在重症监护室（ICU）的抢救现场，时间是以秒计算的。当危重病人血氧饱和度断崖式下跌，医生最果断的判断和插管、上呼吸机的操作，是把他从死神手里抢救回来的最后一道防线。

然而，在培养这些医生的临床技能中心里，却存在一个令人尴尬的现实：那些躺在病床上、浑身插满管子的高端教学模拟人，到了最关键的环节，却“掉链子”了。

“现在市面上的大部分高端模拟人，接不上真的呼吸机。”说话的是南方医科大学珠江医院的田京教授。因为，现有产品只有呼吸的动作，它们不会像人一样“呼吸”。气管插管连接呼吸机后，没有氧气、二氧化碳浓度的变化，呼吸机监测不到人体肺部的顺应性与阻力。这意味着，医学生永远无法在模拟人身上，完整地体验一次最核心、最凶险的重症抢救过程。

而这个能让模拟肺像活人一样与机器对话的技术，长期以来，只有国外个别公司掌握。截至2024年，在中国的高端模拟人市场，国产品牌的份额仅可怜地达到10%，超过九成的江山由CAE、挪度、科玛等国际医学模拟巨头盘踞。

这，就是摆在中国模拟医学装备产业面前的一道“卡脖子”难题。

直到近日，一个名为“智能心肺动力学模拟与气体交换仿真关键技术及应用示范”的国家重点研发计划项目正式立项。项目总经费2000万元，由珠江医院田京教授团队领衔。这不仅是国内首个聚焦呼吸循环仿生智能高端模拟人自主研发项目，更意味着，那个“接不上呼吸机的假人”，即将拥有一个真正“中国造”的、会呼吸的肺。

十年磨一剑，骨科专家跨界突围

令人意外的是，这个项目的牵头人田京教授，本行是骨科。一个骨科专家，为什么要跨界去啃心肺耦合这块硬骨头？

这还得从2016年说起，田京教授当时接触模拟医学研发领域，做的第一个项目是髋关节置换的高端仿生人。多年的浸润让他深刻明白一个道理：任何一个高精尖的医疗设备，从实验室到市场，中间隔着一道叫“临床验证”的鸿沟。

“设备不是推向市场就能用的，”田京教授说，“它必须在技能中心里‘磨’，经年累月地‘磨’。”他给记者举例：国产模拟人品牌“巨成”发布的高端产品，从2023年3月8日发布第一天起，就放在了珠江医院的临床技能中心培训试用。两年的时光里，它在老师们日复一日的使用中“原形毕露”——一会儿网络掉线了，一会儿机器过热停摆了，一会儿某个模块失灵了。

正是这种近乎苛刻的“调教”，让这个国产模拟人在两年后的全国住院医师培训大赛上，连续运行一整天保持性能稳定。

田京教授和他的团队，正是扮演着那个“磨刀石”的角色。从骨科髋关节置换，到关节镜虚拟仿真，他们积累了无数一手数据。这份来自临床一线的经验，让他意识到，当下最急需、最被“卡脖子”的，正是那个能与呼吸机联动的“智能心肺”。

当2025年8月，国家重点研发计划的指南发布时，中国科学院深圳先进技术研究院的王磊教授第一时间找到了田京教授。因为王磊教授曾到珠江医院参观，对这个拥有国内最真实应用场景的临床技能中心印象深刻。

“我们一起研究了指南的申报要求，一拍即合，在最短时间内把国内最顶尖的研发团队聚合在一个平台上，干成这件事。”田京教授说。

这是一场关于“呼吸”的精准复刻。

那么，做出这个“会呼吸”的高端仿真人，到底难在哪里？田京教授用通俗的语言拆解了三个关键技术挑战，这不仅是技术壁垒，更是一场关于生命的精密模拟——要有能接呼吸机的“肺”。过去的高端模拟人只有一个简单的气囊。而新项目的核心，是要在模拟人体内植入一个“主动式模拟肺”。这个肺不仅要能插管，还要能根据不同的病理状态（如慢阻肺、哮喘），模拟出人体真实的呼吸阻力和肺顺应性。呼吸机吹进去的气，它得像真肺一样“鼓起来”；呼吸机要切换模式，它得像真人一样产生压力变化。如果响应不够快（项目要求低于50毫秒），或者呼吸力学特征不对，真呼吸机就会报警“人机对抗”，模拟就失败了。

其次，要能“吸入氧气，吐出二氧化碳”。这是人体气体交换的本质。过去单气体的模拟已经过时，新的模拟肺要实现多气体交换。吸入的是氧气和麻醉气体的混合气，呼出的气里必须包含准确的二氧化碳浓度。这背后是复杂的仿生膜气体交换技术和麻醉气体代谢计算模型。如果二氧化碳（etCO₂）数据不准，监测设备就会报警，培训场景将瞬间穿帮。

第三就是心肺的“联动”，我们知道，人体是一个复杂的整体，心肺是耦合的。当肺部病变，血氧会怎么变？当呼吸阻力增加，心脏负荷会如何响应？这就是“多物理场耦合”。项目不仅要模拟肺，还要造出一个能模拟指端血氧动态变化的“仿生手指”，让脉搏血氧仪夹上去后，能读出与病理状态完全匹配的血氧（SpO₂）数值。肺、心、血、气，必须协同工作。

所以，简单来说，他们要造的，是一个拥有“智能核心大脑”（算法）、“物理承载躯体”（平台）和“气体交换”（仿生交换）的一体化生命体征模拟系统。

答辩时“最刁钻的问题”，专家问为啥是哮喘？

为了攻克这些难题，田京教授仅用了一个半月，就拉起了一支堪称“国家队”的梦幻阵容。这是一个完美的“工程科学与综合交叉”团队。南方医科大学珠江医院（负责课题四）提供临床验证和应用场景，是项目的“试金石”和“磨刀石”。中国科学院深圳先进技术研究院（负责课题三）解决多气体高精度仿生闭环交换，负责让高端仿真人“吐气如兰”。南京航空航天大学（负责课题一、二、四）则作为航空模拟器的领导者，他们擅长将飞行动力学建模的顶尖技术，转化为人体呼吸力学的“芯片级”仿真算法。

深圳睿心智能公司提供血流动力学建模与模拟算法；营口巨成公司作为国内稀缺的高端模拟人整机研发企业，负责将一切构想落地为实体。中日友好医院王辰院士团队坐镇，提供呼吸与危重症领域最权威的临床病例数据。

专家以及顾问阵容强大，同时，答辩现场也是惊心动魄。一位评审专家抛出了一个极为刁钻的问题：“你们为什么把哮喘作为代表性临床事件？重症监护室里根本见不到几个哮喘病人。”

这个问题问到了项目组的心里。指南要求解决慢阻肺和哮喘问题，但专家的质疑直指核心：重症场景的适配性。田京教授随即回答：“这位专家水平太高了，问到了我们纠结了许久的地方。这恰恰说明，这个研究既要从指南出发，更要回归临床的本源。最终的答案是，哮喘虽然极少直接进入ICU，但其急症发作时的病理生理变化，是检验模拟人对于小气道阻力、呼吸力学非线性变化模拟精度的‘试金石’。解决了哮喘的精细模拟，才能真正驾驭重症抢救中的复杂呼吸力学。”一番解释下来，让人心服口服。

不仅是造一个高端仿真人，更是开启一个数智时代

2000万元的国家研究项目，目标远不止是造出一个昂贵的高端仿真人。田京教授表示，希望这项技术的突破，将成为未来医学的“新基建”。下一步，他们的目光投向了机器人手术。未来的手术机器人，需要在会呼吸、会出血、有各种病理状态的仿真人身上反复练手；肺肿瘤的上叶切除、心脏搭桥，医学生在这些“高保真模拟人”身上预演之后，才能以更成熟的姿态走向患者。

而在当下，这项技术已经在悄然改变医学教育的模式。在珠江医院临床技能中心，传统的技能课有个无法解决的痛点：110个学生上课，分成11组，每组10人围着一个模型。结果是“1个人在练，9个人在看”，教学效率低下。

而现在，田京教授团队正在用数字化赋能教学改革。他们将技能学习“课堂前移”：课前，学生通过知识图谱和任务清单进行预习；课中，借助平板和AI系统，当一个人操作时，其余9个人可以通过视频回放、重难点解析、机器学习辅助进行“跟练”。“以前是老师手把手教，现在下班后，学生自己点开平台就能练，而且知道重点在哪，方向在哪。”田京教授说，这就是用数字化和智能化，把“1个人练，9个人看”的无奈，变成了“1个人实操，9个人沉浸式学习”的高效课堂。

从骨科医生到模拟医学的探路者，从造一个能动的高端仿真人到构建一个虚实融合的教学生态，田京教授和他的团队正试图用十年磨一剑的坚持，撬动那个被国外垄断的“高端模拟人”市场。

文| 记者 张华 通讯员 马彦 伍晓丹
图| 受访者提供
海报| 陈健怡