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医学创新有赖医工结合
2025-07-12 10:55:01 来源：光明日报
【医界观察】
医学与工程学的深度融合正成为引领医疗变革的关键力量。医工结合不仅促进了疾病诊治方式的转型，更成为推动“健康中国”战略目标落地的重要支撑力量。
笔者长期从事骨科临床医学研究，在医学各专科中，骨科尤为依赖工程技术的支撑和创新。从人工关节、内固定器械，到手术导航、康复设备，几乎每一个诊疗环节都与工程密切相关。骨科技术的每一次进步，都离不开一个核心逻辑——从临床实际问题出发，以患者需求为导向，借助工程手段实现精准高效的解决。
从临床实际出发，以患者需求为导向
骨科疾病涉及骨骼、软骨、肌肉、韧带等多个组织结构，病因复杂、类型多样，对诊断和治疗的精准度提出了更高要求。随着人口老龄化加剧和人们健康意识的增强，慢性退行性病变、运动损伤等发病率明显增加，这也带动了骨科医疗技术的发展需求。
骨科之所以成为医工融合的重点领域，首先在于其病理特征和技术属性的高度契合。例如，人工关节和内固定器械对材料性能的依赖极强，需要具备优良的生物相容性、机械强度和耐腐蚀性，需要材料科学的不断进步来能满足临床的新需求。此外，医学影像与计算机视觉的发展支撑了术前三维建模、术中精准导航和术后康复监测，构成现代骨科精准医疗的技术基石。微创手术技术、手术机器人、3D打印等新兴技术不断应用于骨科实践，提升了疗效与安全性；而康复阶段对智能化设备的需求，则推动可穿戴传感器、辅助训练设备和数据分析算法持续发展。
骨科医工结合的真正出发点，在于识别并解决临床中的实际问题。只有深度理解临床需求，技术创新才能找到真正的落脚点。
首先，在发病机制研究方面，老龄化带来的骨质疏松、骨性关节炎、脊柱退行性病变等疾病负担不断加重，需要对其生物力学机制和分子病理过程开展系统、深入研究。这些认知将为下一代药物和器械研发提供理论支撑。例如，关节表面材料的设计正从“抗磨损”向“模拟天然软骨润滑环境”转变，这种设计理念正是建立在临床长期反馈与病理研究的基础上。
同时，随着生活方式变化和运动参与度提高，韧带、软骨和半月板损伤等运动损伤越来越常见，并趋向年轻化。这些损伤对修复材料的柔韧性、生物降解性、愈合诱导能力等提出了新要求。工程师需基于医生的反馈，不断迭代修复材料和微创手术器械，以降低术后并发症并缩短康复周期。
复杂骨折，尤其是多发、粉碎、关节内骨折，对内固定器械的设计提出挑战。工程技术需要模拟骨折愈合过程中的应力分布，为医生提供更具稳定性和生物力学优势的固定方案，以提升愈合质量。
呼唤学科全链条的工程技术支撑
骨科医疗覆盖从预防、诊断、治疗到康复的完整链条，而每一环节都紧密依赖工程技术的进步。
在疾病预防领域，临床需求已延伸至健康管理前端，例如通过可穿戴设备实现对骨骼肌肉状态、跌倒风险等指标的实时监测，并结合人工智能进行数据分析与预警。特别是在老年人群中，防跌倒往往比治疗骨折更重要。因此，防护材料、智能鞋垫、跌倒检测传感器等工程产品应运而生。
在精准诊断方面，影像设备和图像处理算法不断演进。医学影像与人工智能结合，可实现对骨肿瘤、微骨折、软骨损伤的早期识别。
在治疗环节，新型植入材料持续成为热点。例如碳纤维复合材料、可降解镁合金等，均在临床应用中展现出良好前景。手术机器人则以其高精度、高稳定性改变了传统手术方式，尤其在脊柱、关节、骨盆骨折等手术中已逐步成为标准配置。未来，人工骨骼、生物支架与干细胞结合的组织再生技术，有望极大提升骨科病患的医治疗效。3D打印技术的应用也不断拓展，可定制化特性使其在骨盆、脊柱等解剖结构复杂区域的重建中具备显著优势。此外，不仅骨科植入物可以实现个性化匹配，术中导板也能通过打印精准辅助定位，大幅提升手术效率和准确性。
在康复领域，康复机器人、智能训练系统、可穿戴动作捕捉设备逐步应用于临床，大数据算法赋能可进一步促进实现个性化康复指导和精准数据反馈。
从“想法”到“产品”，亟待解决转化问题
尽管医工结合的成果不断涌现，但要实现从“想法”到“产品”的高效转化，仍需解决多重难题。当前最大挑战之一，是医学与工程之间的学科壁垒。医生缺乏将临床问题转化为工程语言的能力，工程师也难以深入理解临床流程和评价体系。此外，成果转化所需的验证周期长、资金投入大，也影响了科研人员的积极性。破解这些问题，需要多维度协同，包括加强复合型人才培养、建设多元合作平台、优化医生和科研人员的创新转化激励机制、推动企业发挥产业化桥梁作用。
近年来，骨科领域基于医工结合的创新成果不断转化为临床应用。国产手术机器人获批注册，高端国产医疗器械在核心零部件和系统集成领域加速突破，多个可降解骨修复材料和3D打印植入物投入使用。新型影像导航系统、智能康复设备逐步推广，提升了医疗效率与患者满意度。同时，围绕这些技术的行业标准和临床路径也在不断完善，构建起从研发到临床应用的闭环管理体系。放眼未来，骨科医工结合将进一步朝着智能化、微创化、个性化方向发展。人工智能、大数据、数字孪生等前沿技术的融合应用，将为骨科诊疗开辟全新空间。
技术进步的核心依然在于“需求牵引”。唯有以临床问题为起点，构建从医启程的创新生态，才能让科技真正战胜疾病，服务患者。
（作者：李广翼 马昕，分别系上海市第六人民医院国家骨科医学中心副主任医师，上海市第六人民医院党委书记、国家骨科医学中心主任）
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