[交叉融合 医工同行]薛蔚：巧用 AI，推动前列腺癌诊疗走向世界前列

【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。

薛蔚，上海交通大学医学院附属仁济医院副院长，南通市第一人民医院院长，主任医师，二级教授，博士生导师，上海市优秀学术带头人，上海市医学领军人才，上海市医学会泌尿外科专科分会主任委员，中华医学会泌尿外科学分会委员，中国医师协会泌尿外科分会常务委员，《中华泌尿外科杂志》编委。长期从事泌尿生殖系统肿瘤方向的研究，在机器人辅助腹腔镜手术领域具有深厚造诣。主要研究方向为解剖性耻骨后前列腺癌根治术、机器人辅助保留神经前列腺癌根治术、前列腺癌冷冻消融术；经皮肾镜、输尿管镜技术治疗泌尿系统结石和肿瘤；高难度肾脏肿瘤手术，包括腔静脉癌栓手术、保肾手术等。创新研究了前列腺癌早期诊断系列技术，建立了多学科协作下前列腺无痛精准穿刺日间模式；率先开展前列腺癌靶向冷冻消融术和以新辅助化疗为特色的个体化综合治疗；原创性设计了前列腺癌特异性分子诊断多基因组合物，牵头开展了全国多中心转移性前列腺癌分子分型和精准治疗研究；率先提出了胰岛素瘤相关蛋白1等神经内分泌分化诊断标志物；深入开展了前列腺癌进展转移耐药的分子机制和靶向干预研究，形成了仁济特色的前列腺癌诊治全程管理模式。近5年带领团队获国家自然科学基金12项，发表论文超过150篇，其中SCI收录超过100篇，参与编写中国前列腺癌诊疗专家共识8项。

一个看似平凡的清晨，却是改变患者命运的诊断时刻。上海交通大学医学院附属仁济医院副院长、泌尿系统疑难复杂疾病诊疗专家薛蔚教授，正通过屏幕检查一名复杂前列腺癌患者的病理影像。屏幕上一系列 AI标注的数据和诊断结果精准地呈现患者的肿瘤分布与病理分级，诊断结果与专业病理医生的判断高度吻合，甚至还发现了一处人工判读中容易忽略的微小病灶。这不是偶然，而是AI技术在医疗诊断领域的一次成功应用。AI不仅成了医生的助手，更成了突破医学诊断传统边界的“第三只眼”。然而，这种技术应用在几年前几乎难以想象。

AI之“眼”的跨界应用构想：从自动驾驶到医学影像

前列腺癌作为一种全球范围内高发的恶性肿瘤，常因早期症状不明显导致患者错失最佳治疗时机，具有高复发率和高致死率。在传统医疗实践中，前列腺癌的早期诊断和精准治疗长期以来面临多个难题。首先是医生对前列腺癌的诊断依赖于多项影像数据和病理分析，前列腺癌患者常需接受前列腺穿刺活检，这一过程创伤大，且仅能取样部分前列腺组织，极易产生漏诊。同时，病理医生在阅片过程中需逐张筛查切片，面对海量的组织影像，容易出现疲劳和误判。而且，即使确诊，传统治疗手段如开放手术、化疗和放疗往往具有较大的创伤性，术后恢复缓慢，患者生活质量难以保证。此外，由于癌症的异质性，每名患者的病情进展、治疗反应和预后存在显著差异，然而传统治疗方案多采用“标准化”路径，个体化精准治疗难以实现。

面对传统诊疗体系的局限和困境，薛蔚敏锐地意识到，单靠医学领域内部的研究难以突破这些瓶颈。乘着时代科技迅速发展的东风，医学的问题或许可以借助工程技术来解决。“如果AI能在自动驾驶中辨识数百万路面细节，为什么不能在医学影像中精准识别病灶?”这个大胆的想法促使他将目光投向了AI和工程技术的跨界应用。

上海交通大学设立的“医工交叉”研究基金旨在打破传统学科壁垒， 鼓励医学、工程、计算机等学科的深度合作，共同攻关医学难题，推动创新成果的临床转化。薛蔚团队抓住这次医工融合的机遇，很快申请到了基金支持。他们通过校企合作，与国际顶尖医疗机构(如梅奥医学中心、约翰斯 ·霍普金斯医院等)建立深度合作，同时引入工程、AI和生物医学工程领域的顶尖人才，共同启动了前列腺癌诊疗的医工交叉项目。“医工交叉”研究基金的设立使得多学科交融成为可能，医学提供了临床问题与需求，工程技术则带来了创新解决方案。在薛蔚的团队里，医学专家、工程师、计算机科学家共同协作，围绕前列腺癌的早期诊断、靶向治疗和智能化手术展开多维度攻关。

这一过程并非一帆风顺。在早期团队建设时，彼此“听不懂”成了最大的问题。医学领域的“病理分型”，在工程师看来就是一个“数据标注问题”，而工程师谈到的“算法模型优化”，在医学专家听来却是“天书”。为此，团 队建立了“联合教研”模式，工程团队与医学团队定期集中研讨，深度融合理论与实践，在技术开发中融入对临床的深刻理解，缩短了科研成果与临床转化的路径。经过不懈努力与跨界合作，薛蔚团队在前列腺癌诊疗中实现了多个技术突破。AI模型的临床应用成功提升了诊断准确率，显著降低了漏诊率与误诊率。而医工交叉的成果不仅仅止步于诊断领域，纳米技术的引入使“铁死亡”(铁依赖的程序性细胞死亡)靶向治疗成为现实，智能手术机器人也让微创治疗精度迈上新台阶。

薛蔚常说：“医学与工科的‘双向奔赴’，不是一时的科研创新，而是未来医学发展的必然之路。”正如“医工交叉”研究基金的创立初衷，医工融合带来了生命与科技的共同繁荣，谱写了医学创新的新篇章。这场由医工交叉引发的“诊疗革命”，让一个个患者在生命的关键时刻得到了精准救治，也让前列腺癌的诊疗探索变成了一段永无止境的医学与工程的融合旅程。

“达芬奇机器人手术10000例”纪念标牌在仁济泌尿论坛期间揭幕(右三为薛蔚)

“人工”进化“智能”，AI 拯救生命

早在2017年，薛蔚便意识到人工智能在自动驾驶、图像识别等领域的应用取得了惊人的成就，而这些技术的底层原理在医学图像诊断中同样适用。彼时，AI在医学领域的应用仍处于探索阶段，但他坚信，前列腺癌复杂的病理分级与影像分析，完全可以通过深度学习算法得到优化。为此，他与上海交通大学生物医学工程学院的人工智能团队取得合作，并与国际知名医学影像研究机构组成了全球顶尖的跨学科合作团队，开启了AI 赋能医学诊疗的新征程。

从算法到应用，AI诊断模型的诞生并非易事。最初的模型版本由于数据样本不足，准确率难以提升，团队一度陷入迷茫。医学数据标注不像简单的图像识别，医学影像的诊断需要高度专业的知识，标错一处，模型就可能全盘失效。为了解决数据标注的精准性与算法适配性问题，团队反复调整算法模型，利用深度学习算法设计出能自动识别癌细胞的“智能阅片助手”。薛蔚的团队日夜分析数以万计的病理切片，反复验证AI 模型的准确性和稳定性，直到模型的准确率稳定在95%以上，团队终于在2021年成功上线“前列腺癌智能诊断平台”。

平台的落地标志着AI诊断从科研到临床的成功转化。在模型的初步应用阶段，薛蔚分享了一个让人难忘的真实案例。一位年近七旬的患者因反复排尿困难和下腹疼痛入院，但多次影像学检查结果并未发现明确病灶，传统的手工阅片未能揭示隐藏的癌变部位。在患者病情逐渐加重时，薛蔚决定尝试使用AI辅助诊断模型。结果显示，AI检测出了传统诊断中遗漏的一个微小恶性病灶，及时确认了癌症具有早期转移迹象。在团队的共同努力下，患者得到了个性化的精准治疗，成功控制了病情。薛蔚感慨地说：“那一刻，我深刻地体会到，人工智能不仅是数据与算法的结合，更是拯救生命的工具。”

这一革命性的AI诊断系统迅速吸引了国际医学界的关注。2024年，薛蔚团队与布朗大学的Liang Cheng教授团队合作，在国际权威期刊Cell Report Medicine 上发表了重要学术论文Harnessing Artificial Intelligence for Prostate Cancer Diagnosis(人工智能在前列腺癌诊断中的应用)。论文深入分析了AI在前列腺癌病理分级、预后预测和分子分型等方面的应用，展示了AI诊断在精准医学领域的广泛潜力与临床价值。这一科研成果成为全球范围内“医工交叉”的经典案例，标志着人工智能从研究模型到临床应用的成功跨越。

薛蔚的这场“跨界冒险”不仅改变了前列腺癌的诊疗模式，更为未来AI在其他医疗领域的应用指明了方向。在这场AI赋能精准医疗的探索之旅中，医学与工程紧密地交织在一起，每一个精准诊断的瞬间都是“医工交叉”带来的生命奇迹。

建立前列腺癌精准诊断新技术(左一为薛蔚)

纳米技术+“铁死亡”：破解前列腺癌的全新路径

在前列腺癌的研究道路上，如何实现对癌细胞的精准杀伤一直是薛蔚团队面临的最大挑战。传统的手术、放疗和化疗虽然在治疗癌症方面积累了大量经验，但副作用明显，治疗效果受限，尤其对前列腺癌这类容易出现转移和耐药的癌症来说，治疗手段的选择极其受限。“癌细胞不仅‘狡猾’，而且‘顽强’。”薛蔚曾在一次学术讲座中提到，“想要有效消灭它们，必须找到一种精准靶向的机制，既能破坏癌细胞，又不损伤正常组织。”

与此同时，纳米技术在医学领域正在快速发展，特别是“铁死亡”这一新型细胞程序性死亡机制为肿瘤治疗提供了全新视角。这一机制指的是利用铁离子诱导肿瘤细胞内的脂质过氧化反应，从而破坏癌细胞，避免传统放、化疗造成的广泛组织损伤。于是，薛蔚与上海交通大学生物医学工程学院的张富春教授联手，尝试将纳米技术与“铁死亡”机制结合，探索针对前列腺癌的精准治疗方案。

交流合作之下，薛蔚团队再一次踏上了科研攻关的道路：如果能够设计出四氧化三铁纳米颗粒，将其注入肿瘤组织，利用肿瘤微环境中的高过氧化 水平激发“铁死亡”机制，是否能精准杀伤癌细胞?从理论模型到实际应用，他们面临着多个难题：如何精准控制温度?如何防止纳米颗粒扩散?如何提升靶向效果?纳米颗粒的设计和临床效果的验证必须双管齐下，在两个领域的碰撞与合作中，科研团队进行了上百次实验，经过无数次失败和改进，最终成功设计出了一种“智能响应型四氧化三铁纳米颗粒”。这种纳米颗粒不仅能够稳定聚集在肿瘤部位，还能通过激光照射激活“铁死亡”反应，有效控制肿瘤细胞的生长和扩散。

科研团队在前列腺癌小鼠模型上首次实验的成功，标志着临床前试验中 的“里程碑”时刻。而对于如何真正越过物种的障碍，在不同的生物环境中应用，团队从未停止探索。他们通过多轮临床前试验，验证了这种纳米颗粒的有效性与安全性。在一次公开演讲中，薛蔚激动地说：“这项技术让我们看到了精准医学的未来。我们不再仅仅是‘打击敌人’,而是用最精确的‘武器’专门瞄准癌细胞，从源头摧毁它们。”

这一开创性研究很快引起了国际学术界的广泛关注。2021年，薛蔚团队与张富春团队在顶尖期刊ACS Nano(影响因子14.588)上发表了研究论文，详细介绍了四氧化三铁纳米颗粒诱导铁死亡的技术机制与临床前实验结果。该论文的发表不仅标志着一种新型抗癌技术的诞生，更成为“医工交叉”领域的经典案例。这项突破不仅局限于前列腺癌领域，还被广泛应用于肾癌、乳腺癌等多种难治性肿瘤的实验研究中。薛蔚认为，它的真正价值在于展示了纳米技术、分子生物学与医学的深度融合潜力。他说道：“铁死亡是我们破解癌症的一把钥匙，而纳米技术则是开启这把钥匙的精密工具。我们距离真正的个性化精准治疗已经不远了。”

在这场跨越医学与工程的探索中，前列腺癌的诊疗难题不再无解。四氧化三铁纳米颗粒的“铁死亡”故事，是科技与医学共同书写的“奇迹篇章”，也是“医工交叉”科研之路上一个激动人心的起点。未来已来，肿瘤治疗的希望之光正在科学与医学的融合中不断闪耀。

机器人介入：重塑全球泌尿外科手术的诊疗标准

在泌尿外科的手术中，前列腺癌和肾结石的治疗一直以来都是医学领域的高难度挑战。传统的开放性手术面临着精准度要求极高、微创手术存在局限、复杂结石手术风险高等多个难题。面对这些精细化难度极高的泌尿外科手术，手术机器人技术逐渐被推到了医疗变革的前沿。薛蔚意识到，想要突破传统手术的物理和生理极限，必须借助机器人辅助手术系统，实现远程操控与精细化操作的完美结合。

“如果能设计出一台比人手更稳定、更精准的机器人，是否就能在前列腺癌手术和复杂肾结石手术中实现创伤最小化和精准度最大化?”带着这个大胆的设想，薛蔚团队携手上海交通大学生物医学工程学院和多家国内外知名医疗器械公司启动了“经输尿管肾内介入诊疗机器人系统”的研发项目。

从“人手”到“智能机械手”，团队需要搭建机械手臂精确控制、图像增强与检测、激光光纤操控、远程操控与远程手术系统等多个核心功能模块。然而，从概念到原型系统的研发过程困难重重。早期机械臂设计的灵活度与人手相比仍显不足，难以完成精细操作。又因为泌尿外科的手术区域深藏于人体内部，团队还需专门开发高分辨率内窥镜图像处理系统，以实现术野的实时三维建模。为了增强手术环境中的压力监控环节，团队自主设计了智能压力控制系统，实时检测并调节肾内压水平，确保手术安全性。

从研究室到临床，经过不断地测试与改进，“经输尿管肾内介入诊疗机器人系统”从理想变成了现实。由于其精准度和低创伤性的突出优势，该技术系统被认为是中国泌尿外科手术的“新引擎”，成功推动了国内外泌尿外科机器人手术新标准的修订。医疗革命正当时，机器人手术系统的出现不仅突破了传统医学的技术边界，更重塑了全球泌尿外科手术的诊疗标准。这是医学与工程学科“医工交叉”创新的里程碑，更是未来智能医疗和远程手术的起点。

仁济医院嘉定分院(嘉定区中心医院)“名医工作站”泌尿外科薛蔚教授团队，借助国产单孔机器人系统，完成两例前列腺癌根治术

医学与工程交汇：“我们正站在无限可能的起点”

薛蔚的医工交叉探索之路源自他的医学初心与对创新的执着追求。20世纪90年代末，他作为一名泌尿外科医生，深刻感受到前列腺癌这一复杂肿瘤在诊断和治疗中的难点。“每一个手术都是一场复杂的战斗，而患者的生命等不起。”他常常对团队成员说。无数次的手术让他意识到，传统医疗手段在手术精准度、术后恢复速度与个体化治疗方面存在明显局限。而他的职业生涯，也注定与这场医学与工程交汇的“战斗”紧密相连。

从手术台到科研前沿的跨越，一边是临床经验的积累，一边是突破医学瓶颈的渴望。医工交叉的时代机遇激发了薛蔚对前列腺癌诊疗创新技术的深度思考。在薛蔚医工交叉的成长与探索之路上，跨界思维、终身学习、合作精神成为三个贯穿始终的关键词。

“医学与工程就像人的两只手，缺一不可。”薛蔚常常这样形容他的团队。 在攻克前列腺癌诊疗的多项技术难题时，他深刻认识到，医学的未来不再只是单一学科的独立进步，而是需要各个学科的交融与合作。为了跨越这些“学科壁垒”，薛蔚推行了多学科联合实验室制、扁平化管理与导师机制、联合国际研究项目等一系列创新管理机制。而在薛蔚的团队中，年轻研究人员正在多学科环境中不断成长。正是在这种多学科团队协作与个人能力提升的双轮驱动下，团队在人工智能辅助诊疗、纳米药物靶向治疗、机器人手术系统等多个科研领域实现了持续突破与应用转化。

薛蔚的职业成长之路是一段“跨学科探索与自我突破”的非凡旅程，他从一名外科医生，成长为前列腺癌诊疗领域的全球领军人物，用执着与智慧诠释了“医工交叉”的真正意义。在这场医学与工程交汇的科学探险中，跨学科团队的协作与创新造就了一个又一个科研奇迹。医工交叉不仅是技术的融合，更是人类智慧与医学梦想的交织与奔赴。未来已来，医学与工程的交汇，不仅是技术的融合，更是医学创新的无限未来。正如薛蔚所说：“医学的前沿，永远在工程技术的前方等待被突破，而我们正站在无限可能的起点上。”

(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）

转载自上海交通大学新闻网