生物医学大模型、医疗机器人……2024医工交叉十大创新热点发布

  11月21日，第五届中关村“医工谷”创新创业高峰论坛在京举办，发布“2024医工交叉十大科技创新热点方向”，包括生物医学大模型、侵入式脑机接口、医疗机器人、生物医学影像、自动化实验室、数字疗法、AI辅助制药、生物3D打印与再生医用材料、基因编辑、中医现代化等领域。

  生物医学大模型：未来诊疗的“闯入者”

  生物医学大模型是专门针对生物医学领域设计和优化的人工智能模型，能够处理和分析海量的生物医学数据。近年来，以大语言模型为代表的人工智能技术在生物医学工程中展现出巨大潜力。2024年诺贝尔物理学奖授予了在人工神经网络领域做出开创性贡献的科学家，进一步推动了生物医学大模型的发展。

  报告指出，截至2024年前三季度，中国生物医学大模型领域披露融资事件达27起，融资总金额达22.2亿元，显示出强劲的发展势头。这些大模型已广泛应用于健康管理、辅助诊疗、医学研究、药物研发等多个场景，展现出强大的应用能力。例如，Geneformer模型通过自监督学习，成功预测了基因剂量敏感性、染色质动态变化等，为基因网络预测和疾病研究开辟了新路径。

  侵入式脑机接口：重启人生的“一枚钥匙”

  脑机接口技术（BCI）作为人类与机器沟通的新前沿，正在引领直接“读脑”交互时代的到来。通过将大脑与计算机或其他电子设备连接，BCI能够实现意念控制和信息传输，广泛应用于医疗康复、辅助设备、增强现实等领域。

  目前，BC市场正在经历快速增长，预计到2030年有望达到数百亿美元。马斯克旗下的Neuralink公司发布了新一代产品Blindsight，已获得FDA的“突破性设备认证”，为视神经或眼球受损的失明者提供了恢复视觉的可能性。此外，Synchron公司的Stentrode设备通过血管植入大脑，实现了无需开颅的脑机接口技术，进一步降低了手术风险。

  医疗机器人：诊断、手术与康养的“智慧助手”

  医疗机器人是先进机器人技术与现代医疗科技的交汇点，涵盖了手术机器人、康复机器人、非手术诊疗机器人等多个方向。近年来，人形机器人、仿生机器人、微纳机器人等正成为医用机器人科技前沿的重要领域。

  报告指出，2024年医疗机器人在手术、康复和护理等领域的应用呈现强劲增长趋势。特斯拉的Optimus机器人已实现医疗助理功能，预计明年将量产并逐步在工厂和家庭中部署。此外，基于肌动控制接口的新型假肢控制系统和微纳生物电子纤维等创新技术，为截肢患者和长时间生理监测提供了全新的解决方案。

  生物医学影像：破译生命密码

  生物医学影像是利用物理学、计算机科学和生物医学工程等多学科技术，对人体或生物体内的结构、功能和代谢活动进行可视化的过程。新型影像模态的技术突破和人工智能技术的引入，为生物医学影像带来了新的成像手段和创新应用。

  截至2024年8月，中国医疗影像行业已发生338起投融资事件，吸引了大量资本关注。湖南大学团队开发的超声发光成像技术，通过超声波激发荧光分子产生高强度光学信号，克服了传统成像方法的限制，显著提高了成像的信噪比和灵敏度。加州理工学院团队研发的光声矢量断层扫描技术，实现了对人体深层血管及血流动态的无创精准成像，为血流成像领域带来了重大突破。

  自动化实验室：生物医学科研效率与精度双重飞跃

  自动化实验室通过集成信息技术、自动化技术、机器人技术等手段，实现了实验室工作的自动化管理和操作，显著提高了科研效率和操作精度。全球实验室自动化行业市场规模预计未来几年将继续保持强劲增长。

  英国利物浦大学团队开发的模块化移动机器人平台，能够在实验室中自由移动、自动添加试剂并分析数据，推动了化学合成的智能化发展。北卡罗来纳大学团队提出的微型声学镊子技术，以声音作为镊子系统，实现了对单个细胞或纳米颗粒的精准操控，为实验室自动化提供了新工具。

  数字疗法：治疗和健康管理新模式

  数字疗法依靠高质量软件为患者提供基于循证医学证据的干预措施，实现预防、管理或治疗疾病及其症状。随着人工智能和大数据技术的融合，数字疗法正成为医疗领域的新兴技术。

  伦敦国王学院团队开发的AVATAR数字疗法，通过允许患者与虚拟化身互动，短期内减轻了幻听相关的困扰。随着监管环境的不断完善，数字疗法市场将持续增长，为全球医疗行业带来革命性变化。

  AI辅助制药：新药研发“加速器”

  AI辅助制药通过深度学习、机器学习等技术，加速了新药研发进程、降低了研发成本。报告指出，AI发现的药物分子成功率翻倍提升，临床试验期成功率高达80%～90%。

  AlphaFold3和RoseTTAFold等AI模型能够更准确地预测蛋白质结构，帮助科学家开发出更有效的治疗药物。Insilico Medicine公司通过AI药物研发平台设计的治疗肺部纤维化疾病的新药已进入临床2期实验，展现了AI在新药研发中的巨大潜力。

  生物3D打印与再生医用材料：修补医疗领域未愈空白

  生物3D打印与再生医用材料在组织修复、药物传递、伤口愈合等领域取得广泛应用。北京航空航天大学团队开发的高性能MXene纳米复合薄膜材料，开辟了MXene纳米复合薄膜在骨再生领域的新应用。

  清华大学团队提出的逐级悬浮3D打印技术，成功构建了含可灌注血管网络的心室模型，为复杂组织器官的体外功能重建提供了新方案。这些创新技术为医疗健康事业带来了革命性变化。

  基因编辑迈向商业化时代

  基因编辑技术通过精准修饰生物体基因组特定目标，改变了遗传信息和表现型特征。全球首款基因编辑疗法Casgevy的获批上市，标志着基因编辑疗法商业化时代的开启。

  报告指出，全球CRISPR技术市场预计到2029年将达到75亿美元，年复合增长率达14.4%。Intellia Therapeutics公司开发的针对遗传性血管性水肿的基因编辑疗法NTLA-2002，展现了良好的长期随访效果，为基因编辑疗法的广泛应用提供了有力支持。

  中医现代化：传统中医与现代科技的融合之路

  中医现代化将中医理论与现代科学技术结合，提升了中医的诊疗水平和社会认可度。随着人口老龄化进程加快和康养需求增加，中医器械产业迎来快速发展。

  北京交通大学团队提出的中医药网络医学理论，通过预测中药疗效为中医治疗提供了科学依据。上海中医药大学团队的研究表明，足三里针灸通过激活迷走神经促进了肝脏再生，为肝切除术后肝再生障碍提供了新的治疗方法，这些创新研究推动了中医现代化的进程。（宋雅娟）