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医工融合谋创新——看《图像识别和机器学习》《系统生理工程学》

发布日期:2021年08月05日 08:01 点击次数:

[本站讯] 在医工融合发展、创新引领未来的时代背景下,今年暑假,控制科学与工程学院推出了一系列介绍“以工科思维解决医学问题的实践”的暑期课程,鼓励学生们努力成为复合型人才。其中,《图像识别和机器学习》和《系统生理工程学》两门医工融合交叉课程吸引了来自济南、威海、青岛各校区不同学院的同学们,以线上教学的形式带领同学们从医科、工科两种角度理解现在学科的发展,开拓自身眼界。

在疫情背景的烘托下,社会行业对智能化医疗的需求日益迫切。这两门暑期课程结合时代需要,开展特色课程,致力于在医工融合的道路上有所突破,迸发新的火花。《图像识别和机器学习》邀请到日本立命馆大学研究院陈延伟教授授课,《系统生理工程学》由山东大学控制学院李玮教授担任负责人。在老师的带领下,同学们跳出学科局限,放眼科学前沿,亲身感受到医科与工科在彼此碰撞中摩擦出的绚丽火花。

工科角度切入:碰撞思维,以工融医

《图像识别和机器学习》吸引了全校各个专业的学生,除了医科、工科背景的学生,还有很多来自基础理论学科的同学、想要深化专业知识的专业对口学生、想要开拓眼界的其他背景学生……来自十余个学院的百余名同学加入到课堂中,科学性和趣味性成为陈延伟教授课程中需要兼顾的重点。因此,针对“图像识别”方面的专业知识,陈延伟教授对课程讲授进行了精心编排,一方面避免讲的太深,使同学们能够理解其中蕴含的奥秘,另一方面又避免讲的太浅,使同学们真正有所收获,理论讲授和实际操作的现场演示,都争取将理论知识可视化,前沿理论也变得浅显易懂。

在课程中,来自不同学科的同学通过老师生动的讲述认识到许多利用工科知识克服医学难题的例子,利用机器深度学习提取肿瘤边界,精准切割推动医疗精确化进程;借助智能算法预设手术路径,减少创伤加快康复进程;数字人体模型的建立、三维骨骼的重构、立体器官的分离……近年来,医工融合通过智能化手段推动了医疗水平的飞跃,向着“创伤小、更精确、恢复快”的目标大步跃进,这些前沿知识也使得同学们深深思考自身专业与其他专业之间千丝万缕的联系。

来自智能医学工程专业的王冰洁在谈到课程体验时说:“打破学科之间的壁垒,体验学科交叉与知识碰撞的喜悦。一方面,正好和专业知识对口,加深了对专业课程的理解,另一方面,纵横科学前沿,感受前沿知识的魅力,初步了解深度学习,为今后学习做好铺垫。”课程最后,满屏的“谢谢老师,老师辛苦了”,道出了同学们对老师辛勤付出的感谢,大家共同期待着下次共同学习的机会。

医学角度切入:创新方式,寓工于医

了解人体基本构造,清楚器官基础功能,从细胞的生理功能到系统的相互配合,微观入手夯实医学基础知识,从医学角度切入,只有以基础医学知识作为杠杆的支点,才能在工科的辅助下翘起整个人类健康事业。因此,《系统生理工程学》一课以生理学为引子,将工科发展与其的联系娓娓道来。

心脏作为人体血液的动力泵,各项指标暗含了人体的状态密码,如何把这些密码转化为计算机上可观可衡量的数字呢?这其中借助了许多工科手段。了解心电信号产生机制,更好地和工科处理手段结合,利用MATLAB软件对心电信号进行预处理。呼吸干扰会对心电信号的基线造成一定影响,这就需要借助工科手段进一步减小误差。立足工科,编写代码函数,解决医学问题,二者相互促进,共同发展。

李玮教授采取新颖的授课方式,线上直播与短视频录课模式相结合,讨论题测试题相互搭配,专业知识结合形象比喻,通过类比使同学们更好地理解运行机制,确保真正有所学、有所获。课程设计立足基础医学院的必修生理课程,结合工科思维,创新性地扩大适合医工融合方面的医学部分知识比例,对于学习侧重与学习重点进行创造性地完善,有所突出,详略得当。课程开展按照“总分总”的方式进行,首先向同学们展示本节课程内容提纲,然后对知识点具体内容进行深入浅出地细致讲解,最后强调本节课的重点内容,由浅入深,环环相扣,得到了同学们的一致好评。


【供稿单位:本科生院 暑期学校记者团    作者:苏雯菁 高鑫 王文菡    摄影:苏雯菁 高鑫         编辑:新闻网工作室    责任编辑:汤志国 刘婷婷  】

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