医工融合是医学发展的动力,是工程科学永恒的主题。当前全球医疗器械产业持续快速发展,展现出极为广阔的发展前景,新一代生物、信息、制造技术快速向医疗器械领域汇聚,医疗器械国际竞争已成为国家竞争战略的重要前沿。医工交叉发展不仅符合国家“健康中国”战略,生物医学与工程科学的交叉也是科技领域发展的重要热点和趋势。
山东大学日照智能制造研究院医工融合研究中心是为贯彻落实国家创新驱动、健康中国与军民融合重大战略部署,推动理工科技与医学应用紧密结合,搭建的融通智慧、科技共赢的科技合作和成果转化平台。研究中心依托山东大学医工融合战略伙伴,与山东大学齐鲁医学院等医学机构建立优势理工科和医学应用紧密结合的协同创新体制,聚焦“健康中国”大课题,跨机构共同开展医工融合关键技术攻关、创新产品开发与成果转化、医工复合型高层次人才培养,促进先进诊疗技术与医疗设备的开发,服务人民健康福祉。

作为山东大学日照智能制造研究院医工融合中心的负责人,宋清华教授对山东大学医工研究中心如何开展医工交叉进行了深入的介绍。中心将学科交叉作为科学研究之本,在学科布局上推动工程学科与医学各领域不断交叉融合,在人才培养方面推动医工交叉与人才培养和师生成长相结合。通过医工交叉融合,目前学院与多家高水平医院建立密切合作关系,联合培养博硕学生和攻关科研项目,与众多医疗器械行业领域的重点企业建立了长期稳固的战略合作伙伴关系,已经形成了“政—产—学—研—医”深度合作的良好格局。同时,宋清华教授还对医工融合研究中心相关情况进行了介绍。“围绕重大项目培育、医学应用开发、企业/医院对接及成果转化三类任务,进行布局,建立研究团队,多途径研究经费资助与资源配置,管理及服务,形成从目标到成果转化以及知识产权各方权益合理分配的全周期事务责任保障机制。”在宋清华教授的带领下,医工融合研究中心将研究方向聚焦于四大领域。
基于微创手术的虚拟仿真技术主要是在微创介入治疗是在医学影像设备的导航下,将精密器械贯穿人体重要器官到达人体病变靶点区域,从而对人体病变组织部位进行检查和局部治疗。通过虚拟现实技术的帮助,能在显示器上重复地模拟手术,寻找最佳手术方案并提高熟练度。在远距离遥控微创手术,复杂手术的计划安排,手术过程的信息指导,手术后果预测及改善残疾人生活状况,乃至新药研制等方面,虚拟现实技术都能发挥十分重要的作用。
生物医用材料的应用及机制研究主要是对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料。它是研究人工器官和医疗器械的基础,已成为当代材料学科的重要分支,尤其是随着生物技术的蓬勃发展和重大突破,生物医用材料已成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。分别通过激光、酸蚀、碱热、喷砂、细微铣削、阳极氧化、纳米压印以及3D打印等技术,创造钛材料表面数十种基于仿生学的微纳米多级结构。
医疗机器人系统及装备机构设计技术主要是通过对医疗机器人的系统设计、机构与传动设计、人机交互等方面的研究,解决了现有医疗机器人精度低、操作复杂的难题,实现了医疗机器人的高精度、高安全性、高舒适度设计。
康复机器人直接对患者肢体进行操纵,因而其设计必须从患者的需求出发,同时符合临床康复训练的规律。设计开发自主协力式运动康复训练智能车,模拟医学教练专家辅助指导骑行模式,充分调动患者主动运动意愿;实时反馈训练生理数据,评估个体主动运动能力、机能能力和治疗效果,从而动态地调整电机阻力、转速和骑行时间。协助帕金森病等运动神经元患者进行锻炼,达到提高运动机能、高效康复治疗的目的。
宋清华教授强调,推进医工融合要全力加快协议落实,一是推进人才培养协同,考虑采取联合培养、一贯制培养等模式,加强人才培养全链条式协同;二是建立一流创新研究平台,推进与研究机构和医疗集团合作,以医工融合研究院为载体,创新运行机制,加快提升人才、技术、平台、成果的汇聚能力,产出医工融合大成果。
据了解,医工研究中心目前通过与医学机构和医疗设备开发生产企业合作,突破了一些关键技术,形成一系列成果,发表多篇学术论文与专利,并将成果服务于医疗产品的关键技术攻关、医学产品开发、医用成果的转化。
医工研究中心汇聚了大批智能装备领域技术人才,其中主要负责人宋清华教授是机械工程学院副院长、国家优秀青年基金获得者、山东省杰出青年基金获得者、山东大学齐鲁青年学者、高效洁净机械制造教育部重点实验室副主任。刘战强教授是山东大学机械工程学院学术委员会主任、国家杰出青年科学基金获得者、山东省“泰山学者”特聘教授、国务院政府特殊津贴专家、教育部新世纪优秀人才、山东省杰出青年科学基金、山东省高效切削加工工程技术主任。另外还有其他优秀人才为医工研究中心贡献着自己的力量。
宋清华教授总结道:未来的医学科学将伴随医学与工程技术的结合(即医工结合)而向前发展。尤其在医疗器械的制造方面,工程技术的发展、仪器设备的更新换代,将不断促进医学的发展。因此,通过医工结合,研发具有中国自主知识产权的高性能医疗器械重点产品,势必成为《中国制造2025》的迫切任务。而我们的目标是将医工研究中心建设成为省内乃至国内医工交叉领域一流的创新平台,加快推进医工融合,探讨服务国家战略需求,搭建融通智慧、共谋共赢的交流平台。希望各方推进优势互补,抢抓机遇,为“双一流”建设和健康医疗发展作出新贡献。