“医生+工程师”，守护健康有了更多可能

来源：光明日报

【健康前沿】

零磁技术倾听人体极弱“磁语”，为心脑血管疾病提供早期预警；电子“创可贴”将药物精准递送至病变细胞内部；机器人塑造“小创口，大健康”手术新范式……近年来，医工交叉融合成为医学创新的重要驱动力。

从临床需求反向推动技术创新，到多学科协同攻关，从科研团队“接单”设备研发，到医疗方案落地为患者送去福音，医工交叉领域的探索与实践，正不断拓展医疗边界，深刻改变着医疗服务模式和未来走向，为守护人类健康注入新动能。

更无创

“医”有所呼

西湖大学医学院附属杭州市第一人民医院院长助理、临床研究部主任 王莹

在胸痛中心一线奋战的医生常面临这样的无奈：约30%的急性心梗患者因症状不典型（如仅表现为牙痛、上腹痛、恶心或乏力）被漏诊，尤其是老年、女性及糖尿病患者，其疼痛阈值较高，更容易出现非典型表现。

心电图作为初步筛查工具，对非ST段抬高型心梗的敏感性不足50%，且易受基础疾病（如左束支传导阻滞、心肌肥厚）干扰，导致假阴性率居高不下。更棘手的是，冠脉造影虽被视为诊断冠心病的“金标准”，但其仅能评估心外膜大血管的狭窄程度，无法识别微循环障碍、血管痉挛或细胞级别的电活动异常。因此，这类患者往往因反复胸痛就诊，却因造影结果“未见明显狭窄”而被误判为功能性病变，最终错失早期干预时机，甚至进展为心力衰竭或恶性心律失常。

此外，传统影像学检查存在诸多局限：冠状动脉CT虽能有效评估血管狭窄，但辐射暴露及碘对比剂过敏风险限制了其重复使用；心脏MRI（磁共振成像）虽可精准评估心肌存活性和纤维化，却对植入金属器械（如起搏器）的患者构成禁忌。而依赖心肌酶（如肌钙蛋白）的实验室检测，需等待2～4小时的窗口期才能显示升高，对于超急性期（发病1小时内）的心肌缺血几乎无诊断价值，且这种滞后性可能导致再灌注治疗延迟，显著影响患者预后。

当前临床亟须一种无创、快速、高敏感性的早期诊断技术，能够突破传统方法的时空限制。一方面需在症状出现初期（如心肌细胞缺血但未坏死阶段）捕捉异常电生理或代谢信号；另一方面需兼顾微循环及分子层面的功能评估，以填补现有“盲区”。

“工”有所应

杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院副总工程师 王亚翔

心脑血管疾病在我国呈现多发、高发态势，且具有早期难发现的特点。为解决这些问题，我们以建设“极弱磁场国家重大科技基础设施”为契机，将在极弱磁场测量领域积累的科技成果转化为零磁医学装备。

这种基于超高灵敏极弱磁场检测技术的零磁医学装备，不仅可实现心脏和大脑功能信息的精准检测、快速成像以及无创检查，为心肌缺血、缺血性脑卒中等心脑血管疾病的早期筛查提供新的手段，且可以其无创、无辐射以及低成本等特点，广泛用于婴儿、孕妇以及老年人等特殊群体，开展儿童脑发育评估、成年人精神疾病诊断以及老年退行性疾病诊疗等。还可为中医诊疗机理验证提供科学依据和手段。

此外，我们还与国内多家高水平研究型医院开展合作，成立零磁医学联合验证中心，在38家医院投放50余台零磁医疗设备。依托合作医疗机构采集心脑磁元数据和临床数据，利用临床数据，构建心脑磁疾病诊断算法模型，开发临床疾病辅助诊断、疾病风险等系统，为零磁医学健康评估和疾病诊断标准模型的建立提供依据。

更精准

“医”有所呼

中国医学科学院肿瘤医院乳腺外科副主任医师 刘嘉琦

疾病的精准治疗，依赖于高效的用药方式。然而，现有的药物递送方式面临两大挑战：首先，传统的口服或者静脉输液的给药方式效率有限，大多是作用于全身，到达特定器官的药量可能不足初始药量的1%。其次，即使是现行的靶向性治疗也很难做到精准的靶向，一些药没有到达病灶区域，反而造成了正常器官的损伤，可能会引起非靶器官的毒副作用。例如在癌症的治疗过程中，由于化疗药物的毒副作用较强，可能会造成掉头发、身体虚弱、心脏毒性等症状。

此外，我们面临的一个临床难题是，携带有遗传性乳腺癌-卵巢癌综合征相关基因（BRCA1/2等）突变的女性，面临很高的乳腺癌和卵巢癌发病风险。按照目前国内外指南，预防性切除可能是唯一降低相关风险的手段，但这对于女性来说，是个极大的身体创伤和心理负担。那么，有没有可能通过局部更微创的干预降低肿瘤风险呢？这对于这部分高风险女性来说无疑是个很大的福音。因此，开发精准、安全、高效的靶向器官药物递送技术，是提高临床治疗效果的核心要务之一。

“工”有所应

北京航空航天大学医工学院副院长 常凌乾

如何解决这一难题，我们的解决思路非常直接——尽可能减少体内循环，将药物精准递送到靶器官的病变细胞中。

基于此，我们设计了一个小型的、局部的给药系统，这就像给器官内部病变区域贴上一个微型“创可贴”。这套微型系统的工作原理，是利用电场在细胞膜上打开微小孔道，将药物精准递送到细胞内部。这听起来简单，但想要在体内真正实现精准、高效、安全的局部递送，需要解决两个难题。

首先，一个器件要想植入人体内，一定要具有轻、薄、能够装载药物还能产生电场这几个核心特征。然而，传统的微纳加工技术主要基于硅基材料，制作出的器件较大，并不能满足药物递送“植入体内”的需求。我们研发的芯片使用柔性电子材料，形成了六层微纳结构电子贴片，可直接附着在器官表面。这个复杂的微型系统巧妙地将药物装载、电场启动、纳米级电场聚焦以及药物的精准递送等功能整合在一起。对比传统的电递送方法，这一系统的药物分子递送速度提升了上万倍。

第二个核心难点是器件进入人体后如何降解的问题。既然这个微型系统需要植入人体内工作，那么它完成任务后必须能够安全地在体内降解吸收。为此，每一层都要选用可降解的材料。我们精心筛选了一系列具有良好生物兼容性的材料，通过精密的微纳加工工艺，将这些可降解的材料制成器件。这样，整个“创可贴”系统在完成其药物递送使命后，就能在体内自然分解消失。

精准医学时代已经到来，临床应用新需求不断给科研工作提出新要求，我们必须将不断努力，提高药物递送的精准度和效率，助力精准诊疗加速发展。

更灵活

“医”有所呼

北京大学首钢医院泌尿外科副主任 王刚

临床中，传统的“开腹手术”方式，医疗团队面临着视野不清、操作困难、难以彻底清除病灶等多重挑战。随着技术进步和先进设备的引入，泌尿外科已经由“开腹手术”时代进入微创时代，在高清显像系统的帮助下，还可以实现无出血、无损伤手术。

但是，传统的腹腔镜器械需要医生亲手操作，这就导致两个问题，一是人类关节活动极限对于手术本身的限制；二是医患必须处于同一时空，而医疗资源分布不均匀，可能导致部分患者不能得到最有效、最及时的治疗。

为解决这些问题，机器人外科手术系统应运而生。比如国外某著名机器人手术系统，一经推出就受到外科医生的欢迎。但它价格高昂，还存在手术创口较大、创口数量较多等弊端，可能导致患者体表创伤明显、术后疼痛等问题。

因此，急需开发具有更高稳定性、更大灵活性、创伤更小、可突破时空限制、价格亲民的机器人手术系统，为广大患者带来更优质、更精准、更安全的治疗体验。

“工”有所应

上海交通大学机械与动力工程学院教授 徐凯

外科手术正在经历一场由“多孔”向“单孔”、再迈向“无痕”的深刻变革。单孔腔镜手术作为微创领域的重要方向，对手术器械的灵活性、稳定性与精度提出了极高要求。而现有的单孔器械手术，因空间重叠与器械干涉，医生操作负担沉重，难以大范围推广。为此，我们启动了术锐单孔手术机器人的研发。

要推动技术从概念走向产品，首先要将临床医生的需求转化为工程语言。我们通过对偶连续体机构与超弹性材料的应用，自主研发“蛇形臂”核心技术，解决了单孔机器人在人体狭小腔体中“进得去、够得到、动得开”的难题，实现了真正意义上的多自由度、多术式、跨专科的手术适配能力。医生再不必为“器械打架”烦恼，仅在单一切口下即可完成复杂精细的操作。

我们深知，工程能力必须持续贴近临床现场进行迭代，只有通过高频、深度的医工交叉合作，才能推动工程技术和医疗技术共同进步。目前，我们研制的单孔手术机器人已在国内多家顶级医院完成超过1500例临床应用，涵盖泌尿外科、妇科、胸外、普外、小儿外科等多个领域，手术效果稳定，患者恢复良好。值得骄傲的是，今年4月，在苏州，中国医生团队利用我们的机器人系统，“跨越”8000公里，成功为远在罗马尼亚的患者实施了一场远程胸外科手术，验证了中国原创技术的可靠性。

未来，随着人工智能、图像导航、远程操控等新技术的不断融入，我们有信心让手术机器人变得更加“聪明”，为全球更多患者带来更安全、更精准、更微创的治疗选择。