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醫院擁有國家重點學科8個、國家臨床重點專科建設項目30個(全國第二),婦產科被評選為國家婦產疾病臨床醫學研究中心(湖北省唯一的國家臨床醫學研究中心),康復科是世界衛生組織指定的研究和培訓中心。服務病人數不斷刷新荊楚醫療史,年門、急診服務病人數連續10多年保持湖北省第一。
同濟醫院的科研業績是我國醫學界的一道亮麗風景線,被業內譽稱為“同濟現象”。主持國家重點研發計劃五項;獲得國家自然科學基金項目數連續七年突破百項,名列全國醫院前茅。所承擔的國家級科研課題數名列全國醫院前茅。獲得科研課題成果獎達511項次,其中11項成果榮獲國家級科技進步二等獎、發明獎和自然科學二等獎。科研論文發表數位居全國醫療機構前列,中國科學技術信息研究所發布統計顯示,2008年-2017年,十年科技論文引用次數全國醫療機構列第二名。
醫院設有心血管內科、消化內科、呼吸內科、血液內科、內分泌內科、腎病內科、風濕免疫內科、神經外科、小兒外科、骨科、泌尿外科、心臟大血管外科、胸外科、器官移植甲狀腺乳腺外科、膽胰外科胃腸外科、肝臟外科、創傷外科、整形美容外科、婦產科、普通婦科、婦科、腫瘤圍產醫學科、生殖醫學中心、兒科、綜合醫療科、感染科、中醫科神經內科、急診科、腫瘤科、耳鼻咽喉-頭頸外科、眼科、眼屈光治療中心、皮膚病與性病科、口腔科、過敏反應科、重癥醫學科、放射科、麻醉科、康復醫學科、臨床營養科、保健科體檢中心等科室。
陳孝平2015年當選為中國科學院院士,馬丁2017年當選中國工程院院士,“973”項目首席科學家2名,教育部長江學者4名、國家杰出青年基金獲得者8名、衛生部有突出貢獻中青年專家12名、教育部新世紀優秀人才11名,特聘29名院士為同濟醫院兼職教授,281名教授曾獲得博士導師資格,享受國務院政府特殊津貼者94名。
醫院設有病床6000張,配有美國GE公司雙探頭數字可變角SPECT、SPECT/CT,甲狀腺功能測定儀,西門子全自動化學發光儀,德國羅氏電化學發光全自動免疫分析儀,γ放射免疫分析儀等醫療設備。