交大要闻
[交叉融合 医工同行]童善保:探索脑海中的神经奥秘
【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。

童善保,上海交通大学生物医学工程学院长聘教授。于西安交通大学获无线电技术学士学位,于上海交通大学获热力叶轮机械硕士学位和生物医学工程博士学位,于约翰斯·霍普金斯大学生物医学工程系进行博士后研究。主要从事神经工程、神经信号处理、激光散斑血流成像、脑卒中康复技术以及经颅超声神经调控技术研究。曾获全国优秀博士学位论文奖、高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)一等奖、上海市自然科学奖二等奖、国家级教学成果奖二等奖、上海市级教学成果奖一等奖,入选上海市教育委员会曙光学者、教育部新世纪优秀人才支持计划等。现任中国生物医学工程学会医学神经工程分会副主任委员、中国电子学会生物医学电子学分会副主任委员。创办了IEE EMBS国际神经工程暑期学校,创建IEEE EMBS ShanghaiChapter。曾任IEE Transactions on Biomedical Engineering、IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering副主编。现任国际医学与生物学联合会期刊Medical&Biological Engineering &Computing主编、IEEE EMBC神经工程主题共同主编、Med-X期刊共同执行主编。
作为一位跨界无线电技术、热力叶轮机械及生物医学工程的学者,童善保用他的智慧和汗水,以多领域知识融合的卓越能力,推动着医学与工程学的深度融合,开启了一扇通往健康的大门。
跨界求索,瞄准医学复杂问题
从求学阶段开始,童善保的选择就显得别具一格。他本科阶段主修无线电技术专业,这为他在信号处理和电子工程方面打下了坚实的基础。在攻读硕士学位时,他转向了热力叶轮机械方向,学习热力学和流体力学的基本原理。这些工科专业虽然看似不同,但核心都是运用数学和物理方法解决复杂的工程问题,这激起了童善保最初对跨学科研究的兴趣。
2002年,童善保在决定继续深造的时候,再一次“跨界”,选择攻读生物医学工程博士学位。生物医学工程结合了工程学、医学和生物学的知识,旨在解决医学中的复杂问题,跨学科的视角极大地拓宽了他的学术视野,也让他在研究中发现了工程技术在医学领域的巨大潜力。
在约翰·霍普金斯大学医学院进行博士后研究时,实验室与医院联系紧密,研究中始终有医学专家的深度参与,这让童善保深刻体会到了医学专家有别于工科思维的独特视角和思维方式,明白跨学科交流的启发性与重要性。
回到上海交通大学后,学校“医工交叉”研究基金为童善保提供了一个广阔的平台。他充分利用学校丰富的医学学科资源,积极推动医工交叉项目的发展,与医学院及多家附属医院的十多个团队建立了广泛的科研合作关系,拓展了多个新的研究方向,推动了许多创新性研究成果的临床转化,在多个临床应用中取得了重要进展。
深度融合,多项成果造福临床
解决实际临床问题、改善患者健康状况的医工使命,促使童善保带领团队在技术转化方面取得了不少成果,也为进一步的临床应用和研究提供了宝贵的经验和启示。
2016年,童善保带领课题组与上海交通大学附属精神卫生中心的崔东红教授团队合作,进行了一项关于冥想神经机制的研究。为了获得更真实的数据,他们前往海拔接近4000米的西藏进行脑电信号采集,环境的恶劣和高原反应的挑战使得这次考察变得异常艰辛。团队成员克服重重困难,成功地完成了任务。这不仅是一项科学研究的突破,更是一场心灵的洗礼。高原的严酷环境磨炼了双方团队紧密合作的意志,让童善保深刻体会到科研工作的艰辛与美好,也加深了他对医工合作的理解和信任。
每一次转化,都能带来丰富的经验与收获。2018年,为了推动激光散斑血流成像项目的产业化,童善保前往江苏进行考察和交流,最终项目成功落地。这次考察经历对童善保及其团队来说意义重大,拓宽了他们的视野,从转化、生产和融资的角度全面分析了医工交叉项目的成果,为后续的产业化进程提供了宝贵的经验和启示。
在医工交叉科研中,最令童善保感到骄傲和满足的时刻,莫过于成果能够真正帮助医生解决临床问题,或者推动临床发现。自2012年开始,童善保带领团队致力于低频经颅超声神经调控的研究。经过多年的努力,团队已经自主开发了四代低频经颅超声刺激系统,这些系统在动物实验中取得了显著进展,特别是在对脑卒中和抑郁症的研究中。得益于医工交叉项目的支持,团队能够迅速将动物实验的研究成果转化为临床前研究成果,目前这一项目已经进入临床转化阶段。相较于现有的临床神经调控技术,经颅超声神经调控技术具有独特的优势,包括无创性、高空间分辨率和良好的穿透深度等,在神经和精神疾病的治疗中展现出巨大的潜力,成功帮助医生在治疗精神疾病和神经血管疾病中取得了显著进展。通过与临床医生的紧密合作,科研团队能够更好地理解临床需求,优化技术方案,推动技术的快速转化,同时也能及时得到医生的临床反馈。当患者的病情得到改善时,那种满足感和自豪感激励着团队继续探索和创新。
稳固的临床合作关系为技术方向提供了坚实的临床需求基础,与医学和临床专家紧密合作推动着生物医学工程领域的创新与发展。通过这种合作,童善保和团队成员不仅发表了大量基础研究论文,更重要的是实现了技术的临床转化,使研究成果真正解决临床问题。低频经颅超声神经调控技术的研究不仅在学术界引起了广泛关注,还在临床试验中取得了显著效果;激光散斑血流成像技术则能够提供更高精度的血流监测数据,帮助医生更好地理解疾病的病理机制,进而改进治疗方案。当技术成功转化为医生手中有力的工具时,医工结合的巨大潜力和价值也得到了充分显现。从学术价值来看,这些工作丰富了生物医学工程领域的研究内容,推动了跨学科研究的发展;在社会效益方面,技术的临床转化将会直接造福患者,改善治疗效果和生活质量。

童善保(右一)在科研组会
一丝不苟,培育跨学科精英
“一个优秀的医工交叉团队应该保持创新、跨团队协作、跨专业交流。”童善保深刻意识到多元化研究对拓宽学术视野、激发不同领域潜力的重要性,他认为“多学科交叉的课程设置,不仅丰富了学生的知识体系,还培养了他们解决复杂问题的能力。”他格外关心学院从本科生至研究生的多跨度课程设置,通过引入跨学科的课程,如工程原理与医学应用相结合的具有医工交叉特色的课程,帮助学生理解、掌握多领域的知识和技能。他亲自参与教学实践,对“生物医学统计基础”课程进行的创新设计一举获得上海市教学创新设计大赛一等奖。
“作为老师,身教胜于言教。”近二十年的教学经验让童善保深信,教师队伍建设也是医工交叉人才培养的重要一环,教师的积极性和参与度对学生的培养至关重要。秉持着这一理念,童善保积极引入具有丰富跨学科背景的教师,鼓励教师参与跨学科研究和教学,以提升多学科交叉的教学质量和科研水平,不断提升自己及团队教学的质量。
童善保前瞻性地关注到目前复合型人才培养中的质控与评估体系尚不完善。“用工程和技术推动医学进步,勇于创新,跨越学科界限,解决实际临床问题”是童善保培养学生的方向。因此,他建议建立完善的质量控制和评估机制,确保培养过程的科学性和有效性,通过定期评估课程设置、教学效果和学生反馈,及时调整和优化培养方案。他特别强调要在满足人才培养需求的前提下优化资源配置,为医工交叉项目过程中的人才培养提供充足的实验设备和科研经费,支持跨学科研究和教学活动。
十多年来,他没有将培养复合型人才的目标停留在话语上,而是付诸教学道路上的切身实践。他高度重视创新、协作、融合,秉持独到的人才培养原则,为医工交叉领域源源不断地输送了一批又一批具有多学科融合精神的杰出人才。

童善保(右)致力于医工交叉创新人才培养
理念先行,钻研持之以恒
上海交通大学是国内最早组织、支持医工交叉项目的学校,极大推动了跨学科交流与合作。童善保作为医工交叉领域的首批开拓者,充分认识到医工交叉在解决健康和科研问题中的独到优势,并由此树立起追求卓越、勇毅进取的理念和决心,持之以恒地深入钻研。
在多次合作中,童善保逐渐总结出成功的医工交叉研究项目所必需的要素:一是明确的临床需求,开展医工交叉项目应以解决实际临床问题为导向,确保研究符合现实需求,具有实际应用价值;二是坚实的技术基础,在推进医工交叉项目前,需要有先进的工程技术支持,确保研究的可行性和创新性;三是优秀的团队,团队的力量是巨大的,团队成员应具备多学科背景,并能够进行有效的跨学科合作;四是良好的合作机制,医工交叉项目要求双方乃至多方团队建立高效的沟通和协作机制,确保各方紧密合作,打破不同学科领域之间的信息差,有条不紊地推进项目。
“上海交通大学在医工交叉研究方面的成果具有引领和示范作用。学校通过不断搭建平台、探索机制,提高了医工交叉和转化医学领域的科技创新能力,培育出一批国家重大科研项目和成果。”当被问到对上海交通大学医工交叉研究的发展现状时,童善保如是说。他认为通过定期举办交流活动,培育跨学科合作,实现临床转化应用,能推动更多创新成果的诞生。例如,人工智能技术可以帮助医生分析复杂的神经影像数据,提高诊断的准确性和效率;而新的神经调控技术,如经颅超声和脑机接口,则有望提供更精准和个性化的治疗方案。童善保期待着未来实现神经工程领域中AI与神经影像技术的结合,以及运用新的神经调控技术,进一步展开对神经和精神疾病的干预和治疗,解决医学难题。
随着现代医学越来越依赖于工程技术的进步,医工交叉和融合逐渐成为未来医学重要的驱动力。童善保表示,将会继续躬耕于医工交叉领域,不断推动科研成果的产业化。童善保为学校医工交叉研究基金写下衷心祝愿:“医工结合,持之以恒,造福人类”,希望上海交通大学的医工交叉合作有序推进,不断壮大,并进一步吸引企业资金进入,加速技术转化,造福人类健康。
(摘编自《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)