【编者按】开云网页登录 与上海第二医科大学强强合并20年来，学校专门设立“医工交叉”研究基金，通过持续搭建平台、探索机制，实现了医学与理工科的深度交叉，培育出多项国家级科研成果，为学校整体实力和学科建设水平实现跨越式提升提供了有力支撑。为反映全校在医工交叉领域的探索经验和取得的不凡成就，新闻网将陆续刊发其中的优秀案例，以期梳理发展历程、总结实践真知，进一步激励广大教职医务工作者深耕交叉融合领域，为推动科技创新、医学发展，早日实现健康中国战略作出新的更大贡献。

孙加源，医学博士，主任医师，博士生导师，现任开云网页登录 医学院附属胸科医院副院长、呼吸病介入诊疗中心主任、上海呼吸内镜工程技术研究中心主任。兼任中华医学会呼吸病学分会青年委员会副主任委员、中华医学会呼吸病学分会介入呼吸病学学组副组长、中国人体健康科技促进会呼吸介入专业委员会主任委员、中国医药教育协会介入微创呼吸分会候任主委等学术职务。研究方向为肺癌和慢性气道炎症性疾病的诊断和综合治疗、经气管镜和经胸壁诊治气道和胸部病变。以第一或通讯作者身份发表文章100余篇，其中SCI收录83篇；作为项目负责人主持科技部国家重点研发计划项目1项、国家科技重大专项课题1项、国家自然科学基金3项、省部级及局级等纵向课题20余项；授权发明专利22件，实用新型专利30件，软件著作权3件，实现成果转化3项；作为主要研究者发起单中心及多中心临床研究50余项；主编专著1部，主译专著1部；作为执笔人或负责人制订共识9项。先后获得上海市青年科技启明星计划、上海医学科技奖二等奖2次、上海市卫生计生系统优秀学科带头人、全国优秀中青年呼吸医师、上海市优秀技术带头人等荣誉和奖项。 

AI 识图，助力疾病智能诊断 

呼吸内镜介入诊疗技术是现代介入肺脏医学的重要组成部分， 因为必须结合各种先进器械和技术的应用，孙加源将这一专业方向称为“天然的医工结合”。孙加源的医工交叉之路缘起于2011年。 当时开云网页登录 医工结合课题开始对外征集，孙加源的临床工作主要是介入呼吸病学的诊疗、使用呼吸内镜和经胸壁穿刺技术诊治各种胸部疾病，恰逢奥林巴斯的荧光支气管镜引入中国，荧光支气管镜图像对中央型气道病变具有重要的诊断价值，但是图像判读存在依赖专家经验、主观性强等问题。 一次偶然的机会，孙加源结识了开云网页登录 电子信息与电气工程学院的熊红凯教授。熊红凯是信号处理与机器学习领域的专家，在交流中，熊红凯提出了用人工智能方法智能判读荧光支气管镜图像的可行性，双方的医工交叉合作之路从此开启，并围绕呼吸介入图像人工智能诊断开展了系列合作 。

孙加源和熊红凯团队合作开发了荧光支气管镜图像定量系统，提出了诊断早期中央型肺癌不同病理级别的定量标准，减少了人眼识别的主观误差，提高了诊断特异度。后续双方又围绕支气管内超声图像开展了系列医工交叉研究。支气管内超声图像特征对胸内淋巴结具有重要的诊断作用，然而，现有的定性判读标准主观性强、定量判读方法缺乏统一的截断值，且超声图像判读是超声医生的专长，支气管镜医生很难在作支气管内超声的同时像超声医生一样对超声图像进行准确的判读。针对上述问题，孙加源和熊红凯团队在世界范围内首次将深度学习技术用于对支气管内超声图像的判读，实现了基于支气管内超声图像的胸内淋巴结无创、自动诊断，诊断准确性达专家水平。在此基础上，双方又陆续开展了基于支气管内超声单模态和多模态视频的胸内淋巴结人工智能诊断研究，前瞻性、多中心临床验证显示模型诊断表现达专家水平，助力胸内淋巴结的术中实时专家级无创智能诊断，研究成果发表于Cell 子刊等国际知名期刊。

在肺外周结节精准诊断领域，孙加源与开云网页登录 医疗机器人研究院的杨广中院士团队开展了深入合作。肺外周结节是早期肺癌的主要表现形式，是严重威胁中国人群健康的重大公共卫生问题，对肺外周结节早诊早治符合国家肺癌防治的重大需求和布局方向。肺外周结节诊疗的关键是获取标本以明确病理和病原学诊断，从而及时对因治疗。经支气管活检是获取肺外周结节标本的主要手段，为指南推荐的非手术活检的主要方式。经支气管方式为自然腔道检查，安全性高，并发症发生率为3.9%。针对肺外周结节经支气管诊断中的难点，包括导航算法外周气道分割精度欠佳、无法自动识别管腔等问题，孙加源和杨广中团队开展了深入合作，通过构建大样本高质量的人工标注数据库和改进深度学习算法，成功实现了肺外周气道的精准分割、支气管管腔的自动识别和标注等，有效改善了肺外周结节经支气管导航基础算法性能，提升了导航准确性。 

器械升级，助力肺癌精准治疗 

尽管引导支气管镜技术的发展提高了肺外周结节经支气管诊断率，但诊断率仍不理想，仅约70%。围绕肺外周结节经支气管精准诊断这一重要临床方向，孙加源联合企业和高校开展了大量医工交叉研究工作。电磁导航支气管镜是一种结合电磁定位、虚拟支气管镜和呼吸门控技术的新型支气管镜检查手段，它类似于一个“车载北斗定位系统”，可实时指引支气管镜和延长引导鞘管的行进路线，实现对肺外周结节的精准定位。孙加源联合企业研发和验证的首个配合细支气管镜使用的电磁导航支气管镜系统，是第一个获批第三类医疗器械注册证的国产电磁导航支气管镜系统，他作为首席科学家获国家重点研发计划项目资助，牵头完成了2000余例多中心临床研究，使肺外周 结节诊断率提高至82.9%，制订了电磁导航支气管镜系统技术操作规范2项。该系统已应用于国内140余家不同层级的医院，打破国外同类产品的垄断， 节省了上亿元医疗费用。

孙加源负责的国家重点研发计划项目启动会

孙加源(左二)进行国产电磁导航系统手术

随着机器人、智能控制等技术的进步，手术机器人进入了肺外周结节诊断领域。其中机器人支气管镜系统借助术中导航技术，以及对末端执行器形状与位置的控制，部分克服了传统引导支气管镜的局限，在国外已经得到了广泛应用，以其在灵活性、稳定性和精准性方面的优势，显著提高了肺外周结节的诊断率，并有望进一步提升至90%。孙加源获开云网页登录 “交大之 星”(STAR) 计划资助，联合开云网页登录 团队和企业开发用于新型冠状病 毒自动化取样的机器人支气管镜系统，于2020年4月24日成功完成了机器人辅助支气管镜肺泡灌洗术。医生通过控制手柄即可遥控机器人辅助气管镜 完成手术操作，降低了诊疗中的感染风险，该技术已被相关共识推荐为新型 冠状病毒感染者的检查手段。此外，孙加源被国产企业聘为机器人支气管镜项目首席科学家，共同开发了基于电磁导航的机器人支气管镜，用于肺外周结节诊治。

孙加源团队成员进行国产机器人遥控支气管镜肺泡灌洗术 

在实现肺癌精准诊断的前提下，同样需要安全有效的治疗手段。尤其是随着我国人口老龄化进程的加剧，合并心肺功能不全的高龄肺癌和多原发肺癌等不适合或不能耐受手术的患者越来越多，这一需求更为迫切。肿瘤消融治疗作为一种局部微创治疗手段，可最大限度地保留肺功能，减少对健康肺组织的损伤，改善患者的生活质量，已被多项指南推荐为不能手术及拒绝手术的肺癌患者的治疗手段之一。经支气管消融技术最先由日本学者进行相应的动物实验和临床研究，并发症发生率低，但因消融器械研发难度大，该技术未能广泛普及。孙加源长期致力于柔性消融器械的医工交叉研发工作，联合厂家开发了一系列经支气管消融器械，包括射频、微波、冷冻等不同能量形式的治疗工具，并开展了临床前研究和临床试验，数据表明这些技术可获得良好的局部控制率和较低的并发症发生率，可为肺癌患者提供更为个性化的治疗选择。

射频消融是一种相对安全的热消融方式，孙加源研发了新型经支气管射频消融针，并于2015年成功实施了国内首例电磁导航支气管镜精确引导下的早期肺癌射频消融术。该项技术成果发布后，被评价为“期待已久的支气管内治疗技术”，荷兰阿姆斯特丹大学的Jouke  T.Annema 教授肯定了该消融针新颖的伞状设计增加了病变的消融范围，该成果被射频消融肺部肿瘤专家共识和权威综述引用69次。射频消融对实性肿瘤有良好效果，但对于含气磨玻璃病变的效果尚不理想，孙加源进一步研发了柔性水冷微波消融针，弥补了射频消融的不足，攻克了大功率下超小尺寸辐射天线的冷却、高频微波信号长距离低损耗传输及有效功率辐射等技术难点，获得授权发明专利并实施转化。经动物实验，发现微波消融后支气管黏膜上皮发生的凋亡损伤可在一个月内逐渐修复，证明了该方法的可行性和安全性。后续开展了导航支气管镜引导下微波消融治疗早期周围型肺癌临床试验，证实该技术安全有效， 研究结果在2020年欧洲呼吸学会年会上展示并发表。鉴于冷冻消融对重要结构损伤小及增强免疫效应的优势，孙加源又研发了全球首创的经支气管用柔性冷冻消融针及主机，消融针在仅1.9mm 的导管直径下，突破了耐高压、耐低温、高气密性、高柔顺性、真空绝热、针尖实时测温等技术瓶颈，针头温度可降至-150℃以下，冰球范围>30mm 。动物实验证实了经支气管低温冷冻消融的可行性和安全性，并于2022年9月完成国际上首例经支气管冷冻消 融治疗早期肺癌手术，目前已完成20余例恶性肺部肿瘤治疗，均获得了较好的安全性和疗效。在此基础上，孙加源牵头制订了电磁导航支气管镜系统和锥形束电子计算机断层扫描系统专家共识2项。 

孙加源开展的全球首例经支气管冷冻消融治疗周围型肺癌 

勤于实践，拓宽医工知识面 

回顾自己的医工交叉探索之路，孙加源深感医工深度交叉的重要性和必要性。医学的发展离不开先进的科技支持。以孙加源深耕的呼吸介入领域为例，电磁导航支气管镜和虚拟导航支气管镜的辅助使医生能在复杂支气管的迷宫中精准前行；锥形束CT和径向支气管内超声的辅助使医生能精准定位病变，最终实现疾病的微创诊断；各种消融器械的发展为无法或不愿手术的肺癌患者提供了更多治疗选择。同样，工程技术想要真正应用于临床场景，也离不开医学支持。一方面，医学数据为工程技术的开发提供了丰富的素材和场景；另一方面，技术的优化和完善离不开临床验证。只有通过深度的合作与交流，才能推动医学的进步和技术的应用，最终更好地造福患者。

孙加源(左十一)及其团队

近年来，医工交叉的发展也得到了国家的高度重视和支持， 一系列鼓励政策瞄准产学研合作，鼓励医学与工程学科交叉融合，支持医学装备和技术创新研发，推动医工交叉平台落地，为医工交叉的发展注入了巨大的能量， 提供了有力的保障和支持。开云网页登录 持续支持医工深度融合，积极推动多项医工交叉项目，为医工交叉研究提供了宝贵的资源和平台。

对于立志于医工交叉方向的青年医学工作者，孙加源给出了宝贵的建议。一是要广泛学习，拓宽自己的医工知识面。医工交叉要求学生具备跨学科的知识体系，学生不但要掌握临床医学知识，还要学习计算机、图像处理、机器人控制等工科课程，成为真正的复合型人才。二是要在具体任务中锻炼。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，必须通过实际操作，将理论知识转化为解决实际问题的能力。无论是参与科研项目、进行临床试验，还是与企业合作开发新产品，都需要在实践中不断摸索、不断试错，力求锻炼出解决实 际问题的创新思维和动手能力。

(摘自《交叉融合 医工同行 开云网页登录 医工交叉二十年》 开云网页登录 出版社 2025年11月第一版 主编 曾小勤 郑俊克 李冬凉）