時間：2023-08-15 17:24:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)進(jìn)展，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
［關(guān)鍵詞］生物醫(yī)學(xué)工程；介入超聲學(xué)；微創(chuàng)技術(shù)
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是生物學(xué)、自然科學(xué)與工程學(xué)、醫(yī)學(xué)等多專業(yè)結(jié)合的典型的交叉性學(xué)科，研究內(nèi)容涉及：探索人類生命的奧秘、研究組織器官病變機(jī)理，并通過相關(guān)技術(shù)手段對疾病提供診斷、治療、預(yù)防的有效方法。不久的將來，各種技術(shù)相互融合、現(xiàn)有技術(shù)的不斷演變、改進(jìn)，新技術(shù)的發(fā)明、醫(yī)療整合及精準(zhǔn)醫(yī)療的出現(xiàn)會更好的為人民的健康事業(yè)服務(wù)。未來醫(yī)學(xué)對于操作的微創(chuàng)性、精準(zhǔn)性的要求會越來越高，生物醫(yī)學(xué)工程在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用也越來越廣、越來越精，生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展無疑會對醫(yī)學(xué)的發(fā)展展現(xiàn)其巨大的創(chuàng)造力和推動力。
1生物醫(yī)學(xué)工程在臨床中的應(yīng)用及發(fā)展
1．1微創(chuàng)技術(shù)
“微創(chuàng)技術(shù)”始終貫穿于整個醫(yī)學(xué)發(fā)展，是醫(yī)學(xué)技術(shù)未來發(fā)展的方向。1985年由英國Payne和Wickham等最早提出了“微創(chuàng)操作”的概念［1］。而“微創(chuàng)外科”的概念是在微創(chuàng)概念的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，其本質(zhì)是腔鏡技術(shù)。相對于傳統(tǒng)開放手術(shù)，實則就是對患者采用最小創(chuàng)傷達(dá)到最佳治療效果的方法都?xì)w“微創(chuàng)技術(shù)”，如介入超聲、介入放射、內(nèi)鏡、腔鏡及微創(chuàng)化手術(shù)等。而這些微創(chuàng)技術(shù)創(chuàng)造、發(fā)明，都是在生物學(xué)、工程學(xué)及醫(yī)學(xué)等多學(xué)科的融合下完成的。
1．2內(nèi)鏡技術(shù)
我國內(nèi)鏡技術(shù)起步較晚，但發(fā)展較快，目前國內(nèi)臨床工作中常用的是纖維內(nèi)鏡。伴隨科學(xué)技術(shù)及醫(yī)學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)鏡和腔鏡技術(shù)都不同程度的得到進(jìn)一步發(fā)展及完善，診療過程也越來簡便、微創(chuàng)化，是微創(chuàng)技術(shù)發(fā)展中最為全面和成熟的，如目前有更輕便的膠囊內(nèi)鏡等，無處不體現(xiàn)生物醫(yī)學(xué)工程的重要性。
1．3腔鏡技術(shù)
腔鏡技術(shù)的發(fā)展在過去的20世紀(jì)80年代后期才有了質(zhì)的飛躍，其中最為突出的是腹腔鏡技術(shù)的發(fā)展，自1992年我國荀祖武首次開展腹腔鏡下膽囊切除術(shù)之后，腔鏡技術(shù)在國內(nèi)發(fā)展迅猛，直到今天腔鏡技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個外科領(lǐng)域［2］，目前國際及國內(nèi)更流行的有3D腹腔鏡及達(dá)芬奇機(jī)器人手術(shù)系統(tǒng)。
2生物醫(yī)學(xué)工程在影像及介入醫(yī)學(xué)的應(yīng)用
2．1影像介入技術(shù)
隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，影像學(xué)科也在不斷發(fā)展，尤其是透視引導(dǎo)下的微創(chuàng)技術(shù)更是發(fā)展迅猛。根據(jù)透視設(shè)備的不同，透視微創(chuàng)技術(shù)主要包括在X光／CT引導(dǎo)、超聲引導(dǎo)和MRI引導(dǎo)下開展的透視微創(chuàng)治療技術(shù)。而介入超聲因其設(shè)備輕便、操作簡便、無輻射等優(yōu)點深受廣大醫(yī)務(wù)人員及患者的青睞。
2．2介入放射學(xué)
介入放射學(xué)技術(shù)是在1895年由Haschek和Lindenthal兩位教授在行血管造影后首次提出并應(yīng)用的，此技術(shù)出現(xiàn)后就引起了世界醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注，從此，世界范圍內(nèi)掀起了研究和應(yīng)用的熱潮。其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展。介入放射學(xué)因其創(chuàng)傷小、效果好等特點，世界范圍內(nèi)絕大部分醫(yī)療機(jī)構(gòu)都成立有不同規(guī)模的、單獨(dú)的介入科，介入治療在國內(nèi)外已成為部分疾病的常規(guī)診治措施，甚至取代了外科手術(shù)。
2．3CT引導(dǎo)下的微創(chuàng)－數(shù)字技術(shù)與醫(yī)學(xué)的融合
生物醫(yī)學(xué)不僅在診療設(shè)備、三圍圖像重建及數(shù)字醫(yī)學(xué)等方面取得跨越式的進(jìn)步，而且在診療模式也發(fā)生了根本性的改變，這些成果的取得恰恰是在計算機(jī)輔助下完成的［3］。主要體現(xiàn)為CT輔助的立體定位技術(shù)，例如CT定位引導(dǎo)下組織穿刺活檢、腦血腫清除及腰間盤突出的定位。
2．4超聲引導(dǎo)微創(chuàng)技術(shù)
我國在半個多世紀(jì)前超聲學(xué)已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)臨床診斷，相對于其他醫(yī)學(xué)影像學(xué)，超聲有其諸多優(yōu)勢（如無放射性、無創(chuàng)傷、費(fèi)用低廉、設(shè)備簡單、報告迅速、便于多次隨訪等），而且還可以動態(tài)觀察機(jī)體或臟器情況，對體內(nèi)病理改變比較直觀，故在超聲引導(dǎo)下對甲狀腺、乳腺、肝臟及腎臟等疾病進(jìn)行微創(chuàng)治療也得到良好效果。目前介入超聲治療在臨床越來越被受到重視，尤其在小腫瘤的治療優(yōu)勢更明顯，其不僅代表了21世紀(jì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的方向，而且還展現(xiàn)了其定位精準(zhǔn)、療效顯著、微創(chuàng)安全的醫(yī)學(xué)發(fā)展模式。介入超聲學(xué)在臨床的應(yīng)用使其成為最具發(fā)展?jié)摿蛯W(xué)術(shù)活力的醫(yī)學(xué)科學(xué)體系。近10余年，由超聲科、醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專家創(chuàng)立和發(fā)展起來的這門新型學(xué)科技術(shù)，正在被泌尿外科、肝膽外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的臨床醫(yī)師所應(yīng)用，這不僅使得介入超聲學(xué)得到更迅速的傳播和承認(rèn)、在腫瘤及多種技術(shù)的綜合應(yīng)用等方面取得重要進(jìn)展，同時也體現(xiàn)了生物醫(yī)學(xué)工程在臨床中的重要地位。超聲引導(dǎo)下腫瘤的射頻消融術(shù)對探針的要求比較高，而目前對金納米材料的研究成了科學(xué)研究領(lǐng)域的一大熱點，并取得了很大進(jìn)展。大量的研究結(jié)果表明，金納米材料具有獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)等性質(zhì)，在疾病的診斷、食品檢測、腫瘤的顯像與放射治療、靶向載藥、藥物控釋、以及對有機(jī)物的選擇性催化反應(yīng)等領(lǐng)域有著巨大的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景［4～7］。面對學(xué)科發(fā)展之迅速。要求我們必須努力發(fā)展新技術(shù)、開展新業(yè)務(wù)，同時也要求我們技術(shù)操作更科學(xué)、合理、規(guī)范、個體化［8］，而這些恰恰需要有生物醫(yī)學(xué)工程的參與，才能創(chuàng)造出更多、更精、更無創(chuàng)的醫(yī)療設(shè)備。
3生物醫(yī)學(xué)工程展望
3．1生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)與其他學(xué)科的多學(xué)科合作
微創(chuàng)技術(shù)需要永無止境的追求。個人覺得相比于“能治病”，“會治病”更重要，這就要求我們必要要培養(yǎng)一種臨床思維模式，這正如我們需要通過“微創(chuàng)”在客觀上建立另一種臨床思維模式，即微創(chuàng)技術(shù)的創(chuàng)新－微創(chuàng)醫(yī)學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展［9］；在微觀上，借國家醫(yī)改大好政策，展望未來5～10年微創(chuàng)技術(shù)將會進(jìn)一步發(fā)展及普及，如現(xiàn)有各種微創(chuàng)技術(shù)的全面、系統(tǒng)提升，以及不同技術(shù)間的融合及新技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。但是，微創(chuàng)醫(yī)學(xué)發(fā)展到今天仍挑戰(zhàn)巨大，特別是學(xué)科之間競爭激烈，這些可以在醫(yī)療資源及專業(yè)主導(dǎo)地位的分配反映出來，故使我們不僅要更進(jìn)一步加快學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)，而且要促使基礎(chǔ)、臨床及預(yù)防醫(yī)學(xué)和其他多個學(xué)科之間的合作，更進(jìn)一步加快生物醫(yī)學(xué)工程在醫(yī)學(xué)中創(chuàng)造新方法、制造新設(shè)備的步伐，最終使各個學(xué)科受益，各個患者、醫(yī)生受益。
3．2醫(yī)療整合
近些年臨床各亞專科、亞專業(yè)的進(jìn)一步細(xì)化，國內(nèi)醫(yī)學(xué)的發(fā)展模式也是以“能分則分、能細(xì)則細(xì)”為主，這雖然在一定程度上提高了診療水平，同時伴隨的是醫(yī)學(xué)知識及診療實踐出現(xiàn)碎片化、機(jī)械化的問題。那么如何可以改變‘頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳’的狀況以及未來醫(yī)學(xué)到底該如何發(fā)展？樊代明、郎景和等多名院士及著名醫(yī)學(xué)專家在2016年中國整合醫(yī)學(xué)大會的發(fā)言稱：實現(xiàn)醫(yī)學(xué)模式轉(zhuǎn)變不僅要進(jìn)行醫(yī)學(xué)整合，而且未來醫(yī)學(xué)發(fā)展的方向，更需要我們?yōu)楸Ｕ先祟惤】刀邆湫碌呐R床思維模式和新的醫(yī)學(xué)觀念，而不是像目前僅具備的單純“能看病”。所謂整合醫(yī)學(xué)，前提必須是以人的整體為基礎(chǔ)，根據(jù)生物、心理、社會、環(huán)境的現(xiàn)實將各醫(yī)學(xué)專業(yè)目前國際最先進(jìn)的知識和各專科最有效的治療加以有機(jī)整合，使其對人體健康和疾病診療更符合、更適合的新的醫(yī)學(xué)體系，醫(yī)療服務(wù)不僅使得心身并舉、防治結(jié)合，而且要達(dá)到醫(yī)養(yǎng)共進(jìn)、人病同治的目的。國民全面健康，醫(yī)學(xué)發(fā)展必須要靠基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、生物工程學(xué)及預(yù)防醫(yī)學(xué)等多學(xué)科整合，醫(yī)學(xué)又是自然科學(xué)、社會科學(xué)和人文科學(xué)等多學(xué)科之間的交叉與融合。所以凡是涉及和人或人類健康有關(guān)的學(xué)科或科學(xué)都應(yīng)該用來更好的為醫(yī)學(xué)服務(wù)，為人類健康服務(wù)。而生物醫(yī)學(xué)工程正是這樣一門學(xué)科。同時把各種先進(jìn)知識、有效實踐經(jīng)驗進(jìn)行合理、不同程度的整合，使其更好的為人類健康服務(wù)，形成生命醫(yī)學(xué)高度融合的乘法效應(yīng)。
3．3精準(zhǔn)醫(yī)療
美國總統(tǒng)奧巴馬于2015年1月30日在國情咨文演講，宣布美國正式啟動“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”研究計劃［10］。早在2011年，由美國科學(xué)院、工程院、國立衛(wèi)生研究院及美國科學(xué)委員會就共同發(fā)出了“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”的倡議［11～13］。其最高規(guī)模4大研究機(jī)構(gòu)的聯(lián)手倡議，為未來的醫(yī)學(xué)指明方向，代表精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)就是未來的醫(yī)學(xué)發(fā)展方向。醫(yī)學(xué)發(fā)展史上發(fā)展的3個里程碑分別是經(jīng)驗醫(yī)學(xué)、實驗醫(yī)學(xué)和循證醫(yī)學(xué)。而過去的研究模式以試驗為主導(dǎo)的［14，15］，這不僅和臨床距離大，而且根本無法達(dá)到臨床需求。而以臨床為主導(dǎo)的新研究模式恰恰是目前所提出的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展必然要應(yīng)用更精準(zhǔn)的醫(yī)療儀器及設(shè)備，而精準(zhǔn)設(shè)備及儀器的研發(fā)恰恰需要生物醫(yī)學(xué)工程與其他學(xué)科的融合［16］。展望未來，所有疾病的治療最終都將走向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，醫(yī)學(xué)的發(fā)展一定和生物醫(yī)學(xué)工程的“同呼吸、共命運(yùn)”。
參考文獻(xiàn)：
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符合生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科交叉性強(qiáng)，知識體系更新快，專業(yè)課教學(xué)難度大。任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)模式，符合人類認(rèn)知過程中的從“平衡”到“不平衡”再到新“平衡”的認(rèn)知過程。新任、新目標(biāo)的提出打破了學(xué)生已有知識體系的“平衡”，通過解決問題的過程，使學(xué)生不斷學(xué)習(xí)新知識，建立新的知識體系平衡。通過系列由易到難、循序漸進(jìn)的“任務(wù)”，培養(yǎng)學(xué)生清晰的思路、方法和知識的脈絡(luò)，不斷提升培養(yǎng)分析問題、解決問題以及處理信息的能力。有利于調(diào)動學(xué)生的主動性。任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)以建構(gòu)理論為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心對知識進(jìn)行主動探究，而教師在教學(xué)中發(fā)揮組織者和指導(dǎo)者的作用，這種教學(xué)模式的目的在于充分發(fā)揮學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程理論性、交叉性較強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常會出現(xiàn)倦怠和畏難情緒，而任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)法，要求教師將授課內(nèi)容具體化為一個個實際的任務(wù)，學(xué)生在接到“任務(wù)”后，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動解決問題的狀態(tài)。通過查閱資料、探索解決問題的途徑，學(xué)生在教學(xué)過程中始終處于積極主動的狀態(tài)中，可極大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。強(qiáng)化學(xué)生的體驗感和成就感。以學(xué)生為主體的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主實踐，親自動手解決問題。教師在課堂中將相對抽象化的理論知識轉(zhuǎn)化為系列具體任務(wù)，學(xué)生在完成“任務(wù)”和實現(xiàn)“目標(biāo)”的同時，必須親自動手實踐和驗證新理論，這有助于提高對枯燥、復(fù)雜的專業(yè)課理論理解的深度，這種親自經(jīng)歷形成的知識體系比直接被教師告知而獲得的更具實際意義。此外，學(xué)生在親歷實踐解決問題的同時，也會提升自主探索和互動協(xié)作意識，在完成既定任務(wù)的同時也會獲得成就感，可以極大地激發(fā)學(xué)生的求知欲，形成一個快樂學(xué)習(xí)的良性教學(xué)循環(huán)。
2生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動型課堂教學(xué)設(shè)計
2．1緊貼教學(xué)大綱進(jìn)行任務(wù)設(shè)計教學(xué)的最終目的是使學(xué)生對知識的深度和廣度的掌握達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求。任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)中任務(wù)的設(shè)計是關(guān)鍵，通過系統(tǒng)的“任務(wù)鏈”的設(shè)計，使學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中層層深入，因此在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課教學(xué)中要緊扣教學(xué)大綱進(jìn)行任務(wù)設(shè)計。教師需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總?cè)蝿?wù)、章節(jié)任務(wù)、課題任務(wù)等大小不同任務(wù)的設(shè)計，而且要根據(jù)教學(xué)重點和難點對任務(wù)的難度進(jìn)行量化。只有緊貼教學(xué)大綱，緊扣培養(yǎng)目標(biāo)，在任務(wù)設(shè)計中才能相互關(guān)聯(lián)，具有統(tǒng)一的目標(biāo)指向，而且每一任務(wù)都以前面的任務(wù)為基礎(chǔ)或出發(fā)點，后面的任務(wù)依屬于前面的任務(wù)，這樣，每一課或每一教學(xué)單元的任務(wù)系列構(gòu)成一列教學(xué)階梯。
2．2結(jié)合學(xué)科新進(jìn)展進(jìn)行任務(wù)設(shè)計生物醫(yī)學(xué)工程屬新型交叉學(xué)科，學(xué)科知識更新快。這要求教師在對教材現(xiàn)有內(nèi)容準(zhǔn)確傳授的同時，補(bǔ)充專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)新知識和新進(jìn)展，并將這些新知識和新進(jìn)展結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，轉(zhuǎn)化成新的“任務(wù)”。與學(xué)科新進(jìn)展緊密結(jié)合，可以避免“任務(wù)”內(nèi)容設(shè)計陳舊，可以使學(xué)生在完成任務(wù)的同時，通過查閱資料主動了解目前的學(xué)科進(jìn)展和前沿，培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣和探索未知領(lǐng)域的科學(xué)意識。
2．3結(jié)合實際應(yīng)用需求進(jìn)行任務(wù)設(shè)計在教學(xué)過程中以實際應(yīng)用需求為例進(jìn)行引導(dǎo)，是一種生動形象的教學(xué)方法。同樣在任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)中，將任務(wù)的設(shè)計與實際應(yīng)用需求緊密結(jié)合，可以給學(xué)生提供一種更為真實和現(xiàn)實的場景。通過任務(wù)設(shè)計創(chuàng)造出接近真實的場景，可以提升學(xué)生對任務(wù)的興趣，而且也是一種理論與實踐相結(jié)合的最好體現(xiàn)。例如，可以將教研室中的科研項目或醫(yī)院中的一些現(xiàn)實需求，與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生把所學(xué)的知識靈活運(yùn)用到這些“實際任務(wù)”中，解決現(xiàn)實問題，提高學(xué)生的應(yīng)用能力、實踐能力。
3任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)方法實施中應(yīng)注意的問題
對教師的素養(yǎng)提出更高的要求。任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)法中教師的角色是教學(xué)過程的組織者和引導(dǎo)者，要求教師具有豐富的理論和實踐經(jīng)驗。為了使任務(wù)設(shè)計體現(xiàn)專業(yè)課程的系統(tǒng)性以及學(xué)科發(fā)展的前沿性，教師應(yīng)不斷提升自身的素養(yǎng)，提高教學(xué)水平，增強(qiáng)自己駕馭任務(wù)教學(xué)的能力。這就要求教師一方面注意不斷補(bǔ)充新知識，更新完善自己的知識結(jié)構(gòu)，另一方面要提升自身的科研或應(yīng)用實踐水平。只有教師的素養(yǎng)提高了，才能使任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)更加生動。任務(wù)設(shè)計要注重趣味性。任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)法的目的是通過任務(wù)的驅(qū)動，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣和意識，所以在任務(wù)的設(shè)計中要緊貼大綱，考慮學(xué)生的認(rèn)知能力和現(xiàn)有知識結(jié)構(gòu)，盡量不要設(shè)計那些讓學(xué)生有負(fù)重感的任務(wù)，任務(wù)設(shè)計的難度要以大部分學(xué)生能完成為原則。同時為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，任務(wù)的設(shè)計要具有趣味性和多樣化，首先是任務(wù)內(nèi)容自身的趣味性，其次可以通過組織形式，如師生互動、分組比賽、一題多解等方式增加任務(wù)的趣味性。
任務(wù)設(shè)計要難易適宜。學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程，在進(jìn)行任務(wù)設(shè)計時考慮所涉及知識點的難易度、連貫性。過于簡單的任務(wù)不能激發(fā)學(xué)生的潛能，過于復(fù)雜的任務(wù)則會打擊學(xué)生的自信心。其次考慮到每個學(xué)生的基礎(chǔ)和能力也有不同，所以在任務(wù)分配時可以考慮分組實施，最大程度地調(diào)動每個學(xué)生的積極性，讓學(xué)生嘗試成功的體驗。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程具有知識連貫性和交叉性強(qiáng)的特點，教師在教學(xué)設(shè)計時更需要將抽象的理論知識進(jìn)行具體化和應(yīng)用化分解，將每個分配給學(xué)生的“任務(wù)”變得具有可操作性和可實現(xiàn)性。任務(wù)完成后要定期評價。評價和總結(jié)是提升和促進(jìn)教學(xué)的關(guān)鍵，任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)在學(xué)生完成任務(wù)后，要對每個“作品”進(jìn)行評價。評價時側(cè)重于實踐過程和知識應(yīng)用能力的點評，不需要太重視結(jié)果的表現(xiàn)形式。這樣的評價和總結(jié)重點在于幫助學(xué)生提升分析問題和應(yīng)用知識解決問題的能力，這對學(xué)生而言是一次再學(xué)習(xí)的過程，也是一次激勵的過程。如果缺少這一環(huán)節(jié)，任務(wù)驅(qū)動型教學(xué)就會變得有頭無尾，學(xué)生在任務(wù)完成后就會降低積極性和驅(qū)動力。
4結(jié)語
E120 南京信息工程大學(xué)學(xué)報
G058 南京醫(yī)科大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版
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G523 內(nèi)科理論與實踐
E104 內(nèi)陸地震
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* G923 山西醫(yī)藥雜志
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關(guān)鍵詞 全日制工程碩士；醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)；教學(xué)方法
中圖分類號：G643.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1671-489X（2014）06-0061-03
Exploration and Application of Full-time Engineering Master for Medical Foundation Teaching Methods//L? Xiuhua， LIU Wei， ZHOU Yubai， ZHOU Zhixiang， SHENG Wang， MA Xuemei， YAN Hong
Abstract With the changes and reforms of the graduate enrollment system， the full-time Master of Engineering enrollment has gradually expanded. Therefore， the completing training and achieving goals have been highly valued. In this paper， the following four aspects of the full-time Master of Engineering medical foundation teaching methods were explored with the practical application respect. These four aspects are： The combination of theoretical and practical application is the practical requirements to the engineering master's； Rational organization of classroom discussion is an effective way to train engineering master professional interest； Teaching is an effective way for the infiltrated project to broaden the depth and breadth of knowledge； and the highlight innovative teaching process is to develop a master project to adapt the foundation of society. The conclusion is this kind of teaching model is a useful teaching exploration， especially for the overall requirements of the full-time Master of Engineering training
Key words Full-time Engineering Master； medical foundation； teaching methods
生物醫(yī)學(xué)工程是綜合工程學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的交叉邊緣學(xué)科，基本任務(wù)是運(yùn)用工程技術(shù)手段研究和解決生命科學(xué)特別是醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題，主要研究利用電子信息技術(shù)結(jié)合醫(yī)學(xué)臨床對人體信息進(jìn)行無損或微損的提取和處理，是關(guān)系到提高醫(yī)療診斷水平和人類自身健康的重要工程領(lǐng)域。
北京工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與生物工程學(xué)院從2005年開始，正式開設(shè)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究生專業(yè)學(xué)位課，每年選課人數(shù)都在10人左右。但是隨著社會的發(fā)展和需求，近年全日制工程碩士（專業(yè)學(xué)位研究生）的招生規(guī)模逐年增加，2012年選課人數(shù)是19人，2013年選課人數(shù)已經(jīng)達(dá)到25人。由于研究生的培養(yǎng)目標(biāo)在不斷更新和變化，作為已有專業(yè)知識模塊中的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法，已經(jīng)不能完全適用于專業(yè)學(xué)位研究生的培養(yǎng)，需要重新探索工科院校全日制工程碩士醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法，并結(jié)合實際教學(xué)情況進(jìn)行應(yīng)用研究。
有效的教學(xué)方法構(gòu)建有效的課堂組織，有效的課堂組織造就更高的教學(xué)質(zhì)量，更高的教學(xué)質(zhì)量鋪墊中國教育的基石[1]。醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程具有理論性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)兩大特點，增加了教學(xué)的難度和復(fù)雜性，因此必須要緊密結(jié)合專業(yè)知識，采取多種教學(xué)方法聯(lián)合并用，增強(qiáng)教學(xué)的針對性、實用性，使學(xué)生具體體會到學(xué)有所用，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，圓滿完成教學(xué)計劃和培養(yǎng)目標(biāo)。
1 理論性與應(yīng)用性的有機(jī)結(jié)合是工程碩士的實際需求
建立面向應(yīng)用領(lǐng)域、跨學(xué)科門類、融合工程技術(shù)和工程科學(xué)、保證工程系統(tǒng)性和完整性的應(yīng)用實踐型教學(xué)模式是保障全日制工程碩士人才培養(yǎng)質(zhì)量，保證教育產(chǎn)品符合企業(yè)人才需求的關(guān)鍵。所以，醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程不僅在教學(xué)內(nèi)容上有所突破，在教學(xué)方法上也要大膽創(chuàng)新，將理論性與應(yīng)用性有機(jī)結(jié)合，通過基礎(chǔ)知識模塊和應(yīng)用知識模塊來體現(xiàn)，突出案例分析和實踐研究。
從臨床醫(yī)學(xué)的角度講解基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的內(nèi)容，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更有針對性。在教學(xué)方法上，適當(dāng)引入案例教學(xué)為基礎(chǔ)的課堂討論，以病例、問題為先導(dǎo)，把基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)等知識有機(jī)串聯(lián)起來，形成一個系統(tǒng)完整的新的理論體系。病例中包括對病人的發(fā)病原因、發(fā)病機(jī)制、實驗室診斷、臨床癥狀、防治、愈后康復(fù)以及與之相關(guān)的儀器研發(fā)應(yīng)用等內(nèi)容。
如在學(xué)習(xí)循環(huán)系統(tǒng)時，除了常規(guī)學(xué)習(xí)心臟血管的形態(tài)學(xué)知識外，以冠狀動脈粥樣硬化性心臟病為線索，將生理病理、臨床癥狀體征、診斷治療、預(yù)防康復(fù)等融為一個整體，結(jié)合本院生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的研究成果，將人工心臟、人工血管、支架的研究內(nèi)容納入綜合治療方案、特殊治療方法的范疇。同時在將知識進(jìn)行縱橫聯(lián)系的同時，還需了解學(xué)生的個體需求、發(fā)展規(guī)劃，可以將課堂教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生的畢業(yè)論文及實際工作相結(jié)合。這種教學(xué)模式既能增加學(xué)生的知識層面，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，最大限度地調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，又能培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維，而且可以鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及反應(yīng)的靈活性，是一種有益的教學(xué)探索，尤其適合于全日制工程碩士培養(yǎng)的整體要求。
2 合理組織課堂討論是培養(yǎng)工程碩士專業(yè)興趣的有效方法
根據(jù)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)，把教學(xué)內(nèi)容分為重點講述、一般概述、自學(xué)三部分，但并不等于后兩部分內(nèi)容不重要，而是課堂教學(xué)的學(xué)時所限，因此，要求教師合理、科學(xué)地督促學(xué)生把這些知識不僅要學(xué)好，而且要用好。
采用課堂討論式教學(xué)方法比較適合這兩部分內(nèi)容的教學(xué)，為了有效利用課上時間，討論課前，師生都要充分準(zhǔn)備，查找相關(guān)資料，將適當(dāng)?shù)恼n堂討論融入整體的教學(xué)過程中。整個環(huán)節(jié)包含題目的提出、主題發(fā)言、學(xué)生互動、教師完善補(bǔ)充、總結(jié)五大部分。其中題目的選擇是課堂討論成敗的關(guān)鍵，教師結(jié)合每個學(xué)生的學(xué)術(shù)背景和研究方向，選擇相關(guān)的比較前沿的討論題目。如有的學(xué)生畢業(yè)論文或工作內(nèi)容與腫瘤相關(guān)，無論是抗腫瘤的藥物研究，還是腫瘤表面標(biāo)志物的篩選、腫瘤早期基因診斷試劑盒的研發(fā)以及肝癌的微波熱療等，都會以細(xì)胞為基礎(chǔ)，輻射藥理學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、免疫學(xué)、腫瘤學(xué)的一些基礎(chǔ)知識，使學(xué)生對腫瘤的相關(guān)知識點有全面的了解，同時對自己所要研究的實際問題又有比較深入的思索和規(guī)劃。因此，在討論課上既有學(xué)生的主題發(fā)言，又有相互間的探討和交流。這樣既培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考和自學(xué)的能力，又加深了學(xué)生對課程的理解熟知程度；同時也不同程度地培養(yǎng)了學(xué)生的思維敏捷能力、應(yīng)變能力、與人溝通能力、語言表達(dá)能力等綜合實力，提倡暢所欲言、各抒己見，博采眾長、堅持真理的學(xué)術(shù)理念，培養(yǎng)學(xué)生研究實踐問題的主動意識和持續(xù)科研的能力。
興趣是學(xué)習(xí)的生命力、源動力。學(xué)生只有產(chǎn)生興趣，才能充分發(fā)揮主觀能動性，產(chǎn)生學(xué)習(xí)積極性；只有懷著好奇心和求知欲，自覺地投入到學(xué)習(xí)過程中來，才能主動地去學(xué)習(xí)知識、掌握知識和運(yùn)用知識，才會提高學(xué)習(xí)效率，學(xué)有成效[2]。堅信興趣是最好老師的教學(xué)理念，做到學(xué)有所用、用有所長、長有所專。
3 教學(xué)多向滲透是工程碩士拓寬知識深度和廣度的有效途徑
由于醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的寬廣性和綜合性、理論性和應(yīng)用性的特點，決定了無論基礎(chǔ)知識模塊還是應(yīng)用知識模塊的教學(xué)內(nèi)容，必須將基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、特殊醫(yī)學(xué)五者相互貫穿、有機(jī)聯(lián)系，同時將醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容滲透到生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)所涉及的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的實用性。比如在學(xué)習(xí)細(xì)胞、腫瘤等知識時，會實時地將生物電磁效應(yīng)研究的內(nèi)容、手機(jī)輻射對人體健康的影響融入其中。同時基于生物醫(yī)學(xué)圖像處理的研究課題，如細(xì)胞顯微圖像的計算機(jī)自動分析、B型超聲圖像處理等理論，突出結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，即結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，而某一種生理功能又是某一特定結(jié)構(gòu)的運(yùn)動形式；健康與疾病的關(guān)系，即疾病與健康一樣，都是生命的表現(xiàn)形式，疾病中所表現(xiàn)出來的種種病理變化，都是正常結(jié)構(gòu)、功能發(fā)生量變和質(zhì)變的結(jié)果。只有了解正常，才能確定異常，才能對疾病做出正確的診斷和治療，才能準(zhǔn)確判斷預(yù)后。
另外，生物力學(xué)仿真與醫(yī)學(xué)應(yīng)用也是生物醫(yī)學(xué)工程所涉及的研究領(lǐng)域，其研究方向側(cè)重于研究血流動力學(xué)與動脈疾病（特別是動脈粥樣硬化）的關(guān)系，以及血流動力學(xué)的臨床應(yīng)用，如血管搭橋術(shù)、動脈瘤支架介入治療等，這又關(guān)聯(lián)到如血液在血管中的流動、心臟瓣膜及人工瓣膜等的工作過程所要涉及的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)本質(zhì)內(nèi)容。可以看出，通過這樣的多向滲透，將縱橫交錯的復(fù)雜知識網(wǎng)絡(luò)梳理成一條直線清晰的脈絡(luò)，使學(xué)生學(xué)到的不是一點點具體課程知識的堆砌，而是注意學(xué)科知識間的滲透與綜合，重視知識應(yīng)用性的溝通與轉(zhuǎn)化；使學(xué)生意識到在應(yīng)用領(lǐng)域中基礎(chǔ)知識的重要性和必要性，沒有基礎(chǔ)理論作為基石的支持，后續(xù)的應(yīng)用研究不僅是空中樓閣，且很難實施和實現(xiàn)。從另一個角度無形中又激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的自覺性和積極性，形成一個良性的循環(huán)過程。這種教學(xué)方法提高了教學(xué)的針對性，更有利于全日制工程碩士研究生培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)和順利完成。
4 突出教學(xué)過程的創(chuàng)新性是培養(yǎng)工程碩士適應(yīng)社會、服務(wù)社會的基礎(chǔ)
醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識是從事生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)工作的重要基礎(chǔ)，同時各種生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)又促進(jìn)了醫(yī)學(xué)水平的全面提升。隨著高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用，迫切需要具有科學(xué)思維和創(chuàng)新意識、能夠敏銳發(fā)現(xiàn)問題和創(chuàng)造性地解決實際問題的生物醫(yī)學(xué)工程人才。教學(xué)過程不是簡單重復(fù)書本上的條條框框、考核試卷上的題目，而是一個創(chuàng)造性的過程，是教學(xué)雙方挖掘、展示、發(fā)揮人的創(chuàng)造性和主觀能動性的過程。
創(chuàng)新是研究生教育的核心內(nèi)容，也是全日制工程碩士培養(yǎng)的深層次目標(biāo)。醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程建設(shè)的特點是“厚基礎(chǔ)理論，博前沿知識，重實際應(yīng)用”，在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中逐步滲透和培養(yǎng)全日制工程碩士研究生的創(chuàng)新意識。教師擁有了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識的理念，就會體現(xiàn)于教與學(xué)的創(chuàng)新上。學(xué)生是教學(xué)過程的核心，教學(xué)設(shè)計要想引導(dǎo)出富有創(chuàng)新性的教學(xué)過程，就必須關(guān)注最新的科技動態(tài)、科研成果，具有前瞻性的思維模式和科學(xué)研究的主導(dǎo)思想。因此，在每年的教學(xué)內(nèi)容中都會適時添加當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎的獲獎內(nèi)容，并由此引申到相關(guān)知識領(lǐng)域的研究進(jìn)展、發(fā)展動態(tài)及未來的可能趨勢。例如，2011年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎塵埃落定之際，就將樹突狀細(xì)胞等在第二道防線中的作用和重要意義，以及一些目前用來治療自身免疫疾病的新藥和很多正在開發(fā)的免疫治療癌癥的藥物，都利用了諾貝爾獎得主發(fā)現(xiàn)的這些機(jī)理和原理等納入相關(guān)的與免疫有關(guān)的章節(jié)中。
2012年令人驚訝的是“發(fā)現(xiàn)成熟細(xì)胞可被重組變?yōu)槎嗄苄浴保ㄟ^導(dǎo)入僅僅少量的基因，就可以將成熟細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞，即可發(fā)育成為身體各種組織的非成熟細(xì)胞。這些突破性的發(fā)現(xiàn)徹底改變了對于發(fā)育和細(xì)胞特化的看法。現(xiàn)在知道成熟細(xì)胞并不需要永遠(yuǎn)局限在它的特定功能里，歷史被改寫，新的研究領(lǐng)域產(chǎn)生。通過重編程人體細(xì)胞，疾病研究的新機(jī)遇獲得實現(xiàn)，診斷與治療的新方法獲得發(fā)展。
2013年諾貝爾生理學(xué)與醫(yī)學(xué)獎授予了三位解開細(xì)胞如何組織其運(yùn)輸系統(tǒng)之謎的科學(xué)家，揭開了細(xì)胞物質(zhì)運(yùn)輸和投遞的精確控制系統(tǒng)的面紗。該系統(tǒng)的失調(diào)不僅會帶來有害影響，并可導(dǎo)致諸如神經(jīng)學(xué)疾病、糖尿病和免疫學(xué)疾病等的發(fā)生。
由此可見，激發(fā)教學(xué)雙方在知識、經(jīng)驗、精神等各個層面的交流與碰撞，是確保教學(xué)效果和質(zhì)量不可或缺的一個重要因素。實際上，在教學(xué)過程中，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的同時，既有助于促進(jìn)教師加強(qiáng)自身學(xué)習(xí)、更新知識，拓寬教師知識面、擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，也有助于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，且能保證教學(xué)內(nèi)容與最新科學(xué)技術(shù)同步發(fā)展的應(yīng)變性和連續(xù)性；使學(xué)生在獲得較寬厚的基礎(chǔ)理論知識的同時，又具有較強(qiáng)的科學(xué)研究能力與技術(shù)開發(fā)能力。可以認(rèn)為，突出教學(xué)過程的創(chuàng)新性，是培養(yǎng)高素質(zhì)、有創(chuàng)造力的高技能高層次應(yīng)用型人才的重要內(nèi)容和方式。
注重工程應(yīng)用，構(gòu)建合理的知識結(jié)構(gòu)，是全日制工程碩士研究生培養(yǎng)的一種特殊模式，強(qiáng)化他們的優(yōu)勢、彌補(bǔ)他們的不足是主導(dǎo)思想。正如郭婧娟[3]所言：“堅持獨(dú)特的培養(yǎng)理念是工程碩士持續(xù)發(fā)展的根本所在。”全日制學(xué)術(shù)型研究生的培養(yǎng)，可以說有很多成熟、成功的經(jīng)驗值得推廣和借鑒，但全日制工程碩士研究生培養(yǎng)，由于其培養(yǎng)目的和目標(biāo)的特定性、社會需求的特殊性，還有許多問題有待進(jìn)一步的深入研究和探索。
參考文獻(xiàn)
[1]劉淑清，張改枝.大學(xué)課堂教學(xué)方法的適用性選擇和實現(xiàn)條件分析[J].太原師范學(xué)院學(xué)報：社會科學(xué)版，2013（2）：
120-122.
【關(guān)鍵詞】 納米磁性材料; 生物相容性; 評價方法; 文獻(xiàn)綜述
隨著人們生活水平的不斷提高，惡性腫瘤已經(jīng)成為威脅人類健康的勁敵。各種報道和調(diào)查顯示[1]，全世界每年新發(fā)現(xiàn)的腫瘤患者多達(dá)1 090萬，而且腫瘤的發(fā)病率持續(xù)上升，成為僅次于心血管疾病的第二大致死原因。但是，目前臨床上對腫瘤的治療手段仍然十分有限，預(yù)后也比較差。腫瘤磁感應(yīng)熱療[2-5]是一種新型的腫瘤治療手段，它通過各種方法將納米磁性材料精確地分布于腫瘤組織中，在外加交變磁場的作用下，納米材料感應(yīng)發(fā)熱，使腫瘤組織達(dá)到一定的溫度，從而達(dá)到治療腫瘤的效果。有研究表明[6]，腫瘤細(xì)胞在高溫的環(huán)境下對放射線更為敏感。研究發(fā)現(xiàn)[7]，越小的納米顆粒越有可能穿透細(xì)胞并產(chǎn)生毒性作用。所以，納米磁性材料能否用于人體，首先必須考察其是否具有良好的生物相容性。
生物相容性一般包括細(xì)胞相容性、血液相容性和組織相容性3個方面。下面就生物相容性的概念、生物相容性的3個方面及生物相容性評價工作中存在問題的研究進(jìn)展作一綜述。
1 生物相容性的概念
相容性[8]是指兩種或兩種以上的體系共存時互相之間的影響。如果這些體系在共存時互不影響，互不損傷，互不破壞，就可以說這些體系間有完全的相容性。如果這些體系在共存時相互影響，相互破壞，導(dǎo)致不能時，就可以說這些體系之間的相容性差或沒有相容性。生物相容性[9]是指任何一種外源性物質(zhì)，包括天然材料[10]、治療用的外源性細(xì)胞、植入的器官、人工材料的植入體或納米粒子，為治療目的植入或通過某種方式進(jìn)入生物體，或與生物組織共存時，對生物體和生物組織造成損傷，或引起生物體、生物組織發(fā)生反應(yīng)的能力和性質(zhì)，和(或)生物體容許這種材料在體內(nèi)存在及與這種材料的相互作用的能力和性質(zhì)。普遍認(rèn)為生物相容性包括兩大原則[11]：一是生物安全性原則即消除生物材料對人體的破壞性;二是生物功能性原則(或稱為機(jī)體功能的促進(jìn)作用)，指其在特殊應(yīng)用中“能夠激發(fā)宿主恰當(dāng)?shù)貞?yīng)答”的能力。納米材料對于宿主是異物，在體內(nèi)必定會產(chǎn)生某種應(yīng)答或出現(xiàn)排異現(xiàn)象。納米材料要使發(fā)生的反應(yīng)能被宿主接受，不產(chǎn)生有害的作用，因此要對納米材料進(jìn)行生物安全性評價，即生物學(xué)評價。對納米磁性材料進(jìn)行生物相容性評價是納米磁性材料能否進(jìn)入臨床研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[12]。
2 細(xì)胞相容性評價
細(xì)胞相容性[13]是材料對細(xì)胞的生長、附著、增殖及代謝功能的影響，以存活的有功能的細(xì)胞或(和)細(xì)胞生長增殖情況作為材料的生物相容性評價指標(biāo)。常用的細(xì)胞相容性評價實驗方法有 MTT試驗、流式細(xì)胞光度術(shù)等。一般選用L929細(xì)胞和HeLa細(xì)胞來進(jìn)行試驗，這兩種細(xì)胞[14]具有傳代容易、繁殖迅速、體外培養(yǎng)條件低、易儲存，同時這兩種已建立成系的細(xì)胞株能為實驗提供穩(wěn)定傳代的細(xì)胞、能為許多材料細(xì)胞毒性評價所共用等優(yōu)點，1982年美國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會將L929細(xì)胞推薦為細(xì)胞毒性試驗中的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞。
2.1 MTT試驗
MTT試驗是大部分磁性介質(zhì)生物相容性評價工作采用的基本試驗項目。它是一種比較準(zhǔn)確、快速和簡便、可作定量評價的常用方法，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)用材料的生物學(xué)評價。其原理是活細(xì)胞中的線粒體脫氫酶將MTT分子還原產(chǎn)生紫色結(jié)晶物，紫色結(jié)晶物形成數(shù)目的多寡與活細(xì)胞數(shù)目和功能狀態(tài)呈正相關(guān)，用DMSO溶解結(jié)晶后，在酶聯(lián)免疫檢測儀上測吸光度，即可代表細(xì)胞數(shù)量。將測得的吸光度帶入細(xì)胞相對增殖率的公式來計算。細(xì)胞相對增殖率(RGR)= 實驗組OD均值/陰性對照組OD均值×100%。把RGR值轉(zhuǎn)換成6級反應(yīng)[15]：0級反應(yīng)RGR值為≥100%，1級反應(yīng)RGR值為75%～99%，2級反應(yīng)RGR值為50%～74%，3級反應(yīng)RGR值為25%～49%，4級反應(yīng)RGR值為1%～24%，5級反應(yīng)RGR值為0。實驗結(jié)果是0或 1級反應(yīng)為合格，實驗結(jié)果是2級反應(yīng)需要結(jié)合細(xì)胞形態(tài)綜合評價，實驗結(jié)果是3～5級反應(yīng)為不合格。
目前已進(jìn)行過細(xì)胞學(xué)評價的納米磁性材料有納米Fe2O[15]3、納米Fe3O[16]4、納米鎳銅熱籽[17]、納米Mn0.5Zn0.5Fe2O[18]4等。例如顏士巖等[15]研究指出，不同濃度的Fe2O3納米磁性粒子浸提液作用于L929細(xì)胞72 h 后，其細(xì)胞RGR分別為91.3%、76.9%、76.6%、81.9%，依相對增殖率與毒性分級轉(zhuǎn)換表標(biāo)準(zhǔn)判定不同濃度的Fe2O3納米磁性粒子浸提液其細(xì)胞毒性均為1級，均屬對細(xì)胞無毒性范疇，而陽性對照組0.7%的丙烯酰胺單體溶液的細(xì)胞RGR為11.6%，其毒性評定為4級，為不合格生物材料，證實其自制的F2O3納米磁性粒子體外試驗無細(xì)胞毒性作用。該法簡便迅速、不接觸同位素、敏感性高，缺點是紫色結(jié)晶物有時易聚集成團(tuán)影響結(jié)果的準(zhǔn)確性[19]。
2.2 流式細(xì)胞光度術(shù)(flow cytometry，F(xiàn)CM)[20]
該法利用鞘流原理，使被熒光標(biāo)記的單個懸浮細(xì)胞排成單列，按重力方向流動。細(xì)胞被激光照射后發(fā)射熒光，檢測器可逐個對細(xì)胞的熒光強(qiáng)度進(jìn)行測定，常用來檢測細(xì)胞周期和細(xì)胞凋亡。鄧凌燕[21]研究發(fā)現(xiàn)，隨著Fe3O4磁微粒浸提液干預(yù)濃度的增高，肺泡上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡率無增高的趨勢，差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。證實不同濃度Fe3O4磁微粒浸提液對肺泡上皮細(xì)胞和人血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡無影響。FCM法能提供具體明確的凋亡率值，為評價凋亡提供客觀的數(shù)值指標(biāo)，同時可為分析材料對細(xì)胞周期的影響提供證據(jù)。
2.3 乳酸脫氫酶(LDH)試驗[22]
LDH定位于細(xì)胞胞漿內(nèi)。一般情況下，LDH不能透過細(xì)胞膜。當(dāng)細(xì)胞受損傷或死亡時可釋放到細(xì)胞外，此時細(xì)胞培養(yǎng)液中LDH活性與細(xì)胞死亡數(shù)目成正比。這一方法已被用來檢測碳納米管的細(xì)胞毒性[23-24]。王曉娜等[25]發(fā)現(xiàn)，隨著Fe2O3納米顆粒作用濃度的升高(267.5、535、1 070 μg·ml-1)，可致細(xì)胞內(nèi)LDH漏出量增加。此法通過檢測細(xì)胞培養(yǎng)液上清中LDH的活性，可判斷細(xì)胞受損的程度。
2.4 單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)檢測細(xì)胞DNA損傷
單細(xì)胞凝膠電泳又稱彗星實驗，由Singh等[26]和Ostling等[27]在中性凝膠電泳技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)和建立，是檢測單個細(xì)胞DNA鏈斷裂的實驗方法，該方法具有靈敏、簡便、快速、樣品用量少及不需放射性等優(yōu)點。李倩等[28]運(yùn)用單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)檢測發(fā)現(xiàn)，納米Fe2O3可造成小鼠肝、脾、腎組織細(xì)胞、外周血細(xì)胞和骨髓細(xì)胞的DNA斷裂，其研究表明DNA斷裂與細(xì)胞的氧化損傷有密切關(guān)系。Lacava等[29]發(fā)現(xiàn)，磁流體還可以致小鼠發(fā)生炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致巨噬細(xì)胞內(nèi)氧自由基和氧化亞氮的生成，從而造成DNA損傷。
除此之外，還有一些研究者進(jìn)行過其他相關(guān)實驗，如體外CHI細(xì)胞染色體畸變試驗[30]DNA合成檢測方法、細(xì)胞膜完整性測定、人工計算細(xì)胞數(shù)[1]等細(xì)胞相容性試驗。
3 血液相容性評價
血液相容性試驗[31]通過生物材料和醫(yī)療器械與血液相接觸(體外、半體內(nèi)或體內(nèi))，評價其對血栓形成、血漿蛋白、血液有形成分和補(bǔ)體系統(tǒng)的作用。通過對材料與血細(xì)胞體外接觸過程中所致紅細(xì)胞溶解和血紅蛋白游離程度的測定，對材料的體外溶血進(jìn)行評價，能敏感地反映試樣對紅細(xì)胞的影響，在生物安全性評價中起重要作用。
體外溶血試驗是鑒定血液相容性最基本方法之一[32]，它不僅可以評價樣品的體外溶血性，還可以敏感地提示樣品的毒性。Zhang等[33]通過體外溶血試驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3O4納米磁性粒子的溶血率為0.514%，遠(yuǎn)小于5%，表明實驗用Fe3O4納米磁性粒子無溶血作用，符合醫(yī)用材料的溶血試驗要求。Zhang等[34]研究發(fā)現(xiàn)MgZnMn合金的溶血率高達(dá)65.75%。Li[35]研究發(fā)現(xiàn)單純的鎂溶血率是59.3%。因此說溶血試驗在生物安全性評價中起著重要的作用。
由于體內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性及多變性和血凝機(jī)理，ISO標(biāo)準(zhǔn)中也只能提出一個評價方向的基本要求，到目前為止還沒有建立一套相關(guān)的評價標(biāo)準(zhǔn)。新近研究建立的新方法[36]有血小板黏附及血小板消耗量、復(fù)鈣時間、凝血因子Ⅳ、血漿總蛋白和球蛋白計數(shù)等諸多方面的血液相容性試驗方法，但對納米磁性材料進(jìn)行定量化的評價有一定的難度，需要不斷成熟和完善，將其標(biāo)準(zhǔn)化。
4 組織相容性評價
組織相容性[37]是指生物材料與人體組織接觸后，在材料組織界面發(fā)生一系列相互作用，最終被人體組織所接受的性能。常用的組織相容性試驗有體內(nèi)植入試驗、微核試驗、肝臟穿刺試驗等。
4.1 體內(nèi)植入試驗
植入試驗[31]將生物材料和醫(yī)療器械植入動物的合適部位，如皮下、肌肉和骨，在觀察一定時期(短期為7、15、30、60、90 d，長期為180、360或720 d)后，評價對活體組織局部毒性作用。主要通過病理切片觀察組織的變化。根據(jù)產(chǎn)品使用部位可選擇皮下組織植入試驗、肌肉植入試驗或骨內(nèi)植入試驗。體內(nèi)植入試驗可從宏觀和微觀水平來評價組織工程支架材料對組織的局部反應(yīng)，包括早期的炎癥反應(yīng)和隨后的纖維結(jié)締組織增生反應(yīng)。通過體內(nèi)埋植實驗可以直接觀察動物機(jī)體對材料中的抗原或化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生的免疫應(yīng)答[38-39]。材料植入機(jī)體后[40]被視為異物，在無其他因素影響的情況下，如材料有毒性，會導(dǎo)致其周圍組織死亡;如材料無毒性，機(jī)體組織對植入物的反應(yīng)主要是無菌性炎癥反應(yīng)和纖維結(jié)締組織包膜產(chǎn)生。組織反應(yīng)在早期呈現(xiàn)異物刺激引起輕中度的無菌性急性炎癥反應(yīng)比如水腫、組織充血和中性粒細(xì)胞的浸潤等等，兩周后轉(zhuǎn)為慢性炎癥反應(yīng)包括巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和纖維母細(xì)胞的增生。機(jī)體通過吞噬和酶消化方法消除異物，或者通過纖維囊的包裹隔離材料。材料中任何成分分解產(chǎn)生的小分子都會影響炎癥反應(yīng)的過程。白雪[17]研究發(fā)現(xiàn)，其自制的鍍金鎳銅熱籽植入肌肉后，植入后的局部組織無明顯的毒性及刺激作用，組織相容性較好。 Fulzele等[41]研究發(fā)現(xiàn)甘油酯(GMR)和季戊四醇酯(PMR)植入局部組織無明顯的炎癥反應(yīng)。
4.2 微核試驗
微核試驗是一種檢測材料致畸致突變作用的方法，能夠簡便、快速地檢測樣品的短期遺傳毒性。間隔24 h給藥2次，首次給藥后第30小時處死小鼠，常規(guī)制片。每只動物計數(shù)1 000個嗜多染紅細(xì)胞，計算微核率。Zhang等[42]研究發(fā)現(xiàn)，其制備的熱敏磁性復(fù)合納米粒通過檢測各組嗜多染紅細(xì)胞中的微核(MN)出現(xiàn)率，未發(fā)現(xiàn)復(fù)合納米粒組與陰性對照組間有顯著性差異，認(rèn)為該復(fù)合納米粒無致畸或致突變作用。
4.3 肝臟穿刺試驗
肝臟穿刺試驗是將磁性材料置入組織器官一段時間后，觀察材料對創(chuàng)傷性組織炎癥防御性反應(yīng)和主要代謝器官、血液系統(tǒng)的功能影響的一種方法。方法: 在無菌條件下，用3%戊巴比妥鈉麻醉后在超聲導(dǎo)向定位下肝臟穿刺注入0.9%生理鹽水和納米粒懸液，1個月后處死，取心、肝、脾、肺、腎等進(jìn)行病理形態(tài)觀察.實驗前后試驗動物靜脈采血作血常規(guī)及肝腎功能檢查。叢小明等[18]研究發(fā)現(xiàn)，沿穿刺方向切開肝臟，見黑色材料浸潤在注射路徑周圍，材料和周圍肝組織邊界清晰，無瘀血及炎癥改變，在材料分布區(qū)，部分材料微粒被肝細(xì)胞吞噬，肝小葉結(jié)構(gòu)完整無變形以及纖維化，心肝脾肺腎腦等臟器未見明顯組織形態(tài)學(xué)變化。血常規(guī)、肝腎功能無明顯變化，證明其自制的納米材料具有良好的組織相容性，適宜應(yīng)用于肝內(nèi)局部注射治療腫瘤。
5 生物相容性評價工作中存在的問題
近年來，多種納米磁性材料的生物相容性接受了不同程度的評價研究，有了更多新的試驗方法和檢測指標(biāo)，使生物相容性研究不斷深入。但是，其中仍然存在一定的問題，首先是存在純度的問題，目前進(jìn)行實驗的材料往往混有其他雜質(zhì)， 在使用高純材料進(jìn)行實驗之前，這些雜質(zhì)所起到的作用是無法排除的。其次，存在粒度均勻性問題，目前進(jìn)行實驗的材料，粒度分布很寬，從幾個納米到幾百納米的顆粒都存在，不同粒徑的性質(zhì)無法檢驗出來，目前的實驗結(jié)果到底是小顆粒作用的結(jié)果，還是大顆粒的結(jié)果，有待于粒徑均勻顆粒實驗結(jié)果的證明[43]。再次，很多研究[44-47]報道納米顆粒在介質(zhì)(如水、細(xì)胞培養(yǎng)液)中會發(fā)生團(tuán)聚的現(xiàn)象，發(fā)生團(tuán)聚后，納米顆粒的物理化學(xué)性質(zhì)可能會發(fā)生改變，從而影響其生物學(xué)效應(yīng)。納米顆粒在細(xì)胞培養(yǎng)液中的溶解度對其細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)的影響，也是需要特殊考慮的[48-49]。最后，目前所有的評價，都沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的方法，不同方法之間的結(jié)果不具有可比性。這些都需要科研工作者在以后的實驗中不斷深入探索和研究。
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【關(guān)鍵詞】脈搏波 醫(yī)療診斷 HRV分析 波形極值點 傅里葉變換
1 前言
現(xiàn)代社會中，人們隨著生活水平的提高，膳食結(jié)構(gòu)不斷改變，動脈硬化等心血管疾病發(fā)病率越來越高，嚴(yán)重威脅到人們的身體健康。這類病也因此受到社會和人們的關(guān)注，如何預(yù)防這類疾病，已成為各國需要迫切解決的一項重大課題。
從脈搏波中提取出的與人體相關(guān)的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷年來都受到醫(yī)學(xué)界的極度重視。如今，越來越多的科學(xué)工作者將脈搏特征信息與診斷各種疾病聯(lián)系起來，其中許多是將脈搏波傳播速度與心血管狀況結(jié)合起來進(jìn)行探討。近年來隨著電子計算機(jī)在醫(yī)學(xué)上的廣泛應(yīng)用和生物醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，利用傳感器來模仿醫(yī)生的手指感覺，從中檢測出脈搏波的波形、波幅、波速和周期等重要的特征信息正在不斷更新和完善。通過正常情況和不正常情況的脈搏波特征的比較，再根據(jù)脈搏波理論計算出血壓、血流、血管阻力和血管壁彈性等血流參數(shù)的變化。通過分析這些參數(shù)可以得出動脈硬化高血壓等疾病的癥狀特征。
本文提出一種基于脈搏波的診療分析系統(tǒng)，采用簡單的光電指端傳感器采集指夾脈搏信號，利用計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)接收、存儲、計算和分析。
2 基于脈搏信號的分析方法
2.1 借鑒成熟的心電圖分析方法進(jìn)行分析
本文通過一個簡單的指夾傳感器來模仿醫(yī)生的手指感覺采集指端脈搏波信號，從中檢測出脈搏波的波形、波幅、波速和周期等重要的特征信息。通過正常情況和心腦血管病人不正常的脈搏波特征比較，再借鑒成熟的心電圖分析方法，比較參數(shù)的變化得出病人的癥狀特征。
2.2 HRV時域頻域方法結(jié)合分析
心率的快慢差異性稱為HRV（heart rate variability），HRV是分析每個心動周期細(xì)微的時間變化及其規(guī)律，研究相鄰心動周期的時間差別。目前HRV的分析方法主要有時域分析、頻域分析，時域分析法計算簡單， 意義直觀， 易于為臨床醫(yī)生所接受，但是它的靈敏度、特異性低， 不能進(jìn)一步區(qū)分心臟交感、迷走神經(jīng)的張力及其均衡性的變化， 而頻域分析方法能彌補(bǔ)這一缺憾。因此本文采用時頻結(jié)合的方法對采樣時間為5min的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
3 系統(tǒng)設(shè)計
3.1 數(shù)據(jù)采集
硬件采用紅外脈搏傳感器，通過紅外線對射式指夾檢測手指末稍血管血容積變化，采樣頻率200Hz，通訊速率：9600 bps，數(shù)據(jù)格式：8位數(shù)據(jù)+1位停止位。獲得的數(shù)據(jù)通過放大、信號調(diào)整將實時的血容積變化信號傳送到計算機(jī)，由于不同的機(jī)器虛擬COM端口號不確定，應(yīng)用程序編寫時采用串口掃描來確定串口號。
具體實現(xiàn)是創(chuàng)建一個串口類，在該類中定義open函數(shù)和close函數(shù)，在open函數(shù)中完成數(shù)據(jù)初始化工作，發(fā)送指令啟動采樣，通過一個Id對象服務(wù)打開端口并獲得串口對象，再通過串口對象獲得串口流讀寫對象。數(shù)據(jù)采集停止或程序異常調(diào)用close函數(shù)，發(fā)送串口關(guān)閉指令，并關(guān)閉讀寫流。
3.2 數(shù)據(jù)分析
3.2.1 判別脈搏波波形極值點
由于每個人的心臟功能有別，脈搏波形狀不盡相同，而且每個波形大都有次波、重波，這給準(zhǔn)確計算R-R間期帶來非常大的困難，因此需要有一個好的算法來準(zhǔn)確完好地提取脈搏波信號的特征點，本文采用極值法提取脈搏時域信號。
3.2.2 R-R間期重采樣
R-R間期數(shù)據(jù)是按心搏順序測量得到的，由于每個心搏的R-R間期并不相等，為此需要將R-R間期的數(shù)據(jù)改造成等間隔的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用樣條函數(shù)擬合方法，先將不等間隔的數(shù)據(jù)用一個平滑的曲線描述，再對此連續(xù)曲線通過三次樣條插值方法進(jìn)行等間隔采樣，得到等間隔的NN間期數(shù)據(jù)。經(jīng)過重新采樣的數(shù)據(jù)即保持了原有的變化規(guī)律，每個數(shù)據(jù)之間的時間間隔又是相等的。
3.2.3 傅里葉變換
在頻域分析中本文采用目前廣泛使用的基于FFT經(jīng)典譜的傅里葉變換分析方法對脈搏波進(jìn)行頻域分析，F(xiàn)FT傅里葉變換是數(shù)字信號處理重要的工具之一，具有算法優(yōu)化，計算量減少等特點，數(shù)字處理時利用FFT計算有限長序列的離散傅里葉變換Y（f），以獲取信號頻譜。
3.3 數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)顯示
根據(jù)采樣頻率200Hz和采樣時間5min，可以計算出有6萬個采樣數(shù)據(jù)，為了使數(shù)據(jù)能快速存儲并顯示，采用圖形格式進(jìn)行存儲。
在數(shù)據(jù)顯示中主要利用jfreechart包繪制圖表。當(dāng)用傳感器對就診者進(jìn)行脈搏波測量時，創(chuàng)建ChartUtil類實時繪制動態(tài)波形圖，并創(chuàng)建DrawChart類繪制通過計算數(shù)據(jù)后得到的時序圖、直方圖、線性圖、散點圖、頻譜圖等，并將圖形存入服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫中。創(chuàng)建JFreechartInter類，為各繪圖類實現(xiàn)統(tǒng)一的接口。
4 討論
指端脈搏人體健康監(jiān)測系統(tǒng)，以計算機(jī)技術(shù)作為設(shè)計手段，結(jié)合專業(yè)的醫(yī)學(xué)知識，通過紅外測試儀提取指端脈搏信號，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，最終對受試者心血管狀況進(jìn)行初步判斷。
該系統(tǒng)采用可穿戴式的指端測試儀，測試方便、簡潔，系統(tǒng)將成熟的心率變異方法用于脈搏信號的生物反饋中，研究并設(shè)計了一套脈搏波醫(yī)療診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示等功能，通過臨床驗證，證明該系統(tǒng)可行有效。
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關(guān)鍵詞：一體化；醫(yī)學(xué)儀器；實驗平臺；理論教學(xué)體系
作者簡介：陳洪斌（1973-），男，吉林白城人，吉林醫(yī)藥學(xué)院副教授，研究方向為原子與分子物理學(xué)、大學(xué)生思想政治教育與管理。
中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1001-7518（2016）11-0073-04
職業(yè)院校一體化醫(yī)學(xué)儀器技能實驗平臺“教學(xué)體系構(gòu)建”內(nèi)容的相關(guān)研究課題，是在醫(yī)學(xué)院校職業(yè)化轉(zhuǎn)型過程中出現(xiàn)的歷史階段性產(chǎn)物，是本科專業(yè)教學(xué)體系職業(yè)化改革的必然趨勢。“改”就需要“變”，改變的程度不能仍然依附于現(xiàn)有本科專業(yè)教學(xué)體系而進(jìn)行的小修小改、修枝剪丫，改革要適應(yīng)于職業(yè)化人才培養(yǎng)目標(biāo)，要努力形成“創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)”雙創(chuàng)型人才培養(yǎng)模式。
生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)（Biomedical-Engineering，簡稱BME）是一個含電子學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)等的學(xué)科交叉型專業(yè)[1][2]。在一體化實驗平臺建設(shè)的過程中，加強(qiáng)BME理論課程設(shè)置是非常必要的[3]。目前還沒有與之相配套的教學(xué)體系構(gòu)建內(nèi)容直接對接使用，故而課題組根據(jù)BME專業(yè)發(fā)展方向及人才培養(yǎng)模式特點，提出了與實驗平臺相配套的理論教學(xué)中課程體系建設(shè)問題。學(xué)生要有一定的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和電子學(xué)知識基礎(chǔ)，如生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)、醫(yī)學(xué)儀器原理、影像技術(shù)等課程，與之相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)是橋梁。通過課程模塊的學(xué)習(xí)為學(xué)生形成醫(yī)學(xué)儀器原理分析與構(gòu)成設(shè)計能力、診療設(shè)備操作能力、器械故障診斷與維護(hù)等能力而奠定堅實的理論基礎(chǔ)。
一、一體化實驗平臺教學(xué)體系構(gòu)建
在職業(yè)院校一體化醫(yī)學(xué)儀器技能實驗平臺構(gòu)建方案中，“教學(xué)體系構(gòu)建”為其重要構(gòu)成部分之一。教學(xué)體系構(gòu)建涵蓋通識課程、基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程設(shè)計工作。含教學(xué)體系構(gòu)建的一體化實驗平臺結(jié)構(gòu)示意框圖，如圖1所示：
二、一體化實驗平臺教學(xué)體系構(gòu)建原則
一體化實驗平臺教學(xué)體系構(gòu)建主要環(huán)節(jié)為：通識課程、基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程合理、適當(dāng)設(shè)置等設(shè)計工作；該工作中課程設(shè)計內(nèi)容、形式、教學(xué)手段與方法等各教學(xué)環(huán)節(jié)不能簡單的被修改或近似等同于現(xiàn)有的課程理論教學(xué)體系，要真正體現(xiàn)出BME職業(yè)化教育的特色，更加注重學(xué)生個體實踐技能提升的培養(yǎng)。
（一）理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計基本原則及結(jié)構(gòu)框架
堅持以為指導(dǎo)，科學(xué)、系統(tǒng)地闡述課程的基本理論和基本知識，科學(xué)處理課程體系與學(xué)科體系的關(guān)系，注意課程之間的內(nèi)容銜接，遵循由易到難、由簡到繁、由淺入深、循序漸進(jìn)的認(rèn)知規(guī)律，注意吸收新知識與新成果。貫徹理論知識傳授與技能培養(yǎng)并重的方針，在教學(xué)內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu)上做出相應(yīng)調(diào)整，適當(dāng)?shù)卦鲅a(bǔ)學(xué)科的新進(jìn)展、新理論和新概念，對各學(xué)科之間重復(fù)或交叉的內(nèi)容做出相應(yīng)的刪減或調(diào)整，力求使教學(xué)大綱更貼近現(xiàn)代醫(yī)學(xué)課程的要求。
理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計結(jié)構(gòu)層次框圖，如圖2所示。
一體化實驗平臺理論教學(xué)體系構(gòu)建中，與BME專業(yè)相關(guān)、應(yīng)開出課程設(shè)置為以下內(nèi)容：
通識課程：含計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)；
基礎(chǔ)課程：含高等數(shù)學(xué)、普通物理學(xué)、機(jī)械制圖、C語言程序設(shè)計、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、電路分析、線性代數(shù)、模擬電子技術(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、電工學(xué)、脈沖數(shù)字電子技術(shù)、系統(tǒng)解剖學(xué)、生理學(xué)、工程力學(xué)；
專業(yè)課程：含數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計、軟件技術(shù)基礎(chǔ)、自動控制原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)、數(shù)字信號處理、醫(yī)用儀器原理、檢驗分析儀器、醫(yī)用影像設(shè)備學(xué)；
限定選修課程：含數(shù)學(xué)實驗、文獻(xiàn)檢索、科研設(shè)計、醫(yī)學(xué)圖像處理、金工實習(xí)、醫(yī)學(xué)儀器實驗、醫(yī)用儀器管理與維護(hù)、軟件綜合設(shè)計、單片機(jī)綜合設(shè)計。
（二）輔助教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計基本原則及結(jié)構(gòu)框架
平臺輔助教學(xué)體系主要構(gòu)建環(huán)節(jié)為：通識課程、基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、限定選修及其它課程等輔助實驗教學(xué)設(shè)計工作；輔助實驗教學(xué)設(shè)計內(nèi)容，要體現(xiàn)出生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)職業(yè)化教育的特色，更加注重學(xué)生個體實踐技能能力的培養(yǎng)。實驗技能即實驗操作技能、實驗數(shù)據(jù)處理能力、電路設(shè)計與制板能力、小型智能醫(yī)學(xué)儀器的設(shè)計與實踐應(yīng)用能力的提高，為培養(yǎng)適應(yīng)社會發(fā)展、適應(yīng)醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用要求的復(fù)合型人才。
輔助教學(xué)層次設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖，圖3所示：
實驗教學(xué)環(huán)節(jié)應(yīng)輔助于相應(yīng)課程理論教學(xué)內(nèi)容，即在課程所在實驗場所內(nèi)進(jìn)行實踐活動。不同課程群對應(yīng)不同實驗場所，下面列舉部分實驗室功能與各課程群間對應(yīng)關(guān)系：
通識課程實驗室：計算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)實驗、數(shù)學(xué)實驗、科研設(shè)計；
基礎(chǔ)課程實驗室：普通物理學(xué)、機(jī)械制圖、C語言程序設(shè)計、電路分析、模擬電子技術(shù)、電工學(xué)、脈沖數(shù)字電子技術(shù)；
專業(yè)課程實驗室：數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計、軟件技術(shù)基礎(chǔ)、微機(jī)原理與接口技術(shù)、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)、單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用、醫(yī)用儀器原理、檢驗分析儀器、醫(yī)用影像設(shè)備學(xué)；
常規(guī)醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備實驗室：金工實習(xí)、醫(yī)學(xué)儀器實驗、醫(yī)用儀器管理與維護(hù)、軟件綜合設(shè)計、單片機(jī)綜合設(shè)計。
三、理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計問題研究
（一）理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計――實踐鍛煉與認(rèn)知過程探究
認(rèn)知過程是對未知世界、未知領(lǐng)域的探索過程，通常以理論文獻(xiàn)查找為前站。醫(yī)學(xué)儀器技能養(yǎng)成的認(rèn)知過程，則要通過現(xiàn)有理論進(jìn)行相應(yīng)教學(xué)設(shè)計，讓醫(yī)學(xué)生首先了解醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備有記錄以來的發(fā)展歷史，其次能夠識別醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備種類與分類，使其在該領(lǐng)域產(chǎn)生濃厚的興趣，最后再去深層次探索醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備帶給人類的益處。實踐過程，就是在了解與熟悉醫(yī)學(xué)儀器構(gòu)成、原理、使用功能等基礎(chǔ)上，按著指導(dǎo)教師的引導(dǎo)對各種醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備進(jìn)行實踐應(yīng)用鍛煉過程，進(jìn)而根據(jù)儀器設(shè)備故障外觀，能夠提出初步診斷等問題。理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計中實踐鍛煉與認(rèn)知過程是首要設(shè)計環(huán)節(jié)。
（二）理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計――通識課程設(shè)置必要性探究
以本科課程為主，進(jìn)行通識課程理論知識學(xué)習(xí)。如《醫(yī)療器械認(rèn)知實踐》課程應(yīng)該作為BME通識課程，讓學(xué)生去學(xué)習(xí)；該課程具有“廣而淺”的特點，利用這種特殊性，讓學(xué)生在還不懂專業(yè)知識的同時步入了醫(yī)學(xué)儀器技能培養(yǎng)的領(lǐng)域內(nèi)，通過逐漸接觸專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)常識性問題，讓學(xué)生知道自己將來的學(xué)習(xí)方向[4]，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計中通識課程的設(shè)置是必要的。
（三）理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計――基礎(chǔ)理論知識學(xué)習(xí)探究
以本科課程為主，進(jìn)行專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識學(xué)習(xí)。理論教學(xué)體系構(gòu)建方案中，專業(yè)基礎(chǔ)課理論知識體系建設(shè)起到支撐作用，其促進(jìn)知識體系融合，形成閉合知識鏈條。教材建設(shè)是前期工作，選擇知識體系認(rèn)知設(shè)計比較好的教程，或者課題組自行編選適用BME學(xué)生使用的教材；合理設(shè)計，增、刪、減具體教學(xué)內(nèi)容，提煉教材的適用度。課程群建設(shè)是基石，如普通物理學(xué)、電路分析與綜合、電子學(xué)基礎(chǔ)等，形成一個基礎(chǔ)知識認(rèn)知課程體系，支撐醫(yī)學(xué)儀器技能訓(xùn)練計劃工程的基礎(chǔ)課理論知識學(xué)習(xí)。
（四）理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計――深層次理論知識學(xué)習(xí)探究
以本科課程為主，進(jìn)行專業(yè)課深層次理論知識學(xué)習(xí)。綜合應(yīng)用能力的提升，基本實驗技能的養(yǎng)成，必然要進(jìn)行諸如傳感器學(xué)、集成電路、CPLD、單片機(jī)、程序設(shè)計、Matlab、醫(yī)學(xué)信號采集與醫(yī)學(xué)圖像處理等專業(yè)課深層次理論知識的學(xué)習(xí)；否則，無法滿足時展對醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備更新?lián)Q代的需求。基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)是認(rèn)知過程的前身，專業(yè)課深層次理論知識學(xué)習(xí)是后事之師。
（五）理論教學(xué)體系構(gòu)建方案設(shè)計――先進(jìn)理論與技術(shù)引入課堂教學(xué)探究
在本科課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，將先進(jìn)理論與技術(shù)引入課堂教學(xué)。BME教學(xué)體系的重要組成部分包括：電子應(yīng)用技術(shù)、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、信號測量分析處理技術(shù)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識等，其具有理論性、技術(shù)性和實踐性都很強(qiáng)的特點；同時產(chǎn)品開發(fā)周期短、技術(shù)更新快，有必要將更為先進(jìn)的、前沿技術(shù)理論引入課堂，培養(yǎng)學(xué)生具有一定分析問題、解決問題的能力[5]。
四、基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計研究
（一）輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計――基礎(chǔ)驗證性實驗問題研究
基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)，以本科課程、基礎(chǔ)驗證性實驗設(shè)計為基礎(chǔ)。根據(jù)實驗數(shù)量、名稱、內(nèi)容、目標(biāo)要求等，進(jìn)行電路實驗設(shè)計與開發(fā)、電工學(xué)實驗設(shè)計與開發(fā)、模擬與數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗設(shè)計與開發(fā)等研究。目的明確，力求基礎(chǔ)，養(yǎng)成思考問題習(xí)慣、培育實踐動手能力、促進(jìn)潛在開發(fā)意識、形成基本職業(yè)技能。
（二）輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計――虛擬儀器開發(fā)平臺研究
基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)，開發(fā)虛擬儀器平臺。實驗室虛擬儀器工程平臺（LabVIEW-Laboratory Virtual Instrument Engineer-ing Workbench），由美國NI公司推出，且以圖形化編程語言為主的一種虛擬儀器開發(fā)平臺；以LabVIEW為契機(jī)，可模擬實現(xiàn)常規(guī)醫(yī)學(xué)電子儀器功能的基礎(chǔ)上，并可適當(dāng)開發(fā)出更多功能，應(yīng)用虛擬技術(shù)來處理醫(yī)學(xué)信號，使醫(yī)學(xué)電子儀器模擬設(shè)計變得更加方便[6]。也可依托嵌入式醫(yī)學(xué)儀器系統(tǒng)，充分利用該系統(tǒng)功能可靠、性價比高等優(yōu)點[7]，開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品，最后由模擬仿真到產(chǎn)品生產(chǎn)。虛擬儀器平臺開發(fā)能力高低，是測試學(xué)生醫(yī)學(xué)儀器實踐技能的最佳手段。
（三）輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計――軟件仿真實驗問題研究
基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)，以本科課程為基礎(chǔ)，進(jìn)行各門課程的實驗數(shù)據(jù)仿真實驗設(shè)計。將實驗室中的各類實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行驗證性研究，對如何能夠克服工作環(huán)境、人為、儀器設(shè)備等因素造成的誤差問題進(jìn)行探討；在軟件上是否能夠跑通，如何選件，對電路設(shè)計進(jìn)行可行性分析等，節(jié)省時間、節(jié)約成本，防止器件使用中的浪費(fèi)，減少軟硬件間調(diào)試問題。軟件仿真實驗設(shè)計技巧的熟練應(yīng)用，是醫(yī)學(xué)生對醫(yī)學(xué)儀器軟、硬件綜合應(yīng)用能力提升的體現(xiàn)。
（四）輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計――設(shè)計性實驗問題研究
基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)，以本科課程、設(shè)計性實驗為核心。根據(jù)實驗設(shè)計意義、目標(biāo)要求等，進(jìn)行傳感器學(xué)實驗設(shè)計與開發(fā)、集成電路實驗設(shè)計與開發(fā)、CPLD實驗設(shè)計與開發(fā)、單片機(jī)實驗設(shè)計與開發(fā)、程序設(shè)計實驗設(shè)計與開發(fā)、軟件仿真與Matlab實驗設(shè)計與開發(fā)、醫(yī)學(xué)信號采集與醫(yī)學(xué)圖像處理實驗設(shè)計與開發(fā)、小型醫(yī)學(xué)儀器實驗設(shè)計與開發(fā)等研究。以問題設(shè)計為中心，開展探究式實驗教學(xué)，促使學(xué)生第一時間了解學(xué)科最前沿科技進(jìn)展，培養(yǎng)潛在科研意識[8]。
（五）輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計――醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備調(diào)試與操作水平能力提升研究
基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)，提升儀器設(shè)備調(diào)試與操作者應(yīng)用水平。操作者必須了解、掌握其使用原理和應(yīng)用方向，以虛擬儀器使用為例：虛擬儀器操作面板，與常規(guī)儀器設(shè)計具有相似性，如開關(guān)、指示燈等控制部件的圖形化表示，通過操作、控制虛擬面板，從而完成對被測信號的采集、分析、存儲、顯示及輸出等功能[9]。儀器設(shè)備基本信息、使用功能等基本知識的掌握，是醫(yī)學(xué)生提高醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備調(diào)試與操作水平能力的前提。
（六）輔助教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計――醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備故障診斷與維護(hù)能力養(yǎng)成研究
基于實驗平臺輔助教學(xué)系統(tǒng)，培養(yǎng)儀器設(shè)備故障診斷與維護(hù)者技能水平。維護(hù)者必須熟悉各類儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)成、工作原理，以虛擬儀器使用為例：虛擬儀器主要由硬件和軟件兩大部分構(gòu)成，虛擬醫(yī)學(xué)電子儀器以計算機(jī)為核心，利用軟件來完成生物醫(yī)學(xué)信息的采集、處理、分析、顯示等功能[10]。儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)構(gòu)成、工作原理等知識的掌握，是醫(yī)學(xué)生提高醫(yī)學(xué)儀器設(shè)備故障診斷與維護(hù)能力養(yǎng)成的前提。
五、基于一體化實驗平臺推動教學(xué)方法改進(jìn)
探索多種教學(xué)方法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與效率，提高教學(xué)效果。如通過啟發(fā)式教學(xué)，由原理結(jié)論教學(xué)轉(zhuǎn)移到設(shè)備應(yīng)用教學(xué)上來，再反作用于原理學(xué)習(xí)，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生解決問題的能力；采用比較教學(xué)法，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)不同原理設(shè)備的共同點和各自設(shè)備自身的特點，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)醫(yī)學(xué)儀器各原理及各設(shè)計方法的本質(zhì)；爭議討論式教學(xué)，針對有爭議的授課內(nèi)容，安排學(xué)生課下查證，課上討論，促進(jìn)學(xué)生積極思考，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的潛能；教學(xué)中要發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢，將教學(xué)融入網(wǎng)絡(luò)世界中去，克服傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容更新慢較慢等弊端[11]。
綜上所述，為培養(yǎng)適應(yīng)社會醫(yī)療服務(wù)發(fā)展需求，適應(yīng)醫(yī)療設(shè)備輔助治療、康復(fù)、預(yù)防、保健等應(yīng)用功能要求的技能型人才，依托一體化醫(yī)學(xué)儀器技能實驗平臺，提出教學(xué)體系構(gòu)建設(shè)計方案是必要的；其為高校一體化醫(yī)學(xué)儀器技能實驗平臺構(gòu)建設(shè)計工作主體構(gòu)成部分之一。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：人體脊柱；跌到?jīng)_擊載荷；力學(xué)響應(yīng)特性
胸腰段是人體脊柱易發(fā)生骨折部位之一，約有79.5%的脊柱損傷為胸腰段骨折，且多由高處墜落所致。由于該處損傷機(jī)制十分復(fù)雜，治療費(fèi)用昂貴，嚴(yán)重增加了患者家庭及社會的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[1]。人體胸腰段有限元研究的主要方向為評價手術(shù)內(nèi)固定與構(gòu)建脊柱骨折模型，而關(guān)于脊柱保護(hù)器的研究集中于矯形治療脊柱側(cè)彎的領(lǐng)域。目前，臨床對脊柱保護(hù)器的正確運(yùn)用仍缺乏相應(yīng)有的有限元研究[2]。本研究通過建立脊柱胸腰段模型，設(shè)計并建立脊柱保護(hù)器及三維模型，根據(jù)生物力學(xué)原理分析人體脊柱骨折機(jī)制，探討保護(hù)人體胸腰段的有效途徑。現(xiàn)報道如下。
1資料與方法
1.1一般資料 選取中國力學(xué)虛擬人數(shù)據(jù)集切片，共9000張圖片，格式為冷凍切片。給予三維有限元分析，觀察單一樣本。
1.2方法 ①建立胸腰段三維模型：經(jīng)中國力學(xué)虛擬人數(shù)據(jù)庫提取軟組織、骨等輪廓曲線，通過軟件構(gòu)建人體軀干模型，包括簡化的軀干輪廓軟組織，骨盆、肋骨、骶骨、脊柱等輪廓曲線，軟組織應(yīng)用Mooney-Rivlin超彈性材料，應(yīng)用Hypermesh軟件將幾何面模型劃分成網(wǎng)格，建立人體軀干三維仿真模型，截取T11～L12節(jié)段模型為觀察對象。應(yīng)用四面體單元劃分模型中軟組織與松質(zhì)骨，三角形殼單元劃分皮質(zhì)骨。②建立脊柱護(hù)具模型：運(yùn)用Hypermesh軟件構(gòu)建脊柱保護(hù)器模型，其形狀貼合腰背部、胸腹部與雙側(cè)肩部輪廓，下緣與骶尾部水平持平。選用1 cm厚海綿材料與厚度為3 mm的聚乙烯硬性材料，要求具有韌性。為固定脊柱保護(hù)器，模擬束縛帶，分別于腰部與肩關(guān)節(jié)前面兩側(cè)施以60N與80N的預(yù)緊力。③邊界條件與加載：對照組胸腰段模型未使用脊柱保護(hù)器，而觀察組應(yīng)用脊柱保護(hù)器。兩組模型均模仿真人體自高處墜落時坐骨著地情形，重力加速度設(shè)為9.8 m/s2，人體落地瞬間速度設(shè)為2 m/s，地面與模型之間摩擦系數(shù)為0.5。④采樣等效應(yīng)力單元：將胸腰椎橫斷面分為4個區(qū)，為中柱中心、前柱中心、后柱左右側(cè)中心。取4個區(qū)域等效應(yīng)力并計算平均值，予以分析。
1.3觀察指標(biāo) 對兩組模型目標(biāo)單元等效應(yīng)力及應(yīng)變進(jìn)行賦值、加載、運(yùn)算。
1.4統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS19.0統(tǒng)計軟件處理數(shù)據(jù)，采用Bartlett方差齊性檢驗?zāi)Ｐ椭蠺11～L12椎體所受應(yīng)力，P>0.1為滿足方差齊性；采用樣本t檢驗，P
2結(jié)果
2.1胸腰椎體所受應(yīng)力變化情況 觀察組各椎體受力較對照組均勻平緩，且各椎體所受應(yīng)力較對照組均呈不同程度的下降，其中T11椎體降幅最小，T12椎體降幅最大。應(yīng)用脊柱保護(hù)器后總體上減輕了胸腰段椎體所受應(yīng)力。兩組模型應(yīng)力峰值最大的椎體均為L2，見表1。
2.2成對樣本分析 配對t檢驗發(fā)現(xiàn)，T12段與L2段P分別為0.21、0.13，均P0.05，故此處應(yīng)用脊柱保護(hù)器o顯著差異，見表2。
3 討論
胸腰段位于活動的腰椎與固定的胸椎之間，包括T11、T12、L1、L2四個節(jié)段。胸椎與腰椎之間關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)排列在解剖結(jié)構(gòu)上由冠狀位轉(zhuǎn)化為矢狀位，椎體受外力作用時其剛度迅速增加[3-4]。脊柱承受軀干與上肢垂直載荷后即刻傳至胸腰段生理彎曲，再經(jīng)骨盆傳至雙側(cè)下肢，從而形成X形分布的應(yīng)力，同時應(yīng)力高度集中的X形中點正是胸腰段部位。由于自上肢傳導(dǎo)的有害應(yīng)力過度集中于胸腰段，無法迅速分散至骨盆及雙下肢，故易造成胸腰段骨折[5]。
臨床研究表明[6]，正常情況下，人體重心部位是脊柱椎體前緣，依靠后部韌帶與肌肉的收縮力及椎體前方重力，形成一個力學(xué)天平，且支點為椎體。兩端正常條件下處于平衡狀態(tài)，但軀體受外力作用而導(dǎo)致重心前傾時，必然增加支點與重心之間的力臂，若需維持平衡狀態(tài)，后部韌帶與肌肉需產(chǎn)生強(qiáng)大的力量進(jìn)行對抗[7]。脊柱保護(hù)器可盡量阻止重心前移，同時可增加后部肌肉后伸力量，以最大限度的平衡脊柱力學(xué)。本研究中脊柱保護(hù)器的主要作用原理如下[8]：①脊柱保護(hù)器可通過與腰圍良好的貼合，將腰腹區(qū)覆蓋，并均勻加壓周圍組織。腹部可作為密閉水囊，起到一定的緩沖作用，從而自椎旁肌分散并吸收由脊柱傳導(dǎo)的應(yīng)力，最終減輕脊柱的應(yīng)力。②脊柱保護(hù)器通過對軀干前傾的有效抑制，促使重心后移，可起到良好的平衡作用。③脊柱保護(hù)器可跨過包圍腹部的腰圍與雙肩的肩帶，通過預(yù)緊力對軀干起到束縛的作用，進(jìn)而較好的分流應(yīng)力。本研究發(fā)現(xiàn)，兩組椎體應(yīng)力均分布于L2椎體后緣、椎板周緣、雙側(cè)上下關(guān)節(jié)突處及雙側(cè)椎弓根處，這與大多數(shù)學(xué)者關(guān)于胸腰段應(yīng)力集中部位的研究結(jié)果相似。另外，觀察組各椎體所承受的應(yīng)力較對照組明顯降低，其中T12與L2段降幅最為明顯，P均
綜上所述，基于有限元的分析結(jié)果，對比研究兩組模型沖擊下載荷力學(xué)的響應(yīng)特性，運(yùn)用脊柱保護(hù)器可有效分散、減小脊柱胸腰段不良應(yīng)力，能夠較好的保護(hù)脊柱胸腰段，值得應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞:生物醫(yī)學(xué)信息檢索;雙語教學(xué);高等教育
0前言
21世紀(jì)全球經(jīng)濟(jì)一體化，科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，英語作為國際上的全球化通用語言，其重要性不言而喻，它發(fā)揮的馬太效應(yīng)已經(jīng)愈來愈明顯。而我國傳統(tǒng)的英語教育更側(cè)重于理論知識的學(xué)習(xí)，對更為實際的語言應(yīng)用能力則有所忽視，尤其是專業(yè)英語的教育存在較大的空白，導(dǎo)致相當(dāng)多的學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)英語的實際運(yùn)用能力有限。但是現(xiàn)如今，無論是各類型企業(yè)還是科研機(jī)構(gòu)，對同時具備良好的專業(yè)知識和高水平的英語應(yīng)用能力的人才的需求非常大。可以說，作為高層次的人才，僅僅具備專業(yè)知識，而英語應(yīng)用能力存在短板會極大地限制專業(yè)水平的進(jìn)一步提高，降低國際交流與協(xié)作的效率，對職業(yè)生涯造成無法低估的傷害。高等教育應(yīng)從多方面入手，努力培養(yǎng)有國際視野的“專業(yè)+英語”復(fù)合型人才，滿足這一需求。雙語教學(xué)作為一種與國際接軌的教學(xué)模式，一方面有利于提高學(xué)生的英語學(xué)習(xí)能力，另一方面可以更快速更全面地獲取專業(yè)相關(guān)的科技進(jìn)展，有利于提升學(xué)生的專業(yè)水平。而生物醫(yī)學(xué)信息檢索是一門關(guān)于信息獲取、知識更新的課程，只有當(dāng)學(xué)生具備良好的英語能力，才能更高效更全面地獲取最前沿的信息，學(xué)習(xí)最先進(jìn)的知識，更好地服務(wù)于生物醫(yī)學(xué)行業(yè)。將雙語教學(xué)應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)信息檢索，是一個事半功倍的方法。①②筆者在生物醫(yī)學(xué)信息檢索的雙語教學(xué)實踐中，總結(jié)了一些方法與技巧，并對其潛在的問題提供相應(yīng)的解決方案。
1方法與技巧
1.1精選教材且及時調(diào)整課程難度
“工欲善其事，必先利其器”，雙語教學(xué)的首要問題便是雙語教材的選擇，教材選擇的好與壞，直接影響著教學(xué)效果的好壞。教育部高等教育司曾提出：“在有條件的高等學(xué)校的某些信息科學(xué)和技術(shù)課程中推動使用國外優(yōu)秀教材的影印版進(jìn)行英語或雙語教學(xué)，以縮短我國與國際先進(jìn)水平的差距，同時也有助于強(qiáng)化我國大學(xué)生的英語水平。”原版外文教材在內(nèi)容上更具有前瞻性、專業(yè)的前沿知識也更加規(guī)范和優(yōu)越，更利于學(xué)生接觸到新知識，選擇原版外文教材也是營造全英文環(huán)境的一個有利措施，可以高效率地學(xué)習(xí)專業(yè)詞匯的使用、專業(yè)內(nèi)容的表達(dá)。但是，到目前為止，我國的生物醫(yī)學(xué)信息檢索的雙語教材選擇比較少。而直接采用美國等發(fā)達(dá)國家的生物醫(yī)學(xué)信息檢索原版教材，其課程內(nèi)容并不一致，而且由于國外教材是按照英文的思維方式編寫的，對于學(xué)生來講難度較大，會對學(xué)生造成很大的學(xué)習(xí)壓力。綜合以上原因，我們在授課中參考了國外的一部分原版教材以后，自編了適合學(xué)生全英文的教材和練習(xí)。該教材兼顧學(xué)生按教學(xué)大綱要求掌握專業(yè)知識和基本技能,重點強(qiáng)調(diào)與現(xiàn)行的生物醫(yī)學(xué)前沿進(jìn)展的聯(lián)系。最后在教學(xué)實踐過程中，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)和掌握情況隨時進(jìn)行修改和調(diào)整。
1.2多媒體教學(xué)結(jié)合上機(jī)實踐
現(xiàn)代計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及大大減輕了雙語教學(xué)中的困難。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)信息資源的大幅度增長，生物醫(yī)學(xué)信息檢索也更多地在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。為了配合這一現(xiàn)實的應(yīng)用現(xiàn)狀，我們在教學(xué)中采用了教師多媒體講授和學(xué)生上機(jī)實踐相結(jié)合的方式，旨在讓學(xué)生們能擺脫紙上談兵的桎梏，充分地將字面的知識固化為自己掌握的本領(lǐng)，能利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)信息的檢索。教師在教學(xué)中利用課件控制，對臨場情況做出及時的響應(yīng)調(diào)整教學(xué)策略和學(xué)習(xí)內(nèi)容，以適應(yīng)動態(tài)教學(xué)環(huán)境所帶來的變化。在多媒體演示教學(xué)環(huán)境中，老師可將操作過程和所得到的結(jié)果展現(xiàn)在學(xué)生面前，讓學(xué)生親自動手操作，以使學(xué)生對知識的理解更加具體透徹。上機(jī)實踐使得整個教學(xué)環(huán)境由靜態(tài)向動態(tài)轉(zhuǎn)變。這個方式一則是充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動性，從老師“教”轉(zhuǎn)化為學(xué)生“學(xué)”，二則有利于學(xué)生將理論學(xué)習(xí)和技能提升有機(jī)地結(jié)合在一起。這一方式在沒有增加學(xué)時的情況下，本科生的生物醫(yī)學(xué)信息檢索課程的教學(xué)質(zhì)量有了比較大的提升，得到學(xué)生的普遍好評。
1.3小班教學(xué)增強(qiáng)師生交流
雙語教學(xué)要考慮到學(xué)生之間的水平差異，采用小班教學(xué)的模式。我們在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)雙語教學(xué)的最大困難在于學(xué)生之間存在專業(yè)英語水平的差異，尤其是對于生源來源廣泛的民族院校，這種情況尤其突出，教師如何平衡這種差異、并且及時調(diào)整教學(xué)的進(jìn)度和難度是重中之重。而小班教學(xué)的方式能夠保證信息的充分交流和師生的順暢溝通，有利于增進(jìn)學(xué)生對專業(yè)知識的理解和應(yīng)用，也可以給授課老師及時反饋。小班教學(xué)可以營造一個良好的每個人都可以參與其中的雙語氛圍，獲得更好的教學(xué)效果。
2問題與對策
2.1加強(qiáng)專業(yè)英語學(xué)習(xí)
筆者在雙語教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，教學(xué)效果的好壞很大程度取決于學(xué)生自身的英文水平，尤其是專業(yè)英文水平。當(dāng)學(xué)生的專業(yè)英文水平有限的時候，會出現(xiàn)不能理解關(guān)鍵詞的準(zhǔn)確含義、無法閱讀摘要的主要內(nèi)容，進(jìn)而不能獲得所需要的信息。在這種情形之下，無論老師如何講授信息檢索的原理，介紹信息檢索的方法，對于學(xué)生來講，都會出現(xiàn)茫然不知所措的狀態(tài)。比如說指定檢索癌癥相關(guān)信息，部分同學(xué)只知道cancer可以表示癌癥，不知道還有tumor、carcinoma也可以表示癌癥，并且詞義在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域存在差異。再比如，在表述胃癌的時候，可以用stomachcancer，也可以用gastricCancer。針對這一情況，筆者在授課之初會詳細(xì)講解MeSH（MedicalSubjectHeadings），即由美國國家醫(yī)學(xué)圖書館建立的一套完整詳細(xì)的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的主題詞庫。同時，筆者也建議先導(dǎo)課的專業(yè)課老師在授課的過程中，盡量采用全英文幻燈片展示，中英文對照學(xué)習(xí)的方式。上述措施可以有意識地幫助學(xué)生擴(kuò)大專業(yè)詞匯量和幫助學(xué)生理解專業(yè)描述，進(jìn)而幫助學(xué)生克服雙語教學(xué)中的最大障礙。這是從根本上解決雙語教學(xué)對于學(xué)生來說較為困難的方式，也唯有真正具備良好的專業(yè)英語水平才可以從本質(zhì)上掌握生物醫(yī)學(xué)信息檢索的方法，才能夠滿足今后的學(xué)習(xí)和工作的需求。另一方面，對于生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫的英文界面不熟悉才會增加學(xué)生學(xué)習(xí)的難度。筆者比較困惑的是，在上課之初，一部分同學(xué)不太理解starmenu的含義，對于全英文界面的數(shù)據(jù)庫NCBI（NationalCenterforBiotechnologyInformation），ScienceDirect，Highwire，以及軟件Endnote初次接觸的時候更是如同看天書。這本身并不困難，但是會極大地增加學(xué)生的心理壓力，所以這需要授課老師對界面進(jìn)行詳細(xì)的講解和介紹，并給予學(xué)生足夠的時間去熟悉界面，達(dá)到能夠熟練掌握的水平，消除學(xué)生的畏難心理。
2.2循序漸進(jìn)
為了避免在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生出現(xiàn)習(xí)得性無助的情況，雙語教學(xué)一定要采用循序漸進(jìn)的方式進(jìn)行。切忌一開始就加重學(xué)習(xí)任務(wù)加大學(xué)習(xí)難度，這樣的結(jié)果是多數(shù)同學(xué)會跟不上老師的進(jìn)度，產(chǎn)生嚴(yán)重的厭學(xué)心理，進(jìn)而會完全放棄這門課程的學(xué)習(xí)。教師授課以前需要對學(xué)生的英文水平和專業(yè)覆蓋面有一個大概的了解，和學(xué)生溝通交流他們的學(xué)習(xí)興趣、需求和困難所在，并根據(jù)獲取的信息結(jié)合教學(xué)大綱及時調(diào)整授課的內(nèi)容、重點和難點。當(dāng)學(xué)生第一次接觸到該門課程的雙語學(xué)習(xí)時，教師需利用其最初的新奇感和參與意識激發(fā)同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，從簡到難的學(xué)習(xí)進(jìn)度中，讓同學(xué)們自主地參與到課程的學(xué)習(xí)中來，收獲到成功的喜悅是進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)的強(qiáng)大動力。教師在課堂講授中要循序漸進(jìn)地增加英語表達(dá)的比例，在遇到部分專業(yè)詞匯時需要做詳盡的中文解釋；在遇到英文表意較為復(fù)雜的情況也需要輔以中文指導(dǎo)，全場和學(xué)生保持溝通順暢，把握教學(xué)難點和內(nèi)容。雙語授課不能單純?yōu)榱擞⑽谋磉_(dá)而表達(dá)，忽視了學(xué)生在課堂上專業(yè)水平的提升。同時也可以讓學(xué)生自發(fā)組成學(xué)習(xí)小組，讓英語基礎(chǔ)比較好的同學(xué)帶動其他同學(xué)的學(xué)習(xí)，同學(xué)之間互相促進(jìn)互相合作，形成一個良好的互動氛圍，從教師的“教”徹底轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的“學(xué)”，讓所有的同學(xué)參與到這個過程中來，避免個別同學(xué)落后于集體學(xué)習(xí)進(jìn)度的情況。
3結(jié)語
雙語醫(yī)學(xué)信息檢索這門課程既有利于學(xué)生英語應(yīng)用能力的提高，同時也有利于學(xué)生專業(yè)知識的擴(kuò)展和深化，可以極大地增強(qiáng)學(xué)生在今后的深造和就業(yè)中的競爭力。雖然這門課中還存在很多問題有待我們做進(jìn)一步思考與改進(jìn)，但是只要我們勇于拓新，這門課一定會發(fā)揮其作用、展現(xiàn)其價值。隨著高等教育中教育理念的更新，雙語教學(xué)在醫(yī)學(xué)信息檢索教學(xué)課中的運(yùn)用會真正服務(wù)于學(xué)生，服務(wù)于社會。
注釋
①肖鳳玲.醫(yī)學(xué)信息檢索課雙語教學(xué)探析.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2009.19(36):149-150.
關(guān)鍵詞： 步態(tài)研究 研究方法 正常步態(tài) 不正常步態(tài) 應(yīng)用
人出生后大約12―15個月就開始獨(dú)立行走。此后一生中，步行成為人體活動最基本的方式之一，人的步行姿態(tài)在一定程度上是與人體所處生物學(xué)因素及環(huán)境因素相互作用的體現(xiàn)。步態(tài)分析是對人體步行從運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、肌肉工作特征及其運(yùn)動控制等方面，進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究。研究者們通過對步行姿態(tài)（步態(tài)）的研究，對人的行走功能進(jìn)行評定、對疾病的恢復(fù)效果進(jìn)行評價、對不正常步態(tài)進(jìn)行矯正、對行走輔助功能提供參考。步態(tài)研究已經(jīng)成為生物力學(xué)及醫(yī)學(xué)界的一個重要課題，國內(nèi)外學(xué)者們對此做了廣泛而深入的研究。本文通過對步態(tài)研究的方法、研究進(jìn)展等方面作綜述，希望為以后步態(tài)問題的深入研究提供參考。
1.步態(tài)研究的方法的發(fā)展
隨著人類科技的進(jìn)步，步態(tài)研究的方法在不斷更新。從原始的肉眼觀察、簡單工具測量到應(yīng)用數(shù)碼攝像技術(shù)、計算機(jī)模擬，到目前最為先進(jìn)的步態(tài)系統(tǒng)研究方法。方法的更新和進(jìn)步使步態(tài)研究更加準(zhǔn)確和豐富，為人類的健康作出了巨大的貢獻(xiàn)。
1.1肉眼觀察法
19世紀(jì)德國生理學(xué)家webers兄弟首先發(fā)表了對人體的基本位移形式―步行的研究。由于受到當(dāng)時條件的限制，他們采用了觀察法，通過素描及繪畫的方法對步態(tài)進(jìn)行了描述［1］。這也是較早對人體步態(tài)的研究之一。很顯然，這種方法的精確性差，而且僅能夠粗略地描述人體的步態(tài)。所以，這種方法隨著時代的發(fā)展已經(jīng)不再為人們所采用。但是，他們的研究方法引發(fā)了人們對步態(tài)研究的無窮探索。
1.2走紙法［2］
走紙法是一種較為古老的步態(tài)研究方法。它是通過對測試者所走過的足跡進(jìn)行測量，借助簡單的工具進(jìn)行步態(tài)分析的方法。這種研究法所能得到的參數(shù)很少，而且測試的工作量較大，且因為測量工具問題誤差較大。至今，這種方法逐漸被淘汰。從研究方法學(xué)來說，這種方法是人類利用測量工具研究步態(tài)的開始。
1.3攝影攝像法
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們開始利用性能較高的攝影攝像技術(shù)分析人體步態(tài)。使用兩到三臺互相垂直的攝像機(jī)對人體正常步行進(jìn)行拍攝。然后利用計算機(jī)分析系統(tǒng)對步態(tài)參數(shù)進(jìn)行測定。這種方法的精確度較高，參數(shù)分析的范圍比以往任何方法都要大。通過這種方法，我們可以得到步態(tài)的時間、空間、時間―空間參數(shù)，包括人體步行時的重心曲線，肢體各關(guān)節(jié)的運(yùn)動曲線等。通過這些數(shù)據(jù)，我們可以對人體步行的穩(wěn)定性、協(xié)調(diào)性、節(jié)奏性、對稱性進(jìn)行評價，從而為疾病恢復(fù)、步態(tài)矯正、假肢研制等提供重要的參考。這種方法的缺點是反饋速度慢，以及對一些力學(xué)參數(shù)的測定無能為力等。所以目前研究者主要用攝影攝像法與三維測力臺配合使用，使研究更加全面，更加有說服力。
1.4三維測力臺法
這種方法是讓測試者在測力臺上按測試要求正常步行，測力臺的內(nèi)部的電阻受壓后，應(yīng)變片因拉伸或壓縮而產(chǎn)生電阻的電信號變化，通過放大后進(jìn)入連接的計算機(jī)處理［3］。通過這種方法，我們可以獲得步態(tài)的力學(xué)參數(shù)，如足底壓力分布、空間各方向的分力、與地面的支撐反作用力等。通過這些參數(shù)，我們可以對行走的穩(wěn)定性、對稱性等進(jìn)行評價。目前這一技術(shù)已經(jīng)比較成熟，典型的有kistler測力臺和AMFI測力臺。測力臺所得力學(xué)參數(shù)與數(shù)碼影像分析所得的時空參數(shù)相結(jié)合，綜合人體相關(guān)生理知識，我們已經(jīng)能夠?qū)Σ綉B(tài)進(jìn)行較為精確的描述。
1.5步態(tài)分析系統(tǒng)法
它由計算機(jī)、測力板和測角儀組成，利用隨身攜帶的單片機(jī)，記錄由測角儀測得的關(guān)節(jié)角度信號，并由與測力板以及安裝在步行道上的壓力開關(guān)相連的光電裝置，控制單片機(jī)和測力板的同步周期采樣，測試完畢后，用串行通訊方法將單片機(jī)的采樣信號輸入計算機(jī)處理，而整個步行采用無電線連接測試，并針對以往簡易步態(tài)測試裝置不能確定人置的不足，建立了能確定著地足位置的積分方程，再利用測角儀測得的關(guān)節(jié)角度信號和用多剛體力學(xué)建立的人體步行運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)程序，使得它像各種先進(jìn)的紅外步態(tài)分析系統(tǒng)一樣，計算出步行的各種能量變化、人體行走位置、關(guān)節(jié)受力和肌肉力矩等。我國也開展了各種簡易步態(tài)分析系統(tǒng)的研究，較有代表性的工作有：微機(jī)化步態(tài)分析系統(tǒng)［4］和靴式步態(tài)分析系統(tǒng)［5］。
2.步態(tài)研究的進(jìn)展及對人類健康所作的貢獻(xiàn)
2.1對不正常步態(tài)的研究及對人類健康的貢獻(xiàn)
所謂不正常步，即步態(tài)特征的變化超出正常范圍。whittle（1996）列出四點被視為不能正常行走的特點，一是兩腿不能交替支持人體重量，二是在單腿支撐時不能靜力性或動力性保持平衡，三是擺動腿不能前擺到一位置上從而變?yōu)橹蔚淖饔茫氖橇α坎蛔阋粤钕轮苿拥耐瑫r帶動上肢。異常步態(tài)有時很明顯僅憑肉眼觀察就可看出，而有時必須通過實驗儀器才可以得出步態(tài)異常。
近年來，以步態(tài)分析的方法來評估及治療肌肉骨骼和神經(jīng)方面的研究發(fā)展迅速，并由此進(jìn)一步推動了對不正常步態(tài)的深入研究。這方面的研究很多，如劉永斌［6］等人對三截一癱殘疾者進(jìn)行步態(tài)測試，以反映人體行走姿態(tài)變化時間歷程的周期、時相及反映支撐反力的三維離曲線為基礎(chǔ)，用特征函數(shù)的基本概念進(jìn)行歸類組合，提出5個相應(yīng)的經(jīng)驗公式，以此對三截一癱患者的行走功能進(jìn)行評定。Rozendal［7］等通過三維步態(tài)分析系統(tǒng)提供三維平面的地面與反力的向量圖，繪出偏癱病人足―地接觸力的向量環(huán)，可以發(fā)現(xiàn)健側(cè)和患側(cè)下肢的力量環(huán)和形態(tài)明顯不同，借此可客觀評定步態(tài)異常機(jī)理。Granataetal.（2000）［8］通過步態(tài)分析，研究延長肌腱的治療方法對兒童腦癱病人的影響，等等。除此以外，臨床步態(tài)實驗室也在不斷增加。對于不正常步態(tài)的研究，可以幫助早期偏癱、腦癱等功能性疾病的診斷，還可以通過矯正促進(jìn)疾病的恢復(fù)。醫(yī)學(xué)界正在越來越多地應(yīng)用步態(tài)研究成果為人類健康服務(wù)。
2.2對正常步態(tài)的研究及應(yīng)用
一個正常的步態(tài)周期，通常由腳跟著地開始，至同側(cè)腳跟再次著地為止，包括支撐和擺動階段［9］。對正常步態(tài)的研究主要是從步態(tài)的時間、空間、時―空、力學(xué)等參數(shù)入手研究各年齡段、各類不同職業(yè)的群體、不同形體特征的步態(tài)差異，對人類的步行規(guī)律及相關(guān)影響因素進(jìn)行探討。
國內(nèi)外研究主要集中于老年人、兒童等特殊人群的步態(tài)。而對于成年人特別是與步態(tài)與運(yùn)動能力的關(guān)系的研究較少。如Hills and parker（1991）［10］研究表明身高與步幅顯著相關(guān)。Mann and hagg（1980）研究表明，正常兒童以自然步速行走，支撐時間是整個步行周期的62%，且支撐時間似乎并不隨年齡而變化。只有在步行節(jié)奏改變時，如跑或快速步行時變化才比較明顯，其他學(xué)者的研究也支持了這一點。另外，granata，abel，anddamiano（2000）［11］對下肢關(guān)節(jié)角度和關(guān)節(jié)角速度的變化做了研究，指出步行時關(guān)節(jié)角度的大小是與肌肉的活動和發(fā)力是相關(guān)的。北京體育大學(xué)趙芳、周興龍等（1996）［12］分析139名普通中老年人在正常步行下的步態(tài)，其目的是研究從中年到老年這一衰老過程步態(tài)指標(biāo)的變化，希望能將步態(tài)指標(biāo)作為中老年人體質(zhì)衰老的評價標(biāo)準(zhǔn)。另外，一些學(xué)者對肥胖兒童、長期負(fù)重、高跟鞋等對步態(tài)的影響也做了一些研究。這些研究對于人體步態(tài)矯形，塑造人的形體美，以及利用人體步態(tài)參數(shù)為肢體殘疾者制作合適的假肢，促進(jìn)青少年形體的健康發(fā)展等起到了巨大的作用。不足的是對健康成年人步態(tài)與身體功能、步態(tài)與人體運(yùn)動功能關(guān)系的研究還較少，相信隨著研究手段的日益完善，這方面會取得較大的進(jìn)步。
3.討論
3.1隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對步態(tài)研究的方法也日益完善。從原始的觀察法、走紙法等發(fā)展到準(zhǔn)確全面的影像技術(shù)、測力臺技術(shù)和步態(tài)測試系統(tǒng)。國內(nèi)外很多學(xué)者仍然在努力嘗試研究更為科學(xué)的研究方法，并且陸續(xù)有報導(dǎo)。另外，因應(yīng)醫(yī)學(xué)上對病態(tài)步態(tài)分析應(yīng)用的要求，臨床步態(tài)實驗室不斷增加，并且朝向?qū)嵱眯浴?zhǔn)確性、系統(tǒng)性、低成本方向發(fā)展。
3.2隨著研究方法的不斷進(jìn)步，步態(tài)研究也在不斷深入，通過對正常步態(tài)從時間、空間、時間―空間、力學(xué)等參數(shù)的測定，對人體正常行走的規(guī)律及不同人群的步態(tài)特征的研究也取得了很大的成功。對一些特殊形體如肥胖、長期負(fù)重及等人群的步態(tài)也開始研究。這些研究對評價人體行走功能、矯正不正常步態(tài)等提供了科學(xué)的依據(jù)。病態(tài)步態(tài)方面的研究如“三截一癱”者步態(tài)，為科學(xué)診斷及恢復(fù)治療、恢復(fù)評定提供了重要參考。不足的是，對步態(tài)與運(yùn)動功能的關(guān)系，健康成年人步態(tài)與身體功能的關(guān)系等的研究還較少，希望這方面能夠引起研究者的重視。
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【關(guān)鍵詞】 椎體；生物力學(xué)；橫截面積；掃描法
目前，應(yīng)用生物力學(xué)指標(biāo)對骨骼的相關(guān)性能進(jìn)行描述是十分有效的研究方法之一，在運(yùn)動醫(yī)學(xué)及骨質(zhì)疏松癥領(lǐng)域進(jìn)展較快，特別是在動物實驗中，直接通過對動物骨標(biāo)本進(jìn)行生物力學(xué)相關(guān)指標(biāo)測試，觀測相關(guān)指標(biāo)的變化，即可得出機(jī)體骨骼性能變化的情況。骨生物力學(xué)檢測指標(biāo)中，極限強(qiáng)度、破斷強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)剛度均由相關(guān)檢測數(shù)據(jù)計算得出，而這其中，橫截面積是極為重要的數(shù)據(jù)，通過一定的方法計算出骨骼受力部位的橫截面積就顯得非常關(guān)鍵了［1］。
通過觀察實驗動物(如大鼠)股骨的生物力學(xué)性能指標(biāo)的變化可以推斷其皮質(zhì)骨性能的改變，推斷松質(zhì)骨性能變化通常則是觀察其腰椎生物力學(xué)指標(biāo)的變化。目前，椎體橫截面積的計算方法是根據(jù)阿基米德定理通過椎體的浮力計算所得，此方法技術(shù)成熟，應(yīng)用最為廣泛，已經(jīng)得到普遍公認(rèn)［2，3］。
具體測試過程為：首先用游標(biāo)卡尺測量出椎體的高度(H)；用分析天平稱取椎體濕重(G1)，再應(yīng)用分析天平稱取椎體浸沒在蒸餾水的重量(G2)，求兩重量之差(G1-G2)即可得椎體在蒸餾水中所受浮力(F)，水的密度(ρ)與重力加速度(g)的乘積再除椎體在蒸餾水中所受浮力(F)，數(shù)學(xué)公式表述為F/ρg，即可得到椎體體積(V)；最后求椎體體積(V)與椎體高度(H)，數(shù)學(xué)公式表述為V/H，即得到椎體的橫截面積。總的數(shù)學(xué)計算公式可寫為： (G1-G2)/ ρg H從上述計算椎體橫截面積的描述中我們不難看出其中的計算過程比較麻煩，由于實驗中稱取椎體浸沒在蒸餾水中的重量一般均應(yīng)用精確度較高的分析天平，而分析天平在測量時要求較高，如干燥、空氣流動較小等，在應(yīng)用分析天平稱取椎體浸沒在蒸餾水中的重量的實際操作中就顯得過于復(fù)雜，而且因為干擾因素相對多，也可能造成誤差相對較大。而在動物實驗中，應(yīng)用最廣泛的大鼠椎體的體積小、重量輕，這樣的小標(biāo)本在具體操作中顯得很不方便。另外，椎體生物力學(xué)實驗中，實驗前椎體標(biāo)本需要作一定處理，目前通常的處理方法是處死動物后取出腰椎，剪除椎體上下椎間盤、棘突及附件，并用細(xì)砂紙打磨成上下平面平行且與縱軸垂直的三棱柱［4］。正是因為這樣的打磨手段，然后通過浮力的方法檢測，這樣不可避免地會產(chǎn)生與方法不夠嚴(yán)密相關(guān)的誤差。因為椎體外層較薄的皮質(zhì)骨在打磨中受損甚至完全去除，這樣在將其浸沒水中測量計算其體積時，水將會進(jìn)入與外界相通的松質(zhì)骨間隙中，造成計算所得體積值比真實值偏小，這樣就會造成最終計算所得到的椎體橫截面積偏小。因此我們認(rèn)為此方法不僅有操作上不方便的缺陷，而且造成的誤差可能會較大。
正是基于上述考慮，我們對傳統(tǒng)方法進(jìn)行了一些改進(jìn)，設(shè)計了一種便于操作的計算椎體橫截面積方法，我們將之稱為“掃描法”。具體操作方法如下［5］：將磨制好的椎體豎直置于掃描儀上，經(jīng)掃描后存儲BMP圖像。分別掃描椎體上下兩底面。然后采用Photoshop7．0圖形軟件處理系統(tǒng)對其進(jìn)行分析處理，所得結(jié)果再經(jīng)SP專用軟件分析計算上下兩底面面積，兩底面面積求平均值即為椎體橫切面積。掃描后通過電腦處理直接求出椎體橫截面積。
“掃描法” 在椎體生物力學(xué)實驗中計算其橫截面積相對目前常用的傳統(tǒng)方法不僅具有著操作方便的優(yōu)點，而且此方法是通過掃描，然后通過圖像直接計算得出結(jié)果，這樣就避免了操作過程中可能產(chǎn)生較大誤差的步驟。
“掃描法”在計算椎體橫截面積中有著傳統(tǒng)方法所不能及的優(yōu)點，不僅簡化了相關(guān)科研實驗的步驟，大大提高工作效率，而且可以最大程度減少誤差，提高實驗的準(zhǔn)確程度。所以我們認(rèn)為此方法可以在相關(guān)研究中推廣應(yīng)用。
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[關(guān)鍵詞] 骨關(guān)節(jié)；創(chuàng)傷治療技術(shù)；組織工程學(xué)；康復(fù)新理念
[中圖分類號] R68 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2013）02（c）-0016-03
骨骼對人體有著重要作用，如果人體骨骼健康得不到保證，人的健康就會受到巨大影響。隨著社會的發(fā)展，骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的病例也在不斷增加，但是骨關(guān)節(jié)治療技術(shù)伴隨著科技的進(jìn)步得到不斷提升。對于骨關(guān)節(jié)的治療有了更新的理念，對于骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的治療依然需要引起更多的重視，明確影響骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷修復(fù)的各種因素，不斷進(jìn)行創(chuàng)新、發(fā)展新技術(shù)，做好相關(guān)護(hù)理工作，促進(jìn)骨關(guān)節(jié)治療技術(shù)的不斷提高。
1 骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷簡述
骨骼作為人體的重要部分，同時也是一個十分重要的器官[1]。作為人體結(jié)構(gòu)的一個支架，骨骼有著至關(guān)重要的作用，負(fù)責(zé)人體支持、承重以及造血、貯鈣和代謝的相關(guān)功能。骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷較為常見并且較為嚴(yán)重，而且具有較高的傷殘率，其主要涉及人體的脊柱、四肢等部位。骨與關(guān)節(jié)損傷所造成的關(guān)節(jié)活動受到限制和骨質(zhì)疏松等一系列問題更是對人的日常生活、學(xué)習(xí)與工作都有嚴(yán)重的影響[2]。骨關(guān)節(jié)一旦受到損傷，人體自身的許多活動功能會受到限制，而且所需要的康復(fù)治療周期通常很長，但是只要及時并且有效地治療，通常可以有最大程度的恢復(fù)。隨著近幾年的醫(yī)學(xué)水平的不斷提高，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，臨床對于骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的治療水平也得到了大幅度提高，并且可最大程度地避免并發(fā)癥和后遺癥，特別是術(shù)前與術(shù)后關(guān)節(jié)的攣縮和部分功能的受限，減少了以后為改善功能而二次治療的手術(shù)過程。骨關(guān)節(jié)損傷的恢復(fù)過程是循序漸進(jìn)的，是一個自然的恢復(fù)過程，而適當(dāng)?shù)恼_的康復(fù)治療會有助于縮短骨關(guān)節(jié)的恢復(fù)時期。
2 影響骨關(guān)節(jié)損傷康復(fù)效果的因素
骨關(guān)節(jié)損傷造成的一系列損傷的恢復(fù)，需要一個較長的恢復(fù)時期，不能夠急功近利。骨折愈合因素、關(guān)節(jié)和軟組織的損傷以及不合理的固定與活動都對骨關(guān)節(jié)的恢復(fù)情況有一定的影響。因此，臨床應(yīng)本著減少后遺癥及并發(fā)癥、提高骨關(guān)節(jié)恢復(fù)效果的原則，結(jié)合醫(yī)療康復(fù)和其他的康復(fù)措施共同實施的方法，來保證骨關(guān)節(jié)損傷能夠恢復(fù)到最佳效果[3]。
2.1 骨折愈合因素
骨折愈合需要經(jīng)過一個漫長的階段，首先是肉芽修復(fù)，其次是骨痂的形成與成熟，最后是骨折骨的重新塑形。因此，為了確保骨折處的順利愈合，需要正確的固定為其塑形。目前，我國已經(jīng)在骨科手術(shù)中采用了許多優(yōu)質(zhì)的器材，對骨折骨進(jìn)行固定，但是骨折骨的上、下關(guān)節(jié)仍會存在活動從而造成二次損害[4]，尤其是靠近關(guān)節(jié)的骨折，還有關(guān)節(jié)處的骨折，都是對于骨折肢體的恢復(fù)不利的因素。
2.2 關(guān)節(jié)損傷因素
關(guān)節(jié)內(nèi)的損傷包括許多方面，主要是關(guān)節(jié)內(nèi)骨折和關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜的損傷，還有關(guān)節(jié)面的粗糙所引起的疼痛加劇，關(guān)節(jié)軟骨的損傷加快。特別是軟骨盤的損傷，更容易影響關(guān)節(jié)功能的運(yùn)轉(zhuǎn)，并會伴隨著難以忍受的疼痛；關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性主要是受韌帶的影響，而對于關(guān)節(jié)的運(yùn)動功能又由穩(wěn)定性決定，故關(guān)節(jié)滑膜的損傷所導(dǎo)致的急或慢性炎癥會對關(guān)節(jié)的運(yùn)動功能有必然的影響[5]。
2.3 軟組織損傷因素
受目前科學(xué)技術(shù)的限制，臨床還不能對軟組織損傷的輕重程度做出較為準(zhǔn)確的判斷，臨床醫(yī)師通常是根據(jù)以往的經(jīng)驗與知識來進(jìn)行判斷，因此，誤診及治療方法不當(dāng)?shù)那闆r時常發(fā)生。受傳統(tǒng)方法的不良誘導(dǎo)，對于軟組織損傷的處理方法往往采用外固定，會造成軟組織的恢復(fù)不完全，為以后再次損傷和運(yùn)動過程中疼痛埋下了隱患。
2.4 疼痛
關(guān)節(jié)疼痛有多方面的原因，包括損傷本身、損傷后的關(guān)節(jié)因創(chuàng)發(fā)性而引起的關(guān)節(jié)炎，還有因組織損傷或修復(fù)不完全所導(dǎo)致的慢性炎癥，這些都會拖延恢復(fù)的過程和影響恢復(fù)的效果。
2.5 固定
依靠現(xiàn)在發(fā)達(dá)的科學(xué)技術(shù)，在大多數(shù)骨科手術(shù)中，需要限制關(guān)節(jié)活動的骨折處明顯減少，目的是不影響患者的正常生活，同時，也為創(chuàng)傷處的恢復(fù)留下足夠的運(yùn)動空間。但是，臨床總是存在特殊病例因關(guān)節(jié)骨折處受限制而造成生活上的不便[6]。為確保損傷組織的正常恢復(fù)，需要在術(shù)后對其進(jìn)行合理的固定，限制其活動，以避免二次損傷。
2.6 不合理活動
對于運(yùn)動訓(xùn)練，不合理的運(yùn)動量會造成撕裂的組織得不到恢復(fù)，這是造成損傷后功能受到限制的主要原因和引起慢性疼痛的主要因素。如果早期就進(jìn)行強(qiáng)度大的訓(xùn)練活動，會對組織的損傷恢復(fù)起到相反的作用；而在損傷的后期如果為了改善功能，已經(jīng)被修復(fù)的組織可能會因大強(qiáng)度的訓(xùn)練而重新被撕裂，如果產(chǎn)生了新的粘連，相關(guān)的關(guān)節(jié)功能可能就被影響，使得最終的關(guān)節(jié)恢復(fù)陷入了絕境[7]。
3 骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷治療技術(shù)應(yīng)用分析
四肢創(chuàng)傷是骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷中的最為常見的一種傷病，占所有骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的60%～70%，其中以四肢骨折以及關(guān)節(jié)脫位最多見。近年來隨著技術(shù)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，醫(yī)療水平有了長足的進(jìn)步，且治療觀念以及方法都有了很大改善。對于骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的治療，很多都是按照復(fù)位、固定以及進(jìn)行功能恢復(fù)相關(guān)鍛煉進(jìn)行的。這種治療方案的核心環(huán)節(jié)是固定，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，這種治療技術(shù)在理論以及相關(guān)方法上都得到很大的提升，同時在實踐中得到很大的成功[8]。此種治療方案在治療過程中也存在一定的問題，這些問題值得研究。首先需要考慮的是應(yīng)力遮擋效應(yīng)，應(yīng)力遮擋效應(yīng)可以導(dǎo)致鋼板下組織缺血，進(jìn)而引起骨質(zhì)疏松。交鎖髓內(nèi)釘固定以后，也會在相應(yīng)的骨折部位出現(xiàn)應(yīng)力遮擋效應(yīng)，這就增加了對骨折進(jìn)行修復(fù)的困難。因此，在進(jìn)行治療時，需要特別注意局部軟組織供血以及加強(qiáng)對骨膜的保護(hù)。
非手術(shù)治療技術(shù)在臨床中得到了大量的應(yīng)用，包括夾板、支具療法以及錐點狀鋼板和支撐式固定等，同時還包括動力式交鎖髓內(nèi)釘以及骨外固定器等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，其不僅可以幫助患者很好地恢復(fù)，也解決了很多難題。我國早在20世紀(jì)五六十年代就已經(jīng)開始使用小夾板以及支具療法，并取得了一定的效果。但是在使用的時候缺乏合理的限制，導(dǎo)致由于濫用出現(xiàn)了很多并發(fā)癥，同時進(jìn)一步影響了這一技術(shù)的不斷深入和發(fā)展。20世紀(jì)70年代，國內(nèi)外的知名教授設(shè)計出了各具特色的骨外固定器，而且在現(xiàn)代四肢骨折的治療中起著更加突出的作用。當(dāng)前，隨著骨科微創(chuàng)技術(shù)以及骨外固定的治療技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和提高[9]，骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的治療將會是更加的合理，治療技術(shù)也會不斷提高，盡管當(dāng)前的骨外固定技術(shù)依然具有很多不完善的地方，但是，其特點一定會得到很好的推廣。
4 組織工程學(xué)及基因治療發(fā)展展望
近20年以來，關(guān)于細(xì)胞生物學(xué)以及生物材料學(xué)的相關(guān)研究都獲得了很大的進(jìn)展，而且隨之誕生了一門新興的學(xué)科――組織工程學(xué)。組織工程學(xué)的發(fā)展對骨科疾病的治療有了很大幫助，可以實現(xiàn)骨的再生以及完成骨損傷的修復(fù)，同時也為相關(guān)問題的解決提供了全新的思路和方法。
當(dāng)前，基因治療在創(chuàng)傷性骨折的研究中具有較高的熱度，國際上很多學(xué)者都在進(jìn)行相關(guān)研究。這種治療方法的實質(zhì)就是將目的基因完成向關(guān)節(jié)骨膜以及軟骨細(xì)胞中，并以此達(dá)到抑制軟骨損壞的目的，同時促進(jìn)軟骨合成。這種方法的實施，主要依托于目的基因的精確轉(zhuǎn)入靶細(xì)胞，并且在穩(wěn)定的環(huán)境下，準(zhǔn)確的表達(dá)信息。在相關(guān)組織以及骨細(xì)胞的修復(fù)再生過程中，很多基因治療成果以及臨床研究都來自實驗研究，但是已經(jīng)展示出十分誘人的前景[10]。
雖然通過組織工程學(xué)的研究和發(fā)展為當(dāng)前的骨關(guān)節(jié)以及骨損壞相關(guān)問題的解決提出了新方法以及新技術(shù)，但是很多問題依然需要繼續(xù)研究以待解決，如細(xì)胞老化和生長因子的恰當(dāng)發(fā)揮以及基因突變的相關(guān)問題等。總之，組織工程學(xué)以及基因治療技術(shù)治療方法目前僅僅局限于實驗研究階段，因而基因治療技術(shù)在今后的發(fā)展中依然是值得重視的研究課題。可以預(yù)計，隨著醫(yī)療水平的不斷發(fā)展，骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的治療技術(shù)一定會得到很大提升。
5 骨關(guān)節(jié)功能康復(fù)新理念
骨關(guān)節(jié)功能的修復(fù)以及重建主要是為了恢復(fù)其原有的生理功能，同時又強(qiáng)調(diào)將手術(shù)、功能訓(xùn)練以及假肢矯形器進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。傳統(tǒng)觀念缺乏對康復(fù)的正確認(rèn)識，忽視了康復(fù)訓(xùn)練過程中的手術(shù)作用，而手術(shù)治療是康復(fù)過程中的重要環(huán)節(jié)以及手段。而且康復(fù)訓(xùn)練作為一個長期的工作，需要具有過硬的心理素質(zhì)以及耐心，而且治療過程也更加復(fù)雜，因而在治療過程中及時的進(jìn)行準(zhǔn)確評估[11]，加強(qiáng)與患者家屬的交流和溝通，盡量取得他們的配合以及理解，對治療的成功有著積極重要的作用。
另一方面，針對現(xiàn)在的科學(xué)發(fā)展趨勢，微創(chuàng)康復(fù)的理念已經(jīng)逐漸開始成為人們關(guān)注的焦點，但是在臨床上卻很少有人提及“微創(chuàng)治療”。實際上，如何將骨關(guān)節(jié)功能和重建醫(yī)療的損傷降低到最小[12]，使得患者的身、心兩方面都受到最小的損害，至今仍是該領(lǐng)域最為重要的研究課題。同樣不可忽視的是康復(fù)過程中所伴隨的疼痛感，利用電刺激來為外周神經(jīng)定位使之持續(xù)置管神經(jīng)阻滯麻醉是當(dāng)前最為有效的控制疼痛的選擇。簡而言之，對于疼痛的控制是個極其復(fù)雜的問題，根據(jù)最新的臨床研究證明，控制骨科疼痛的最有潛力的發(fā)展方向就是多學(xué)科、多種藥物結(jié)合，利用生物-心理治療的模式，這是以后值得重視和研究的方向。
骨關(guān)節(jié)康復(fù)的主要途徑除醫(yī)療技術(shù)外，還必須正視團(tuán)隊合作和患者內(nèi)心的心理活動以及整個社會對其的影響，并需要站在一個較高的高度，通過正規(guī)地系統(tǒng)地確定長期的治療方案，嚴(yán)謹(jǐn)有序地實施整個的治療計劃。
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