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奔跑在医学模拟教育产业赛道上 2024年08月12日

李长吉

李长吉 口述 杨庆昌 整理

李长吉,1965年5月出生,辽宁省营口市人,九三学社社员,营口巨成教学科技开发有限公司董事长,经济师、高级工程师。大连医科大学兼职教授,大连医科大学本科教学指导委员会委员,中国职业技术教育学会职业教育装备专业委员会常务理事,中国生物医学工程学会特种医学工程与卫勤装备研究分会委员。获辽宁省优秀科技工作者、创新标兵、优秀企业家荣誉称号。

步入营口巨成教学科技开发有限公司科研大楼的医学模拟技术科创中心,你会看到重症监护(ICU)模拟环境,病床上SP仿真机器人正在演绎一个呼吸重症案例,操作人员可利用床边的医疗设备进行临床思维与诊疗技能的模拟操作训练;会看到一个由真实腔镜设备和模拟人构成的手术训练环境,胸腔镜下的生物仿真肺器官具有真实组织形态、解剖结构和质感触感,可进行肺叶牵拉翻转、脏胸膜打开、疏松结缔组织分离、淋巴结摘除等一系列操作;会看到工作人员正在结合仿真机器人等设备的运用,把各种病例输入MISE智慧教育平台……

如今,营口巨成教学科技开发有限公司已成为国内医学模拟教育行业的重要领跑者之一,而这一切,源于上世纪90年代初开始的一次又一次的尝试,以及公司在医学模拟教育产业30多年破局闯关、孜孜不倦的执着努力。

开局:挫折接连而至

我是1965年出生的,土生土长的营口人,1987年毕业于当时的营口高等职业专科学校工业企业管理专业,毕业后进入营口市锻压机床厂工作。虽然学的是工业企业管理,但我更喜欢和识图、制图打交道,对技术更感兴趣。

上个世纪90年代初,我从营口市锻压机床厂下岗。下岗后,我四处寻求创业机遇。有一次,我看到一份烧烫伤治疗仪的专利,它的基本原理就是利用两个电极的高压放电产生臭氧和负离子,促进伤口愈合。我买下了这个专利,找了两个帮手,租下两间屋子,与三亚顺兴医疗器械有限公司签了协议,利用他们的厂名生产产品。

烧烫伤治疗仪生产出来之后,拿到营口本地一家医院试用,效果很好。我自己跑销售,产品销售到盘锦、大连,甚至河南信阳。然而,不久问题出现了,产品使用一段时间后,因为电极吸潮吸尘,使用时产生很大声响,让患者紧张害怕。我研究了很久,没有从根本上解决问题。后来从广播里听到,北京一家物理研究所研制出了一种弥散型的离子流烧伤治疗机,我一查资料,这种治疗机采用的原理是极板直接对空气放电,淘汰了两个电极放电的技术。于是,我放弃了烧烫伤治疗仪的生产。

1992年,当时营口市卫生学校的一名老师找到我。他拿着一张硬纸板,上面画着胸腔各器官的位置示意图,还有一个录音带。他想让我做一个模型,让学生能用听诊器听到胸腔里的各种声音。我说可以做,而且这件产品可以申请一项专利,我作为专利的设计人,可以得到独家授权生产这种产品。我们达成了协议。

我从市场上买了一个塑料人体模特,锯开,按照人体解剖结构在心尖、心底等部位放上小的扬声器,连接一台车载录音机,安装波段开关,按下开关,相应的扬声器就发出声音。拿到营口市卫生学校,老师和学生都很满意。随后,我细化美化操控面板,做成正式产品,全国首台“心肺听诊触诊模拟仪”产品问市了。同时,我在营口市精密仪器厂租下两间房,开始生产。

1994年,我注册了营口巨成电子医疗仪器厂,产品已在各地卫生学校打开了销路,最远的卖到广东,广东的一所卫生学校一下子买了30多台。

然而,好景不长,1995年下半年,市场上出现了同样的产品,厂里也出现人员跳槽。仔细一了解,原来是当初一起合伙的专利权人自立公司生产销售该产品。我与对方多次协商,未能达成一致意见,之后,我们的产品在市场上一度陷入窘境。

破局:进军医学教育产业

两次挫折给了我打击,也让我明确了创业的方向。

从“烧烫伤治疗仪”到“心肺听诊触诊模拟仪”,实际上已实现了从医疗器械到医学教育产品的转变。在销售“心肺听诊触诊模拟仪”的过程中,我看到了医学教育产品的巨大需要,也看到了医学教育产业的广阔发展空间。两次产品研发的经历也让我懂得,技术在不断发展,产品只有站在技术的制高点上,才能立于不败之地。

很快地,我对原产品做了升级改造。那时CD机刚刚出现,我把声音刻在CD盘上,用CD机代替录音机,解决了录音机搅带、磁带磨损等问题,还集成了一些语音模块。

第一次突破起始于1996年。当时我们的销售人员到一家军医学院推销产品,见到一位教授在计算机上展示了他的教学课件,有图,有声音,有讲解。我头脑中立刻闪过了一款新产品,急忙回访了这位教授。他对我说,你们的产品做得很好、操作直观,但能不能再进一步,利用计算机把课程教学内容和你们的产品联系在一起,形成多媒体辅助教学产品?那时,计算机应用的风潮刚刚兴起,教授的话引发了我极大的兴趣,我请他详细介绍了教学需求,并与他研究合作,着手开发新产品。

我们设计了一个放在台子上的人体胸部模型,内部有心肺模型和隐藏的扬声器。计算机与模型相连,以图像、声音反映诊断者与模型的互动,将这些集成在教学内容中,投射在大屏幕上。教师可以通过这一系统讲解胸部检查要点,学生可以利用这一系统进行胸部检查训练。1997年,这一产品的先期成果“多媒体心脏听诊软件”获解放军全军CAI教学课件优秀奖。1998年,具有独立知识产权的公司新产品“多媒体胸部检查模拟训练系统”获北京军区电教评比一等奖,该产品以计算机教学软件、模拟人设备、多媒体技术、智能化考评、局域网络系统等功能优势,引起各大医学院的关注和好评。借助于当时各院校积极推进多媒体教学的东风,“多媒体胸部检查模拟训练系统”成为医学教育产品市场上的爆款,为公司以后的发展积累了“第一桶金”。

2002年,营口巨成教学科技开发有限公司成立。也是在同年,公司与河北医科大学合作,共同承担国家“十五”计划、教育部重点课题《诊断学胸腹部检查模拟教学系统》项目的产学研合作研发,在进一步完善胸部检查模拟人、软件和课程内容的基础上,又重点完成了腹部检查模拟人和教学软件的开发研制。该课题项目成果荣获教育部优秀教学成果奖二等奖,项目产品成为行业领域的市场主流产品。

争先:抢占科技制高点

“多媒体胸部检查模拟训练系统”“诊断学胸腹部检查模拟教学系统”这两项产品成功在医学教育产业打开了突破口,此时,公司需要扩大产品线,提升管理质量,加大科技研发,蓄势聚力,在医学教育产业赛道上稳步争先。

为了制造更好的仿真模型,2002年,公司派技术人员赴成都,学习硅胶成型技术,引进转化假肢生产技术和工艺装备。通过该技术的引进,公司开发了护理学部分技能训练产品。2005年,公司又向广东派驻工作组,引进滚塑成型生产技术,投资建设热塑性弹性体PVC、TPE生产线。公司的产品线扩展到诊断学、护理学、内科、外科等教育辅助产品。

2003年,我们在营口市渤海大街西部兴建了生产厂区,购买土地面积约5000平方米,建筑面积3260平方米,当年公司员工总数约60人,年销售收入近2000万元。同年,公司通过了ISO9001管理体系认证。 2008年,公司收购邻厂合并扩建,第二次兴建生产厂区,公司土地面积1.2万平方米,建筑面积6700平方米,公司员工总数200余人,年销售收入5000余万元,产品达到行业先进水平,企业规模跻身行业企业前列。

尽管企业在发展,但产品仍局限在对人体局部的模拟上,而且无论是硅胶还是搪塑产品,材料的真实感仍嫌不足。

转机出现于2009年。这一年的全国医学生临床技能大赛预赛由北京大学医学部组织,大赛需要把命题以产品的形式呈现出来。为了拿出最好的产品,我找到了国家快速制造工程研究中心的一位研究生,得知他们正在研发一种增材制造设备。一个酝酿已久的构想在我头脑中成形:利用增材制造制造仿真人体模型,再利用公司的软件硬件能力,把这个仿真人体模型打造成“仿真标准化病人机器人”。

早在1998年,我从四川大学华西临床医学院一位领导那里得知了“标准化病人”这个概念。“标准化病人”又称为模拟病人,是指经过标准化、系统化培训后,能够准确表现病人实际临床问题的正常人或病人。他们不是真正的病人,但经过专业训练,能够模拟真实病人的病情、症状和行为反应。在医学教育和临床技能培训中,“标准化病人”发挥着至关重要的作用,他们为医学生和医护人员提供了一个模拟真实临床环境的学习机会。一旦这个项目开发成功,必将在医学教育和临床技能培训中发挥着重要作用。此时,公司面临着一个重要的转折,即能否借助智能化、信息化、数字化产业和制造技术的发展,迅速调整企业发展战略,向智能化、信息化高端医学教育装备发展。

2010年,我参加了快速制造国家工程研究中心卢秉恒院士的讲座,有机会与卢院士谈了利用快速制造技术开发“仿真标准化病人机器人”的想法。卢院士意识到这个项目对医学教育、医护人才培养的重要意义,给予了大力支持。快速制造国家工程研究中心很快派人来公司与我们商议合作,带来最先进的3D打印设备作培训辅导,利用3D打印技术开发“仿真标准化病人机器人”项目开始起步。也是在这一年,公司通过国家高新技术企业认定,并被批准为辽宁省企业技术中心,被评为辽宁省成长型中小企业和民营明星企业。

“仿真标准化病人机器人”工程得到省、市政府的高度重视。2011年,公司开始规划筹建快速制造国家工程研究中心营口示范中心,并立项开发《仿真标准化病人机器人工程》项目,该项目申报了快速制造国家工程研究中心营口示范中心,开始导入新产品快速开发制造技术系统解决方案;该项目作为辽宁省战略新兴产业项目得到省、市政府的重视及资金支持,批准公司在营口高新区投资建设。2012年,公司第三次兴建新厂区,占地面积3.7万平方米,建筑面积2.6万平方米。

公司同时投入巨资加大软件开发。2012年,公司开始在石家庄招募组建软件开发中心,打造了一支由50余人组成的软件研发团队,重点任务是基于医用教学机器人,开发线上线下课程资源、可视化控件、教学系统、教学管理软件、模拟课程开发系统、智慧教育平台等教学应用技术与产品,2014年,成立巨成(石家庄)软件分公司。

伴随着“仿真标准化病人机器人”工程的推进,公司依靠3D打印和软件开发实力,能够以强大的产品研发优势,快速响应全国医疗技能大赛各赛区需求,快速完成命题产品开发任务,受到各赛区主办单位好评,连年获得特殊贡献奖励,并配合竞赛主办方教育部医学教育临床教学研究中心为全国各赛区累计完成30余项专利技术成果的设计申报,成为竞赛主办方模拟产品创新研发基地。在这一过程中,“仿真标准化病人机器人”工程建设内容不断丰富,功能不断完善。

2014年,经省科技厅批准,公司设立辽宁省医学模拟技术重点实验室。2015年,公司新建厂区落成并投入使用,快速制造国家工程研究中心营口示范中心挂牌成立,《仿真标准化病人机器人工程》项目取得突破性进展,部分项目成果已完成产品转化,并获取专利技术成果20余项,医用教学机器人在行业领域产生旗帜性示范作用。2016年,快速制造国家工程研究中心营口示范中心通过整体验收。

如今,《仿真标准化病人机器人工程》依托高仿真人体结构、生命系统仿生功能、开放设计与自主编程开发,研制了14个仿真机器人,按年龄阶段划分为老人、成人、幼儿、婴儿、新生儿;按教学用途涵盖内科、儿科、外科、妇科、产科,为临床医学模拟教育提供了一个系列化的“智能患者”家族,满足了急诊医学、重症医学和护理学模拟教学训练的需求。这一产品家族以其先进的工艺和技术体制,原创性、颠覆性创新了国际同行业产品,引领行业产品向标准化、体系化、智慧化高端发展,对我国医学模拟教育发展产生了深远的影响,也为公司实现其产品战略规划、构建MISE智慧医学模拟教育平台整体解决方案奠定了坚实的基础。

前行:奔向医学模拟教育的蓝海

求木之长者,必固其根本;欲流之远者,必浚其泉源。《仿真标准化病人机器人工程》的实施给公司以新的启示:新技术、新材料能否推动人体器官模型的迭代更新?有了标准化的病人,能否依托医学模拟技术开发课程?思考与实践中,公司的战略目标、战略定位、战略发展规划及行动纲领逐渐成形,公司的核心管理团队和企业文化逐渐锻造成形,企业在开启现代科技、促进医学发展、推动医学教育技术进步的道路上义无反顾。

2013年,公司开启《人体生物仿真材料及工艺合成技术》的项目研究,主要任务是根据研究与人体组织生物指标相近的各种生物仿真材料,规划制作具有临床应用解剖结构的生物仿真器官组织。起初,该项目瞄准的是腔镜手术培训的难题。腔镜手术是近年外科医学重要的技术进步,是外科医生需要掌握的核心技能,国内外缺少安全有效的培训方法,因此限制了腔镜手术技术的普及推广;人尸体和动物活体是较为理想的训练素材,但涉及费用、伦理、环卫等诸多问题,素材极度缺乏。公司投入巨资,锚定生物基绿色新材料及工艺合成技术,开发了具有临床应用解剖结构且生物指标相近的仿真人体器官组织材料,2018年,通过与北京大学人民医院产学研合作,共同承担国家自然科学基金课题《基于生物仿真材料与增强现实技术的腔镜手术学习环境建设研究》项目的科研开发工作。该项目研究不仅研制出仿真人体组织韧弹性、抗撕裂、弱电磁性等各种特点的材料,物理模型的外观、触觉及内部结构更加逼真,而且可以采集术中影像、构建数字数据,将其融合为术野背景图像,增强视觉真实感,还采用空间定位技术和多传感器信息融合技术相结合,测量操作动作,实时比对用户与专家操作,实现评价反馈。该项目产品凭借颠覆性的技术创新,开创了微创手术技能原位模拟培训的教育模式和训练方法,填补行业空白。

目前,人体生物仿真材料产品的开发已不限于腔镜手术训练。在公司生物制造车间,可以看到各种仿真的人体器官和组织材料,包括:人体肺器官、肝脏与胆囊、胃与十二指肠、胰腺、直肠、阑尾、肾脏、输尿管、前列腺、子宫、膀胱、动静脉血管、淋巴结组织、疏松结缔组织以及各类膜组织材料等,这些是公司为临床手术技能培训制作的生物基仿真耗材。这些材料绿色、环保,可降解排放,其亲水性特征表现出与人体组织一致的弱电导性与电磁性,支持高能量手术平台设备及影像设备使用,其材料成分、微观分子结构,具有与人体组织和器官的相近性,表现为人体生物工程力学相近的指标和物理特性,在训练过程中可获得真实的反馈和体验。

2010年之后,公司依托诊断学教材主编院校四川大学华西临床医学院,多次对“多媒体胸部检查模拟训练系统”“诊断学胸腹部检查模拟教学系统”等产品进行软硬件系统的功能完善、教学资源与课程内容的优化升级,并开发全套英文版教学软件。公司的产品开发能力得到全国诊断学学会专家教授认可,从而打造出具有一定影响力的国际品牌。10多年的积累和在医用教学机器人、生物仿真技术的创新发展,使得公司有能力研发自助式模拟课程开发系统,与医用教学机器人、生物仿真技术形成“三大核心”产业技术和产品。

在公司科研大楼3楼的医学模拟技术科创中心,可以看到在近1200平方米的场地中,分别设有内科、儿科、外科、妇产科、全科医学、急诊医学、重症医学、麻醉学、创伤医学和护理学、战伤救护、急救科普的情境模拟工作坊,仿若一个模拟医院,展现公司“七个面向”市场应用领域的核心产品和MISE智慧教育解决方案。面向临床医学本科教育方向,设计开发了用于临床实践教学和医师资格实践技能考培训练的情境模拟系统和MISE智慧教育解决方案,其核心产品是MISE临床思维与操作技能综合模拟训练系统和MISE医师资格实践技能考培训练系统。系统内容涵盖病史采集、体格检查、实验室检查、辅助检查、病例分析、诊疗决策、病程决策和24项基本操作技能,可自主开发以临床思维为主线的案例式模拟课程,提供基于SP仿真机器人和成套仿真设备的情境模拟教学、考培训练环境。此外,还有面向护理专业教育、医师专业技能培训、面向创伤急救专业技术培训、面向军民融合和战救技术培训、面向公众科普和急救教育培训等市场应用领域的产品和解决方案。

企业的创新发展得到了医学教育界和社会的认可。公司曾多次代表行业企业,组织或参与国家标准和行业标准的制定工作,2014年,负责起草并参与教育部《全国职业院校卫生专业实验室仪器设备配置标准》制定;2018年,负责军事科学院卫勤训练装备《战救模拟人产品技术规范》的起草工作;2023年,参与教育部《全国学校急救教育培训基地设施设备配备标准》制定,并负责《心肺复苏智能模拟训练设备技术规范》的起草工作。

为了搭建“产学研用”深度合作的产业化发展平台,2018年,公司投资成立巨成(北京)医学模拟技术研究院;2019年,公司与大连医科大学建立产学研合作战略联盟;2023年,经省教育厅批准成为大连医科大学医学模拟教育现代产业学院的联合办学单位。

作为专利发明人,我曾主导和参与17项专利技术成果的发明创造;在《中华医学教育杂志》合作发表医学模拟教育技术相关学术论文7篇;2021年,作为北京大学人民医院研究团队成员联合发表了《合成材料模拟肺》学术论文;2023年,与空军军医大学史瑞洁教授共同主编《急救技术模拟训练指导手册》,由辽宁科学技术出版社出版发行。

公司从1994年至今,已经走过了30年的创业历程,也见证了改革开放特别是近10多年来我国经济和科技的迅速发展。在这一过程中,企业经历了起起落落,有困难也有挫折,但始终坚定地追随着科技进步的脚步,始终坚持着公司的使命、愿景和价值观。

我相信,营口巨成教学科技开发有限公司能够不断加大科研力度,推出更加先进的医学模拟教育产品,在医学模拟教育这条赛道上努力展示自己的风采,为医学人才的培养和健康中国的事业提供服务,同时,积极回馈社会,为社会贡献更多的力量。