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生物醫(yī)學(xué)工程分析:人類基因組與生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)
關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學(xué)
21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的特征之一是多學(xué)科綜合和跨學(xué)科交叉，其典型的實(shí)例是人類基因組計(jì)劃的被執(zhí)行和提前完成，這對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，因?yàn)樯镝t(yī)學(xué)工程學(xué)包含了上述諸多特征。在今天，信息技術(shù)深刻地改變著生物科學(xué)乃至醫(yī)學(xué)的面貌，Moore’s定律正有效地影響著生命科學(xué)變革的進(jìn)程。人類基因組計(jì)劃的國(guó)際合作和部級(jí)研究機(jī)構(gòu)和民間商業(yè)公司既合作又競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制改變著傳統(tǒng)科研的單一模式，充分體現(xiàn)了21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，其中包括科研與應(yīng)用既分工又緊密結(jié)合的特征。
基因亦稱遺傳因子，它是決定遺傳性狀的因子，早在孟德爾時(shí)代的定律中就把它作為基本概念推斷相應(yīng)的各個(gè)遺傳性狀的單位。1909年丹麥學(xué)者W.L.Johannsen建議將它稱為基因（Gene），它通過(guò)自我增殖及通過(guò)細(xì)胞總線世代相傳。各個(gè)基因雖然是相互獨(dú)立的單位，但在物理上并不獨(dú)立存在，在細(xì)胞分裂增殖間期內(nèi)出現(xiàn)的染色體上各自占有固定的位置，并以線性順序排列的方式形成穩(wěn)定的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，可受環(huán)境因素的影響發(fā)生突變，并在以后的世代中變異的基因就會(huì)傳遞下去。
基因的概念模型經(jīng)歷了提出、放棄、修改和精煉等漫長(zhǎng)的歷程，使基因?qū)W取得巨大進(jìn)展，但在很大程度上還是基于遺傳研究為主。每一個(gè)新模型的提出都帶來(lái)一系列問(wèn)題，隨后對(duì)基因的本質(zhì)又產(chǎn)生新的和比較好的理解。1986年美國(guó)科學(xué)家和人類遺傳學(xué)家Roderick.T和Mckusick提出基因組學(xué)（Genomics）名稱，這是指一個(gè)物種的全部遺傳基因的總和。
自從1953年J.D.Watson和F.H.Crick提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型以后，在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)由于找不到分別降解腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和胸腺嘧啶（T）等四種脫氧核糖核酸的專一酶而使DNA測(cè)序無(wú)法開展，直到1977年英國(guó)Fred Sanger和美國(guó)的Alan Maxam及Walter Gilbert兩個(gè)研究小組在差不多時(shí)間內(nèi)發(fā)展了不同的DNA測(cè)序方法，使基因研究工作推向前進(jìn)。在最初階段，研究者都是從具體目標(biāo)生物體基因組中分離和研究相關(guān)基因。1986年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者R.Dullbecco在Scieme上提出有必要對(duì)人類基因組進(jìn)行測(cè)序，不能滿足于零打碎敲地個(gè)別研究目標(biāo)基因。
在經(jīng)歷了一場(chǎng)大爭(zhēng)論之后，在1988年，美國(guó)技術(shù)評(píng)估局（OTA）應(yīng)美國(guó)能源和貿(mào)易住房委員會(huì)的要求開展了關(guān)于基因組計(jì)劃的可行性研究。OTA的研究報(bào)告把開展基因組研究時(shí)的數(shù)據(jù)管理列為執(zhí)行基因組計(jì)劃的首要任務(wù)，并提出幾個(gè)與之相關(guān)的目標(biāo):（1）創(chuàng)建、維護(hù)和加強(qiáng)生物數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含DNA序列數(shù)據(jù)、DNA標(biāo)記和基因位點(diǎn)，標(biāo)識(shí)基因以及其它有關(guān)的數(shù)據(jù)。（2）繪制由DNA標(biāo)記組成的人類染 色體圖譜，這將使科學(xué)家可以迅速地確定基因的位置。（3）創(chuàng)建研究材料的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包括DN段順序集，在人類染色體上完整地表達(dá)DNA。（4）發(fā)展其他生物體，即模式生物的類似資源，以便于生物醫(yī)學(xué)研究和其他可能的研究。（5）確定人類基因組和其他生物有機(jī)體大片段的DNA序列。（6）要面對(duì)許多支持基因組研究機(jī)構(gòu)參與帶來(lái)很多管理上的復(fù)雜性，要解決好許多涉及資源分配和共享的問(wèn)題。
1988年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院十分明確的提出，人類基因組研究的許多代價(jià)都與生物數(shù)據(jù)的獨(dú)特管理有關(guān)。因?yàn)橛写罅繑?shù)據(jù)要從定序和測(cè)繪工作產(chǎn)生出來(lái)，所以要有效地集中、存儲(chǔ)、分析和提供，如果象目前全球范圍內(nèi)一般研究單位那種常規(guī)方式處理數(shù)據(jù)，那么人類基因組計(jì)劃是沒(méi)有什么使用價(jià)值的。因此需要數(shù)百萬(wàn)美元?jiǎng)?chuàng)建新的基因圖譜和序列數(shù)據(jù)庫(kù)，尤其強(qiáng)調(diào)要設(shè)計(jì)成滿足基因研究的需要。
這樣，在美國(guó)能源部（DOE）和美國(guó)人類基因組研究中心（NCHGR）支持人類基因組計(jì)劃正式實(shí)施以前，來(lái)自美國(guó)高層的咨詢委員會(huì)的明確建議，為合適的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析策略對(duì)后來(lái)人類基因組計(jì)劃的成功執(zhí)行起著十分關(guān)鍵的作用。這些明顯的建議，使許多投資機(jī)構(gòu)調(diào)撥重要資源，為創(chuàng)建、運(yùn)行和維護(hù)相應(yīng)的系統(tǒng)軟件和設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。
1990年10月美國(guó)能源部（DOE）與美國(guó)衛(wèi)生研究院（NIH）共同啟動(dòng)人類基因組計(jì)劃，原定投入30億美元，15年完成，估計(jì)可測(cè)定基因5萬(wàn)到10萬(wàn)個(gè)。后來(lái)，英、日、法、德、中等國(guó)相繼參加這一史無(wú)前例的獲取人類生命基本數(shù)據(jù)的宏偉工程。
1998年5月一批多國(guó)科學(xué)家在馬里蘭州羅克維爾成立了私營(yíng)塞萊拉基因組技術(shù)（Celera Genomics）公司，董事長(zhǎng)克萊格·文特爾宣稱用3億美元和一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)在3年內(nèi)用“霰段法的測(cè)序策略”完成人類基因組測(cè)序。這是史無(wú)前例地由美國(guó)私營(yíng)公司向美國(guó)國(guó)家科研機(jī)構(gòu)公開的競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)。正由于這種既競(jìng)爭(zhēng)又合作的機(jī)制，使原訂2005年完成的人類基因組的測(cè)序和分析計(jì)劃進(jìn)度一再提前，總的方面得益于世界上1000多名科學(xué)家的全心投入和通力合作，以及符合Moore定律的大規(guī)模基因測(cè)序技術(shù)的不斷完善，并降低了成本，這與以美國(guó)Celera公司為首的私營(yíng)公司的參與挑戰(zhàn)直接有關(guān)。這確實(shí)是一種在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下合作與競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的典范。
1998年10月美國(guó)人類基因組研究所在“Science”雜志上發(fā)表聲明說(shuō)，人類基因組計(jì)劃的全部基因測(cè)序工作將提前到2003年完成。
1999年3月英國(guó)韋爾科姆基金會(huì)宣布，由于科學(xué)家加快工作節(jié)奏，人類基因組工作草圖將提前到2000年完成。
2000年4月美國(guó)Celera公司宣布破譯出一名實(shí)驗(yàn)者的完整遺傳密碼，但不少歐美科學(xué)家對(duì)此表示懷疑，認(rèn)為該公司“未提供有關(guān)基因序列的長(zhǎng)度和完整的數(shù)據(jù)”是疑點(diǎn)所在。不過(guò)，同年6月該公司后來(lái)接著宣布已將人類23對(duì)染色體上35億個(gè)堿基對(duì)按照自然順序排列出來(lái)，并在該公司號(hào)稱“全球第三”的超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了480億億次計(jì)算。美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院院長(zhǎng)認(rèn)為:“數(shù)據(jù)是正確和完整的”。
2000年6月26日，多國(guó)合作的人類基因組計(jì)劃的官方機(jī)構(gòu)和私營(yíng)Celera公司共同宣布人類基因組工作草圖基本繪制完成，測(cè)定出人類90%以上的DNA堿基序列，終于提前完成了劃時(shí)代的測(cè)定基因組的宏偉工程。
1 基因組學(xué)
自從1924年提出基因組的概念用來(lái)描述生物染色體上的全部基因之后，科學(xué)家經(jīng)歷了漫長(zhǎng)歲月對(duì)基因進(jìn)行了個(gè)別研究，直到1986年才提出基因組學(xué)的系統(tǒng)概念，這涉及包含所有基因的基因組作圖、核苷酸序列分析、基因定位和功能分析，其中基因組作圖由遺傳圖譜、物理圖譜和序列圖譜組成。人類基因組計(jì)劃的核心就在于獲得23對(duì)染色體完整的DNA序列圖。
前已述及，兩個(gè)性質(zhì)不同的研究組織使用不同的測(cè)序策略，在既合作又競(jìng)爭(zhēng)的條件下爭(zhēng)先恐后地很好完成了人類基因組的測(cè)序計(jì)劃，他們現(xiàn)在都達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)，而且大大提前了執(zhí)行時(shí)間表，使原定15年的測(cè)序計(jì)劃竟提前了5年完成。以美國(guó)政府資助為首的研究計(jì)劃是建立在作圖產(chǎn)生人類基因組工作草圖的策略，而私營(yíng)公司Celera卻采用不同的做法，他們把完整基因組先打碎，稱為霰段法（Shotgun），然后測(cè)定人類基因組序列。這樣一來(lái)，通過(guò)這二種不同的測(cè)序方法獲得的序列數(shù)據(jù)大大提高了數(shù)據(jù)的有效率，并減輕了整個(gè)科學(xué)界解釋基因數(shù)據(jù)的難度。最終繪制的三種圖譜使人類基因組序列能夠用作“工具”開展生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的深入研究，這是具有劃時(shí)代意義的。
1.1 人類基因組測(cè)序策略 前已述及，由美國(guó)政府資助，后來(lái)由多國(guó)科學(xué)家參加的測(cè)序計(jì)劃是采用標(biāo)記的物理圖譜中含有大量人類DNA大片段的作圖策略，并利用了局部的細(xì)菌人工染色體（BACs）。在理論上說(shuō)，這種測(cè)序策略是先復(fù)制人類基因組序列，因此是在不斷克隆基礎(chǔ)上完成的，每次獲得最短的一段BAC，它具有最少的重疊部分，并且使處在整個(gè)基因組中的這段長(zhǎng)度展直，再粘貼起來(lái)，將它們繪制到基因組的適當(dāng)區(qū)域。由于染色體不能直接用來(lái)測(cè)序，故及時(shí)步必須將整個(gè)基因組序列進(jìn)行分解，使之成為容易處理的小結(jié)構(gòu)，根據(jù)所使用的標(biāo)記和方法不同，繪成上述三張圖，雖然在工作草圖上會(huì)有某些空白區(qū)域和一些不明確的部分，但它在探索生命奧秘和確定與疾病有關(guān)的基因等方面將是非常有用的。
Celera公司的理想策略是為了深入開展作圖階段避免受到次級(jí)克隆人類基因組產(chǎn)生隨機(jī)片段的影響，以及在長(zhǎng)度不同的片段庫(kù)中，兩種片段的測(cè)序結(jié)果便于整理，對(duì)于保存時(shí)間和一開始的研究計(jì)劃，Celera方法使組裝過(guò)程相當(dāng)獨(dú)立，不受算法和計(jì)算機(jī)時(shí)間的影響。Celera公司的霰段法是一個(gè)高度應(yīng)用計(jì)算機(jī)的方法，它是先把基因組隨機(jī)地分成已知長(zhǎng)度的片段（2000個(gè)堿基對(duì)、1萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)和5萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)），然后用線性排序算法將這些片段連接成大片 段，并確定它們?cè)谌祟惢蚪M上的正確位置。
進(jìn)一步比較兩種測(cè)序策略，由美國(guó)等國(guó)家出資的測(cè)序工作，工作人員在一開始要把較多的時(shí)間和精力放在克隆和繪制草圖上面，而Celera公司的方法在后期則需要做大量的計(jì)算機(jī)工作。為了更好地達(dá)到他們各自的研究計(jì)劃，理想的策略應(yīng)該發(fā)展混合策略，其中HGP需要人為地選擇更多的克隆，Celera公司使需要使用BAC圖譜和由HGP產(chǎn)生的序列。兩者的測(cè)序工藝流程圖如圖1所示。
1.2 染色體基因分區(qū) 人類基因組是由許多序列的特性構(gòu)成的復(fù)雜體，例如，高GC區(qū)和低GC區(qū)的內(nèi)容、編碼序列、調(diào)控因子和其他多種無(wú)編碼的功能因子、基因族、許多不同類型的重復(fù)序列和重復(fù)族等，這些序列的差異和分布能夠闡明基因組的進(jìn)化。人類基因序列的最初分析表明，在這些特性密度引人注意的范圍內(nèi)，它們的組織結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)制研究提供了新的思路，產(chǎn)生當(dāng)前基因材料。
生物醫(yī)學(xué)工程分析:生物醫(yī)學(xué)工程課程改革思考
【摘要】
本文針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的認(rèn)知特點(diǎn)，對(duì)我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開展《醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器》課程的教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行了探討，從精選教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改進(jìn)教學(xué)方法及改革考核形式等4個(gè)方面提出了課程改革的幾點(diǎn)設(shè)想。
【關(guān)鍵詞】
醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器；課程改革；生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)
基金項(xiàng)目：
廣東省2014年高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（GDJG20142116）
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)能將工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)密切結(jié)合，能為醫(yī)療和醫(yī)學(xué)研究部門進(jìn)行工程技術(shù)服務(wù)，能從事醫(yī)院儀器設(shè)備管理和質(zhì)量保障工作的高級(jí)醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員[1]。醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器是醫(yī)院檢驗(yàn)科必不可少的儀器，醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器學(xué)是一門涉及光學(xué)、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)、傳感器、生物化學(xué)、放射等多領(lǐng)域的交叉學(xué)科[2]。該課程與臨床免疫、臨床檢驗(yàn)、臨床生化、醫(yī)學(xué)傳感器等課程的學(xué)習(xí)有著密切的聯(lián)系，對(duì)學(xué)生的理性思維、邏輯推理、高度抽象以及綜合應(yīng)用等能力的要求較高。我院從2008年開設(shè)了《醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器》作為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的專業(yè)選修課程。課程安排在大學(xué)三年級(jí)，目前教學(xué)大綱學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)。本人經(jīng)過(guò)多輪的教學(xué)實(shí)踐，深深的感到我院《醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器》課程教學(xué)模式和教學(xué)方法亟待改革，為此做了如下方面的嘗試和探索。
1根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)精選教學(xué)內(nèi)容
目前醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器課程的教材大部分是針對(duì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)學(xué)生編寫的，有的雖然適合工科專業(yè)的學(xué)生使用，但是介紹的儀器比較落后，已跟不上現(xiàn)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器精密化、自動(dòng)化和綜合化的發(fā)展。我院《醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器》課程以朱根娣主編的，由上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社出版的第2版《現(xiàn)代檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)儀器分析技術(shù)及應(yīng)用》為教材[1]。該教材比較適合醫(yī)工專業(yè)的學(xué)生使用，內(nèi)容安排共十一章，基本涵蓋了目前臨床上常用的較先進(jìn)的檢驗(yàn)儀器。考慮到課時(shí)的限制和醫(yī)工專業(yè)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們對(duì)課程的內(nèi)容安排主要有光電比色技術(shù)及生化分析儀，血細(xì)胞分析儀、流式細(xì)胞分析儀、尿液分析儀、血?dú)夥治鰞x、電解質(zhì)分析儀等臨床常用儀器的基本原理、結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)、使用方法及其維護(hù)和臨床應(yīng)用。教材關(guān)于檢驗(yàn)標(biāo)本及臨床實(shí)驗(yàn)室的整體情況涉及的比較少，但對(duì)于工科學(xué)生來(lái)說(shuō)，醫(yī)學(xué)知識(shí)較為薄弱，在以往的教學(xué)中教師一開始就介紹檢驗(yàn)儀器，學(xué)生總是會(huì)問(wèn)，知道了儀器的結(jié)構(gòu)和原理，但是這個(gè)儀器的標(biāo)本怎么來(lái)的，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的管理是什么樣的。因此課程在介紹各論之前，需要增加臨床標(biāo)本的采集、存儲(chǔ)及實(shí)驗(yàn)室管理的相關(guān)知識(shí)，以便學(xué)生對(duì)臨床檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。另外，臨床使用的檢驗(yàn)儀器大部分是由國(guó)外廠家生產(chǎn)的，操作界面，使用說(shuō)明及技術(shù)資料等都是以英文形式給出的，學(xué)生掌握一定專業(yè)英語(yǔ)知識(shí)是很有必要的。因此在教學(xué)內(nèi)容中也增加了專業(yè)詞匯的英語(yǔ)表達(dá)，為學(xué)生以后工作中更好的了解本課程的發(fā)展動(dòng)態(tài)做好準(zhǔn)備。工科學(xué)生的就業(yè)的方向之一是從事儀器的銷售、維修等。因此學(xué)習(xí)檢驗(yàn)儀器就需要學(xué)習(xí)其電路知識(shí)。因現(xiàn)在各廠家儀器關(guān)于電路的介紹都比較少，所以教材中涉及的也較少。但是現(xiàn)在有一些關(guān)于檢驗(yàn)儀器維修的網(wǎng)站以及其他高校精品課程網(wǎng)站，對(duì)電路部分有一定的介紹[3]。我們從中精選了血細(xì)胞分析儀電路部分，并把這部分內(nèi)容增加進(jìn)教學(xué)講義中。通過(guò)介紹這種典型儀器的電路知識(shí)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)其它醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的電路知識(shí)起到觸類旁通的作用，為畢業(yè)后從事檢驗(yàn)儀器保養(yǎng)和維修工作打下基礎(chǔ)。
2增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)
我院目前在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)醫(yī)學(xué)影像工程和醫(yī)學(xué)儀器檢測(cè)兩個(gè)專業(yè)方向開設(shè)了醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器這門課程。課程開設(shè)之初的設(shè)想是為完善專業(yè)課程結(jié)構(gòu)設(shè)置同時(shí)考慮到學(xué)生的就業(yè)方向需求的一門選修課程，因此課程設(shè)置學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，全部為理論課程。但經(jīng)過(guò)這幾年的教學(xué)實(shí)踐，筆者深深的感受到?jīng)]有實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，就好比“畫餅充饑”，學(xué)生普遍感覺內(nèi)容抽象難懂，因此增加實(shí)驗(yàn)課程勢(shì)在必行。目前我院還還沒(méi)有專門的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)初步計(jì)劃是和學(xué)校其它單位合作，同時(shí)配置一批分光光度計(jì)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置，可分3個(gè)層次；及時(shí)個(gè)層次參觀醫(yī)院檢驗(yàn)科室。組織學(xué)生分批參觀檢驗(yàn)科室，對(duì)于工科學(xué)生來(lái)說(shuō)一方面可以學(xué)習(xí)檢驗(yàn)標(biāo)本的采集、處理以及存儲(chǔ)的相關(guān)知識(shí)，另一方面可以對(duì)檢驗(yàn)儀器有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)檢驗(yàn)科室的工作流程有一個(gè)了解。這一內(nèi)容安排在上完緒論之后，各論之前，通過(guò)參觀檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的熱情。第二個(gè)層次為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，因檢驗(yàn)儀器屬精密儀器且價(jià)格比較昂貴，實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和配置實(shí)驗(yàn)儀器需分批進(jìn)行。在開設(shè)實(shí)驗(yàn)之初，先選用分光光度計(jì)作為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)儀器，后續(xù)再擴(kuò)展到其他檢驗(yàn)儀器。因分光光度計(jì)價(jià)格較便宜操作簡(jiǎn)單，且它和生化分析儀都是依據(jù)朗伯比爾定律而設(shè)計(jì)的。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中配置不同濃度的溶液，讓其分別通過(guò)分光光度計(jì)，測(cè)得各自的吸光度值，從而驗(yàn)證了郎伯比爾定律，同時(shí)也熟悉了生化分析儀的原理。第三個(gè)層次為儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析和故障檢修階段。我們積極跟教學(xué)醫(yī)院聯(lián)系，把它們淘汰的檢驗(yàn)儀器回收到實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中把這些儀器拆開，學(xué)生通過(guò)觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟悉整個(gè)儀器的運(yùn)作流程[4]。對(duì)于一些較簡(jiǎn)單的儀器，比如尿液分析儀，可以設(shè)置小故障，讓同學(xué)們?cè)囍鴻z修，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解儀器的結(jié)構(gòu)，將理論的東西具體化。也有利于將來(lái)學(xué)生在工作中能更地保養(yǎng)和維修儀器。
3改進(jìn)教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情
以往醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的教學(xué)基本上采用的是“填鴨式”的教學(xué)方法[5]，雖然對(duì)于每種儀器的講授時(shí)都用多媒體給出儀器的實(shí)物圖片，原理也給出了動(dòng)畫演示圖，但這些總是教師在講，學(xué)生在聽，學(xué)生總處于一種被動(dòng)接收的狀態(tài)。如果留出一部分內(nèi)容讓學(xué)生來(lái)講解，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又能鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、對(duì)材料的組織能力及溝通表達(dá)能力。比如說(shuō)，介紹完流式細(xì)胞儀的原理后，我們會(huì)留下課后作業(yè)讓同學(xué)們自學(xué)原理相似的流式細(xì)胞術(shù)尿沉渣分析儀原理，5人一組，制作幻燈片，每組指定一位同學(xué)進(jìn)行課上講解，時(shí)間限定為10min。同學(xué)講完后，教師再對(duì)同學(xué)的講解進(jìn)行補(bǔ)充和點(diǎn)評(píng)。我們?cè)?012級(jí)醫(yī)學(xué)儀器檢測(cè)專業(yè)試行了一次，同學(xué)們普遍反映，通過(guò)這次課程的講解，對(duì)流式細(xì)胞術(shù)的理解更深了，對(duì)后續(xù)老師介紹五分類血細(xì)胞分析儀時(shí)，也是更容易理解了，學(xué)習(xí)熱情也增加了。以后我們將繼續(xù)拿一些原理相似或原理相近的內(nèi)容讓同學(xué)們自己講解，更好的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器的熱情，從而學(xué)好醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器這門課。
4改革考核方式
以往的課程考核方式主要是單一的筆試形式。但醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，筆試考核一方面不能反映學(xué)生的真實(shí)能力范圍，另一方面只能促使學(xué)生死記硬背，導(dǎo)致高分低能的現(xiàn)象，極大的影響其以后的工作能力。因此我們把課程的考試形式改為筆試占70%，實(shí)驗(yàn)占15%，課堂講課占15%。這種考核方式能調(diào)動(dòng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)和參與課堂講課的積極性和主動(dòng)性，使考核成績(jī)能真正體現(xiàn)學(xué)生對(duì)課程的掌握程度。
5總結(jié)
本文從精選教學(xué)內(nèi)容，增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)，改進(jìn)教學(xué)方法，改革考核形式等4個(gè)方面提出了對(duì)我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)開設(shè)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器課程進(jìn)行改革的思考。但醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)儀器課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，還需在今后的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，不斷的改進(jìn)和完善，從而達(dá)到提高該課程教學(xué)效果的目的。
作者：王丹丹 余學(xué)飛 單位：南方醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院醫(yī)工系
生物醫(yī)學(xué)工程分析:生物醫(yī)學(xué)工程應(yīng)用特色分析論文
摘要：在對(duì)“網(wǎng)絡(luò)及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用”課程教學(xué)改革的實(shí)踐中，在課程內(nèi)容體系上提出構(gòu)建“面向應(yīng)用的生物醫(yī)學(xué)工程特色”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系建設(shè)，注重培本論文由整理提供養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)發(fā)展觀和自主學(xué)習(xí)的意識(shí)、方法及創(chuàng)新能力，將信息技術(shù)基礎(chǔ)教育緊密結(jié)合本專業(yè)、本學(xué)科未來(lái)的應(yīng)用方向，科學(xué)合理地培養(yǎng)大學(xué)生的IT知識(shí)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生畢業(yè)后能夠適應(yīng)專業(yè)工作中對(duì)信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的要求，成為適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的合格人才。
生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來(lái)的新興邊緣學(xué)科，其主要研究方向是運(yùn)用工程技術(shù)手段，研究和解決生物學(xué)、醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問(wèn)題。
多學(xué)科的交叉使它不同于那些經(jīng)典的學(xué)科，也有別于生物醫(yī)學(xué)和純粹的工程學(xué)科。現(xiàn)在的生物醫(yī)學(xué)工程在疾病的預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)等方面起著巨大作用，世界各主要國(guó)家均將它列入高技術(shù)領(lǐng)域，重點(diǎn)投資、優(yōu)先發(fā)展。
[1-2]計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生于20世紀(jì)60年代，目前已成為一個(gè)重要的研究和學(xué)習(xí)領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)為醫(yī)學(xué)信息交本論文由整理提供流、資源共享、了解醫(yī)學(xué)動(dòng)態(tài)等提供了快捷便利的手段，為醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了無(wú)限機(jī)遇和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，未來(lái)醫(yī)療界的競(jìng)爭(zhēng)將是醫(yī)療高科技信息的競(jìng)爭(zhēng)。因此，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)是非常有必要的。
而要學(xué)好這門課程，不僅要學(xué)習(xí)一些概念，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本原理，還要掌握一些技能，具備實(shí)際操作的能力。作為非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生，在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上都應(yīng)與計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生有所區(qū)別，以體現(xiàn)出專業(yè)特色。
筆者提出構(gòu)建“面向應(yīng)用的生物醫(yī)學(xué)工程特色”的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系建設(shè)，注重培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)發(fā)展觀和自主學(xué)習(xí)的意識(shí)、方法及創(chuàng)新能力，將信息技術(shù)基礎(chǔ)教育緊密結(jié)合本專業(yè)、本學(xué)科未來(lái)的應(yīng)用方向，科學(xué)合理地培養(yǎng)大學(xué)生的IT知識(shí)結(jié)本論文由整理提供構(gòu)，使學(xué)生畢業(yè)后能夠適應(yīng)專業(yè)工作中對(duì)信息技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的要求，成為適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的合格人才。本文就其教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)內(nèi)容談一點(diǎn)體會(huì)。
一、注重教學(xué)內(nèi)容的不斷更新計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，每天都有新的發(fā)展和應(yīng)用，教師只有在教學(xué)過(guò)程中不斷更新教學(xué)內(nèi)容，才能跟上時(shí)代的步伐
[3]俗話說(shuō)：你要給學(xué)生一勺水，那么你自己就要準(zhǔn)備一桶水。要教好這門課，教師需要大量的閱讀文獻(xiàn)、資料和國(guó)內(nèi)外教科書，對(duì)這門課程主要技術(shù)的發(fā)展背景、關(guān)鍵技術(shù)要有深入地把握，同時(shí)還必須通過(guò)承擔(dān)相關(guān)的科學(xué)研究，能夠通過(guò)自己的工作，理論聯(lián)系實(shí)際，真正理解和掌握核心技術(shù)，了解技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)和學(xué)術(shù)前沿。還需要在教學(xué)的過(guò)程中不斷地向?qū)W生學(xué)習(xí)，了解他們對(duì)問(wèn)題的一些新的認(rèn)識(shí)、解決的思路以及初學(xué)者對(duì)哪些問(wèn)題不容易掌握和它的原因。
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的不斷更新，在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)安排一些基礎(chǔ)的理論內(nèi)容，比如網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)通信基本原理等，便于同學(xué)本論文由整理提供們今后能夠在此基礎(chǔ)上自學(xué)。比如在講述網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議時(shí)，可以參考西安交通大學(xué)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)精品課程內(nèi)容，以乘飛機(jī)的過(guò)程舉例，提出協(xié)議、服務(wù)和層次的概念，以此類比，可以讓學(xué)生更好地理解網(wǎng)絡(luò)的層次劃分。由于本專業(yè)的學(xué)生沒(méi)有開設(shè)數(shù)據(jù)通信方面的課程，因此課程安排上要逐步加入通信技術(shù)的有關(guān)知識(shí)，使得學(xué)生只要具有物理學(xué)方面的基礎(chǔ)，就能很好地接受這些知識(shí)，而不需要專門去補(bǔ)習(xí)這門課程。
二、注重學(xué)生實(shí)際操作能力的培養(yǎng)在計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)中，要緊密結(jié)合專業(yè)的需要，克服過(guò)于偏理論的傾向，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以實(shí)踐為目的的教學(xué)思想，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性
例如，在講授網(wǎng)絡(luò)技術(shù)內(nèi)容時(shí)，可以結(jié)合學(xué)校校園網(wǎng)或者醫(yī)院局域網(wǎng)的建設(shè)來(lái)貫穿整個(gè)教學(xué)，從物理層直到應(yīng)用層，同時(shí)覆蓋網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)容。在醫(yī)院信息系統(tǒng)的講授過(guò)程中，可以以學(xué)校校醫(yī)院的信息系統(tǒng)為例，從整體上了解醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）的內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)在醫(yī)院本論文由整理提供的實(shí)習(xí)可以了解醫(yī)院信息的流程和醫(yī)院管理模式，為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在醫(yī)院信息系統(tǒng)安裝、調(diào)試技能實(shí)習(xí)過(guò)程中，以企業(yè)研發(fā)的主要產(chǎn)品——醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)和醫(yī)學(xué)圖像存檔傳輸系統(tǒng)(PACS)作為該門課程中的重要內(nèi)容，突出了課程的實(shí)用性和應(yīng)用性。從專業(yè)和非專業(yè)的角度來(lái)談教學(xué)側(cè)重點(diǎn)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)要放在應(yīng)用上。
因此，在設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容上可以參考西安交通大學(xué)的精品課程，強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)，從教學(xué)方法上進(jìn)行改革，比如多種方法的使用、多種手段的使用以及考試評(píng)定方法的改革等。雖然在筆者的課堂上也使用過(guò)一些教學(xué)方法，但還缺少互動(dòng)討論，其實(shí)對(duì)于小班的學(xué)生，這種方式更好推廣，而且還能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。強(qiáng)調(diào)工程應(yīng)用能力結(jié)合理論知識(shí)、自上向下地安排教學(xué)內(nèi)容，這和筆者之前的安排不同，在教學(xué)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)學(xué)生不理解網(wǎng)絡(luò)有什么用的現(xiàn)象，而采取西安交大的這種方式，可以帶著問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)案例，引導(dǎo)學(xué)生用理論知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
三、注重課堂氣氛的調(diào)節(jié)對(duì)于知識(shí)量大的課堂，在安排時(shí)不妨在灌輸理論知識(shí)的同時(shí)，合理增加常識(shí)性的內(nèi)容，這樣一方面能夠重點(diǎn)突出，另一本論文由整理提供方面可以緩解學(xué)生的疲憊狀態(tài)，對(duì)一些初學(xué)者是一個(gè)很好的知識(shí)補(bǔ)充
比如在講傳輸介質(zhì)時(shí)，前面的大部分時(shí)間講述了關(guān)于通信原理的基礎(chǔ)知識(shí)，有些是非常晦澀難懂的理論，同學(xué)們已經(jīng)顯出倦態(tài)，因而剩余的小部分時(shí)間可以用多媒體的形式播放一段關(guān)于雙絞線制作的視頻。
對(duì)于晦澀難懂的教學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該注重學(xué)生的反映，通過(guò)舉手的方式來(lái)了解學(xué)生理解的程度，比如在講曼徹斯特編碼技術(shù)的時(shí)候，先讓一名同學(xué)畫出波形圖，然后讓學(xué)生自己判斷是否正確，通過(guò)了解可以看出學(xué)生的掌握情況，然后再進(jìn)行講解，反復(fù)幾次，可以達(dá)到良好的教學(xué)效果。概念的強(qiáng)調(diào)和解釋可以用生活中的例子來(lái)說(shuō)明，比如服務(wù)和協(xié)議，就可以用生活中的例子來(lái)解釋；而對(duì)于有關(guān)的、好理解的內(nèi)容，可以以自學(xué)的方法來(lái)學(xué)習(xí)，也可以在課堂教學(xué)中省略這方面的內(nèi)容。超級(jí)秘書網(wǎng)
四、注重因材施教應(yīng)該因材施教，針對(duì)理解力強(qiáng)的學(xué)生，可以把一些難點(diǎn)讓他來(lái)講述，以引發(fā)他的興趣，比如以太網(wǎng)時(shí)間槽的概本論文由整理提供念，可以留下疑問(wèn)到下堂課讓他來(lái)講述；針對(duì)一般大多數(shù)同學(xué)，可以在他講的基礎(chǔ)上再講一遍，用通俗易懂的語(yǔ)言來(lái)加深對(duì)概念的理解
教學(xué)過(guò)程應(yīng)該把重點(diǎn)和難點(diǎn)講出來(lái)，然后由學(xué)生組織討論的方式來(lái)理解教學(xué)內(nèi)容，教師不必把所有的點(diǎn)都講到，知識(shí)性的內(nèi)容不用講得太詳細(xì)，因?yàn)榇髮W(xué)生有這方面的素質(zhì)，尤其小班上課，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性來(lái)投入到教學(xué)中，年輕教師不必拘泥于固有的模式，而應(yīng)該創(chuàng)造自己的教學(xué)方式。尤其講到分層原理時(shí)，可以拿一個(gè)例子來(lái)講述整個(gè)過(guò)程，因?yàn)閷I(yè)的學(xué)生有電路的知識(shí)和軟件的知識(shí)，可以理解得比較透徹。
同時(shí)配合Flash動(dòng)畫來(lái)進(jìn)行教學(xué)，可以取得更好地教學(xué)效果。隨著衛(wèi)生信息化的迅速發(fā)展，各院校各個(gè)層次學(xué)生的信息技術(shù)教育都要與未來(lái)實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，從而形成面向應(yīng)用的專業(yè)特色I(xiàn)T課程教學(xué)體系。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，本論文由整理提供數(shù)字化醫(yī)院、遠(yuǎn)程醫(yī)療等都建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，熟練掌握網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已成為學(xué)生將來(lái)必備的能力。
生物醫(yī)學(xué)工程分析:對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析
論文關(guān)鍵詞:生物工程 生物醫(yī)學(xué)工程 發(fā)展 趨勢(shì)
論文摘要:生物醫(yī)學(xué)工程(biomedical engineering,bme)是一門生物、醫(yī)學(xué)和工程多學(xué)科交叉的邊緣科學(xué),它是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論和方法,研究新材料、新技術(shù)、新儀器設(shè)備 ,用于防病、治病、保護(hù)人民健康,提高醫(yī)學(xué)水平的一門新興學(xué)科。
本文就其目前發(fā)展情況進(jìn)行分析討論。
生物醫(yī)學(xué)工程在國(guó)際上做為一個(gè)學(xué)科出現(xiàn),/！/始于20世紀(jì)50年代,特別是隨著宇航技術(shù)的進(jìn)步、人類實(shí)現(xiàn)了登月計(jì)劃以來(lái),生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。在我國(guó),生物醫(yī)學(xué)工程做為一個(gè)專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代,中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長(zhǎng)、我國(guó)著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物 醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的成立,有力地推進(jìn)了我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。目前,我國(guó)許多高校科研單位均設(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機(jī)構(gòu),從事著生物醫(yī)學(xué)的科研 教學(xué)工作,在我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)事業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。
一、顯微鏡的發(fā)明
“解剖”一詞由希臘語(yǔ)“anatomia”轉(zhuǎn)譯而來(lái),其意思是用刀剖割,肉眼觀察研究人體結(jié)構(gòu)。17世紀(jì)lee wenhock發(fā)明了光學(xué)顯微鏡,推動(dòng)了解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展,使人們不但可以了解人體大體解剖的變化,而且可以進(jìn)一步觀察研究其細(xì)胞 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。隨著光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn),醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相繼誕生了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞病理 學(xué),從而將醫(yī)學(xué)研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。
普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力只能達(dá)到微米(μm)級(jí)水平,難以分辨病毒及細(xì)胞的超微細(xì)結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、dna等大分子結(jié)構(gòu)。而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡,使人們能觀察到納米(nm)級(jí)的微小個(gè)體,研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學(xué)工程研究的成果,它們對(duì)推動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用。
二、影像學(xué)診斷飛躍進(jìn)步
影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。
50年代x光透視和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法,而今天由于x線ct技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,使影像學(xué)診斷水平發(fā)生了飛躍,從而極大地提高了臨床診斷水平。即計(jì)算機(jī)體斷層 攝影(computed tomography ct),即是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理人體組織器官的切面顯像。x線ct片提供給醫(yī)生的信息量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通x線照片觀察所得的信息。目前,螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已經(jīng)問(wèn)世,能快速掃描和重建圖像,在臨床應(yīng)用中取代了多數(shù)傳統(tǒng)的ct,提高了診斷率。
醫(yī)學(xué)工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(mri),它不僅 可分辨病理解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化,還能做到早期識(shí)別組織生化功能變化的信息,顯示某些疾病在早期價(jià)段的改變,有利于臨床早期診斷。可以認(rèn)為mri工程的進(jìn)步,促進(jìn)了醫(yī)學(xué)診斷學(xué)向功能與形態(tài)相結(jié)合的方向發(fā)展,向超快速成像、準(zhǔn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)mri、mra、fmri、mrs發(fā)展。根據(jù)核醫(yī)學(xué)示蹤,利用正電子發(fā)射核素(18f,11c,13n)的原理,創(chuàng)造 的正電子發(fā)射體層攝影(pet),是目前的影像診斷技術(shù)。美國(guó)新聞媒體把pet列為十大醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的榜首。pet問(wèn)世不過(guò)30年歷史,但它已顯示出對(duì)腫瘤學(xué)、心臟病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、器官移植,新藥開發(fā)等研究領(lǐng)域的重要價(jià)值。影像學(xué)診斷水平的不斷提高,與20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。
三、介入醫(yī)學(xué)問(wèn)世
介入醫(yī)學(xué)是一種微創(chuàng)傷的診療技術(shù)。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技術(shù)治療疾病的創(chuàng)始人,他們用導(dǎo)管對(duì)下肢動(dòng)脈阻塞性病變進(jìn)行擴(kuò)張治療取得成功。1967年margulis首先使用過(guò)介入放射學(xué),這是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)出現(xiàn)“介入”一詞的最早記載。1977年 gruenzing成功地進(jìn)行了首例冠狀動(dòng)脈球囊擴(kuò)張術(shù)獲得成功以后,介入性診療技術(shù)由于其創(chuàng)傷小、患者痛苦少,安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀(jì)80年代隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,高精度計(jì)算機(jī)化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造 影(dsa)、射頻消融技術(shù)以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術(shù)用的各種導(dǎo)管相繼問(wèn)世,使介入性診療技術(shù)發(fā)生了飛速進(jìn)步,臨床應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,從心血管、腦血管、非血管管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應(yīng)證,并使診療效果明顯提高,患者可減免許多大手術(shù)之苦。有人把介入診療技術(shù)視為與藥物診療、手術(shù)診療并列的臨床三大診療技術(shù)之一,也有人把介入診療技術(shù)稱之為20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的臨床醫(yī)學(xué)新領(lǐng)域--介入醫(yī)學(xué)。
四、人工器官的應(yīng)用
當(dāng)人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時(shí),現(xiàn)代臨床醫(yī)療技術(shù)有可能使用一種人工制造的裝置來(lái)替代病損器官或補(bǔ)償其生理功能,人們稱這種裝置為人工器官(artificial organ)。如20世紀(jì)50年代以前,風(fēng)濕性心臟瓣膜病的治療,除了應(yīng)用抗風(fēng)濕藥物、強(qiáng)心藥物對(duì)癥治療外,對(duì)病損的瓣膜很難修復(fù)改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應(yīng)用人工心肺機(jī)體外循環(huán)技術(shù),在心臟停跳狀態(tài)下切開心臟,進(jìn)行更換人工瓣膜或進(jìn)行房、室間隔缺損的修補(bǔ),使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復(fù)健康。心外科之所以能達(dá)到今天這樣的水平,主要是由于人工心肺機(jī)的問(wèn)世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材料、新技術(shù)的結(jié)果。
腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良,而人工腎血液透析技術(shù)已挽救了大量腎病晚期患者的生命,腎病治療學(xué)也因此有了很大進(jìn)步。
現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工器官的發(fā)展也非常迅速,除上述人工器官外,人工關(guān)節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應(yīng)用,使千千萬(wàn)萬(wàn)的患者恢復(fù)了健康。可以說(shuō),人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。
此外,放射醫(yī)學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)和儀器設(shè)備都是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究開發(fā)的成果,綜上可見,20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,顯著提高了醫(yī)學(xué)診斷和治療水平,有力地推動(dòng)著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。
五、生物醫(yī)學(xué)工程展望
縱觀醫(yī)學(xué)新技術(shù)誕生和發(fā)展的 歷史,從倫琴發(fā)現(xiàn)x線到今天x射線診療技術(shù)的發(fā)展,從朗茲萬(wàn)發(fā)現(xiàn)超聲波到今天b超診斷的廣 泛應(yīng)用,從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天mri的問(wèn)世,從赫斯費(fèi)爾德發(fā)明ct到今天ct成像系統(tǒng)的應(yīng)用,都是以物理學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)需求為前提發(fā)展起來(lái)的醫(yī)學(xué)新技術(shù)。
(一)各種診療儀器、實(shí)驗(yàn)裝置趨向計(jì)算機(jī)化、智能化,遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化,診療用機(jī)器人將被廣泛應(yīng)用。
(二)介入性微創(chuàng),無(wú)創(chuàng)診療技術(shù)在臨床醫(yī)療中占有越來(lái)越重要的地位。激光技術(shù),納米技術(shù)和植入型超微機(jī)器人將在醫(yī)療各領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。
(三)醫(yī)療實(shí)踐發(fā)現(xiàn)單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著pet的問(wèn)世和應(yīng)用,形態(tài)和功能相結(jié)合的新型檢測(cè)系統(tǒng)將有大發(fā)展。非影像增顯劑型心血管、腦血管影像診查系統(tǒng)將在21世紀(jì)問(wèn)世。
(四)生物材料和組織工程將有較大發(fā)展,生物機(jī)械結(jié)合型、生物型人工器官將有新突破,人工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應(yīng)用。
(五)材料和藥物相結(jié)合的新型給藥技術(shù)和裝置將有很大發(fā)展,植入型藥物長(zhǎng)效緩釋材料,藥物貼覆透入材料,促上皮、組織生長(zhǎng)可降解材料,可逆抗生育絕育材料、生物止血材料將有新突破。
(六)未來(lái)醫(yī)療將由治療型為主向預(yù)防保健型醫(yī)療模式轉(zhuǎn)變。為此,用于社區(qū)、家庭、個(gè)人醫(yī)療保健診療儀器,康復(fù)保健裝置,以及微型健康自我監(jiān)測(cè)醫(yī)療器械和用品將有廣泛需求和應(yīng)用。
20世紀(jì)人類與疾病做斗爭(zhēng),在醫(yī)學(xué)診療技術(shù)上取得了重大成就;但面向21世紀(jì)的巨大挑戰(zhàn),我們要?jiǎng)訂T起來(lái),調(diào)整政策,制定規(guī)劃,改革醫(yī)學(xué)研究教學(xué)的舊模式,發(fā)揮現(xiàn)代科學(xué)多學(xué)科交叉合作的優(yōu)勢(shì),創(chuàng)建全新的生物醫(yī)學(xué),為人民造福。
