2019年底突然爆发的新冠肺炎疫情，至今仍在全球范围内肆虐，给整个人类社会都带来了非常深刻的影响！在这次疫情防控人民战争中，涌现出了很多可歌可泣的英雄故事，我们国家的制度优势、民族精神，也得到了充分展示，发挥了非常重要的作用，为全球所赞叹。但不可忽视的是，这次疫情为我们敲响了警钟，暴露出我国在公共卫生、临床医疗、应急响应等方面仍然存在一系列问题。认识到这些问题和短板，进一步思考和研究，是我们改善和提高的必要条件。外科梦工场一直秉承“以临床实际问题”为导向的研究宗旨，组建理工医交叉团队开展协同研究，联合攻克重点技术难题，在此发布亟待突破的临床十大瓶颈问题。
1.如何使外科手术更精准、更微创甚至无创
目前，外科手术切除仍然是根治性治疗绝大多数实体肿瘤的首选策略，但对于中晚期、复杂肿瘤的切除，手术难度显著增大，并发症也明显变多。因此，针对复杂肿瘤的精准切除，如何实现根治性切除与器官功能保护的完美平衡是当前外科面临的巨大挑战。已有先期探索通过影像大数据分析，结合功能性的病灶荧光成像，以实现病灶切除的术前规划与术中导航，还可以在术中准确检测微转移灶、阳性淋巴结，从而提高治疗的安全性与有效性。另一方面是微创。风靡全球的达芬奇手术机器人更是突破了外科手术的诸多极限。未来的微创手术还将解决怎样在更小创伤的前提下，实现更多、更复杂的功能？如触觉反馈、视觉诊断、更多自由度等。
引自：方驰华，张鹏，罗火灵，等．增强现实导航技术联合吲哚菁绿分子荧光影像在三维腹腔镜肝切除术中的应用[J]．中华外科杂志，2019，57（8）：578-584．
2.如何阻断和调控组织器官纤维化和瘢痕形成
瘢痕形成是组织修复的常见病理变化，可见于各类组织器官，但是过度的瘢痕愈合可导致一系列复杂临床问题，比如：皮肤过度增生的瘢痕会导致关节挛缩、容貌毁损；胆道过度增生的瘢痕会导致胆道狭窄，发生黄疸、胆管炎；肝脏、肺脏的纤维化也会进一步导致器官硬化、功能障碍。外科梦工场在磁压榨胆道疏通、高频脉冲电场减少复杂感染创面瘢痕愈合等方面进行了一些探索，也取得了一些进展。但总体而言，纤维化和瘢痕过度形成的问题仍然缺乏有效的治疗手段。
3.如何实现器官的体外修复及长期保存
器官移植目前依然是治疗终末期器官功能衰竭的唯一有效手段，但随着人们生活水平提高以及人均寿命的延长，边缘供体器官的数量逐渐增加，这些边缘供体的可控性较差，存在一定的质量隐患，可能会导致更多的移植并发症。所以，在体外对器官进行修复、功能评估，并实现长期保存，甚至建立“器官银行”，是提高器官利用率的关键。
4.异种器官移植的临床应用
据统计，每年全球约200万人需要器官移植，而器官捐献数量远低于需求。在这种背景下，异种器官移植研究成为解决“移植器官荒”的重要途径。目前，采用转基因猪作为异种移植的器官来源已基本成为共识，一头猪的器官可广泛用于人体角膜、皮肤、胰岛、韧带、肾脏、心脏、肝脏等器官的移植。目前，异种器官移植仍然面临着异种病毒传播、免疫兼容性和功能兼容性三大技术难点。
5.持续生命监测和支持系统的可穿戴或可植入
各大医院血液透析病房或者门诊常可见到硕大的透析机禁锢着大量的终末期肾衰竭患者，他们每隔几天就要到医院报到，接受漫长又痛苦的透析治疗，生活质量非常低！传统的透析治疗还存在着操作复杂、成本高昂、交叉感染等诸多问题。因此我们希望能开发可穿戴或可植入式的人工器官，体积小、重量轻、便于携带，可以挂在皮带上，或者整合到马夹上，从而改善患者的活动能力和自主性，提高生活质量。目前这类设备的研发还处于初级阶段，问题很多，但前景广阔。
6.多重耐药菌和凶险感染
抗生素的发现在人类战胜各种感染性疾病的过程中发挥了关键作用。但是，日益突出的多重耐药菌问题又成为近些年来临床治疗的一大难题。据预测，若当前的耐药菌态势没有被遏制，在2050年，每年将会有1000万人因缺乏有效抗生素而死于耐药菌感染引起的各种疾病，中国的情况则尤其严重。除了严格的抗生素管理制度以外，有没有更新、更有效的办法？有人已经在人工智能耐药菌预测、物理消杀、隔绝保护等方面进行了前沿探索，其中包括：LED紫外光杀灭病毒，高压电脉冲、等离子水杀菌，通过内镜，穿刺介入等方式将物理能量导入体内等等。
7.移动影像和即时检验（POCT）
相比于传统的影像和实验室检验，POCT即时检验具有快速便捷、操作简便、高效、成本低、时间短等特点，不受时间、地点限制，可以24小时全方位为病人服务。尤其是在类似新冠疫情这样的复杂情况下，POCT的优势不言而喻。目前应运而生的POCT产品层出不穷，但开发真正能够达到与临床检验实验室的结果相一致的高精准、操作快速、便捷的产品是医工结合的热点问题。
8.药物的精准递送
以传统的肿瘤全身化疗为例，严重的不良反应常常让人望而生畏，降低了病人的依从性和生活质量。抗肿瘤药物对其作用靶点的精准递送是提升药物治疗效果并降低其毒副作用的有效方法。除了肿瘤治疗之外，药物递送系统还可以在突破特殊血液屏障方面发力，比如血脑屏障、腹膜、眼睛等等，对麻醉镇静、精神疾病的治疗也有巨大优势。有研究尝试利用电场、磁场、超声、光能来实现药物递送和释放，同时还可以与具有某些理化特性药物在靶区相互作用，实现疾病的多模态治疗，如光热治疗、磁热治疗、光动力、声动力治疗等。
9.再生和重建的创伤修复新模式
糖尿病足的皮肤缺损，肿瘤或者外伤导致的颌面缺损，骨盆、脊柱等大关节的创伤，以及肝肾等实质脏器的严重损伤，都是创伤修复的重大课题。传统的创伤修复主要以外观整复为主，对功能的关注较少，效果也很有限。再生医学、干细胞治疗、组织工程、生物材料、3D打印等学科的飞速发展，为实现组织器官再生、重建提供更多的手段和方法，传统的重建外科技术与这些新兴学科知识的结合，将产生一系列新的治疗手段，从而使创伤修复的模式由‘拆东墙补西墙’，向‘重建和再生’的阶段发展。在这个过程中，个性化、生物化、功能化将是需要研究解决的重点问题。
10.如何解决职业暴露与交叉感染
根据一项来自全国319家医院的调查，在2000-2016年期间, 护士锐器伤发生率为81.93%。在新冠肺炎期间更是有大量的医护人员在隔离和救治患者的工作中被暴露感染，甚至献出生命。临床上某些危险性和伤害性高，又相对简单、机械、重复性的工作能不能由机器人代替或者在医生的控制下完成？钟南山院士团队新近开发了一款名为“灵采”的咽拭子采样机器人，可以自动完成受试者登记、取拭子、拧盖、装瓶、试剂保存等功能。外科梦工场团队也在胆道造影、吸痰等方面研制了机器人系统，在交大一附院、唐都医院投入了临床试用。类似的例子还有很多，临床意义非常大，市场也很广阔。
以上就是外科梦工场视角下亟待突破的十大临床瓶颈问题，希望能引起从事医工结合研究的同道们的兴趣。我们也相信，这些临床难题，必将在医工结合技术创新的旗帜下被逐一攻克！
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