【编者按】上海交通大学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。

刘锦纷，教授、主任医师、博士生导师，上海市小儿先天性心脏病研究所名誉所长，国家心血管病专家委员会先天性心脏病专业委员会顾问，上海结构性心脏病虚拟现实工程技术研究中心主任，曾任上海交通大学医学院附属新华医院副院长、上海儿童医学中心院长。2010年起任世界小儿心脏外科协会管理委员会委员、美国胸腔外科协会会员和World Journal for Pediatric and Congenital Heart Surgery杂志副主编。作为通讯作者和第一作者发表SCI收录文章40余篇，完成或负责国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划、卫生健康委员会行业基金等国家重要基金6项。从事小儿先天性心脏病、小儿胸外科疾病的一线临床工作，主刀各种先天性心脏病、胸外科手术5000余例，其中复杂手术超过80%,为新生儿复杂先心外科、先天性肺发育畸形、儿童纵隔肿瘤及漏斗胸治疗等领域的权威。曾获得宋庆龄儿科医学奖、国家科技进步奖二等奖、高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)二等奖、中华医学科技奖三等奖、上海市科技进步奖一等奖和上海医学科技进步奖三等奖等奖项。

在当今这个倡导学科交叉与相融的时代，医疗与工程的携手共 进正深刻改变着医学的发展，从而影响着每一个人的生活。作为小儿先天性心脏病领域的专家，上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心刘锦纷教授50年矢志不渝，致力于用医工交叉的探索和实践守护一颗颗“童心”，为小儿先天性心脏病的治疗不断开辟新的路径 。 

春风化雨，仁心传承，合作创新 

回溯至1975年的夏天，刘锦纷从上海第二医学院(现上海交通 大学医学院)毕业，踏入了上海第二医学院附属新华医院(现上海交通大学医学院附属新华医院)小儿外科，进入我国小儿心胸外科 创始人丁文祥教授的团队。当时，小儿心血管领域尚处在起步阶段，人才匮乏，丁老慧眼识珠，刘锦纷幸运地加入了这支优秀的队伍。

刘锦纷对自己去新华医院报到的第一天印象极其深刻。当时医院与国外的交往非常少，很多专业方面的先进设备、器械都难以进口，但是丁老并未因此退缩。报到第一天，刘锦纷便被丁老带去了新华医院旁边的上海电表厂。丁老正和上海电表厂的工人师傅一起研制小儿人工心肺机，图纸已经明确，即将开始加工，所以丁老坚持要到现场去看一下。刘锦纷对此颇感意外：医生与工厂里的工人师傅谈合作，还不是在医院里，而是跑到工厂去。从这以后，刘锦纷便经常跟随着丁老去工厂。

除此之外，他们还在其他工厂研制小儿心脏起搏导线的金属线，这可以称得上是最早的医工交叉了，且完全是自发组织的。“工人师傅是劳保单位的，周围的一些工厂有工厂保健站，他们解决不了的医疗问题，就找到新华医院，医生在临床上需要解决什么问题也会找他们，大家关系很密切。”刘锦纷说。当时临床方面缺乏的很多东西，如呼吸机、雾化器等，都是丁老自己动脑筋，带领大家一起做的。丁老与工人师傅们的紧密合作不但解决了当时很多的临床问题，也促进了整个专业在技术方面的加速发展。刘锦纷认为，自己做医工交叉的初心与这段经历有很大关系，丁老无疑是他在这条路上的领路人。正是丁老的潜移默化，引导他进入医工交叉领域，同时对他一生的成长都有着非常大的影响。今年，丁老已经95周岁，刘锦纷还时常与他微信联系 。

刘锦纷在门诊中与患儿互动

谈及在儿科领域的深耕细作，刘锦纷认为同样深受老师的影响。儿科被称为“哑科”，刘锦纷对此却倾注了满腔热情和无限热爱，他说：“做儿科医生，每天跟小朋友打交道，治好他们的疾病，看到他们纯真的笑容，摸着孩子们的头，听他们叫‘爷爷’，感觉得到了最好的回报……”刘锦纷救助了一 颗颗珍贵的“童心”，也让自己保持了那份难能可贵的赤子之心与活力。 

紧密协作，医工交叉之路进入正轨 

刘锦纷认为，自己在职业生涯中不仅遇到了好的老师、好的团队，还遇到了一个很好的发展时代。上海第二医科大学与上海交通大学合并后，刘锦纷踏上了新的更大的平台。当时他已经成为上海儿童医学中心院长，恰逢上海交通大学开始大力提倡和推进医工交叉，学校领导频频强调医工交叉的重要性，多次要求“医院领导要抢抓两校合并带来的交叉发展机遇，带头搞医工交叉”。

刘锦纷深受启发。在一次会议中，他注意到机械动力学院关于流体力学方面的研究内容，当即带领学生们前往调查研究，于是开启了与机械与动力工程学院刘应征教授的合作。

在合作过程中，医生会从临床中发现问题，如手术效果不佳等，即使是同样的患者做同样的手术，也会因为医生的经验等原因，导致手术效果的差异。为了找到原因，他们与工科团队紧密合作，用通俗易懂的语言解释医学问题。工科团队通过计算和研究，揭示了手术效果与其他因素的关系，如血栓的产生与角度大小的关系、血流速度与血小板凝聚的关系等。这种交叉合作虽然在初期面临挑战和难度，但经过长期沟通磨合，双方建立了良好的合作机制。

此外，双方还共同培养学生。刘应征的学生刘金龙毕业后到日本早稻田大学读博士，毕业后在刘锦纷的邀请下回国加入了医学院，具有工科背景的刘金龙成为医院急需的复合型人才。后来，刘金龙在刘锦纷的团队里一做就是十几年，现在已经在业界颇具影响力。随着合作的进一步深入，双方又相继在3D打印、虚拟仿真、人工智能等领域不断合作，并产生了多项成果。

刘锦纷探索3D技术在医学领域的应用 

从跟随丁老与上海电表厂的合作起步，刘锦纷的医工交叉之路逐步走上正轨，已经跨越了20年。通过这些合作，他们不仅拿到了国家自然科学基金多个项目，还培养了一批优秀学生，有的学生已成为临床工作的骨干。

刘锦纷认为，上海交通大学在医工交叉方面有着得天独厚的优势：学校工科实力雄厚，而且学校领导对医工交叉给予高度重视，双方的交流进一步加深，为合作创造了更好的条件。刘锦纷曾拿到一个上海市科学技术委员会研究结构性心脏病的项目，属于虚拟仿真工程项目，此类项目通常是以工程师队伍为主的，刘锦纷作为首个牵头医生，遇到很多困难。正值时任上海交通大学校长的林忠钦院士来调研，座谈时说起这个项目，刘锦纷告诉林校长， 项目虽无资金支持，但是还要搞研究，林校长当即表示支持，并提供了启动资金。之后，丁奎岭校长也给予了持续支持。这些对刘锦纷团队开展工作非常重要，刘锦纷感慨地说：“学校的支持是我们前行的重要动力。” 

路虽远行则将至，事虽难做则必成 

医工交叉的探索之路是艰难而又漫长的，但对于刘锦纷和他的研究团队及患者而言，也是颇有收获的。

小儿先天性心脏病是外科领域里面高难度的一部分，因为患者群体比较特殊，患儿无法准确表达病情，在诊疗方面本就有一定的特异性。患儿常通过哭闹来传达“不舒服”的信息，因此医生的仔细观察就极为重要。刘锦纷查房时通常要仔细观察患儿的哭声与反应，同时要与患儿家长深入沟通，了解患儿饮食、活动量等日常生活的规律。以前，医生与家长的术前谈话经常不顺利，家长们因为过于紧张很难真正理解医生所描述的各种风险。随着3D打印技术的进步，医生们将患儿的心脏模型打印出来，让家长直观地看明白问题所在。医生拿着3D打印模型来讲，更加方便家长理解，也增进了医患之间的沟通和信任。

3D打印技术不仅帮助家长更好地理解孩子的病情，还为医生提供了更为精确的诊断与手术规划工具。通过打印出的心脏模型，医生可以清晰地看到心脏内部的结构与问题所在，如心脏内部的缺损、血管位置的错误等。在手术前，医生可以反复研究模型，模拟手术过程，预测手术效果及可能的风险， 从而制订出更为精准的手术方案。

此外，3D打印技术还解决了医学研究中的解剖难题。由于文化与传统观念的影响，家长往往不愿同意对夭折的孩子进行解剖研究。而现在，医生可以用患儿生前保存的影像资料，通过3D打印技术复制出心脏模型，为医学研究提供宝贵的素材。

随着技术的不断进步，3D打印出的心脏模型已经越来越接近真实的心脏。这些模型不仅可以帮助医生更好地了解心脏的结构与功能，还可以用于手术操作模拟，为医生提供宝贵的实践经验。在小儿先天性心脏病的手术治疗中，3D打印技术已经取得显著的成效。例如，法洛四联症这一疾病的死亡率曾高达25%，现在通过3D打印技术的辅助，治疗效果已经大幅提升，死亡率已经降至2%以下。

刘锦纷清楚地记得甘肃的一个典型案例，当时患者已经错过了最佳的治疗年龄，而且家里的经济条件也无力支持继续治疗。医生们去西部支援时发现了这名患者，于是联系到了刘锦纷。刘锦纷拿到患者的资料以后，通过3D打印出模型进行研究，发现还有救治机会，患者在上海做手术后最终恢复了健康 。

除了在临床治疗中的应用，3D打印技术还解决了医学教育中的难题。随着出生率的下降与胎儿筛查工作的完善，复杂先天性心脏病的病例越来越少， 这给医学教育带来了挑战。刘锦纷带领团队建立了一套虚拟仿真工作站，利用3D打印技术将过去的病例制作成模型，供学生进行学习。这不仅缩短了学生的培训时间，还提高了他们的实践能力。利用这套技术，学生还可以在手术台下进行反复操作练习，从而更好地掌握手术技巧。现在，上海儿童医学中心虚拟仿真工作站专门为学生提供实践培训。学生们戴上3D 眼镜，模拟开刀过程，不仅提高了他们的学习兴趣，还为他们未来的临床实践打下了坚实的基础。此外，通过收集并分析大量的病例资料，医生还可以总结出一些规律性的知识，为制订更为科学的手术指南提供有力支持。

刘锦纷(左二)带领学生开展虚拟仿真教学活动 

“种好集体的田，也不能放空自家的地” 

作为院长和团队领头人，刘锦纷在完成作为一名医生的本职工作的同时， 也要担负起组织管理的重任，用他自己的话说是要承担起“双肩挑”的重任。

刘锦纷从国外学习回来之后，1998年上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心建立，迫切需要一个兼具医疗与管理能力的领军人物。刘锦纷凭借丰富的临床经验与国际化视野，被委以重任，正式踏上了管理岗位。回首往昔，刘锦纷坦言，那是一次前所未有的挑战，管理经验的空白促使他在实践中不断摸索与学习。彼时，院长沈晓明同样出身临床，专注儿童保健。全院上下齐心协力，医院内每日可见众人并肩作战的身影，营造出积极向上的良好氛围。

为了更有效地履行管理职责，刘锦纷主动出击，赴北京大学医院管理学习班深造，虽为短期培训，却对他管理能力的提升大有裨益。在实际工作中， 他秉持信任为本的原则，赋予团队充分的自主权，团队成员对他亦给予充分信任，大家责任共担，协作无间，共同推动工作高效开展。

与此同时，刘锦纷也从未放弃临床一线的工作，他幽默地比喻：“既要耕耘好集体的田地，也不能让自家的土地荒芜。”他认为，只有每天在医院里、在病房里、在手术室里，才能从临床工作中了解基层的问题，倾听医生心声， 这对管理工作亦具有积极的推动作用。

新疆胸骨缺损患儿康复后向刘锦纷(左二)赠送锦旗 

时至今日，年逾古稀的刘锦纷仍活跃于手术台，依然坚持远赴边疆支援， 为贫困家庭的患儿带去希望，并将个人专业领域拓展至母胎医学。他牵头组织全国专家，编制胎儿心脏疾病评分标准，避免盲目流产；在新疆喀什开展医疗援助，培养当地专业人才，提升诊疗水平。

在医工交叉领域，他持续深耕，与国内外多家机构合作，特别是在利用数字化技术推动小儿先天性心脏病诊疗与教学方面取得了显著成果。其“小 儿先天性复杂心脏病虚拟手术规划及仿真实验教学培训”课程荣获国家级一 流本科课程。 

前景无限，亦任重而道远 

对于医工交叉的发展前景，刘锦纷满怀信心。他认为，随着科技进步，医学与工科的融合不仅能提升技术水平，更能彰显人文关怀。

当前，国内对此领域高度重视，相关交流频繁，为其发展提供了有利环境。人工耳蜗、人工肢体、脑机接口、耳鼻咽喉科与整形外科手术等技术日益先进，也更加人性化。这些技术在骨科应用得尤为广泛，3D打印人工肢体材料为肿瘤患者提供了新的治疗方案。然而，3D打印细胞等前沿技术仍面临重重挑战，尤其是活体心脏的打印，因其涉及心肌收缩、传导系统等复杂机制，以及代谢功能的实现，难度极大。

刘锦纷认为：“3D打印的最终目标是实现活细胞打印，制造人工肝脏、肾脏、心脏等器官，但这条路还很长。”虽然现在可以通过3D打印模型进行体外模拟，解决了一部分问题，但与真正的手术过程并不是完全一致，真实的过程中可能存在一些变化，有些问题仍不能彻底解决，最终要依靠医生的经验和判断。医工交叉会有很好的发展前景，但也存在诸多困难和挑战，需要一步步解决，任重而道远。

刘锦纷认为，医学生应该具有广泛的兴趣，特别是要对医工交叉产生浓厚的兴趣，只有如此才能更好地解决临床问题，而不能局限于学习生理、解剖、药学等方面的知识。他坚信，医工交叉未来可期，前景无限，学科之间交叉融合是大势所趋，并殷切寄语年轻人：“希望你们能看得更远，走得更稳。”

(摘自《交叉融合 医工同行 上海交通大学医工交叉二十年》 上海交通大学出版社 2025年11月第一版 主编 曾小勤 郑俊克 李冬凉）