人类健康工程课件.ppt

1、陶陶 祖祖 莱莱 俞梦孙俞梦孙“沟洫总喜欢想：河流的存在是专为着 供给它水流的”泰戈尔飞鸟集（166）人体解剖学人体解剖学 实验生理学实验生理学 细胞病理学细胞病理学 生物医学生物医学 分子生物学分子生物学结构生物学结构生物学基因基因/蛋白质蛋白质/代谢组学代谢组学 系统生物学系统生物学 以疾病为中心：以疾病为中心：目标：目标：征服征服（控制、消除）（控制、消除）思路：思路：对抗对抗 病原病原 方法：方法：标准化标准化现实现实：NCD:NCD:争而不服争而不服 以人（身以人（身-心）为心）为战场战场 毒、残、毒、残、非我非我 医疗费用医疗费用 全球医疗危机全球医疗危机 以癌症为例，截至以癌症为

2、例，截至2005年年12月：月：“20年开发的药品只有不到年开发的药品只有不到1/5被证明可以被证明可以延长生命，而这种延长通常不用年来计算，是延长生命，而这种延长通常不用年来计算，是用星期和月来衡量用星期和月来衡量”。而且，。而且，“服用任何一种服用任何一种高科技药物的病人都不得不平均花费高科技药物的病人都不得不平均花费25万美元万美元，并遭受严重的毒副作用，而换来的只是，并遭受严重的毒副作用，而换来的只是平均平均数月的生命数月的生命”7070年代，年代，505080%80%美国人美国人每隔每隔24243636小时一剂处方。小时一剂处方。（A.Tofler,1980A.Tofler,1980

3、）20002000年：年：50%50%美国恩每天美国恩每天至少服一种处方药，至少服一种处方药，25%25%美美国人每天服多种处方药。国人每天服多种处方药。50th60th：150%70th:260%80th:8.5%90th:810%制药业的起落制药业的起落药物的效果药物的效果药毒，全美第四大死因。药毒，全美第四大死因。全球：全球：20002000年年 20202020年年 死亡构成死亡构成 60%60%73%73%疾病负担疾病负担 43%43%60%60%中国：中国：死亡构成死亡构成 4.54.5倍传染病倍传染病青年早卒：青年早卒：63%63%疾病负担：疾病负担：68.768.7医疗费用医疗

4、费用 199419942000年：年：3倍倍 预计年增：预计年增：非传染性现代社会流行病（慢性病：非传染性现代社会流行病（慢性病：NCDNCD）:半个世纪的梦魇半个世纪的梦魇“我们正处于一场传染病全球危机的边缘，没有一个国家可我们正处于一场传染病全球危机的边缘，没有一个国家可以逃避这场危机以逃避这场危机”（WHO,1996WHO,1996）；）；污染、药物污染、药物物质物质精神精神价值的失落行为新传染病价值的失落行为新传染病 精神卫生问题已成为精神卫生问题已成为2121世纪全球性世纪全球性重大重大公共卫生问题和公共卫生问题和社会问题社会问题。青少年；竞争价值（工具）青少年；竞争价值（工具）现代

5、生命科学现代生命科学&技术技术 vsvs 三重病谱？三重病谱？三重病谱威胁三重病谱威胁人口结构老龄化人口结构老龄化有限卫生资源有限卫生资源医疗费用医疗费用健康需求健康需求日益增长日益增长人人享有基本人人享有基本医疗保健医疗保健对立对立解决方案解决方案？危危机机 成功的经验：生物医学成功的经验：生物医学 vs vs（老）传染病（老）传染病病源病源病理机制（细胞水平）病理机制（细胞水平）药物药物治愈疾病；治愈疾病；分析的深入分析的深入 疾病相关疾病相关分子机制分子机制 药物药物/技术疾病技术疾病 治愈疾病。治愈疾病。结构生物学结构生物学 疾病相关结构功能域疾病相关结构功能域药物分子设计治愈疾病药物

6、分子设计治愈疾病 *蛋白质组学（蛋白质组学（Nanobiology）基因组学后基因组技术（剔除插入）基因组学后基因组技术（剔除插入）疾病基因组学疾病基因组学 疾病相关基因疾病相关基因基因治疗药物设计治愈疾病基因治疗药物设计治愈疾病 基因组学蛋白质组学代谢组学基因组学蛋白质组学代谢组学结构生物学生物信息学结构生物学生物信息学 分子成像分子成像技术水平技术水平系统生物学系统生物学疾病相关分子事件疾病相关分子事件药物分子设计医学模式征服疾病药物分子设计医学模式征服疾病 生命体生命活动生命体生命活动 还原为分子水平事件；还原为分子水平事件；生命现象生命现象(含疾病发生含疾病发生)分子机制分子机制是确定

7、的、是确定的、唯一的；唯一的；生命体生命体(e.g.(e.g.细胞细胞)的生命活动是由其基因组决定的。的生命活动是由其基因组决定的。分析开放性：生命体环境开放性：生命体环境多层次：多层次：（亚分子结构功能域）、（亚分子结构功能域）、质、能信息非线性：相互作用非线性：相互作用 复杂性：复杂性：多组元、多尺度；跨尺度、跨层次多组元、多尺度；跨尺度、跨层次 相互作用相互作用 整体大于局部之和整体大于局部之和?“分子机制追求分子机制追求”还原适应性原理适应性原理(Adaption Principle(Adaption Principle）生物学普适性原理生物学普适性原理“通过进化存在于地球上的生物，一

8、定具有与生通过进化存在于地球上的生物，一定具有与生存环境相适应的结构和功能存环境相适应的结构和功能”系统生物学：系统生物学：“以生物系统内的所有组成部分及其相互关系为以生物系统内的所有组成部分及其相互关系为对象，通过大规模动力学分析，用数学方法抽象出生对象，通过大规模动力学分析，用数学方法抽象出生物系统的设计原理和运行规律。物系统的设计原理和运行规律。”.Hood.NIH Road Map 3P医学模式医学模式(Predictive,Preventive,Personalized Medicine)生物医学生物医学 方法论基础：方法论基础：整体由局部构成整体由局部构成 本质：分析本质：分析 还

9、原还原 系统生物学系统生物学 (System/Systems Biology)(System/Systems Biology)认知对象认知对象（客体（客体）整体整体背景背景客体客体N个约束个约束孤立、分隔孤立、分隔客观化客观化分分 析析固定（固定（N-1）变变1 改变改变规规 律律从整体中孤立出来的局部从整体中孤立出来的局部 整体中的同一局部；整体中的同一局部；客观化客观化：投上了认知主体阴影的客体投上了认知主体阴影的客体 被主体改造了的客体被主体改造了的客体 与基因组学本义相悖与基因组学本义相悖我们提问的我们提问的生命本质生命本质自然的自然的生命本质生命本质 投上了认知主体阴影的客体投上了认

10、知主体阴影的客体 客体客体 客观性客观性?基因的表达、调控决定于基因组（未改变基因的表达、调控决定于基因组（未改变/部分改变的）部分改变的）本身本身 与生物学基本规律：适应性原理相悖与生物学基本规律：适应性原理相悖合理的定位：认识生命的一个侧面（一条新途径）认知对象认知对象（客体）（客体）整体整体背景背景认知对象认知对象（特定尺度）（特定尺度）孤立、分隔孤立、分隔客观化客观化大尺度事件大尺度事件 背景涨落背景涨落统统 计计平平 均均小尺度事件小尺度事件 内秉参数内秉参数统统 计计平平 均均整体：多层次、多尺度（时、空）整体：多层次、多尺度（时、空）认知对象：特定时空尺度认知对象：特定时空尺度统

11、计平均：高强度、小概率事件被淹没正常状态、卓有成效(a)2.5万年来岱海水位变化万年来岱海水位变化 (b)1.6 万年来巴谢黄土磁化率变化万年来巴谢黄土磁化率变化(c)2 万年来海岸面变化万年来海岸面变化 (d)1.8 万年来渭南化石花粉分析结果万年来渭南化石花粉分析结果万年量级上的古环境变化万年量级上的古环境变化原子亚原子世界的发现基本粒子“人们被引向关于整体不可分割的概念，它否定了人们被引向关于整体不可分割的概念，它否定了 可以把世界分解成隔离的独立存在的经典概念。可以把世界分解成隔离的独立存在的经典概念。”M M 玻姆玻姆“我们所观察到的并不是自然本身，而是用我们提问的方式所揭示的自然”

12、。海森堡物质世界：局部物质世界：局部整体整体 “局部决定于整体局部决定于整体”生命世界：整体生命世界：整体 局部局部 “整体由局部构成整体由局部构成”还原还原生命世界生命世界物质世界物质世界互逆的双向，必取且仅取其一；互逆的双向，必取且仅取其一；理性的必然理性的必然 现实的需求。现实的需求。严峻的事实美国：经济最发达；科技最先进美国：经济最发达；科技最先进;医疗危机最深重医疗危机最深重!人均预期寿命（人均预期寿命（20072007）1980-1990 1980-1990：GDP 1.2%11.5%GDP 1.2%11.5%克林顿（克林顿（19921992）：医保改革、健康管理）：医保改革、健康

13、管理 1992-2002 1992-2002：翻了一番翻了一番 2002-2012 2002-2012：将再翻一番将再翻一番 2004 2004占：占：GDP 15%GDP 15%国防开支国防开支 社会保险社会保险 极限：极限：GDP 25%GDP 25%“20282028年美国医疗保健体系将无钱可用！年美国医疗保健体系将无钱可用！”20052005年年 每每3030秒钟，秒钟，1 1人因大病破产人因大病破产 个人破产个人破产50%50%因由医疗费用造成因由医疗费用造成 “目前医学的发展是在全世界制造供不起 的、不公正的医学”“现在许多国家已经 走到了可供性的边缘”。导致这场迫在眉睫的根源，是

14、医学目的 的失落。“错误的医学目的，必然导致 医学知识和技术的误用。”考虑到提供 医疗服务可以获得巨额利润时，尤其如 此。危机的根源危机的根源l “以治愈疾病为目的的高技术追求”“预防疾病和损伤，维持和促进健康”及时救治，与病共存；预防猝发，提高 生存质量 即：“治未病”。只有治未病的医学，才是供得起的，因而可持续的医学，才有可能是公平的 和公正的医学。GOMGOM的根本性调整的根本性调整 战略前移战略前移大样本流行病学调查大样本流行病学调查 1岁以上人群疾病致死前岁以上人群疾病致死前10位（美国）位（美国）生活方式和行为生活方式和行为环境环境人的生物学因素人的生物学因素 医学服务医学服务心脏

15、病心脏病 54%9%25%12%癌癌 37%24%29%10%脑血管病脑血管病 50%22%21%7%生物医学（现代医学）生物医学（现代医学）生理生理 心理心理 社会社会 环境环境四者相结合的新医学模式四者相结合的新医学模式人人 的的 医医 学学心心为主导，为主导，心心-身统一的生命整体观身统一的生命整体观方方 向向层层 次次本质同构本质同构 G 墨菲墨菲近代心理学历史导引近代心理学历史导引自然科学自然科学 人文人文 范式范式（ParadigmParadigm）的突破）的突破*自然整体（含疾病）自然整体（含疾病）新思维：模式转变的必然新思维：模式转变的必然敌 体祛病健身的能力祛病健身的能力医学

16、医学/医生：医生：自然的助手自然的助手整体（整合）医学（整体（整合）医学（Whole Medicine）2121世纪：医学的变革世纪：医学的变革 目的（核心价值）：目的（核心价值）：治病治病 治未病治未病 模式（内涵）：模式（内涵）：生物医学生物医学 人的医学人的医学 总体思路（方法论）：总体思路（方法论）：对抗医学对抗医学 整体整体 医学医学 治未病治未病的医学的医学 21世纪医学的前沿世纪医学的前沿 中国传统健康文化和中医学将发挥大于目前中国传统健康文化和中医学将发挥大于目前 人们想像的作用！人们想像的作用！“观念的落后是致命的落后观念的落后是致命的落后”。“人是一个维持稳态的机构人是一个

17、维持稳态的机构”“人的生命在于稳态的维持之中人的生命在于稳态的维持之中”N.维纳维纳H(D)H(R)：ENH(D)/H(R)H(D)/H(R)EDDTER EN Eab EDEM渐变突变治其未生治其未生 治其未成治其未成 治其未发治其未发 治其未传治其未传 瘥后防复瘥后防复因人、因时、因地、因势而异因人、因时、因地、因势而异 个体化、个性化个体化、个性化 e.g：身心身心状态状态 现代（生物）医学现代（生物）医学：（）：（）H(D)H(D)H(R)H(R)（）（）（中国传统医学整体医学）（中国传统医学整体医学）对抗：以对抗：以病病为靶，控（药）为靶，控（药）/切（手术）切（手术）/换（移植，重

18、建）换（移植，重建）（药）毒（药）毒/整体协同性破坏整体协同性破坏/我我#非我非我整体医学整体医学：（）：（）H(R)H(R)H(D)H(D)整体：因地、因时、因人、因势整体：因地、因时、因人、因势 顺势调理顺势调理 祛病是整体状态改善的自然结果祛病是整体状态改善的自然结果。现代医学：现代医学：疾病诊疗为中心疾病诊疗为中心 特异性指标体系特异性指标体系 现代医学现代医学 标准化医学标准化医学大工业生产模式大工业生产模式 大样本横向统计大样本横向统计(工业化大生产思维模式工业化大生产思维模式)前提：各态历经假设前提：各态历经假设-系综成员一律平等系综成员一律平等 治未病治未病：（个体化）人的健康

19、为中心：（个体化）人的健康为中心 人的心人的心-身状态：个体化时序变化身状态：个体化时序变化&变化趋势为主变化趋势为主 大样本横向统计为背景大样本横向统计为背景个性化个性化健康服务医学事实告诉我们德国，德国，19901990，胆固醇正常值，胆固醇正常值 240mg/100cc 200mg/100cc240mg/100cc 200mg/100cc 异常人群：异常人群：21.2%51.2%21.2%51.2%实实 儿童若为儿童若为200mg/100cc200mg/100cc，必须注意；，必须注意；际际 5050岁的人：岁的人：250mg/100cc250mg/100cc，亦属正常。，亦属正常。乳腺

20、癌筛选乳腺癌筛选 早期发现早期发现 德国，德国，1010年跟踪，年跟踪，50-6050-60岁妇女，筛选总人数岁妇女，筛选总人数50005000 未筛选组，未筛选组，8 8人人/1000/1000人，死于乳腺癌人，死于乳腺癌 筛选组，筛选组，6 6人人/1000/1000人，死于乳腺癌人，死于乳腺癌 假阳性：假阳性：60/500060/5000（12/100012/1000）假阴性：假阴性：1-21-2人人/1000/1000人人 1010万次乳房切除万次乳房切除/每年，多余每年，多余 死亡率降低了 25%!?统计（英美）：统计（英美）：1年中，每年中，每 1000成人（成人（16ys），），

21、750人次患病或不适，人次患病或不适，250人次就医人次就医 2/3未就医！未就医！治未病治未病要求以要求以人人（就医者、未就医者、未病之人）（就医者、未就医者、未病之人）/家庭家庭为中心。为中心。战略前移 重心下移落落 实实目目 标标治未病：复杂的社会系统工程治未病：复杂的社会系统工程 科学科学*人文人文缮缺、理顺缮缺、理顺可可持续，良性运营持续，良性运营 全科医生全科医生传统中医传统中医 治未病治未病医学工程医学工程 BME/BCE 个体健康信息库个体健康信息库 健康技术产业健康技术产业（软（软/硬），硬），长常树长常树 我是治未病的主体我我的观念，的观念，我我的意志的意志 我我的认识，的

22、认识，我我的行为的行为我我的心态的心态8%60%17%15%人的健康人的健康&寿命寿命（WHO）我我的的 健健 康康 我我 作主作主!G 墨菲墨菲近代心理学历史导引近代心理学历史导引自然科学自然科学 人文人文 范式范式（ParadigmParadigm）的突破的突破*1 1、有限目标（解决实际问题）、有限目标（解决实际问题）vs vs 普适性；普适性；规律（不同层面、不同目标）规律（不同层面、不同目标）VS VS 因果性的机制因果性的机制2 2、方法学原则方法学原则“以身观身，以家观家，以身观身，以家观家，以乡观乡，以邦观邦，以国观国，以乡观乡，以邦观邦，以国观国，以天下观天下以天下观天下”道

23、德经道德经 3、简约简约Opt.Opt.效果效果(广义广义)/)/成本成本(广义广义)maxmax 人体：多层次复杂巨系统人体：多层次复杂巨系统 心心-身整体：自然科学身整体：自然科学*人文人文工程科学工程科学（Engineering Sciences,钱学森）钱学森）航空工程、核工程、航天工程航空工程、核工程、航天工程工程科学工程科学vs自然科学自然科学 工程科学之路H(E)H(R,C)H(D)(W.R.Ashby)DTERC H(R,C)=H(R)+HR(C)=H(C)+HR(R)身身-心相互作用：心相互作用：（），良性（），良性（），恶性（），恶性“治未病”：人的健康工程“对健康来说，对

24、健康来说，坚毅的人格比强壮的身体更重要坚毅的人格比强壮的身体更重要”中国传统医学的诠释中国传统医学的诠释D形形E经经络络 心心 “心者，君主之官也，神明出焉。心者，君主之官也，神明出焉。凡此十二官者不得相失也凡此十二官者不得相失也”。“主明则下安，以此养生则寿主明则下安，以此养生则寿”；“主不明，则十二官危，使道闭塞，主不明，则十二官危，使道闭塞，形乃大伤，以此养生则殃形乃大伤，以此养生则殃”黄帝内经黄帝内经素问素问灵兰秘典论灵兰秘典论2022-8-10 从中国传统医学的理论基础出发从中国传统医学的理论基础出发，运运用工程科学的基本原理用工程科学的基本原理，探索新概念，开探索新概念，开辟新思路

25、，创建新方法，发明新技术，辟新思路，创建新方法，发明新技术，从而推进从而推进治未病治未病医学的发展。医学的发展。基 本 思 路发展中国生物医学工程的难得机遇，巨大挑战。发展中国生物医学工程的难得机遇，巨大挑战。中医药学、传统养生中医药学、传统养生 干预、调理干预、调理心心身状态（个体化）动态变化、辨识、评估身状态（个体化）动态变化、辨识、评估 BME 桥联2022-8-10 现实可行的做法是选择目前人们所公认现实可行的做法是选择目前人们所公认的基本生理参数（如脉搏、呼吸、体温、血的基本生理参数（如脉搏、呼吸、体温、血压等）、生化参数（如血脂、血糖等）、形压等）、生化参数（如血脂、血糖等）、形态

26、体能参数、行为、语言、情绪等作为系统态体能参数、行为、语言、情绪等作为系统状态变量（确定的状态变量（确定的/模糊的；宏观的模糊的；宏观的/微观微观的的）。从这些状态变量的动态变化和相互）。从这些状态变量的动态变化和相互关联中，运用信息挖掘、信息融合、经验表关联中，运用信息挖掘、信息融合、经验表达、知识工程等方法，对个体的健康状态进达、知识工程等方法，对个体的健康状态进行动态辨识和干预效果评估。行动态辨识和干预效果评估。基本科学问题：基本科学问题：表征身心健康状态变量参数的选择表征身心健康状态变量参数的选择 目前国内外未见目前国内外未见 同类技术同类技术&产品产品质质变变非自然非自然 可穿戴背心

27、可穿戴背心可穿戴背心可穿戴背心ECG呼吸呼吸体温体温运动量运动量加速度加速度带腰带的内裤带腰带的内裤体制：缮缺体制：缮缺续（）（）市场市场国家行为国家行为基本医疗保健基本医疗保健安全、有效安全、有效（公平、（公平、公正）公正）政府政府引导引导市市场场主主导导多层面健康需求多层面健康需求KY-3H 模式模式健健康康保保障障服服务务体体系系CTHC KY-HM中特中特医色医色 KY-3HKY-3H模式模式 治未病落地的平台以（个体化）人（未病以（个体化）人（未病/已病）为中心已病）为中心 健康文化（健康文化（HC）健康管理（健康管理（HM）健康保险（健康保险（HI）三位一体健康保障模式三位一体健康

28、保障模式 KY-3H模式模式治未病理念落实于社会实践理念理念H MH IH CPi科学和人文的融合健康保险（KY-HI）（一）治未病治未病H I KY-HI个性化、个性化、全程健康服务全程健康服务经济补偿经济补偿人（未病人（未病/已病）已病）降低风险降低风险可持续发展可持续发展省钱省钱的健康的健康融入（事后）经济补偿（事后）经济补偿HI 健康保险（KY-HI）(二)运行枢纽，可持续保障HM社会化社会化 ojh集约化集约化向以人为中心过渡向以人为中心过渡iP金融金融契约契约HC治未病健康服务结构体系khcc向以健康向以健康为中心过渡为中心过渡以维持、促进人的健康为中心以维持、促进人的健康为中心健

29、康信息私密通道健康信息私密通道H MHC(TC)健康教育（先导）健康教育（先导）系统工程系统工程人生不同阶段人生不同阶段（婴幼、儿童、青少、（婴幼、儿童、青少、成壮、中老）成壮、中老）人（未病人（未病/已病）已病）互动式互动式自主健康管理自主健康管理个性化系统全程、个性化系统全程、健康保障服务健康保障服务未病先防，既病早治、已病防变未病先防，既病早治、已病防变内核：管理式医疗内核：管理式医疗（个体化）（个体化）健康管理（KY-HM）（一）治未病治未病融 入核心平台核心平台KY-HM自主健康自主健康意意 识识（个体化）健康状态管理（个体化）健康状态管理/系统工程系统工程动态动态辨识辨识动态动态调

30、控调控动态动态评估评估知己知己求己求己/医医顺势调理顺势调理KY-3H私人健康私人健康信息库信息库KY-3H健康保障健康保障服务网络服务网络我我 U 卡卡现代医学传统中医学&养生学医学工程&技术辨体辨体鉴态鉴态识识（未未）病病干预干预评估评估个体化健康保障技术和服务体系个体化健康保障技术和服务体系个体化健康服务产业链个体化健康服务产业链 健康管理（KY-HM）（二）核心平台核心平台彼岸的呼应彼岸的呼应l不做医学的试样（小豚鼠）不做医学的试样（小豚鼠）不是疾病的敌体不是疾病的敌体 不当基因的囚徒不当基因的囚徒l“科学和医学已经将它们自身与自然分离开科学和医学已经将它们自身与自然分离开，把我们与自然分离开。，把我们与自然分离开。”遵循自然的法则，作健康的主人。遵循自然的法则，作健康的主人。R.Fitzgerald.百年谎言百年谎言，2006