），可用于承力部位骨缺损修复。

王秀梅曾在清华大学玉泉医院的神经外科观摩了一场手术。“在现场，我们更真实地看到了儿童颅骨大面积缺损修复的特殊问题和难点，这也让我意识到，必须要学着突破自身的专业局限性，加强‘医’‘工’之间的互动交流，才能真正破除专业壁垒，从而实现最终的目标。”

王秀梅称，医疗领域的创新研究有其自身的特殊性，比如技术壁垒和行业壁垒高，在这个过程中，医工的交叉和融合是非常重要且不可或缺的，不论是医疗基础研究还是产品研发都有很强的互补性。医工融合并不只是简单的1+1，关键是要在融合过程中实现1+1＞2的效果。

医工交叉，难在“跨界”沟通，可贵在技术背后那份共同的价值追求。

医工融合引领产业升级

在医工融合的过程中，受益的不仅是研发和产品两端，产业链与供应链也得到了技术升级。

“图湃所研发的OCT产品涉及上千个零部件，显微镜产品的元器件数量更是达到了近3000个。从2017年至今，图湃累计开发了30多个大类，200多个小类的数千个底层元器件。”王颖奇介绍，目前，图湃OCT产品所用到的零部件大部分实现了国产化：从数量上看，95%以上已实现国产化；从价值上看，70%已实现国产化。

王颖奇介绍，诸如高速数据采集卡、干涉仪、光电探测器、4K-CCD、显微镜光学变倍体、精密光学成像系统等多个核心模块及模块内部的器件，都是由我们自主设计并与国内供应商联合开发制造的，这样才帮助我们突破了标准供应链的性能极限，并减少了对进口器件的依赖。

七年来，图湃几乎整合了国内所有与眼科仪器设备相关的光电产业链资源。

“以前我们总是说德国日本是制造业强国，但其实我们发现，历经三十年发展，中国光电产业链已具备相当强大的技术实力。之所以看似缺少高端器件的产出，很多时候是“卡”在了供应链的下游——需求端。供应商虽然有技术储备，但缺乏下游持续稳定的产品技术合作需求，也就很难实现向尖端工艺水准的升级。”

图湃与中国光电供应链厂家通力合作，制造出超越进口水准的高端器件，推动了产业链的持续升级。

事实上，不论是内科还是外科、中医还是西医，医学的发展从来就没有离开过工科技术，所有的医学技术的革命和革新，背后都离不开工科技术的推进。

“产学工研医要放到一个桌子上来，这样才可以更好地实现医工融合。”在王拥军看来，临床需求是创新的源泉，工业发展是创新的动力，二者通过优势互补才有可能实现事半功倍的效果。在天坛医院，不仅经常举行产学研医人才交流，还有专门的科技成果转化办公室，为的就是促进医工融合的发展。

谈及医工融合对产业链的影响，王拥军介绍，在心脑血管领域，医工融合对国内相关产业链升级有很强的引领作用。以脑血管病溶栓药为例，现在全球60%的生产厂家都在中国。

“医工融合不仅有利于原始创新，同时还能推动相关产业链进阶升级。”王拥军说，医工融合趋势为我国医疗机器人、AI医疗诊断、远程医疗、医疗大数据、生物芯片、生物3D打印等医工融合产业发展带来前所未有的发展机遇。如果我们能够攻下这些难关，不仅能让更多的研究成果转化落地，还能让背后的产业链一同完成产业升级，从而让我们的医疗工业体系在全球更具竞争优势。

医工融合成发展新浪潮

“近年来，国内的医工融合受到了高度重视。”金勤献称，国家发布的很多文件中，都有对于医工融合的相关规划。

2020年9月，国务院办公厅印发《关于加快医学教育创新发展的指导意见》，要求发挥综合性大学学科综合优势，建立“医学+X”多学科交叉融合平台和机制。2023年2月，教育部等五部门印发《普通高等教育学科专业设置调整优化改革方案》，明确瞄准医学科技发展前沿，大力推进医科与理科、工科、文科等学科深度交叉融合，培育“医学+X”“X+医学”等新兴学科专业。

如今，医工融合已从国家层面的政策呼吁逐步转变为创新领域的行动自觉。

金勤献表示，我国医工融合起步较晚，但发展速度较快，且已有不少成功的探索。从发展方向来看，主要是进口替代和原始创新两种。在医工交叉发展初期，进口替代是大多数研究者选择的主要方向，然而随着我国技术创新水平不断提升，如今致力于原始创新的研究者已经越来越多。

医疗领域的创新就好比是“皇冠上的明珠”，高技术难度的背后也蕴藏着广阔的市场前景。

根据《中国科技成果转化2019年度报告(高等院校与科研院所篇)》披露，2018年，我国3200家高校院所以转让、许可、作价投资方式转化科技成果的合同金额达177.3亿元，同比增长52.2%，其中转化合同总金额超过1亿元的单位有32 家，同比增长14.3%。

值得一提的是，在这32家过亿的项目中有12个是医疗类项目，可以预见医学科研成果转化在未来的巨大价值。

同时，金勤献也提到，我国的医工融合有了一个不错的开局，但仍面临转化率低、创新理念滞后等问题，需进一步探索及规划。

“要推进原始创新，必须加强医工融合。”在金勤献看来，主要需做好以下三方面的内容。

第一，继续完善或明确医工融合转化政策。医工融合的特点是知识密集、多学科交叉,成果转化周期长、风险高。在制定相关政策时，也应尽可能考虑到生物医学领域的特殊性；

第二，加强医工交叉人才培养和学科建设。目前我国医工交叉学科通常归到工学门类，缺少医学的深度融合。打通医工交叉人才的发展通路，应该在学科设置、人才遴选等多方面进行推动；

第三，加强前瞻预判，增加研发相关配备。我国医工融合领域内仍缺乏具有前瞻性的创新方向引导，需要相关机构进一步给出明确方向。此外，医院内研究型病房的建设仍较为滞后，相关配备有待进一步加强。

“以临床为导向的医学创新转化和医工融合逐步成为大家的共识，政产学研资等创新要素正在形成合力，一个新的时代正在徐徐拉开帷幕。”金勤献说。

参考文献：

①吴东, 肖枫, 袁敏, 陈禹保, 张宏翔. 2011~2020年我国生物医学领域科技成果转化分析. 中国生物工程杂志, 2022, 42(1/2): 191-201. doi:10.13523/j.cb.2111046.