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学科建设
时间:2018年12月07日  点击:[]

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一、学科研究

中医药信息学是将信息学科的原理和方法与中医、中药学科的基础理论相结合,综合利用计算机科学、信息学、物理学、管理学的知识和技术,全面促进中医药现代化的新兴综合交叉学科。本学科既有中医中药学科的特点,又有现代信息学科属性,是中医药现代化研究的重要手段,具有重要的学术地位。利用现代信息技术的知识来解决中医药领域中的问题,将为中医药的传承和发展带来新的机遇。

本学科组在前期大量文献研究和组织专家讨论与论证的基础上,积极开展基于本学科特点和学术研究方向的内涵与外延界定研究,提出:

中医药信息学学科内涵是中医药学与信息学交叉融合产生的新兴学科,它是以中医药信息为研究对象,以中医药学领域信息现象和信息规律为研究内容,以信息科学方法为研究方法,以实现中医药信息的获取、转化与共享,揭示中医药信息的实质以及内在联系为目标的一门交叉科学。

中医药信息学学科外延是将信息学科的原理和方法与中医、中药学科的基础理论相结合,研究中医药资源的数字化、标准化,中医药数据库建立及数据挖掘,中医药数字化诊疗仪器的研制,中医药信息管理系统研发等,是综合利用计算机科学、信息学、物理学、管理学的知识和技术,全面促进中医药现代化的新兴综合交叉学科。目前学科已形成4个稳定研究方向,分别是:基于大数据中医药临床循证评价研究、中医诊疗数字化研究、临床医学影像智能化诊疗、中医药数据挖掘与知识发现。

本学科的研究已经获得多项课题的支持,包括了国家重点研发项目、863科技计划课题、国家自然科学基金等国家项目10余项,省部级科研项目数十项。近年本学科共取得30余项发明专利,软件著作权36项。本学科成员在公开出版的学术刊物上发表与本学科相关的学术论文共500篇,其中三大索引150余篇。在中医药数据库与数据挖掘研究、中医诊疗数字化研究、中医药信息化管理研究等方面取得了显著成绩。

二、学术创新与特色

(一)医工结合——多学科的深入融合创新

随着时代的进步,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,医学领域正突破传统局限,与人工智能、大数据等高端智能技术交叉融合。中医药信息学科团队充分利用人才和学科优势,深入开展多学科交叉研究,更加注重与时俱进和培养创新型、应用型、复合型优秀人才。充分发挥高水平大学和高水平医院在功能和资源领域等方面的优势,进一步探索医工结合培养未来拔尖创新人才的新途径。主要在以下方面取得成绩:

1、搭建中医药临床科研信息一体化平台

建立中医疾病数据系统无论从采集或者处理层次都面临的难题是医院数据难以共享的问题,因此数据采集和处理结构化问题是研究内容之一。研究内容包括:数据采集平台、开发自定义结构化电子病历、非结构化数据提取(文本自动提取)、建设中医药数字化教学资源平台。

学科研究室负责人刘秀峰教授于2016年发起创办QH岐黄网,定位于面向全球中医学会和大V专家的知识变现平台,它连接了中医学会、大V专家、医生三端,基本的业务模式是让学会和大V通过平台以会议直播和在线授课的方式向医生教授临床技能、售卖专利产品,实现知识变现。累计用户量超过5万(其中国外占50%)。

2、基于人工智能的临床医学影像精准诊疗

传统医学临床主要通过影像中肿瘤形态、血管入侵以及可量化的图像纹理和组织扩散特征来表征肝细胞癌生物侵袭特性。这些形态学特征普遍依赖于经验性的手工设计和主观判断,往往不足以充分表征肿瘤的复杂异质性,与临床需求的精准诊疗存在一定的差距。本学科组在基于人工智能的临床医学影像精准诊疗研究方向的主要成绩有:

(1)随着深度学习的不断发展,依靠数据驱动方式从样本学习获得的深度特征表现出优异的表征肿瘤特性的能力。已有研究表明,深度特征相比于传统的形态特征具有更佳的表征能力,表明深度特征可能具有更强的表征肿瘤生物侵袭性的能力。深入研究HCC医学影像的深度特征,建立HCC深度特征与其生物侵袭性之间的关联。

(2)多模态信息普遍被认为可以提供额外的信息用于诊断,但是如何从多模态影像中提取有用的信息用于表征HCC的生物侵袭性和异质性,国内外文献中还鲜有报道。研究提取MR动态增强多期影像的深度特征,然后采用深度网络融合多模态深度特征,从而获得对HCC生物侵袭性的更佳区分效果。

(3)当前依靠数据驱动方式从样本学习获得的HCC深度特征均是二维信息,忽略了HCC第三维的空间信息对表征的作用。同时,由于二维和三维深度特征分别代表了肿瘤不同空间维度的特性,而单独采用二维或三维深度特征均不足以全面、精准的表征肿瘤生物学特性。通过提取HCC的二维和三维深度特征,并基于相关和独立特征分析方法融合二维和三维深度特征,将其用于表征HCC的生物侵袭性。

(4)由于MR动态增强影像是一种基于时间序列的三维医学影像,如何从时间序列影像中挖掘肝癌的生物学信息,在当前国际上还未深入开展。通过长短时间记忆网络(LSMT)分析传统卷积神经网络的深度特征的序列变化,可以进一步挖掘动态序列增强影像的表征特性。

目前传统纹理特征对HCC组织病理学分化预测的平均准确率为82%左右,而单模态二维深度特征的预测平均精度为86%左右,而临床医学影像研究的目标是基于多模态、二维/三维深度特征融合、序列化影像挖掘,期望达到平均准确率95%左右。

上述研究方向和研究内容已获批国家自然科学基金面上项目的支持(基于多模态深入特征融合表征肝细胞癌生物侵袭性研究,81771920),课题组通过与中国科学院深圳先进技术研究院、广东省人民医院进行深入密切合作,对临床肝癌医学影像进行深入研究。仅2018年在相关权威学术会议或期刊发表、录用或提交高水平论文9篇。

(二)构建医工结合的跨学科人才培养模式

医学与理工学科的交叉融合既是机遇又是挑战,应重视医工交叉人才的培养,通过多渠道打开医工交叉教学和人才培养通道,整合优势资源,发掘科研潜力,使其在人才培养上做到与科研同步一体培养,最终促进医工交叉的深度融合和共赢发展。

1、加强顶层设计,构筑医工结合人才培养体系

在建设中医药信息学重点学科的过程中,学科团队紧紧抓住了全面提高人才培养这一关键环节。在深刻认知自身优势学科的基础上,一直将医工结合、产学研结合的思想融入到教学中,融进了学科发展的规划中,创造了有利的医工跨学科学习环境,形成了浓厚的跨学科科研氛围。

为了将跨学科人才培养模式更加深入的贯彻下去,亚洲彩票平台登录为拔尖创新人才、构建多学科交叉平台,加强学科间的交叉渗透提供了更有力支撑。学院秉承医工结合的特色,营造了多学科交叉的创新教育生态环境,构建了拔尖创新人才培养的新模式,为达成“一流教学、一流本科”的目标发挥示范和辐射作用。

2、贯彻医工结合思想,学生创新创业竞赛获奖效果显著

近五年,学生主持国家级创新创业项目23项,广东省创新创业项目50项。教师指导学生积极参与各项竞赛并获得较好成绩,在全国大学生医学数学建模竞赛、“中国软件杯”大学生软件设计大赛、全国大学生电子设计竞赛、“蓝桥杯”全国软件和信息技术专业人才大赛、“泰迪杯”数据挖掘挑战赛、“远志杯”全国高等中医药院校大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛等比赛中荣获一等奖5项、二等奖24项、三等奖28项。学生在各类期刊及学术会议上发表论文21篇。其中,2014级本科生窦天佑同学在2017-2018年,连续在 International Conference on Pattern Recognition(2018ICPR)、 The IEEE International Symposium on Biomedical Imaging (2018ISBI)、 International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention(2018MICCAI)三个国际高端学术会议上发表3篇学术论文,取得非常优异的成绩。目前窦天佑同学已经正式录取为亚洲彩票官网登录app2018级中医药信息学硕士研究生。

3、校企结合,培养医工结合应用实践人才

与广州慧扬健康科技有限公司合作,加强校企合作,落实“以学生为中心”的理念,拓展课程资源及社会资源,为培养学生综合应用知识能力提供保障。通过校企联合实践教学基地,着力为学生提供现场驻场实践岗位,针对不同年级的学生,有不同的实践需求。专业课程方面,由广州慧扬健康科技有限公司派出经验丰富的资深工程师参与课程设计以及课程讲授,包括理论课和实验课,共同构建以实践能力培养为核心的课程体系。结合专业实践课程,由广州慧扬健康科技有限公司提供医疗信息化产品教学系统,如HIS、EMR、PACS、LIS等,完善实践教学环境的搭建。

开展医工结合假期提升计划,组织低年级学生假期实习培训,主要针对亚洲彩票平台登录大一、大二的在校学生,按照公司及医院信息化建设对人才的实际需求建立实践教学环境,由专业带教老师负责指导;公司结合工作需要和学生专业能力,有计划、有步骤对实习生进行培训。毕业生从学生角色走入社会需要有一个过渡时期,并通过足够的实习经验来提升技能,适应社会。公司将为学生提供企业级应用实践技能训练,使学生能够体验到真实的工作环境,参与实际研发项目。目前已与易宝公司、番禺中心医院达成协议,将于今年暑假正式执行。

开展医工结合生产型实训项目,针对大学三年级学生,培养综合项目实践技能。公司将其产品研发中心入驻广州中医药大学,使教学与企业产品开发项目相结合,公司派出专家、学校安排教师来共同指导学生实训,形成一个共建共享,科学分配与管理、为教学提供质量保障体系的校内生产型实训基地。通过校内、校外这一配套系列的专业实训基地建设,既能满足学校的教学需要,同时又密切了校企合作关系,为全面培养各专业学生的实践能力提供质量保证,并对学生就业起到重要作用。

以上述三个特色环节为抓手,将学院三个专业培养过程的课程实验、大作业、见习、课程设计、毕业设计等环节纳入,加上模块化的限选课、课程群组合、桌面云等改革项目,以督导和相关激励政策为保障体系,形成完整闭环的全程实践育人体系。

(三)医工结合的中医药信息学科人才培养体系

学科团队抓紧人才培养这根主线,构建医工结合的中医药信息学科人才培养体系,以现代教育教学理论为指导,以人才培养为中心,体现二十一世纪对人才的新要求,加强基础教学,拓宽专业口径,培养背景知识宽厚、有一定创新能力的高素质中医药信息学人才。

1、构建现代化的中医药信息学专业教学体系,探索新的教学模式。通过《国际化微课在中医药专业基础课程中的设计、应用与评价研究》《基于“微课”的医药类高校优质教学资源共享平台及其机制的研究》《基于协同创新的广东省中医临床人才培养模式研究》、《基于桌面云平台的医学信息课程群的研究》和青年教师信息化新课堂等教育研究课题初步构建了中医药信息学专业教学体系。

2、在人才培养过程中努力搭建培养医学信息融合的专业应用型人才平台,积极培养多学科交叉的、具备创新思维的复合型人才。鼓励学院师生积极开展科技创新,激发师生创新团队开展创新研究的积极性,增强自主创新创业能力,培育并孵化优秀的科学研究成果,效果显著。近5年,指导本科学生获得大学生国家级创新创业项目23项 ,省级创新创业项目50项。2014级本科生窦天佑同学在2017-2018年,在基于三维深度特征融合表征临床肿瘤异质性研究领域,连续在 International Conference on Pattern Recognition(2018ICPR)、 The IEEE International Symposium on Biomedical Imaging (2018ISBI)、 International Conference on Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention(2018MICCAI)三个国际高端学术会议中发表3篇论文,取得非常优异的成绩,目前已经正式录取为亚洲彩票官网登录app2018级中医药信息学硕士研究生。ISBI和MICCAI学术会议都是生物医学工程领域国际顶级学术会议之一,享有很高的国际学术声誉。

3、指导共建多家校企中医药信息学科教学实践基地。《广州中医药大学-广州医博信息技术有限公司医学数据仓库实践教学基地》、《基于IT-CDIO的医学信息工程专业实践教学模式探索与改革》获得2013年广东省高等学校教学质量与教学改革工程项目资助,《中医药大数据信息处理联合实践基地》获得亚洲彩票官网登录app2014年校级质量工程项目资助。《广州中医药大学-广州慧扬健康科技有限公司大学生实践教学基地》获得亚洲彩票官网登录app2017年校级质量工程项目资助。

三、学术影响

1.学科团队成员多人次当选中医药信息学领域的学术组织成员,多人次在各类专业学术会议进行报告交流。

学科带头人和学术带头人张洪来,现任亚洲彩票平台登录院长,致力于中医药信息学研究,在研究过程积极引入信息技术的方法和手段,将针灸基础理论与信息技术、计算机技术、传感技术、电子技术、生命科学等多种交叉学科相结合,采用生物控制、传感技术、信号处理、图像分析等技术以及生物力学、光、电等先进的理论和方法,系统开展“基于多维项目反应理论计算机自适应模型的颈椎病针灸疗效评价方法”、“中医药防治重大疾病临床科研信息一体化平台建设”、“颈椎病临床诊疗信息的数据挖掘研究”等临床疗效中医评价的应用基础研究,为中医诊疗方法规范化提供参考依据。课题研究曾获中华中医药学会二等奖、首届中国针灸学会科学技术二等奖、广州中医药大学科技进步一等奖。

目前担任中医药信息研究会临床研究分会副主任委员,中国中西医结合学会信息专业委员会副主任委员,广东省中医药学会信息管理专业委员会副主任委员,中华中医药学会中医药信息学分会、中国民族医药学会信息与大数据分会、广东省针灸学会常务理事。二十多年来一直从事针灸临床,师从“靳三针”的创始人靳瑞教授,长期专注于“靳三针”治疗脊柱退行性病变的临床治疗研究,针灸疗效的影像学评价研究。

后备学科带头人赵文光中国中医药信息研究会理事、人工智能分会和信息教育分会常委兼副秘书长、后备学科带头人曹东教授担任广州市重大决策咨询专家,广州市仪器仪表学会常务理事、广州市食品药品监督管理局医疗器械安全委员会副主任委员、广东省生物医学工程学会医学信息工程分会常务委员、广东省中医医药学会信息管理专业委员会委员、中华中医药学会中医药信息学分会委员。学科于2013年主办第一届医学信息学学术研讨会;承办2017年中国中医药信息研究会临床研究分会第二届学术年会,来自全国20多个省市自治区的200余位专家学者出席本次大会;承办2016年中华中医药学会中医药信息学分会成立大会暨第一次学术年会——健康中国中医药信息学学科发展战略研讨会,多名院士及领域专家莅临指导。

同时与国内相关行业建立了广泛的交流与合作,积极加强了与相关企业界的联系与合作,与深圳市倍泰健康测量分析技术有限公司、广州市博颖信息科技有限公司、广州三瑞医疗器械有限公司、广州数园网络有限公司及广州易宝信息技术有限公司等单位结成了紧密合作关系,在国内相关学科领域具有较高的影响力和学术水平。

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2.基于人工智能的临床医学影像精准诊疗

在临床肝癌、医学影像和深度学习研究领域所取得重要科研进展,学科团队成员周武研究员在2017年北美放射学大会上进行三个口头学术报告展示。提出了基于深度学习研究增强磁共振成像条件下“快速快出”特性表征肝细胞癌恶性程度。这项研究成果是目前国际上率先揭示基于深度学习研究肝细胞癌的“快进快出”特性,获得了第103届北美放射学大会分会主席来自美国加州大学圣地亚哥分校C.B. Sirlin教授高度评价;提出基于增强磁共振影像的深度特征表征肝细胞癌恶性程度。该项研究通过提取肝细胞癌在增强影像中动脉期的深度特征,并与目前放射学界普遍采用的纹理特征进行了恶性度表征性能对比,揭示了深度特征在表征临床肿瘤生物侵袭特性方面的独特优势;通过客观对比弥散加权磁共振和对比增强磁共振在表征肝癌分级的性能差异,揭示了对比增强磁共振的动脉期在表征肝癌生物侵袭特性方面的独特优势。

四、学科队伍

中医药信息学学科队伍人才兼备,教师分别毕业于北京大学、中山大学、华南理工大学、哈尔滨工业大学和广州中医药大学等国内知名学府,学缘交叉,研究方向多样,医学、工学、教育学多学科组合。学科教师长期工作在教学、科研第一线,学历、职称、年龄结构合理。本学科长期以来重视学科队伍建设,在师资培养、稳定和提高等方面采取了一系列有效措施,通过人才引进、外出访问、进修培训等方式,快速凝聚高层次人才,建成在国内具有较大影响力的中医药信息学学科队伍,并在医学信息学领域中,培养出在全国中医药院校有一定影响力的学科带头人和学者,目前学科队伍拥有硕士生导师16名,杏林讲座教授(国家杰青)1名,客座教授3名,杏林学者1名,千百十校级培养对象6名,广东省南粤优秀教师(教坛新秀)1名,校级师德标兵5名,学科队伍已成为一支师德高尚、结构合理、治学严谨、学术造诣深厚、教育思想端正、具有创新精神的高水平师资队伍。

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