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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，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篇生物醫學與生物技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
生物醫學工程專業培養目標
本專業培養具備生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力，能在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其它電子技術、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、教學及管理的高級工程技術人才。
培養要求
生物醫學工程專業學生主要學習生命科學、電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識，受到電子技術、信號檢測與處理、計算機技術在醫學中的應用的基本訓練，具有生物醫學工程領域中的研究和開發的基本能力。
生物醫學工程專業就業方向
本專業學生畢業后可可以在醫療儀器企業的研發機構、生物醫學工程及相關學科的科研單位、大型醫院的設備中心、高等院校等地方工作，也可以做國家公務員。相關行業(如IT，儀器儀表等)。
從事行業：
畢業后主要在醫療設備、護理、制藥等行業工作，大致如下：
1 醫療設備/器械;
2 醫療/護理/衛生;
3 制藥/生物工程;
4 新能源;
5 電子技術/半導體/集成電路;
6 其他行業;
7 計算機軟件;
8 儀器儀表/工業自動化。
從事崗位：
畢業后主要從事算法工程師、售后工程師、銷售工程師等工作，大致如下：
1 算法工程師;
2 售后工程師;
3 銷售工程師;
4 硬件工程師;
5 維修工程師;
6 注冊專員;
7 技術支持工程師;
8 產品經理。
生物醫學工程專業就業前景
生物醫學工程專業就業前景還挺好的。生物醫學工程專業這個名字大家一聽到就會以為是醫學專業，其實它是屬于計算機、電子、醫學交叉的一個專業，生物醫學工程不歸醫學類專業管轄，而是不折不扣的工科專業，畢業后授予的不是醫學學士，而是工學學士。
目前，生物醫學工程是綜合了生物學、醫學和工程學的理論而發展起來，由于是多學科的有機融合，它與生物學、醫學這些傳統的經典學科又有所不同，也有別于純粹的工程學科。
生物醫學工程是工程學與生命、醫學緊密交叉的學科，它致力于用工程學的手段解決生命、醫學及健康領域的問題，特別是研究、開發創新型的醫療設備、檢測方 法、材料制劑等。生物醫學工程是極具前景的朝陽學科，將在本世紀為整個工程科學、生命科學與醫學科學帶來深遠變革，更將成為促進全民健康事業發展的核心力量。
關鍵詞：生物醫學工程；計算方法；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0119-02
一、引言
《計算方法》綜合了計算數學和計算機科學相關知識，具體研究利用計算機解決數學問題的相關理論和相關方法。該課程作為我校生物醫學工程專業本科學生的課程，目前僅有理論教學環節，教學效果有待提高。本文結合生物醫學工程專業特點，基于我院在醫學影像成像方法的研究成果，借助我校信息學科與計算機學科的優勢，對《計算方法》課程教學改革進行探討。將《計算方法》課程的理論知識應用于醫學成像中，包括CT成像、近紅外光學成像和光致超聲成像等，以期摸索出適合生物醫學工程專業學生的《計算方法》實驗教學體系，培養知識與能力并重、理論與實踐兼顧的創新型生物醫學人才。
二、計算方法課程特點及教學存在的問題
隨著科學技術特別時計算機科學與技術的高速發展，科學計算已成為繼理論分析、實驗研究之后的第三種科學研究手段。計算方法研究利用計算機解決科學問題的相關理論和方法，是科學計算的核心。作為數學理論與工程應用之間的一個紐帶，計算方法在很多學科領域發揮著重要作用，很多高校已將該課程作為學生的必修或選修基礎課程。
計算方法緊密結合數學理論和計算機科學，是數學的一個重要分支，也是理工科學生一門重要的基礎課程。計算方法研究利用計算機解決數學問題的相關理論和方法，強調計算機技術的實際應用和數學算法的工程實現，對學生的動手能力有較高的要求。由于與工程實踐密切結合，該課程的教學必須理論與應用并重。
《計算方法》課程具有以下特點：（1）計算方法課程不僅涉及高等數學中學過的相關理論內容，而且注重運用這些理論去解決問題，而不是理論本身。它有助于加深學生對數學理論的理解和認識。（2）計算方法課程公式較多而且難記。（3）強調對計算機的使用，尤其是在計算機上借助一定的軟件平臺實現相關算法。
生物醫學工程是一門興起于20世紀60年代的交叉學科，涉及化學、數學、物理、藥學、生物t學、電子技術、工程技術、材料、計算機技術和信息技術等眾多學科及領域。該學科綜合了工程學、生物學和醫學的理論和方法，具有綜合性強、知識結構交叉跨度大、發展速度快等特點。從事該專業的本科生不僅需要電子技術、生命科學、電子與信息科學相關的基礎理論知識；而且還需具備生物醫學與工程技術相結合的科學研究能力。由于生物醫學工程學科知識結構的交叉性和綜合性，對高校培養的該專業人才需要更高、更全面的能力素質要求。
我校生命科學技術學院將《計算方法》課程作為大三生物醫學工程與生物技術專業學生的選修課，經過幾年的教學，存在的主要問題如下：
1.《計算方法》課程教學內容照本宣科，與生物醫學工程專業基本無聯系。目前，課程教學內容與生物醫學工程專業以及生命科學技術學院研究方向基本上沒有聯系，結合不夠緊密，沒有將生物醫學工程專業領域涉及的科學計算學生所學專業領域科學計算問題融入教學計劃和教學內容。
2.《計算方法》重點在于理論教學，對數值實驗能力的強調不夠。以往的教學環節中，選用的教材在內容安排上沒有對數值計算過程中實驗過程的描述。老師在授課過程中，忽略了學生數值實驗能力的培養。實際上，這門課程不僅具有完整的理論體系，更是一門實踐性很強的課程，數值實驗在該課程中必不可少。
三、教學改革具體措施
針對上述問題，本文從教學內容、教學模式和考核方法等方面進行研究，結合生物醫學工程專業特點，基于生命科學技術學院科研平臺，加強數值實驗，摸索適合生物醫學工程專業學生的《計算方法》實驗教學體系，培養知識與能力并重、理論與實踐兼顧的創新型生物醫學人才。
1.擴展《計算方法》教學內容。我校《計算方法》課程選用西北工業大學出版社出版的教材《計算方法》，教材內容包括計算誤差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多種迭代法求解線性方程組、特征值和特征向量的計算、最小二乘法求解方程組、曲線擬合、曲線插值、以及數值積分與數值微分等，課程內容大部分涉及的都是數學理論，以及各種方法的詳細推導，教材上的例子主要是簡單的數學問題，與實際應用聯系較小，與生物醫學工程專業更是沒有聯系。我們在教學過程中，結合我院科研以及生物醫學工程專業特點，在理論講解與公式推導的同時，融合醫學成像具體實例，讓學生了解如何在本專業領域運用該課程相關知識。
2.開設《計算方法》實驗教學。為提高學生動手能力，我們在經典計算方法課程內容基礎上，結合生命學院科研項目，加入與生物醫學工程專業相關的應用實例，例如CT圖像重建，計算方法課程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT圖像重建，基于學院CT硬件系統采集的數據，結合合適的成像模型，學生上機編程完成CT圖像重建。通過該實例學生不僅了解了CT成像原理，更掌握計算方法在CT成像中的應用。再例如輻射傳輸方程的求解問題，該問題在生物醫學成像中普遍存在。輻射傳輸方程屬于復雜的偏微分方程，在光學成像前向建模中，需要求解該方程，而計算方法課程中有一章的內容講解偏微分方程的數值求解方法，學生可以開展基于數值方法的輻射傳輸方程求解。同時，我們加大編程仿真，特別要指導學生應用所學知識進行生物醫學工程應用實踐。
3.完善《計算方法》教學模式。《計算方法》課程的目的是讓學生利用計算機，結合一定的軟件工具，解決實際問題。考慮到課程特點，以及學生前期已經學習Matlab語言，我們使用Matlab軟件作為計算方法的編程工具。我們在當前計算方法課程的課堂教學安排中，除了理論教學，還增加仿真實驗。教師在課堂講解時，進行詳細演示，同時要求學生課后進行編程與上機。課后作業采用計算機編程完成，學生提交報告，給出程序代碼以及運行結果。使學生通過仿真實驗掌握計算方法中的理論知識，同時學會編程運用計算方法相關內容解決實際問題，提高動手能力。
4.改進《計算方法》考核方式。傳統《計算方法》課程考核采用筆試形式，主要考查的是學生對基本知識點的掌握情況。本文改革中，我們兼顧知識與能力的評價標準考核學生學習效果。評價標準主要包括：計算方法基本理論知識、基于Matlab工具的編程仿真實現計算方法相關算法、生物醫學工程實際問題解決能力。對于計算方法基本理論知識的考核，采用筆試閉卷形式；對基于Matlab工具的編程仿真實現計算方法相關算法，考核學生在計算機上利用Matlab語言編程實現誤差分析、二分法和迭代法求解方程組、數據插值、數據擬合、數值積分與微分等；對于生物醫學工程實際問題解決能力的考察，給出兩到三個生物醫學應用問題，要求學生根據現有數學模型，基于測量數據問題求解，并給出誤差分析結果。總之，采用形式多樣的考核方式，對學生的綜合能力進行測評。
四、結語
本論文對計算方法課程改革進行了探討，構建教學研用有機結合的計算方法教學體系。通過基礎知識傳授、計算機仿真實驗、醫學斷層成像具體問題實踐，建立包括基礎理論――驗證實驗――應用實踐三個層次的相互銜接的計算方法學教學體系；同時，生物醫學工程專業背景下的算方法教學，融合了包括分子數學、生物、計算機與信息等多學科知識，對學生的理論、實踐與應用能力協同訓練與提升，為多學科交叉復合型創新人才的培養奠定基礎。
參考文獻：
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Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students
CHEN Duo-fang
（School of Life Science and Technology，Xidian University，Xi'an，Shaanxi 710071，China）
關鍵詞：生物科學 健康教育 專業建設方向
中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）03（b）-0044-02
生物科學代表著21世紀自然科學的前沿，是孕育關鍵性突破的學科之一。生物科學是研究生物的形態，結構，生理，分類，遺傳，變異和進化的科學，它以培養基礎性，研究性人才為主。海南醫學院是一個地方性本科醫學院校，為了適應地方經濟的發展需求和學校本身的發展，我校于2009年開設了生物科學專業，學制四年，同時，為了適應就業市場的需要，將生物科學專業設定為健康教育方向。
在專業開設之初，我們通過對一些院校的調研后發現，多數學校的生物科學專業普遍存在著沒有明確的學科定位，專業設置雷同，沒有具體的研究方向和針對性等現象。在教學過程中僅僅以理論課教學為主，缺少實驗教學和專業實踐。這種不顧自身特色和條件，追求時髦，一哄而起，搞形式主義的辦學，既保證不了教學質量，擴大不了辦學規模，又不能辦出其自身特色，也極大的浪費了教育資源。
本文在總結以上專業建設方面遇到的問題和分析國內醫學院校生物科學專業建設與就業市場趨勢的基礎上，闡述了我校在生物科學專業建設的一些做法和體會，以期為醫學類院校生物科學專業建設提供發展思路。
1 明確學科定位
在教育部2001年頒布的“高等學校本科專業目錄”中與生命科學有關的專業主要有三個：生物科學，生物技術和生物工程。許多學校都設置有其中的二個或者二個以上的該類專業。因此，人才培養方案中應使這三類專業有所區別。生物科學是一門基礎學科，它是研究生物的形態，結構，生理，分類，遺傳，變異和進化的科學，它以培養基礎性，研究性人才為主；生物技術是應用自然科學及工程學原理，依靠生物作為反應器，將物料進行加工，以提品為社會服務的技術，它是側重理科，理工管結合的復合型專業，以培養應用性人才為主；而生物工程則是生物技術研究中側重于后期產品處理的部分，是側重工科，理工管結合的復合型專業，仍以培養應用性復合型人才為主。這一分類特點決定了生物科學是基礎性學科，其他兩門應用性學科是在其基礎上，結合其他學科的研究成果發展出來的。
生物科學包括了微生物學，生物化學，細胞生物學，免疫學，育種技術等幾乎所有與生命科學有關的學科，同時又與化學，化學工程學，數學，微電子技術，計算機科學等生物學領域之外的尖端基礎學科相結合，從而形成一門多科學互相滲透的綜合性學科。因而作為生物科學專業的本科生經常面臨哪些基本知識，基本理論應該優先掌握的困惑；而作為教師也經常需要考慮哪些基本知識，基本理論應該優先重點向學生講授，如何培養出適應時展，緊隨世界潮流的生物科學專業人才。在一般綜合性大學中，這個專業的人才是以研究性的培養模式進行培養的，在一般本科醫學院校生物科學專業辦學總體思路是：“夯實基礎，拓寬知識面，立足于現代生物科學技術改造提升傳統產業，因地制宜，辦出特色，面向現代生物技術產業主戰場培養應用型，復合型生物科學人才”。
海南醫學院是地方性醫學院校，其辦學宗旨是為地方培養實用技術應用型人才，因此，生物科學專業建設不能像綜合性大學一樣，而應該從生物科學基礎理論入手，在專業方向上選擇由生物科學衍生的相關實用技術性方向，以就業為導向，培養適應市場需求技術型人才。從應用的角度來認識，生物科學是人類對生物資源的利用，改造并為人類提供服務的一門學科。在此認識的基礎上才能建立科學可行的教育體系，科研體系和管理體系。目前這三個體系涉及的主要研究領域和方向有如下幾個方面：（1）生物化工與材料；（2）環境與環境生態；（3）農業生物技術；（4）生物醫學醫藥工程；（5）食品生物技術；（6）能源生物技術；（7）生物制藥；（8）基礎生物技術；（9）生物工程技術仿生；（10）生物戰劑及其防御；（11）生物檢測檢驗技術。從以上專業方向發展分析，適合醫學院校生物科學應用技術型的專業方向有生物醫學醫藥工程、生物制藥和生物檢測檢驗技術。其中適合我校生物科學發展方向的是生物檢驗檢測。
綜合以上分析，我校的生物科學專業的學科定位是：以培養應用型人才為主的專業，是理工管結合，以理為主的新興復合型專業。通過培養使學生具有扎實的生物科學理論知識，掌握生物技術基本實驗技能，了解學科發展前沿，能在工業，醫藥，食品，環保等行業的企業，事業和行政管理部門從事與生物檢驗檢測有關的應用研究，技術開發，生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。
2 完善課程體系設計
2.1 擴大基礎課教學，增加選修課比例，優化課程體系結構
調整課程結構是課程體系優化的前提。基礎課程一般都具有較高的穩定性和較寬的適應性，是培養和發展學生智能，增強畢業后發展潛力的重要基礎。為此要特別注意加強公共基礎，專業基礎課的教學。同時根據生物科學畢業生去向和我校的學分管理制度，我們在構建生物科學專業課程體系中，大量增設選修課，主要涉及人體解剖生理學，藥理學，細胞生物學，藥物化學，生物技術制藥，微生物檢驗等。通過增設選修課，可以增加專業基礎知識，加強素質教育與能力培養，拓寬專業口徑，使學生更能適應市場需求。
2.2 重視教學內容的改革
在改革課程結構的同時，重視課程內容的調整。教學大綱是進行課堂教學的基本依據，編好教學大綱是進行課堂教學的關鍵環節，對規范課程教學和保證教學質量具有重要意義。課程內容的改革要從教學大綱著手，通過調查，研究和討論，對每門課編制出切實可行的教學大綱，大綱強調突出重點，難點，加強了實踐環節，強調實驗，實習基本技能的掌握。細化各章內容，明確課程交叉內容所屬，例如基本原理部分前面課程已講授，后面應用的課程時就不再細講，確保課程內容不重復，實驗內容不雷同。
2.3 增強師資隊伍建設
根據教學體系和課程體系的教學需要培養和引進理工結合的高層次人才。在學科建設經費和學院的支持下，加強專業基礎課和專業課老師在教學及科研方面能力的提升。對年輕教師特別是非生物背景的教師進行了全方位的培養。建議全體在崗教師加速知識結構調整和知識更新。高素質師資隊伍的建設，有利于推進課程體系和教學內容的改革。為該學科專業的發展奠定了堅實基礎。
2.4 加強實習及畢業環節教學體系的建設
進行素質教育是時代對高等教育人才培養的基本要求。素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。教學實踐環節在培養學生的工程實踐觀念，提高學生的素質，啟迪學生的創新思維，開發學生創新潛能，鍛煉學生創新能力，鞏固理論知識，提高學生實踐動手能力與獨立工作能力，以及培養學生理論聯系實際，分析問題，和解決問題的綜合能力方面具有其它教學環節無法替代的重要作用。在實習及畢業教學環節中，我們主要做了以下兩方面的工作：
（1）制定生產實習的動態監控措施及成績評定體系。評價指標體系是搞好評價工作的基礎，它不僅是對生產實習進行評價的依據，而且會對實習教學環節中的各項工作起到引導和推動作用。因此，一個科學的評價指標體系不僅應能客觀，全面地反映實習教學的水平及其效果，而且還應遵循科學性和可操作性。根據上述原則，我們設計了生產實習評價指標體系。修改，制訂了詳細而具體的生產實綱。摒棄了傳統的提綱式指導大綱，改為具體的以車間或工段為單位的實習要求內容和指導，讓學生充分明確實習的內容和要求，同時，可起到督促實習指導教師的作用。
（2）規范畢業設計（論文）開題報告，提高畢業設計（論文）質量。以表格形式，要求本科畢業論文之前，充分明確該課題的背景、意義、主要研究內容方法、技術路線、工作進度和技術指標等內容，并在全院范圍內進行公開的，正規的開題報告，給該專業的師生提供了一次較好的學術交流機會，有助于拓寬學生的專業視野，活躍學術氣氛，全面提升生物科學專業的畢業設計（論文）質量。與此同時，我們還制定了畢業設計（論文）批改方案，以規范畢業設計（論文）的撰寫，提高畢業設計（論文）質量。
參考文獻
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在醫學院校生物技術專業開設臨床醫學課程，有著迫切需要和實際意義。我校生物技術專業自招生之初就開設了臨床醫學課程。生物技術專業有了臨床醫學的指引，人才培養基礎更加扎實，方向更加明確。同時，具有一定臨床醫學知識的生物醫學人才，能夠更好地將自身優勢輻射到傳統醫學專業上，為臨床醫學的發展提供新視野，開拓新思路，注入新的活力。醫學生物技術已經在臨床醫學的發展中發揮了革命性的作用，如基因工程藥物和疫苗、單抗導向藥物、人工血液代用品等已廣泛應用于癌癥、傳染性疾病和一些遺傳性疾病治療。同時，許多臨床新問題、老難題，也越來越多地依賴于生物技術的發展，相關疾病的基因定位、組織工程、干細胞研究方面也都取得了重要成果。顯然，醫學院校生物技術專業開設臨床醫學課程既是生物技術學科發展的需要，也是臨床醫學發展的需要。
2醫學院校生物技術專業臨床醫學教學現狀和問題
2.1課程體系和教學內容完全照搬臨床醫學專業本科教育
課程體系和教學內容是培養目標的直接反映，是培養人才素質、提高教學質量的核心環節。生物技術專業臨床醫學課程體系和教學內容，應該緊貼生物技術專業實際需求，有針對性地進行設置。然而，目前大部分醫學院校生物技術專業臨床醫學課程體系和教學內容完全照搬臨床醫學專業本科教育，將內科、外科、專科教學內容按照病因、臨床表現、病理、診斷、治療、預防等毫無取舍地灌輸給學生，呈現教師教學無特色、無重點、無思路，學生學習無方向、無興趣的狀態。這與學科設置初衷和社會人才需求脫節，不能培養學生的自主學習能力及創新能力，沒有達到預期效果。
2.2課程目標不明確，考核要求不嚴格
目前大多數醫學院校對生物技術專業臨床醫學教學不夠重視，沒有真正意識到臨床醫學對該專業學生今后發展的重要意義。醫學院校生物技術專業臨床醫學課程目標應該是：使學生具有一定臨床思維，了解臨床醫學前沿和需要，并能在醫學發展和臨床需求中找到生物技術的落腳點、發力點，運用所掌握的生物技術理論知識和技能，從事相關領域的科學研究、技術開發，最終為醫學問題的解決開辟新思路、提供新方法。但是目前醫學院校對于生物技術專業臨床醫學課程目標認識比較模糊，在教學過程中需要學生掌握哪些內容、掌握到什么程度沒有一個明確的標準。考核過程較為敷衍，甚至沒有考核，使臨床醫學課程開設存在“雞肋化”的危險。
3醫學院校生物技術專業臨床醫學教學內容
醫學院校生物技術專業人才培養，在強調基本素質共性的基礎上，應該有不同的培養類型和專業方向。醫學生物技術專業臨床醫學教學內容必須體現職業生涯發展目標，尊重學生多樣性選擇。目前的教學內容和課程體系不能完全符合專業發展和人才培養需要，不能完全適應現代醫學發展需要，不能完全考慮到多樣化、個性化、專業化，因此有必要對醫學院校生物技術專業臨床醫學教學內容進行改革。
3.1緊貼實際，重點突出
臨床醫學是醫學生物技術的出發點和落腳點，在課程設置上除了要整體介紹臨床醫學概況外，重點是要篩選出能夠體現生物技術學科發展價值以及與生物技術知識有交集的內容，體現出醫學生物技術特色和資源優勢，如臨床診斷的新方法，基因診斷、基因治療技術在腫瘤及其他疾病中的應用等；而疾病的臨床表現、物理診斷及常規治療方法等內容應該淡化。這樣才會貼近生物技術專業實際，更好地激發學生學習熱情，避免浪費學生有限的精力。
3.2以臨床問題為向導，以臨床難點為突破
醫學生物技術發展動力就是臨床問題。醫學生物技術的發展已為我們解決了一個又一個醫學難題，開辟了新思路，提供了新方法，已有很多成熟的、新興的生物技術應用于臨床實踐。因此，應將目前臨床上亟待解決的問題和需要突破的難點貫穿在教學中，引起學生的思考和學習興趣，從而更好地把生物技術和臨床醫學結合起來。
3.3著眼前沿，廣泛涉獵
生物技術專業臨床醫學教學內容需要不斷更新和發展。臨床醫學的最前沿往往與生物技術的發展密不可分，因此要把臨床醫學中最新的焦點和熱點引入教學中，讓學生體會醫學生物技術對現代醫學發展的重要性，增強榮譽感和使命感。同時，臨床醫學不斷進展的案例也是很好的教學事例，讓學生了解前輩們是如何發現問題、分析問題、解決問題，并推動醫學科學向前發展的。但也要照顧到醫學發展的冷門分支，給學生拾遺補缺的機會，在大家忽視的老問題上做出新文章。
4醫學院校生物技術專業臨床醫學教學模式
生物技術專業臨床醫學教學模式應該有別于臨床醫學專業，要更加突出多樣性、靈活性和自主性，最大限度調動學生積極性，將課程的作用發揮到最大化。
4.1課堂教學與課外教學相結合，選修和必修相結合
壓縮課堂教學時數，將教學主戰場放在課外，把更多的時間交給學生進行自主學習。增加選修課數量，鼓勵學生選擇自己感興趣的方向進行探索。生物技術專業將來不從事臨床醫療工作，對臨床醫學知識的學習應該是有重點和有取舍的，這個選擇權不應掌握在教師手中，而應留給學生。讓學生在課外通過文獻查閱、學術會議、網絡交流等多種形式，學習對未來職業發展有幫助的醫學知識。
4.2大師進講堂，將導師范圍擴展至臨床學科
師資隊伍建設是實踐教學體系改革的關鍵。目前生物技術專業臨床醫學師資結構中，中級職稱教師比例偏高，真正的大師偏少。應該把臨床醫學的“大腕”請進講堂，因為生物技術專業的導師往往更重視具體的新技術、新方法，而對臨床醫學前沿需求知之甚少，缺少宏觀思路和頂層設計。這些可由臨床導師很好地補充，他們扎根臨床數十年，對疾病的發生發展、治療的難點要點有更全面、深入的認識。要鼓勵學生參與到臨床導師的科研課題及科技創新活動中，使其不僅對原有理論知識和技術有更清晰的認識，還鍛煉了臨床科研思維能力；使學生能更準確地把握現代醫學發展的脈搏，找到自己感興趣、能鉆研、有出路的研究方向，對未來職業發展進行合理的規劃。
4.3啟發為主，傳授為輔
生物技術專業學生將來主要從事科研工作，應該是臨床醫生的益友良師。其臨床醫學教學不應以傳授方式為主，而應采取引導、啟發的方式，加入討論及案例教學，讓學生自己思考問題，用專業特長來分析問題、解決問題。強化學生創新思維和綜合能力培養，在教學環節中啟發學生自主學習和自由學習。在教學方法和教學手段改革中，堅持理論聯系實際、基礎聯系臨床的教學理念，強調教學過程的“四結合”：密切結合科研，密切結合臨床，密切結合實踐，密切結合新進展。
4.4考核評價與教學目的相統一
關鍵詞：生物化學；計量；教學改革
中圖分類號：Q5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-09-0230-1
項目資助：計量特色生物類專業就業競爭力提升研究（HE20041）
21世紀是生命科學的世紀，生物化學是生命科學相關專業的一門重要專業基礎課程。生物化學知識已經滲透到了生命科學的各個學科[1]。中國計量學院生命學院的《生物化學》為校平臺課程，課程組自建院以來，承擔本校生物技術、生物工程、食品科學與檢驗、藥學及生物醫學工程等專業的《生物化學》課程的教學工作。隨著中國計量學院生命學科的發展及形勢的變化，為體現相關專業的“計量”特色，我們積極采取了一系列方法和措施，收到了顯著的成效并積累了相當的經驗。
1 “計量”特色的《生物化學》教學實踐中存在的問題
1.1 生物化學課程的內容難度大而且復雜
眾所周知，《生物化學》屬于生命科學相關專業基礎課程中較難的課程，本課程各種分解與合成等生化反應途徑十分復雜，如許多酶（包括發揮酶的催化活性所需要的輔酶和輔基）的結構非常復雜。生物分子的合成與分解途徑十分復雜，有些生化反應途徑甚至多達數十步,如核苷酸的合成與分解[1]。
1.2 學科發展快、課程內容多，與學時相對較少的矛盾日益突出
隨著學科的交叉和不斷深入，在生物物質代謝及代謝組學等方面的研究更是取得了前所未有的進展[2][3]。然而，現實情況是，課程組成立近7年來，《生物化學》課程的學時數卻未有增長，事實上還有輕微的下降（從2009年起，中國計量學院由每個學分的17個學時改為16個學時，總學時由原來的120減少到112個）。因此，上述問題尤其顯得突出。
1.3 課程內容與生產實踐脫節嚴重
掌握《生物化學》的基本知識對發展有“計量”特色的生物技術、生物工程、食品檢驗和藥學等專業，對理解生命的基本規律具有極為重要且不可替代的作用[4]，同時，掌握《生物化學》的基本知識對生命科學相關專業的其他相關課程的學習也十分必要[5]。因此中國計量學院的《生物化學》課程既具有基礎性，也具有互通性。酶的結構、DNA的復制、轉錄、蛋白質的生物合成、氧化磷酸化的機理等在《生物化學》課程中十分重要的內容。但是，在目前的生物相關產業的生產實踐上鮮有應用。
綜上所述，作為一門重要的基礎課，中國計量學院的《生物化學》在把握學科發展前沿的同時，適應培養、體現“計量”特色以及新的專業教育形勢的需要，將創新意識融入教學的全過程，對我們《生物化學》課程組來說也是一個全新的挑戰。
2 生物化學教學改革實踐
為解決上述問題，我們《生物化學》課程組通過組內討論，并汲取同行的寶貴經驗，采取了以下幾項措施：
2.1 針對現存的問題，修訂新的《生物化學》教學大綱
修訂新的教學大綱,調整教學內容,編寫了新的《生物化學》實驗教材（目前正在編寫理論課程的教材）,自制了《生物化學》教學多媒體課件。我們刪減了和其他課程如遺傳學、分子生物學和基因工程、蛋白質工程等課程重復的內容,增加了生物分子信息傳遞、物質代謝調控等近年來發展迅猛的學科前沿內容。
2.2 鼓勵學生提高自學能力
由于我校《生物化學》開在二年級的第一個學期,許多學生對大學的學習方法還沒有完全適應,有的學生仍然像在中學時那樣,遇到有不懂的地方缺乏正確的方法。因此我們強調區分內容,提倡預習與復習,鼓勵學生提高自學能力。
2.3 注重生物化學理論與生產實踐的聯系
在教學中我們盡可能地理論聯系實際,如蛋白質的分離與純化技術與現代生物工程中蛋白質藥物的分離純化的聯系、酶抑制劑與食品、外來檢疫性害蟲的防治及科學研究中的廣泛應用、基因調節系統研究與基因工程技術的密切關系以及新技術如基因芯片，RNA干擾等在研究基因的結構與功能中的應用等等。既提高了學生對《生物化學》的興趣，又可以教育學生克服應試習慣，爭取能夠比較全面系統地掌握《生物化學》的基本知識。
2.4 加強《生物化學》教學過程中學生創新意識的培養
我們通過在講授生物化學發展中的重大發現時將所涉及到科學家及他們的研究思路和方法作為一項重要內容來介紹,從而使學生不僅獲得知識,同時受到解決問題方法論上的啟迪,這樣十分有利于對學生的創新思維的培養；我們還在總學時不變的情況下增加實驗課時，提高學生的動手能力和對《生物化學》的興趣。
參考文獻
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[3] 成凡.生物化學實驗教學體會及存在的問題[J].山西醫科大學學報(基礎醫學教育版),2003,5(4):398-399.
理工類院校生物醫學工程專業的教育，主要體現于理學、工學及二者有機結合的特色和優勢，如理工類院校在數學、生物、材料、機械、電子、計算機、自動控制、組織工程等學科，具有堅實的教學基礎、豐富的教學經驗、良好的教學資源與條件。研究和解決生命科學及醫學中的重要問題，是生物醫學工程學科教育與發展的宗旨，因此，利用理工科院校的教學資源優勢，培養能利用工程學手段，解決人類生命及健康問題的研究和應用型人才，是理工科院校生物醫學工程專業教育的重要目標。因教學資源與條件的不同，理工科院校與醫科院校、綜合性大學的人才培養目標亦相異。理工科院校側重于培養學生具備扎實的基礎知識，包括數學、物理、電子、機械、生物等學科；熟悉醫學電子儀器、生物醫學信息、計算機、生物材料等相關學科專業知識；善于利用工程學方法與手段，解決專業相關領域的問題。培養目標具有準確的定位與時代性，即一方面能充分利用理工科院校的優勢，體現其在工程學科方面的特色，另一方面，根據學科的交叉性與涉及領域的廣泛性，密切跟蹤學科的發展與社會需求變化，從而培養高素質的復合型高級專業科技人才。
根據教學與科研條件、研究方向的不同，國內理工類院校關于生物醫學工程專業人才的培養目標既具有上述共性，又各有側重與特色。如清華大學提出旨在培養能將現代電子、信息技術、物理、化學、數學和其它工程學原理，應用于研究生命科學的基本問題，能利用工程技術方法解決疾病預防、診治及改善健康、提高生活質量等的高級專業人才；浙江大學則明確培養具有生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學等理論知識、醫學知識和工程技術緊密結合的科學研究和技術開發能力，能在生物醫學電子、醫療儀器、計算機技術、信息產業等部門從事研究、開發、教學及管理的高層次創新型人才；東南大學強調以電子、信息技術生物學、化學和材料學為知識基礎，使學生具備開展與人類健康相關的科學研究及應用開發能力，重點培養學生的研究能力和創新能力，培養具備寬闊視野、思維活躍的精英人才和領軍人才；上海交通大學依托其強大且基礎雄厚的工科和醫學背景，重點培養在生物、醫學和工程技術領域中具有開展交叉研究能力的有創新精神的，能應用物理、化學、材料、電子信息和工程等領域的技術解決生命科學問題的創新型交叉學科人才。華中科技大學生物醫學工程專業培養具備生命科學與光、電、計算機等信息科學有關的基礎理論知識，以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力，能在醫療器械、電子技術、計算機技術、信息等產業部門從事研究、開發、教學及管理的高級工程技術人才。
華南理工大學生物醫學工程專業，始于從碩士研究生人才的培養，我校于1993年獲生物力學碩士學位授予權，1998年，將生物力學碩士點(生物科學與工程學院)與生物電子學碩士點(電子與信息學院)整合為生物醫學工程一級學科專業碩士學位授權點，并開始正式招收碩士生，2002年招收生物醫學工程專業本科生，2004成立生物醫學工程系，2006年獲生物醫學工程一級學科博士點。根據我校生物、電子、材料等學科在科研教學方面的多年積累的與優勢，結合廣東省生物醫學工程產業的發展與需求，將生物醫學工程專業本科培養目標，按要求掌握的知識與具體的能力確定為：
目標1(扎實的基礎知識)：培養掌握扎實的專業基本原理、方法和手段等方面的基礎知識，包括生物醫學、電子技術、信息科學、計算機技術、生物材料、生物信息等相關學科基本知識、基本理論和基本技能的復合型高級科技人才。
目標2(解決問題能力)：培養學生能夠創造性地利用生物醫學與工程技術相結合的研究開發能力，以服務于國內外生物醫學工程產業快速發展的需求。
目標3(團隊合作與領導能力)：培養學生在團隊中的溝通和合作能力，學會按分工要求在團隊中從事具體工作，完成指定任務，進行組織協調，進而能夠具備生物醫學工程領域的領導能力。
目標4(工程系統認知能力)：讓學生認識生物醫學工程的多學科交叉特性，從系統的角度認識與領會生物醫學工程學科的核心與特點。要求從工程系統的角度，運用多種工程技術手段與方法，尋求解決實際問題的方案。
目標5（專業的社會影響評價能力）：培養學生正確理解生物醫學工程對人們日常生活、人類健康所產生的重要影響。
目標6（全球意識能力）：培養學生能夠在全球化的環境里保持清晰意識，積極跟蹤新理論方法、技術的發展，在全球化的背景下認識與把握生物醫學工程學科的現狀與發展。
目標7（終身學習能力）：生物醫學工程畢業生在職業生涯中，需要根據學科、行業發展與崗位要求，不斷更新知識，提升自己的綜合素質，并具備終身學習的能力。
綜觀理工科院校生物醫學工程專業本科生的培養目標，既反映了各校的學科優勢、特色與定位，又具明顯的共性，即強調學科的交叉復合特性，培養能將工程技術和醫學、生物等基礎理論相結合，解決人類生命健康中的問題、提高生活質量的綜合性人才，尤其注重學生的實踐能力與創新能力。
理工類院校的生物醫學工程專業培養特色
在專業特色建設方面，各高校依托各自的學科建設與教學資源優勢，逐漸形成自己的辦學特色。如清華大學持之以恒地進行教學建設與改革，形成了"注重質量，強調實踐，緊密結合科研"的教學特色，清華大學生物醫學工程學科2001年被評為全國重點學科，2006年被評為國家重點一級學科；浙江大學則強調系統掌握計算機技術、信息處理技術、電子技術、儀器技術和生命科學相關的基礎理論知識具有多學科交叉應用能力和國際競爭力的復合型人才培養，為國家級生物醫學工程特色專業建設點；東南大學從1988年開始與南京醫科大學合作，進行7年制工醫雙學位人才培養，2000年開始進行生物醫學工程專業（七年制）本碩連讀人才培養。2007年建立醫工結合生物醫學工程長學制創新人才培養國家人才培養模式創新實驗區，2008年成為生物醫學工程國家特色專業建設點，形成了工醫復合型人才培養的特色，并形成了生物醫學電子學和現代生物技術兩個重要的特色方向；上海交通大學則充分利用附屬醫院的臨床資源，建立與基礎課程相適應的實踐教學體系，強化學生實踐訓練，培養動手操作與創新研發能力，大力推進醫工(理)交叉學科人才培養，積極推進國際合作與交流；華中科技大學華中科技大學自1997年起系統地開展了生物醫學光子學特色方向本科教學體系建設的探索與實踐。基于生物醫學工程學科的特點，借鑒國內外最新教學成果,建立了一套具有生物醫學光子學特色方向的本科教學體系。2011年開始招收“醫療器械”卓越工程師實驗班，按照全新的教育大綱和創新的實驗模式培養面向醫療器械產業發展需要的高端領軍型人才。
華南理工大學生物醫學工程專業經過近10年的本科教育實踐，以電子技術為基礎，以生物醫學電子儀器與生物醫學信息為主，兼顧生物醫學材料、分子生物學及生物信息學，基本形成了多學科方向交叉的知識體系。尤其注重學生基礎知識、實踐能力和創新能力的培養，根據廣東地區生物醫學工程產業的優勢與市場需求，著力培養具有生物醫學工程專業基本素養、基礎扎實、專業知識面廣的復合型高級技術和專業管理人才。近年來，積極與廣東省生物醫學工程領域領軍企業、醫療、科研機構開展聯合培養人才的改革，如自2009年開始，華南理工大學與深圳華大基因研究院共同成立了華南理工大學-深圳華大基因研究院，并開設基因組科學創新班，生物醫學工程專業部分優秀學生從大學三年級開始，即有機會進入深圳華大基因研究院從事生命學科的學習與科學研究；2011年，華南理工大學攜手中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院，共建“華南干細胞與再生醫學英才班”，實行“2.5+1.5”的培養模式，“英才班”將根據學生所屬專業本科培養計劃和干細胞與再生醫學的專業培養要求，為學生制訂個性化的培養方案，將專業理論知識與實踐、學習和科學研究相結合。此外，生物醫學工程專業與深圳邁瑞電子有限公司、汕頭超聲儀器研究所、廣州總院、南方醫院、廣東省人民醫院、中山大學附屬腫瘤醫院和廣州醫學院附屬腫瘤醫院等單位建立了密切的聯系，為學生的實踐、實習提供優越的資源和條件，同時，為學生的就業不斷開拓新的渠道；從大學二年級開始，學生即有機會加入“學生研究計劃SRP(StudentResearchProject)”，參與老師指導的科研實踐，進入實驗室與研究生共同學習研究。學習、研究期間，取得優異成績或成果的學生，推薦參加“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽。華南理工大學生物醫學工程專業，近年來進行各種新的人才培養模式的有益探索與實踐，進一步擴寬學生的知識面，顯著提高學生的實踐能力，激發學生學習熱情，培養學生的創新能力。
生物醫學工程專業人才培養模式
我國高等工程教育強化主動服務國家戰略需求、主動服務行業企業需求的意識，確立以德為先、能力為重、全面發展的人才培養觀念，創新高校與行業企業聯合培養人才的機制，改革工程教育人才培養模式，提升學生的工程實踐能力、創新能力和國際競爭力。主要體現于四個方面：(1)工程教育服務國家發展戰略；(2)加強與工業界的密切合作；(2)重視學生綜合素質和社會責任感的培養；(4)注重工程人才培養國際化。近年來，各高校都在進行專業人才培養模式的改革、探索和實踐，主要包括(1)重基礎、寬口徑、強能力、高素質的大類培養模式。如上海交通大學實行按院系招生、學生入校兩年后再分專業的培養模式，從而有利于學生根據個性、特長選擇專業，增強學生的競爭意識，有利于資源的優化整合；中國科技大學秉承“基礎與創新并重”的辦學理念，實行重基礎、“輕”專業，注重基礎“寬、厚、實”，專業“精、新、活”的寬口徑個性化培養模式。浙江大學提出“以人為本、整合培養、求實創新、追求卓越”的教育理念，確立的人才培養模式是以3M(多規格、多通道、模塊化)和“寬、專、交”為特征的KAQ(知識、能力、素質)并重，將本科專業分成若干學科大類，實行前期按大類培養，實施通識教育，后期實行寬口徑專業教育的新模式。華南理工大學的培養模式與浙江大學既具相似性，又各有側重。華南理工大學以注重精英人才與個性化人才的創新能力培養為特色，如按大類分電子、機械、化工、材料、經貿等各大類專業精英班，“基因組科學創新班”和"華南干細胞與再生醫學英才班"等。
(2)注重創新與實踐能力培養，如卓越人才培養、產學研相結合人才培養、交叉復合型人才培養。近幾年，各高校均十分注重學生的創新能力和實踐能力的培養，通過卓越人才計劃旨在提高學生的科研能力與解決實際問題的能力。卓越工程師教育培養計劃的遵循“行業指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則，其特點包括：行業企業深度參與培養過程；學校按通用標準和行業標準培養工程人才；強化培養學生的工程能力和創新能力。其中，首批“卓越工程師教育培養計劃”高校包括清華大學、浙江大學、上海交通大學、華中科技大學、東南大學和華南理工大學等61所高校，第二批共有133所年高校加入“卓越工程師教育培養計劃”。
(3)國際化人才培養，通過與國外知名高校建立人才培養合作項目，進行聯合培養。如教育部中國教育國際交流協會(CEAIE),中教國際教育交流中心(CCIEE)和美國州立大學與學院協會(AASCU)共同合作的“1+2+1中美人才培養計劃”，積極推動中美高校學分學歷互認，促進中美高校師生雙向交流、共同制定大學本科專業教學計劃等。此外，近年來，各校紛紛與歐美、澳洲著名大學建立了各種靈活的本科人才聯合培養機制，推進教師雙向交流，專業課程實行雙語教學或全英教學等。
(4)個性化人才培養，華南理工大學生物醫學工程專業培養學生過程中，根據學生知識結構與特長，注重個性化培養，如，一方面鼓勵生物醫學工程專業學生修讀“雙學位”，另一方面，也接受其它專業學生修讀生物醫學工程專業“雙學位”；通過“學生研究計劃(SRP)”，“百步梯攀登計劃”、“挑戰杯全國大學生課外學術科技作品競賽和創業計劃大賽”等，培養學生的創新、創業、科研能力。
課程建設
生物醫學工程專業教學指導委員會，為生物醫學工程學科人才培養的規范化提供重要的指導性意見。根據生物醫學工程學科的發展趨勢與社會需求、以及各高校的教學和科研優勢，理工科院校設置的生物醫學工程專業本科的課程體系，既存在共性，又各具特色。其中，理論教學部分，主要包括公共基礎課、學科基礎課和專業領域課，實踐部分，包括實驗課程、課程設計、認識實習、工程實習、生產實習和畢業實習等。各理工院校生物醫學工程專業本科培養計劃中的公共基礎課頗為相似，主要有政治類課程、大學英語、大學物理、大學化學、數學(微積分、線性代數、概率論與數理統計)、工程制圖、大學體育，以及人文、社會和技術類通識教育課程；學科基礎課程，大多數高校以生物醫學電子與信息為主，包括電路、數字電子技術、模擬電子技術、信號與系統、數字信號處理等主干課程，并設置解剖生理學、臨床醫學概論、普通生物學、生物化學與分子生物學等重要基礎課程；各校的生物醫學工程專業本科課程的差別，主要體現在專業領域課，同時也最能體現其專業特色。一般以其優勢學科方向開設不同的專業必修或選修課程，如浙江大學按數字醫學信息、生物傳感器與醫學儀器、定量與系統生理學三個方向設置專業課程，東南大學則分生物傳感與生物電子學、生物信息學、生物醫學材料與納米技術、醫學信息工程等四個方向，上海交通大學包括生物醫療儀器、神經科學與神經工程、醫學成像與圖像處理、生物材料與納米生物醫學等幾個方向課程；清華大學按學科方向分為醫療儀器、神經工程、醫學影像和微納醫學等四個主要方向，分別設置不同的專業課程。
華中科技大學則包括按生物醫學光子學、醫學影像學、生物信息學、納米生物材料和組織工程等方向的專業課程；華南理工大學生物醫學工程專業的本科課程，主要涵蓋了醫學電子儀器、醫學影像、醫學信息、生物力學和生物醫學材料等五個方向，分別開設了醫學傳感器、醫療儀器設計、生物醫學測量、醫學超聲學、生物醫學信號處理、醫學成像技術、醫學圖像處理、醫院信息系統、遠程醫療、生理系統仿真建模、生物力學、生物醫學材料等重要課程。
實踐環節主要包括綜合實驗、課程設計、臨床實習、金工實習、電子工藝實習和畢業實習等。其中綜實驗包括工程生理學、生物醫學工程、醫學儀器與信息工程3門綜合實驗課程，設置了數字電路、微機原理與應用、醫學儀器等3門課程設計。由于廣東省醫學資源和生物醫學工程產業具有較強的特色和優勢，尤其在醫療儀器行業擁有一批實力雄厚的企業，華南理工大學充分利用這種地域的產業優勢，知名企業聯合建立了本科實習基地，和具優越醫療資源的醫院建立了良好合作關系，為本科生的臨床實習與畢業實習提供強有力的支持。此外，華南理工大學積極鼓勵學生參與“暑期實習計劃”，即由老師或學生自行聯系實習單位，經院系和老師推薦，學生有機會在暑期到相關高校或科研院所實驗室、企事業單位實習。
在雙語課程、全英語課程、新型課程和特色課程方面，華南理工大學生物醫學工程專業也正在積極進行建設，如《醫學圖像處理》和《醫院信息系統》已經實行雙語教學，正在為全英文授課做準備；不定期地邀請國內外有影響的專家和企業負責人進行專題講座或創業教育；為新生開設《生物醫學工程概論》課程，計劃進一步開展新生研討課、系列專題研討課。
總結
生物醫學工程學科具有鮮明的交叉與復合特性，它對解決人類生命與健康中的問題具有十分重要的作用，生物醫學工程學科與相關產業發展亦極為迅速，如何培養適應學科發展需求和符合社會需要的專業人才，是各高校生物醫學專業面臨的重要問題。理工科院校在電子、計算機、信息、生物、材料、制造等學科具有一定的優勢，充分利用理工科的資源優勢，培養研究與應用兼顧的高級專業人才，亦是理工科院校本科教學的重要目標。
華南理工大學生物醫學工程本科專業，經過近十年的教學實踐，逐漸形成以生物醫學電子、醫學信息工程、生物力學為主導的培養體系，十分注重學生的實驗能力和創新能力的培養，并充分利用廣東省的醫學資源和生物醫學工程產業的地域優勢，努力培養適應社會需求的專業人才。近年來，華南理工大學生物醫學材料方向發展迅速，先后成立了國家人體組織工程重建工程中心、特種功能材料教育部重點實驗室、廣東省生物醫學工程實驗室，在生物醫學材料方面取得了一系列成果。為此，華南理工大學正在為利用生物醫學材料方面的優勢，加強生物醫學材料方向的本科專業人才的培養，積極地進行探索。
關鍵詞：計算機應用；中文信息處理；生物信息學；文本挖掘；信息抽取；機器學習
中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A
1 引言
當前，生物醫學領域的研究正在飛速發展，大量的生物醫學知識以非結構化的形式存在于各種形式的文本文件中。國際上生物醫學領域的權威數據庫MEDLINE(Medical Literature Analysis and Retrieval System Online)的文獻總數目前已達到1600萬篇，近年來年均發表文獻超過60萬篇。如何才能有效地利用這些文本中所蘊含的生物醫學知識無疑對分析海量的生物醫學數據是非常重要的。常用方法是通過關鍵詞在MEDUNE中或者互聯網上進行檢索，但是這只能從大量文檔集合中找到與用戶需求相關的文件列表，而不能從文本中直接獲取用戶感興趣的事實信息。因此，提供從大規模生物醫學文獻中自動獲取相關知識的有效工具是一項迫在眉睫的任務。
文本挖掘技術在文本知識自動獲取中起到了重要作用。文本挖掘通常包括信息檢索、信息抽取、數據挖掘三個步驟。其中信息檢索(Information Retrieval，IR)用于識別相關文本，信息抽取(Information Extraction，IE)用于識別實體、關系、事件等信息，數據挖掘(Data Mining，DM)則從結構化信息中識別出相互間的關聯。生物醫學文本挖掘的研究重點主要由信息抽取和數據挖掘兩方面的研究組成。具體來說，包括生物醫學領域命名實體識別、同義詞和縮寫詞識別、關系抽取、利用推理進行關系抽取的假設生成、文本分類以及上述工作的集成框架等。該領域研究的主要方法是通用的機器學習方法、領域知識、面向任務的前處理和后處理技術的相互結合。
文本挖掘在生物醫學領域中的應用，可以提高生物醫學信息建設和管理的效率。生物醫學數據庫的建設是最早推動生物醫學文本挖掘的動力。通過信息抽取技術可以建設以疾病診斷、藥物設計為目的的專用蛋白質作用關系數據庫。例如建設特定疾病如乳腺癌、老年癡呆癥的蛋白質作用關系相關數據庫。通過數據庫描述的蛋白質作用網絡，將極大地有利于疾病診斷、藥物設計，促進相關生物醫學研究的進展。近年來文本挖掘技術在生物醫學領域中的應用多是通過挖掘文本發現生物學規律，例如基因、蛋白質及其相互作用的關系，進而對大型生物醫學數據庫進行自動注釋。例如：現有研究成果已經可以對蛋白質數據庫加注功能關鍵詞，并利用這項功能發現大分子問的相互作用關系。使用標準詞匯對實驗數據統一標注，架起了生物醫學文獻與生物醫學實驗數據的橋梁。借助生物醫學文本挖掘技術進行數據標注的方法，廣泛應用在功能基因組學數據上。經過人手工核對，正確的標注信息將賦予實驗數據，有效的文獻信息也將作為標注依據鏈接到實驗數據。
生物醫學文本挖掘的更大意義在于可以通過對文本分析研究幫助人們發現在文本中隱含的知識，從文獻中挖掘出來實驗假設和實驗建議，以便生物學家驗證得到新的科學發現，從而提高人們對生物醫學現象的認識。例如，運用分子生物學文獻的信息抽取技術來分析海量的生物醫學數據，可以幫助分子生物醫學專業人員理解分子生物學實驗數據，研究分析實驗結果。
生物醫學文本挖掘是生物信息學研究的分支之一，是生物學研究中不可缺少的環節，它匯集著具有不同專業背景研究者的共同努力，推動和促進了生物醫學的發展，對實現疾病的輔助診斷、預防和治療，新藥的輔助發現等起到了重要的作用，為人類對生命的探索做出了重要貢獻。生物醫學為文本挖掘技術提供了大量的驗證數據，對文本挖掘技術起到了反推動作用。這是一種跨學科性研究，涉及到自然語言處理、機器學習、生物信息學等方面的技術，非常具有挑戰性。目前，該研究領域吸引了來自計算語言學、生物信息學、機器學習等方面研究者的廣泛關注，本文側重介紹生物醫學命名實體識別、縮寫詞和同義詞識別、生物醫學實體關系抽取、建立相關資源以及技術評測等。
2 命名實體識別
生物醫學文本挖掘的基本任務之一是生物醫學命名實體識別(Biomedical Named：Entity Recognition，Biomedical NER)，其目的是從生物醫學文本集合中識別出指定類型的名稱，如蛋白質、基因、核糖核酸、脫氧核糖核酸等。這是進一步抽取關系和其他潛在信息的關鍵步驟。
生物醫學領域的命名實體具有如下特點：新的命名實體不斷出現，目前并不存在一個完整的包含各種類型的生物醫學領域命名實體的詞典，所以簡單的文本匹配算法已經失去了作用；很多生物醫學命名實體都是多詞短語，有些有前置修飾語，例如：activated B cell lines，有些名稱很長，例如：47kDa steroI regulatory element binding factor，這些特點給確定命名實體的邊界帶來了很大的困難；相同的詞或者短語可以表示不同類別的生物醫學命名實體，要依據上下文才能推斷出來，例如：IL－2既表示蛋白質名稱，又表示DNA名稱；很多生物醫學命名實體擁有多個不同的書寫形式，例如：N－acetyl－cysreine，N－acetylcysteine，NAcetylCysteine等表示同一命名實體；很多生物醫學命名實體是用“and”或者“or”連接的并列結構，它們共享同一個中心名詞，例如：91 and 84 kDa proteins，這樣的命名實體也很難正確識別；生物醫學命名實體還存在著嵌套現象，例如：＜PROTEIN＞＜DNA>kappa 3＜/DNA＞binding factor＜/PROTEIN＞，因此還要解決候選命名實體的重疊問題；縮寫詞占有較高的比例，例如：IFN，TPA等等。很多縮寫詞的形成是沒有規律可言的，并且縮寫詞還具有高度的歧義性，一般情況下，擴展形式比縮寫詞形式有更多的證據確定它的類別，縮寫詞形式和它的擴展形式相比更難分類。總之縮寫詞的識別很大程度上依賴于上下文，而不能依賴于現存的生物詞典。因此，生物醫學命名實體識別是富有挑戰性的一項研究。
目前，生物醫學命名實體識別的方法分為以下 三類：基于啟發式規則的方法，基于字典的方法和基于機器學習的方法。基于規則的方法需要耗費大量人力建立識別規則庫，而基于字典的方法存在著名稱沖突和覆蓋率受限的不足。目前研究的重點主要是基于機器學習的方法。
機器學習方法是從樣例數據集合中統計出相關特征和參數，以此建立識別模型。目前已經有很多機器學習方法應用到生物醫學命名實體識別當中，如貝葉斯模型、隱馬爾可夫模型(HMM)、支持向量機(SVM)、條件隨機場(CRFs)、最大熵(ME)等。基于機器學習的方法依賴于大量的標注語料，因此所面臨的問題是如何獲得廉價的大量訓練數據。
支持向量機方法是一種比較有效的學習方法，已經成功應用到自然語言處理的多項任務中。Ka－zama等應用支持向量機來識別生物醫學命名實體并使用GENIA語料作為訓練語料。Lee等提出了一種基于支持向量機和查找字典的兩階段生物醫學命名實體識別的方法，在第一階段，使用SVM分類器識別命名實體并且用簡單的字典查找作為后期處理來校正由SVM模型識別帶來的錯誤；在第二階段，把識別后的命名實體用SVM劃分成語義類。該方法把任務劃分成以上兩個子任務，能夠針對每一個任務選擇更相關的特征，選擇更為合適的分類方法，減輕了不平衡的類分配問題所產生的影響，提高了整體任務識別的精確率。AbGene系統是比較成功的生物醫學命名實體識別系統之一，曾被多個研究者作為命名實體識別組件用于關系抽取研究當中。該系統使用7 000個手工標注命名實體類別的句子作為貝葉斯模型的訓練語料，并采用手工統計規則作為后處理，同時使用命名實體所在的上下文來幫助校正識別錯誤。該系統達到了85.7％的精確率和66.7％的召回率。Chang等設計的GAPSCORE系統考慮到單詞的出現次數、詞形和上下文并以此為句子中每個詞分配一個得分，然后使用基于詞形和上下文等特征來訓練N－gram模型，具有高分的單詞更可能是基因和蛋白質名稱。Zhou等人使用基于豐富特征集合的方法訓練隱馬爾可夫模型，他們在GENIA語料上獲得了66.5％的精確率和66.6％的召回率。Yi－Feng Lin等使用基于特征的最大熵模型并結合后處理過程，在分類為23個實體類別的genia語料上獲得了72.9％的精確率和71.1％的召回率。Tzong－hanTsai等使用條件隨機域模型結合豐富的特征集合和后處理過程在BIONLP2004測試語料上獲得了69.1％的精確率和71.3％的召回率。
近兩年來，生物醫學領域命名實體識別的研究不斷擴展和深入。一是命名實體識別擴展到新的語義類型，如臨床術語、化學名詞語義類等。二是各種新方法的應用，如自動構建訓練語料的bootstrapping方法，多分類器結果的重新排序(reranking)方法等。此外還有嵌套命名實體識別。
目前性能最好的生物醫學領域NER系統的F測度已經達到80％以上，但與通用領域NER結果(90％以上)還存在一定差距，還需要研究人員的進一步努力。
3 縮寫詞和同義詞的識別
很多生物醫學命名實體存在多個名稱和縮寫形式，因此必須有效地識別這些同義詞和縮寫詞，目前大部分研究工作都集中在未登錄的基因名同義詞和命名實體縮寫詞的識別上。
抽取生物醫學命名實體縮寫詞及其全稱形式，所用方法依賴于全稱和縮寫詞的接近程度。一般而言，全稱或者縮寫詞通常在括號里，因此，識別縮寫詞被簡化為尋找最佳的縮寫詞和對應全稱的對齊過程，這樣的對齊過程在很大程度上依賴于上下文。
大部分縮寫詞的識別方法屬于以下三種方法之一：首字母匹配法、首字母和其他字母匹配法、特定模式匹配法。首字母匹配法最簡單，即匹配縮寫詞每一個字母和周圍文本中若干詞的首字母。第二種方法是放寬條件，即允許匹配首字母之外的其他字母，這種方法一般使用啟發式規則進行識別。第三種方法是識別那些后面還添加一定模式的縮寫詞，這也需要手工建立一些規則。
Liu和Friedman在大量MEDLINE文本中統計縮寫詞和全稱的搭配，以此作為規則來檢測縮寫詞與全稱的配對，取得了96.3％的精確率和88.5％的召回率。在應用手工規則識別縮寫詞和全稱的研究中，Yu等獲得了95％的精確率和70％的召回率，Schwartz和Hearst在1000篇MEDLINE摘要的集合上識別與酵母有關的縮寫詞，獲得了96％的精確率和82％的召回率。Chang使用縮寫詞特征訓練邏輯回歸模型，并且用這些特征評價縮寫詞的候選全稱形式，在Medstract語料上獲得了80％的精確率和83％的召回率。就目前識別精度來看，在單篇文章中自動識別生物醫學縮寫詞和相應全稱的問題已經基本解決，上述識別系統都取得了較高的精確率和召回率。今后的研究將把縮寫詞識別與其他文本挖掘任務結合，并應用到實際的生物醫學文本挖掘系統當中。
同義詞識別是建立一個能自動更新的同義詞詞表的基礎，具有重要的應用價值。雖然從在線數據庫中能獲得基因名稱的同義詞列表，但這些數據庫中多數為基因的正式名稱，因此相對于文獻中的實際基因名稱，其數據并不完整。為了建立出現在文獻中有代表性的基因和蛋白質名稱同義詞列表，需要從生物醫學文本中自動抽取基因和蛋白質名稱同義詞。
Yu等人結合了AbGene基因命名實體識別系統，采用統計方法、基于支持向量機的分類器、基于自動生成模式和手工生成規則等算法相結合，同義詞識別的召回率為80％，精確率為9％。Cohen采用自動模式抽取方法對MEDLINE摘要進行同義詞抽取，通過分析同義詞共現網絡結構選取最佳同義詞模式，獲得的精確率為23％，召回率為21％，該系統可以根據文本中出現的詞間的明確邏輯關系來推斷它們是否為同義詞，與沒有類似推斷的系統相比，召回率提高了10％。
基因和蛋白質名稱的同義詞抽取研究結果的精度普遍還較低，因此更具挑戰性。目前，一種新的基因蛋白質名稱的標準化工作正在開展，其研究步驟是首先進行基因和蛋白質名稱的識別，然后再進行基因名稱的規范化(Gene Name Normalization)。此外，使用Ontology方法用于同義詞識別也是最新的研究趨勢。
4 關系抽取
生物醫學文本中關系抽取的目的是從多個給定類型的命名實體如基因、蛋白質和藥物名稱等當中檢測是否存在預先指定類型的關系，如蛋白質之間的抑制關系，實體之間的從屬關系等。大多數生物醫學命名實體關系抽取系統主要抽取特定命名實體之間的二元關系，即兩類命名實體之間的關系。
生物醫學文本中的關系抽取還存在相當的困難，主要原因包括：文本中陳述同一事實有多種不同的陳述方式；文本中并不僅僅是簡單的語法類型； 文本中包括很多未登錄命名實體；關系信息存在于多個句子之中；存在很多不能抽取出任何關系信息的句子。
目前生物醫學領域命名實體關系的抽取主要使用了以下方法：共現方法、關鍵詞方法、機器學習方法和自然語言處理方法。
共現方法認為離得越近的命名實體越可能相關，越經常一起出現的命名實體越可能相關。PubGene系統使用共現方法建立了一個包含基因和基因交互關系的數據庫，實驗結果達到了60％的精確率和51％的召回率。當僅考慮出現在5篇或5篇以上文章中的基因對關系時，精確率上升到72％。還有研究者在同一個短語中或者同一個句子中查找共現的基因對。Ding等做了一項全面的量化研究實驗，發現用共現方法識別關系在同一摘要中得到的精確率為57％，召回率為100％；而在同一句子中精確率為64％，召回率為85％；在同一短語中精確率為74％，召回率為62％。
為了識別關系的類型，識別算法必須檢驗相關的信息。一種簡單的推斷方法是識別那些可以區分特定類型關系的關鍵詞或者短語，這就是關鍵詞方法，其具體應用是使用詞模式。在此方法中，研究者給出了一些生物醫學命名實體模式和區分特定類型關系的常用詞。這些模式通常比較簡單，不需要更多的詞性信息或者復雜的語義信息，如＜protein A＞＜action＞＜proteinB＞，這里的＜action＞是由14個詞及其變體組成的詞表；Ono等的方法中則使用了20個模式。
在基于機器學習方法的關系識別中，把句子中的關系共現表示成向量空間模型，然后使用分類器給句子中可能存在的關系打分。Eskin和Agichtein使用SVM算法和基因序列kernel來預測蛋白質在細胞質中的位置，其性能達到87％的精確率和71％的召回率；而預測蛋白質在過氧化物酶體中的位置，其精確率為44％，召回率為21％。JuanXiao等使用基于特征的最大熵模型識別蛋白質的交互作用關系(Protein－Protein Interaction，PPI)獲得了88.0％的精確率和93.9％的召回率。Ameet SoniC343使用條件隨機域模型識別PPI并和基于規則的系統作了對比，實驗證明基于CRFs的系統比基于規則的系統識別性能有很大的提高。
用于關系抽取的自然處理方法一般要使用領域Ontology和句法結構分析。簡單的方法可以只考慮詞性，如在識別蛋白質和蛋白質的關系中，句子中的蛋白質名稱都必須是名詞。Thomas等僅使用詞性作為是否存在關系的評分標準。句法分析器是生物醫學文本中進行關系抽取的有利工具。如使用淺層句法分析器(Shallow Parser)確定已知動詞的主語和賓語，使用完全句法分析器(Full Parser)確定句子中所有組成部分的關系。Park等使用句法分析器，使關系抽取結果達到了80％的精確率和48％的召回率。Zhongmin Shi等使用統計句法分析技術同時識別生物醫學命名實體及其間的功能關系，通過使用有噪音標注數據的半指導學習方法獲得了83.2％的F測度值。
Stephens等提出了使用向量空間模型從文本中識別基因對關系及其共現強度的方法，使用了TF－IDF計算公式和用戶定義的閾值來挖掘命名實體之間的關系。文獻中提出一種無指導的關系抽取方法，該方法使用了類似于互聯網頁面重要性評價HITS算法的思想，稱為基于圖的交互增強方法。
5 語料庫建設和領域本體知識庫
統計機器學習方法需要大量的已標注文本數據作為學習器的訓練語料，所以，生物醫學文獻語料庫的標注成為相關研究的基礎。生物醫學文本標注的內容主要包括命名實體、命名實體關系。目前國際上可以公開獲取的生物醫學文本挖掘的標注語料庫有：GENIA語料庫、GENETAG語料庫(也是BioCreAtlve Task 1A的評測語料)、Medstract語料庫、Yapex語料庫、Protein Design Group(PDG)語料庫和University of Wisconsin語料庫等。表1中列出了每個語料的發行時間，語料內容的切分單位(以句子或摘要為單位)，語料的大小(以詞為單位)。表2中列出了各個語料可以應用的文本挖掘任務。
GENIA語料庫是標注規模最大、語義分類最多、應用最廣泛的標注語料庫。該語料庫標注包括詞切分、句子切分、詞性標注。語料中標注了關于人類血細胞轉錄因子領域的基因和基因產物命名實體，由2000篇MEDLINE摘要組成，共有18545個句子，39373個命名實體，36個語義類。它也是JNLPBA語料庫的母語料庫。需要指出的是：PDG和Wisconsin語料庫中只列出所包含的命名實體，但沒有指出所在文本中的位置，無法實現正確的評價，因此較難應用于一般的命名實體識別任務。Medstraet是這些語料中唯一有指代消解標注的，并且給出了縮寫詞的擴展形式。
上述語料庫的原始語料皆出自國際權威的生物醫學數據庫MEDLINE，信息檢索和文本挖掘研究主要集中在該數據庫上。MEDLINE中生物醫學文獻數量目前已超過1 600萬篇文獻，其中超過300萬篇文獻是近5年內出版的。美國國立醫學圖書館的Entrez－PubMed提供了免費的MEDLINE檢索服務，是世界最著名和使用最廣泛的MEDLINE網上檢索系統，于1995年7月推出，已經成為科研人員獲取醫學文獻信息的首選。PubMed提供了主題詞檢索和自由詞檢索。
MeSH(Medical Subject Headings)是美國國家醫學圖書館(NLM)用以分析生物醫學期刊文獻等資源的主題內容的控制語匯表，也是NLM出版的MEDLINE數據庫主題檢索的索引詞典。MeSH由22 995個主標題(Descriptors，main headings)組成，分為15個層次。MeSH主標題層級結構安排的目的是為信息檢索提供服務。生物信息學中最具有權威性的本體論是基因本體論(Gene Ontology，GO)，由基因本體論協會建立。其目標是建立一套結構化的、精確定義的、通用的控制性詞匯，使其在任何生物體內都能描述基因和基因的產物所表現的角色。GO構建了3個相對獨立的本體，即生物過程(Biological Process)、分子功能(Molecular Function)和細胞成分(Cell)，它們是基因和基因產物的所有屬性。
6 評測會議和相關學術會議
文本信息處理技術的評價通常包含兩個部分：標準的評測數據集和評價標準。標準評測數據集一般由領域專家通過手工標注相關文本來獲得，這樣的數據集通常稱為金標準(Golden Standard)。其中比較流行的金標準語料庫是GENIA語料庫。將 自動識別結果與標準數據集相比較，就可以評價某個文本挖掘技術目前所達到的水平。
生物醫學文本挖掘評價標準與通常的文本挖掘評價標準類似，也是由精確率(Precision)，召回率(Recall)和F測度(F－score)來評價的。
近年來出現了很多公開評測生物醫學文本挖掘算法的國際會議，對本領域研究的發展起到了重要推動作用。表3列出了當前國際上主要的評測會議。
在近年來舉行的競賽和評測中，最有影響力的是TREC Genomics Track，該評測由美國國家技術標準局(National Institute of Standards andTechnology)支持。Genomics Track從2003年開始，以后每年一次，評測任務主要為分子生物學領域的文本檢索和分類。2004年有29個研究組參加，2005年有41個研究組參加。我國大陸有復旦大學、清華大學、大連大學等幾家單位先后參加這兩屆評測。
JNLPBA/BioNLP 2004(Joint Workshop onNatural Language Processing in Biomedicine andits Applications)評測是與國際計算語言學會議同時召開的研討會，其主要評測任務是生物醫學命名實體識別，共有八個參賽系統參加評測。BioNLP 2007的評測任務是臨床醫學文本多標記分類，共有50個參賽系統參加評測。BioCreAtlve(Critical AssEssment of Information Extractionsystems in Biology)也是一個重要的生物醫學文本挖掘評測會議，由西班牙國家癌癥研究中心CNIO、美國MITRE公司、美國生物技術信息中心NCBI等5個機構負責組織。該評測包括兩個任務：其一是識別文本中的基因和蛋白質名稱，除了識別命名實體外，各參評系統還要識別出這些命名實體的同義詞；其二是用GeneOntology codes注釋蛋白質，識別出蛋白質的功能。目前該評測已經舉行了兩屆，2004年評測包括多種文本挖掘任務，共有10個國家的27個研究組參加了此次評測。2006年評測的總結會議在ACL2007上進行。
KDD(Knowledge Discovery and Data Mining)挑戰杯是一個公開評測數據挖掘算法的競賽。盡管KDD的傳統任務既和文本無關也和生物醫學領域應用無關，但是從2002年已經開始了生物醫學文本挖掘任務的評測，這也是最早的關于生物醫學文本挖掘的評測。KDD競賽包括兩部分：第一部分是識別基因功能；第二部分是預測基因對信號傳輸路徑的影響。第二個任務可以作為一個統計分類問題來處理，其中涉及到基因功能信息、蛋白質定位以及蛋白質交互等。參賽者所建立的系統用來幫助FlyBase數據庫管理。
生物醫學文本挖掘是一個跨學科的交叉領域，自然語言處理、生物信息學、機器學習領域都召開了關于這個主題的學術研討會(Workshop)，在自然語言處理領域已經發展成為一個相對獨立的研究分支。表4給出了各領域中相關學術會議情況。2000年以來，國際計算語言學界的兩個主要學術會議ACL(Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics)和COLING(InternationalConference on Computational Linguistics)的每屆會議都有相關文章發表；從2003年起，每屆會議均設有一個相關主題研討會(Workshop)。生物信息學領域與生物醫學文本挖掘相關的學術會議主要有從1996年開始每年一月在夏威夷舉行的Pacific Symposium on Biocomputing(PSB)會議和始于1993年Intelligent Systems in MolecularBiology(ISMB)年度會議。從PSB2000開始，該會議幾乎每屆都把文本挖掘作為會議主題之一；PSB2007則提出了“New Frontiers in BiomedicalText Mining”的主題。和PSB差不多同時，ISMB也在每屆會議發表了這方面的文章，并且近幾年把文本挖掘和信息抽取列為會議主題之一。國際生物信息學雜志Bioinformatics近年來開辟了數據和文本挖掘專欄，每期均有此類文章發表。
國際機器學習研究領域也對生物醫學文本挖掘表現了很大興趣，2005年國際機器學會ICML(International Conference on Machine Learning)的一個Workshop是LLL05(Learning Language inLogic)，其主題為：Challenge task：Extracting Relations from Bio－medieal Texts。會議為關系抽取提供了訓練和測試語料、評測程序，有5個國家的6個研究小組參加了評測。
7 國內相關研究
目前國內在生物醫學文本挖掘領域的研究相對還比較少，主要有清華大學和哈爾濱工業大學，均取得了一定成果。清華大學研究者在蛋白質關系抽取方面做了深入研究，其主要工作包括：基于動態規劃算法的模式匹配方法，用于抽取蛋白質交互作用關系，取得了80％的召回率和精確率；在此基礎上采用最小描述長度原理進行模式優化，進一步提高了抽取精度。他們還將模式匹配與淺層句法分析結合起來，通過句法和語義約束，很好地識別了生物醫學文本中的同位和并列句，將原模式匹配方法的精確率和F測度提高了7％。哈工大研究人員主要致力于生物醫學命名實體識別和關系的識別的研究，先后嘗試了多種機器學習方法。先后應用SVM算法、Generalized Winnow、CRF等方法進行命名實體識別，在實現中選擇了豐富特征并結合后處理過程，在相同測試集上取得了優于國際同類研究的結果。目前，他們在綜合多種統計學習方法進行多分類器融合的研究上取得了一定的成果，進一步提高了生物醫學命名實體識別的精確率和召回率。在關系識別的研究上主要應用基于特征的機器學習方法并取得了一定的成果。
8 結論與展望
1.國內外BME產業發展現狀概述
BME產業是目削全球發展最快、貿易往來最活躍的產業之一。20世紀80年代以來，全球BME產業（醫療器械）銷售額增長率一直保持在6%?10%的水平。BME產品的國際貿易額以每年25%的速度增長，銷售利潤可達50%以上。因此，美國、日本、德國和法國等發達國家投入了大量的人力和財力發展BME高科技產業，搶占國際市場。全球范圍內BME產業的主要產地在美國、歐洲和日本，美國是最大的生產、使用和出口國，其次是日本、德國和法國。
隨著電子技術、計算機技術與生物材料科學的發展及BME學科的興起，我國BME獲得了進一步發展的理論基礎和技術源泉，從而帶動了整個產業的技術進步和新發展，走上了BME科技產業的道路，但與國際先進水平的差距仍然非常明顯，主要表現為民族產業不強，高精尖的BME產品依賴進口現象嚴重，加快了醫療費用的高速膨脹；由于我國BME產品檔次低、可靠性不高、缺乏創新能力等原因，難以與國外產品抗衡；BME產業雖然數量眾多，但組織規模不大和產品檔次低，難于參與國際競爭，但我國人口眾多，BME產品和BME專業技術人員需求量又相當大。所以根據中國BME產業現狀，改革中國的高等醫科院校的BME教育和培養現有的BME技術人員，已經刻不容緩。
2.我國BME技術人才隊伍建設基本情況
2.1 BME技術人員人才梯隊建設現狀
知識結構，我國BME技術人員從專業來說，絕大多數是改行的，而且多數為中專或無學歷，主要靠自學或多年從事本職工作積累的實踐經驗，普遍缺乏計算機、電子類和機械類知識。近年來，部分本專科畢業生開始步入企業、醫院工作，這是好的趨勢。
年齡結構。各醫院或BME產業從事BME技術的人員絕大多數為中老年一代，年輕人員所占比例少。
人數比例。據文獻報道，我國縣級以上醫院有1400多所，共有BME技術人員約5萬人左右，從人員數目配置水平上來看，發達國家300張床以上的醫院配置工程技術人員5人，500~800張宋以上的醫院要配置工程技術人員10~20人，而我國平均每個醫院配置工程技術人員不足4人。
職稱結構。在被調査的人中，職稱晉升工程系列的人員主要是醫科院校畢業的學生，中初級及其以下職稱人數所占比例較大，職稱結構不盡合理。
2.2 BME技術人員人才隊伍管理現狀
管理思路我國在醫療儀器設備正常運行的質量控制和質量保證方面既無國家具體法律規章制度，又無專門人才。許多醫院還是過去的設備科，無醫學工程科，工程技術人員編制少、整體素質差。
管理機制由于計劃經濟傳統體制的影響，各醫院領導對于投入的所有資產的地位、作用及管理的重要性認識不足，造成管理不善。
繼續教育現有人才得不到應有的重視，使得他們在培訓、進修、職稱評定、經濟收入等方面都不如臨床科室。
人才流失由于工作環境、工作條件以及經濟待遇等普遍較差的原因，使得本已缺乏的BME技術人才還在不斷外流，特別是近幾年來畢業的有較深厚專業基礎的高層次人才更是難以留住。
3.我國醫科院校BME本科教育現狀及存在問題分析
我國BME作為一門專門學科開始于20世紀70年代末，主要集中在工科院校的信息技術類的BME專業教育，后來，一些醫科院校相繼開展了BME專業教育，并發展迅速。醫科院校則注重醫學與工程結合、工程技術在醫學中的綜合應用，但因為培養目標和課程設置上的原因，目前的醫科院校BME專業本科應用型教育發展緩慢，其畢業生比較適合于進入醫療設備科研、生產單位工作或者繼續進行深造，卻未能有效提供醫院大量需要的一線應用型人才，與國外相比仍有相當大的差距，還有許多需要我們進行改革的地方。
3.1 我國BME學科培養目標不能全面實現
主要表現在課程體系上，就是過分側重工程科學知識，輕視工程實踐訓練；注重專業知識的傳授，輕視綜合素質與能力的培養，不重視社會人文、經濟、環保等方面知識的作用。在教學方法上，基本上是一種“分析模式”，強調垂直思考、抽象學習、簡化分解、追求確定性、個人獨自工作等。培養模式單一，一刀切、趨同化現象嚴重。師資隊伍普遍存在著重科研、輕本科教學；重理論研究、輕工程研究，教師本身缺乏生物工程實踐經驗和能力；學科間的交叉融合很少或者幾乎是空白。教育內容側重精英教育，經濟、法律、環保、人文等教育要求偏低，這些對于BME專業本科教育目標的順利實現是很不利的。
3.2 我國BME學科發展不平衡
在研究方面，引進、消化、跟蹤研究多，創新性研究較少；理論方法等應用性基礎研究多，取得自主知識產權的應用研究較少。在學科建設和發展方面，主要集中在信息技術型BME學科，對材料技術型BME學科、生物技術型BME學科和醫療器械型BME等學科幾乎沒有涉足。其根本原因在于醫科院校BME學科，雖然理工和醫學能夠緊密結合，醫學大背景深厚，能發現對醫學發展有實際意義的研究課題，避免了完全跟蹤國外研究，有助于形成有自主知識產權的成果和產品，但是工程力量相對薄弱，科研投入不足，嚴重地制約了學科發展的平衡性。
3.3 專業設置偏少
目前的BME本科教育的專業設置面比較集中在信息技術型BME專業，只有個別學校在培養目標中增加生物材料和人工器官方面的內容。醫科院校以醫學作為基底學科，植入某些工程學科知識，并以醫學應用為目的建立相關課程體系，而對于生物學中涉及的細胞及分子生物學、神經生物學、發育生物學及生物技術；對于工程技術中諸如電子學、材料學、控制技術也均較少涉及，這些都不利于醫科院校BME這一交叉學科的發展。各醫科院校的研究生培養（科研方向）
基本以生物醫學信號的檢測處理、醫學成像、醫學圖像處理、醫學儀器研究為主，部分涉及到分子電子學、分子光子學、生物力學、生物醫學材料、人工器官、組織工程等方向，只有少數大學比較集中在納米材料、生物醫學材料以及人工器官和生物醫學圖像處理。研究生培養的專業面相比本科生的專業面寬廣。
3.4 醫工結合不突出
由于受到認識和理論上的因素、文化心理上的因素、管理體制上的因素以及國家政策上的因素等方面的限制，工程與醫學的有機結合在教學上體現的還很不夠，綜合院校往往具備更深的理工基礎而缺乏醫學背景，醫科院校與臨床結合緊密，但工程力量又顯得薄弱。雖然近年來，不少醫科院校與綜合性大學合并，為BME專業工程背景的教育和研究提供了條件，但由于體制和教育模式的限制，學科的交叉和融合并沒有得到根本解決。其原因主要有二：一是實踐環節的學時數由于體制改革進程的不定性和教育投資的不足而受到消弱。二是有醫學工程實踐經驗的教師不足，企業有經驗的工程師難以進入人才培養的環節。
4.BME技術人才隊伍建設的建議和思考
4.1 醫院加強BME技術人才隊伍建設
人才隊伍建設。應在建立BME技術人員引進、培養、淘汰機制的基礎上，加強建立BME技術人才梯隊的文化內涵建設，提髙BME技術人員的醫學文化修養，培養敬業精神，重視BME技術人員梯隊培養和知識更新，逐步改變現有在職BME技術人員知識結構、年齡結構、人數比例以及職稱結構。
人才隊伍管理。醫療儀器設備是醫院資產的核心，必須加強對醫院BME技術人員隊伍的領導與管理，發揮BME技術人員的作用，提高維修質量，降低維修成本，改變管理思路，結合單位情況制定科學規范的醫療儀器設備正常運行的質量控制和質量保證制度，組織制訂或督促執行醫療儀器設備維修管理制度，組織審查維修機構工作規劃并監督實施，審批維修開支等。另一方面，要健全管理機制，逐步改變BME技術人員工作環境、工作條件以及經濟待遇等普遍較差的現狀，改變“重醫輕工”的傳統觀念。
繼續教育。注重改變BME技術人員在培訓、進修、職稱評定、經濟收入等方面都不如臨床科室的狀況。繼續教育的方式可以采取自學為主，同時采取其他靈活多樣的繼續教育方式，鼓勵廣大在職人員注重收集各種相關信息，逐步改善在職人員的知識結構和專業技能。如扎實的基本理論知識、熟練使用必要的常用檢測儀器及儀表、全面掌握各種基本元器件性能及其測試方法、熟練的原理圖閱讀和問題分析、自學以及熟練閱讀外文資料的能力等。
4.2 我國醫科院校BME高等教育的發展思考
學科培養目標。當前應突出強調的側重點應該包括：工程實踐能力；表達交流溝通能力與團隊合作精神；終生學習能力，職業道德及社會責任；社會人文和經濟管理、環境保護等知識。課程體系在繼續保持教學與自然科學基礎學習的基礎上，更強調理論與實踐結合、知識與能力結合，在內容上，著重強調加強工程實踐訓練，加強各種能力的培養，強調綜合與集成，自然科學與人文社會科學的結合，工程與經濟管理的結合；在教學觀念和教學方法上，放手讓學生去實踐，鼓勵創新，充分發揮學生學習的主動性；對于教師隊伍，加強選拔和培養，向社會公開招聘，在學歷和實踐經驗方面要求要嚴格，同時要十分重視每個教師的業務素質培養，為教師創造一些學習機會和培訓條件等。
學科發展與專業設置。我國的BME高等教育首先要從社會需求的角度出發，拓展學科建設方向，逐步建立起適合于多學科合作發展的運行模式。其次要充分利用高等院校的科研優勢設置課程體系，盡快從單一學科中解放出來，把握學科交叉、融合發展的必然趨勢，做到優勢互補，在培養人才素質上形成自己的特色，創出自己的名牌，用自己創造的特色和質量去參與競爭。美國BME課程特別是專業課程既能體現學科本身涉及面廣的特點，又具有相當的靈活性，又能結合科研優勢，突出重點，是很值得我們借鑒的。
醫工結合與交叉復合型人才培養。BME是多學科的交叉學科，專業人員需要同時具備醫學和工程技術兩類知識和經驗，靠以往的醫生與工程師來組成專業技術人員隊伍是無法適應學科發展需要的。所以必須從現在起，特別重視BME教育工怍，加強現有專業點的建設，提高教學質量，改革現有教材，制定科學的人才培養計劃。首先，各學科的交叉和融合是我們必須牟牢記住的關鍵點。以醫、工、理為基礎，為實現多學科的交叉和融合奠定堅實的基礎。其次，構建科學的教育體系結構。根據專業設置和學科研究方向確定知識結構的主干，同時注重拓寬知識范圍，使學生既能有相應的BME專業知識又具備在其他領域中發展的基礎，從而實現真正意義上的理工生物醫學的交叉和融合。
法國的跨學科研究由來已久，但真正得到政府政策上的大力支持，形成制度化、規模化和職業化卻是在20世紀90年代初。
1993年，第一個由法國研究部資助的國家級跨學科研究規劃問世，確定生命科學、信息與傳播學、環境科學、社會動力學、材料與技術和天文學六大學科為法國跨世紀跨學科研究的重點學科領域，同時批準了數十個課題項目。這些課題項目是政府、科研、教育機構和企業根據現實問題、社會需求和科學自身發展需要設立的，一般每隔一兩年調整一次，每四五年徹底更新一次。
1993年以來，法國政府連續3次將跨學科研究列入國家科研規劃，并作為國家科研發展戰略的重點。特別是進入新世紀以后，重新修訂了跨學科研究發展戰略，大幅度提高了重點學科領域的科研經費。
新世紀初頒布的《2002年法國研究與發展預算》(注：Le projet du budget civil de recherche et développment(BCRD)pour 2002，recherche.gouv.fr/dis cours/2001/budget/bcrd.pdf.)繼續將生命科學、宇宙科學、信息科學與環境科學列為國家重點投資的學科領域。
生命科學成為政府的重點投資對象 2002年的法國研究與發展預算總計90.36億歐元(592.72億法郎)，比2001年提高了2.9%。其中生命科學預算高居榜首，達到22.37億歐元(146.73億法郎)，占總預算的近1/4(24.8%)。
環境、能源與可持續發展問題引起特別關注
緊隨生命科學之后的是對環境、能源與可持續發展問題的研究。2002年，該問題的研究預算首次躍居第二位，達到14.448億歐元(94.78億法郎)，比上一年提高了3.3%，占總預算的16%。
空間研究優勢不減 2002年，法國研究部仍將空間開發與研究列為重點投資對象，把經費預算提高到14.286億歐元(93.71億法郎)，約占法國研究與發展預算的15.8%。
信息科學的研究經費仍保持增長勢頭 2001年，信息科學與信息技術經費預算的增幅最大，提高了15.7%。2002年雖然有所下降，但也提高了7個百分點，即增加了5470萬歐元(3.59億法郎)，總經費超過了54億法郎。
新增經費主要投向三個方面：(1)支持建立計算機集成系統；(2)法國技術、教育與研究電信網從第二代升級到第三代，實現國家和私人研究機構與大學的聯網，提高上網速度和服務質量，使用戶能便捷上網；(3)2001年，法國研究部向“信息資源與數據全球化”項目投資1500萬法郎，與教育部合作建立“數字大學”，發展遠程高等教育。
二、新世紀的跨學科研究課題規劃
鑒于法國國家科學研究中心(以下簡稱為“法國科研中心”)在法國的跨學科研究方面占有舉足輕重的地位，承擔了大部分國家級跨學科課題項目，是落實法國政府制定的全國科研規劃的主要科研機構(在生命科學科研規劃方面承擔了28.9%的課題項目，在環境科研規劃方面承擔了28.5%的課題項目)，本文重點分析介紹該機構在新世紀的跨學科研究和課題規劃情況。通過對該機構的分析介紹，管中窺豹，以了解全法國的跨學科研究狀況。
1997～2000年，由法國“跨學科研究指導與協調辦公室”確定并負責領導的跨學科研究領域有5個：生命及其核心問題、環境、社會發展動力、電信與認知和材料與技術。這5個領域共設立16項重點課題，其中半數課題項目已于2000年第三季度結項。(注：cnrs.fr/SHS/programmation/scientifique.htm.)
2000年5月16日，法國科研中心公布了《2000～2004年跨學科研究規劃》。該規劃與上一個跨學科研究規劃的主框架基本相同，仍然圍繞著5個學科領域，只是把“社會發展動力”換成了“物質”，同時又新增了7項課題：帶脫氧核糖核酸的蚤(Puces à AND)，生物信息學，分子與治療對象，環境與過去的氣候：歷史與演變，人類、言語和語言的起源，單個的納米物體和天體粒子。(注：Programmes du CNRS:sept nouveaux programmes pour 2000～2004，CNRS-Info，n°386，septembre 2000.)
據法國科研中心科學委員會(2001年3月22日)和機構行政管理委員會(2001年3月29日)透露，2001年法國科研中心對課題規劃再次進行了調整，新增了9項新的課題：生物鏈的活力與反應性，蛋白質學與蛋白質工程學，小動物拍攝技術，生物醫學、健康與社會，信息社會，認知與信息處理，機器人技術與人造實體，非常環境的地理微生物學，生物技術對農業生態系統的影響。(注：Programme du CNRS:neuf nouveaux programmes pour 2001，CNRS-Info，n°396，septembre 2001，cnrs.fr/SHS/Pinfo/info.htm.)
2002年，為使各傳統學科的邊緣產生出更多的新學科，為應對科技、社會和經濟的挑戰和解決當代社會問題，法國科研中心根據法國新的科技政策方針和《2002年法國研究與技術發展預算》，在仍然堅持五大學科領域的基礎上，對2001年的課題規劃進行了又一次的調整和更新，使課題項目達到了17個。(注：Programmes du CNRS:sept nouveaux programmes pour 2000～2004，CNRS-Info，n°386，septembre 2000，cnrs.fr/Cnrspresse/n386/pdf/n386osl.pdf.)其中生命及其核心問題方面有8個，信息與認知方面有3個，環境與能源方面有3個，材料與納米技術方面有2個，物質方面有1個。
從以上調整中我們可以發現，2000～2004年的跨學科課題規劃與1997～2000年相比有了很大的變化，增減了不少課題項目。其中最值得關注的是：
技術科學成為研究熱點 新技術層出不窮，科學工作者不斷挑戰技術極限和利用尖端技術支持商品生產和服務。在新世紀的跨學科課題規劃中，我們發現技術科學的研究領域明顯拓寬，有關生物技術、環境技術、信息和電子技術、化學與物理學工程和材料技術(納米技術)的課題多得令人眼花繚亂。
認知科學成為前沿學科 認知科學是一門新興的學科，從1997～1999年的課題規劃中，我們發現，當時科研人員只是從理論上單純地研究認知科學，但進入新世紀之后，情況發生了根本性的變化：認知科學與信息技術相結合，發展前景變得異常廣闊，開辟出許多新的研究領域，如計算機視覺領域、腦認知成像領域、視感知覺領域、語言學領域、推理等高層次認知過程領域、認知神經科學等。隨著新世紀的到來，法國把“認知與信息處理”、“機器人技術與人造實體”提上了跨學科研究日程。
環境與能源始終是焦點問題 在1997～1999年的課題規劃中，有關環境的課題只有“環境、生命與社會”，2000～2004年的課題規劃不僅重新調整了研究的重點，而且擴展了研究的范圍，新增兩項課題。新課題的最大特點是環境研究與生物技術掛鉤，與歷史上的氣候聯系在一起，從不同的角度探討導致環境變化的因素。
生命科學研究異常火爆 新世紀的課題規劃表明，生命科學引起法國科學界的高度重視，課題項目由1997～1999年的3個猛增到目前的8個，成為法國跨學科研究中最為火爆的一個學科領域。新世紀的生命科學不僅研究對象比過去顯著增加，而且研究的問題更加貼近時代、社會發展和人類自身生存與發展的需要。
三、人文社會科學大顯身手的三大跨學科研究領域
關于跨學科研究重點涉足的學科領域上文已作了介紹，下面分析探討人文社會科學與自然科學相互結合最緊密、相互滲透最多、交叉范圍最廣和交互作用最明顯，同時也是法國科研中心人文與社會科學部在其中發揮作用最突出的三個跨學科研究領域，它們是生命科學、信息與認知科學、環境科學。
1.生命及其核心問題
語言折射社會發展的軌跡。語言的發展與種族的擴增和社會變遷之間究竟存在著怎樣一種對應關系?生物醫學的發展對人的健康和社會發展將產生什么影響?這三者之間究竟存在著一種什么樣的關系?為了探明這些問題，法國科研中心把“人類、言語和語言的起源”和“生物醫學、健康與社會”列為重大科研項目。
(1)人類、言語和語言的起源
語言的起源對于我們來說一直是一個謎。最近幾十年，隨著遺傳學、考古學和語言學數據和文獻資料的快速積累，隨著分子生物學、人類種群遺傳學(génétique des populations)、考古學和語言學的相互交叉和滲透，隨著新的研究方法和技術手段的不斷進步，有關人類和人類交際起源的探索取得重大進展，我們終于看到了解開這個“世紀之謎”的曙光。
“人類、言語和語言的起源”是法國國家級重點科研項目，法國科研中心在這項研究中發揮著舉足輕重的作用。鑒于這個問題與人文社會科學關系密切，又具有很強的跨學科性，法國科研中心將該課題交給人文與社會科學部主持，以便進一步突出人文與社會科學部的作用和促進該部各學科(語言學、生物人類學、古人類學、考古學)與生命科學部各學科(神經學、分子遺傳學、種群遺傳學)的相互交叉。該項目是人文與社會科學家參加人數最多，也是內容最豐富的一個項目，它包括語言與基因、語言與考古學或古考古學、語言與思想或大腦、語言與社會群體4個方面。年預算500萬法郎，計劃于2004年10月完成。
隨著我國社會主義經濟的不斷發展，我國的藥劑學事業也在不斷發展和完善。藥劑學，指的是研究藥物配制的相關理論、生產技術以及對于質量控制等相關內容的綜合性應用的技術學科。由于方劑調配和制劑制備的原理和技術操作基本相同，因此，將兩部分合在一起論述的學科，被稱之為藥劑學。藥劑學的基本任務指的是研究將藥物制成合適的劑型，保證以優良質量的制劑來滿足社會醫療衛生工作的需要。現代藥劑學已經有了很大規模的發展，其中包括了物理藥劑學和生物藥劑學等。
近幾年來，我國的現代藥劑學發展迅速，新型制劑技術更是得到了迅猛發展。尤其是生物醫學科學的進步，使各學科之間相互滲透，互相融入，起到了促進發展的作用。我國的藥劑學在國際上也處于領先地位，雖然存在著一些問題，但在我國科研人員的共同努力下，問題在一步步的解決。就目前來說，主要問題有：藥劑學基礎理論研究還不夠完善，藥用制劑的新技術研究和新工藝創造的應用還存在著一些不足之處；藥用輔料工業相對比較落后，我國還沒有專業的輔料工業；藥用制劑的科研隊伍基礎研究薄弱、隊伍分散且不穩定、設備陳舊、經費缺乏及學術交流少、知識更新慢等問題。綜上所述，這些就導致了我國的藥劑學基礎理論研究水平與國際上的發達國家存在這一些差距。尤其是我國在創新上缺少主動性和積極性，原始創新太少。
下面簡要介紹下我國藥劑學的一些技術發展。
1 固體分散技術
1.1 隨著我國經濟的不斷發展，我國的藥學發展更加注重為國家經濟建設服務。近幾年我國的藥品安全性問題越來越多地引起全社會和其他國家的的關注和重視，藥品不良反應病例報告數量和質量逐年成增加趨勢，因此，我國加快了藥品不良反應監測信息化建設，在此基礎上，我們建立了全國藥品不良反應監測信息的通報制度，只要出現藥品不良信息反應，立即進行通報，把藥品對人類的不良反應減少到最低，以適應我國社會的發展和群眾的身體健康。
1.2 我國已經開始大力提倡全程化藥學服務實踐，深入開展醫院臨床藥學工作，把這項工作當做日常工作進一步深入開展，建立健全醫院藥學信息系統建設，使藥學服務信息化和智能化的進程加快腳步。首先，加快我國中藥工業的現代化腳步，使中藥制藥工程在全國形成了廣泛的技術協作網絡，在全國先后建立了國家級中藥工程技術中心、中試基地等相關機構。在此基礎上，我國的一些中藥工業基礎研究取得了豐厚的成果，生化與生物技術藥物學科得到了進一步的發展，增強了享有自主知識產權的新生化與生物技術藥物的能力，并取得了一系列國際上的成功。藥劑學與臨床醫學、生物學等各學科間互相滲透、互相融合，藥物化學領域出現了新的領軍人物和團隊。藥物分析技術在研究過程中發揮了他的重要作用。高內涵和高通量活性篩選技術在國內也已經作為活性天然產物發現的重要手段。在臨床醫學上，很多藥物本身存在一些缺點，例如：有些藥物難以快速溶解，口服生物利用度低，再加上藥物本身對病人有刺激性，因此很大程度上很難被臨床接受，病人接受度不高。在我國科研隊伍的研究下，我們將難溶性藥物分散在一種或兩種無生物活性載體中得到藥物—載體的固體分散體，即改善了上述的問題，再臨床上得到了良好的口碑。
1.3 近幾年，我國的藥學學科發展相比過去，的確取得了一些新的進展與成果，但是從國際整體上來看，我國在創新藥物研發方面與發達國家還有很大差距，與國際先進水平相比，還達不到國際標準，更是落后于發達國家。新藥品的管理監督體制還沒有嚴格建立，用藥的不良反應在社會上普遍存在，但是卻沒有專門的部門對此進行監督與改良，藥品不良反應瞞報、漏報現象普遍存在，個別人為了自己的利益導致大量禁止個人銷售的藥品在社會上廣泛存在。針對這些現象，我們只有增大科研經費的投入，創新科研管理體制，制定相關的法律法規，才能使我國的藥學研究長足發展，趕超西方發達國家，為人類緩解病痛。
2 脂質體技術
脂質體是指卵磷脂分散在水中，形成單層或多層雙層磷脂膜的囊泡，分別稱為單室脂質或多室脂質體。脂質體的作用很大，他作為藥物載體，具備了降低毒性、靶向性、長循環作用、保護被包封藥物等優點。但其中也存在著一些風險，只有穩定的脂質體促進藥物吸收，降低副作用。
3 乳化技術
近幾年來，我國的乳化技術取得了一些新的成果。高壓乳勻機得到普遍應用。隨著他的廣泛應用以及新型的乳化劑、助乳化劑的問世，我國的乳化技術發展迅速，我國的藥學工作者這方面的研究取得了長足發展。
微乳由油、水、乳化劑和助乳化劑四部分組成，并且乳化劑用量比較大，一般比例為用油量的百分之二十至百分之三十。它可增大一些難溶于水的藥物的溶解度，提高易水解藥物的穩定性。
4 微囊微球技術
微囊化劑型可使液體藥物固體化，緩控釋藥物靶向化，掩蓋藥物的不良氣味，在臨床上提高了藥物的使用度，并且提高藥物的穩定性，提高依從性和固體化。這個技術的研究和發展給臨床醫學帶來了新的發展前景。
一、人類基因組計劃與基因組學
在榮膺1962年諾貝爾生理學醫學獎的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威爾金斯（MauriceHughFrederickWilkins),于1953年發現DNA雙螺旋結構之后。相繼于1958年和1980年罕見地兩次榮獲諾貝爾化學獎的桑格（FrederickSanger),先后完整定序了胰島素的氨基酸序列和發明很重要的DNA測序方法，這些劃時代的杰出成就于20世紀后半葉完全“打開了分子生物學、遺傳學和基因組學研究領域的大門”。于是20世紀80年代形成了基因組學，在隨后20世紀90年代人類基因組計劃實施并取得很大進展后，基因組學取得了驚人的長足進展。
基因（gene)是DNA(脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳特征的特定核苷酸序列的總稱，系具有遺傳物質的DNA分子片段。基因位于染色體上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達。例如不同人種之間頭發、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。基因是生命遺傳的基本單位，不僅是決定生物性狀的功能單位，還是一個突變單位和交換單位。由30億個堿基對組成的人類基因組，蘊藏著生命的奧秘。
基因組（genomes)是一個物種的完整遺傳物質，包括核基因組和細胞質基因組。即基因組是生物體內遺傳信息的集合，是某個特定物種細胞內全部DNA分子的總和。顯然原先只關注單個基因是遠遠不夠的，應當深入研究整個基因組，于是產生了基因組學。
基因組學（genomics)是專門從分子水平系統研究整個基因組的結構（以全基因組測序為目標）、功能（以基因功能鑒定為目標）以及比較（基于基因組圖譜和序列分析對已知基因和基因的結構進行比較）的分支學科。基因組學著眼于研究并解析生物體整個基因組的所有遺傳信息，突出特點是必須以整個基因組為研究對象，而不是只研究單個基因；同時還要研究如何充分利用基因在各個領域發揮作用。基因組學概括起來涉及基因作圖、測序和整個基因組功能分析的遺傳學問題。這門分支學科交叉融合了分子生物學、計算機科學、信息科學等,并以全新視角探究生長與發育、遺傳與變異、結構與功能、健康與疾病等生物醫學基本問題的分子機制，同時提供基因組信息以及相關數據系統加以利用，進而解決生物、醫學和生物技術以及相關產業領域的有關問題[3]。基因組學的主要目標包括認識基因組的結構、功能及進化規律，闡明整個基因組所涵蓋遺傳物質的全部信息及相互關系，為最終充分合理利用各種有效資源，以提供預防和治療人類疾病的科學依據。
人類基因組計劃（humangenomeproject，HGP)的確立和實施極大地促進了基因組學的發展。人類基因組計劃的提出，可追溯到尋求新方法解決日本廣島長崎原子彈幸存者及其后代的基因突變率檢測低于預期問題。1984年12月美國能源部資助召開的環境誘變和致癌物防護國際會議,第一次提出測定人體基因和全部DNA序列，并檢測所有的突變,計算真實的突變率。1985年6月，美國能源部正式提出了開展人類基因組測序工作，形成了“人類基因組計劃(HGP)”的初步草案。歷經幾年醞釀與論證，1988年美國國會批準撥款，支持這一被譽為完全可以與“曼哈頓原子彈計劃”、“阿波羅登月計劃”并列相比美的宏偉科學計劃。1990年正式啟動后，陸續擴展成為美國、英國、法國、德國、日本和中國共同參加的國際性合作計劃。2000年人類基因組工作框架圖（草圖）完成，是人類基因組計劃成功的標志。
HGP這項規模宏大，跨國家又跨學科的大科學探索工程。旨在測定組成人類染色體（指單倍體）中所包含的30億個堿基對所組成的核苷酸序列，從而繪制人類基因組圖譜，并且辨識其載有的基因及其序列，達到破譯人類遺傳信息，解碼生命奧秘，探索人類自身的生、老、病、死規律，揭示疾病產生機制以提供疾病診治的科學依據。截至2005年，人類基因組計劃的測序工作已經完成，但基因組學等研究工作一直在不斷深人和擴展。例如，2006年啟動了腫瘤基因組計劃力求揭示人類癌癥的產生機制以及癌癥預防與治療的新理念。當下已經邁進后基因組時代，從揭示生命所有遺傳信息轉移到在分子整體水平上對功能的研究（功能基因組學）。21世紀的生命科學以新姿態和新方法闊步向著縱深發展，同時有力推進了基礎與臨床醫學、生物信息學、計算生物學、社會倫理學等相關學科的蓬勃發展。為促進這些相關學科及其應用的更好發展，尤其推動在人類健康與疾病、個性化醫療、農業、環境、微生物等諸多領域的廣泛應用，自2006年以來巳經召開了十屆國際基因組學大會（ICG)。第10屆國際基因組學大會于2015年10月在中國深圳舉行,特別就臨床基因組學、生育健康、癌癥、衰老、精準醫療、人工智能與健康、農業基因組學、合成生物學、生命倫理和社會影響、相關組學及生物產業等熱點問題進行深人研討，展現了相關組學的旺盛活力。
二、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等與基因組學相輔相成
基因組學作為研究生物基因組的組成，組內各基因的精確結構、相互關系及表達調控的科學，又必須從系統生物學角度與方法，著眼于整體出發去研究人類組織細胞結構、基因、蛋白質及其分子間相互作用，并通過整體分析研究人體組織器官的功能代謝狀態，從而才能更有效地探索解決人類疾病發生機制及其診治與保健問題。
雖然人類基因組圖揭示了人類遺傳密碼，而對生命活動起調節作用的是蛋白質。基因組研究本身不能體現蛋白質的表達水平、表達時間、存在方式以及蛋白質自身獨特活動規律等。因此，自從基因和基因組學問世以后，分子生物學的組學大家庭中，不斷延伸分化形成了相互密切關聯的轉錄組學（tmnscrip-tomics)、蛋白質組學（proteomics)、代謝組學（metabo-lomics),以及脂類組學（lipidomics)、免疫組學（lmmu-nomics)、糖組學（glycomics)、RNA組學（RNAomics)等,這些相互密切關聯的組學構成豐富的系統生物學以及組學生物技術基礎。
轉錄組學是一門在整體水平上研究細胞中基因轉錄情況以及轉錄調控規律的分支學科。也即轉錄組學是從RNA水平研究基因表達的情況。轉錄組即一個活細胞所能轉錄出來的所有RNA的總和，是研究細胞表型和功能的一個重要手段。可見在整體水平上研究所有基因轉錄及轉錄調控規律的轉錄組學，乃是功能基因組學研究的重要組成部分。
蛋白質組（proteome)是指一個基因、一個細胞或組織所表達的全部蛋白質。而蛋白質組學研究不同時間、空間發揮功能的特定蛋白質及其群體;從蛋白質水平上研究蛋白質表達模式和功能模式及其機制、調節控制及蛋白質群體中各個組分。蛋白質組本質上指的是在大規模水平上研究蛋白質的特征，包括蛋白質的表達水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得蛋白質水平上的關于疾病發生，細胞代謝等過程的整體而全面的認識。基因組相對穩定，而蛋白質組是動態的概念。研究蛋白質組學是基因組學研究不可缺少的后續部分,也即生命科學進人后基因時代的特征。
代謝組學的概念源于代謝組，代謝組是指某一生物或細胞在一特定生理時期內所有的低分子量代謝產物。代謝組學則是對某一生物或細胞在一特定生理時期內所有低分子量代謝產物同時進行定性和定量分析的一門新分支學科。代謝組學以組群指標分析為基礎，以高通量檢測和數據處理為手段，以信息建模與系統整合為目標的系統生物學的一個分支。繼基因組學和蛋白質組學之后新發展起來的代謝組學，是借助基因組學和蛋白質組學的研究思想，對生物體內所有代謝物進行定量分析，并尋找代謝物與生理病理變化的相對關系。基因組學和蛋白質組學分別從基因和蛋白質層面探尋生命的活動，而實際上細胞內許多生命活動是發生在代謝物層面的。因此有研究者認為“基因組學和蛋白質組學告訴你什么可能會發生，而代謝組學則告訴你什么確實發生了”。所以，代謝組學迅速發展并滲透到諸多領域，例如疾病診斷、醫藥研制開發、營養食品科學、毒理學、環境學、植物學等與人類健康密切相關的各領域。
三、放射組學在交叉融合中應運而生
2015年是倫琴發現X射線120周年，正如簡明不列顛百科全書所評價：X射線的發現“宣布了現代物理學時代的到來，使醫學發生了革命”W。近40多年來計算機科學技術的交叉融合，以X射線透射開始并不斷拓展許多種類型的醫學成像技術，又經歷了數字化革命而呈現出跨越式發展。數字化醫學影像學已經成為現代醫學不可或缺的重要手段和必不可少的組成部分。醫學影像學在保健査體、疾病預防、疾病篩査、早期診斷、病情評估、治療方法選擇、康復療效評價等，以及生命科學研究方面發揮了越來越大的不可替代作用。隨著多排螺旋CT、雙源CT、能譜CT、磁共振成像（MRI)、單光子和正電子計算機斷層顯像（SPECT與PET)、圖像融合一體機成像(PET/CT等等）諸多影像醫學新設備、新技術、新方法層出不窮，醫學影像學巳經從結構成像發展到功能成像，又邁向分子影像學的新階段。尤其進人21世紀后，分子影像學方興未艾地蓬勃發展，已經成為分子生物學的重要手段。當前數字化醫學影像學所形成的大數據又密切關聯到相關基因組學，應運而生了放射組學（radiomicsV）。如果說20世紀驅動醫學影像學的發展主要是依靠物理學和計算機科學技術、電子工程科學技術等，而21世紀則迫切需要與醫學、分子生物學（包括基因組學等諸多組學）等相關學科進一步深人交叉融合相輔相成。
放射組學（亦有稱之為影像組學）、分子影像學完全是與基因組學、蛋白質組學等相關組學彼此關聯并相互促進而不斷發展的。整合各種技術實現運用影像學手段顯示人體組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子,并能反映活體狀態下分子水平變化，從而對其生物學行為在分子影像層面進行定性和定量研究，無論在人體保健與疾病的診斷治療，或者在藥物研究開發，以及在基因功能分析與基因治療研究等方面，都凸顯了巨大優勢和良好前景。
包含分子影像學的數字化醫學影像學迅速發展，可提供越來越豐富的多層次醫學影像數據資料，顯然必須加以深度發掘并充分利用這些極其龐大的數字化信息。通過放射組學研究，解碼隱含在醫學影像信息中的因患者的細胞、生理、遺傳變異等多因素共同決定的綜合影像信息，并客觀且定量化將其內涵呈現在臨床診治、預后分析的整個過程，這無疑會成為臨床醫學具有重大意義的革命。應運而生的放射組學，就是致力于應用大量的自動化數據特征化算法將感興趣區域（regionofinterest,R0I)的影像數據轉化為具有高分辨率的可發掘的特征空間數據。數據分析是對大量的影像數據進行數字化的定量高通量分析，得到高保真的目標信息來綜合評價腫瘤的各種表型（phenotypes),包括組織形態、細胞分子、基因遺傳等各個層次。例如近期文獻報道，放射組學可揭示腫瘤預測性的信號，能夠捕獲腫瘤內在的異質性，并與潛在的基因表達類型相關聯。
美國的國家癌癥研究所（NationalCancerInstitu?te,NCI),已經建立量化研究網絡（quantitativere?searchnetwork,QIN)，旨在共享數據、算法和工具，以加速影像信息量化的合作研究網絡U5]。他們將放射組學的建設及應用框架分為5部分:①圖像的獲取及重建;②圖像分割及繪制；③特征的提取和量化；④數據庫建立及共享；⑤個體數據的分析。當然這些均是很有挑戰性的工作。
放射組學通過標準化的圖像獲取以及自動化的圖像分析等,能為疾病的診斷、預后及預測提供有價值的信息。近期的研究還提示放射組學能有效預測不同患者中的腫瘤基因異質性等，可見放射組學有著廣闊應用前景。四、發展相關組學更好共促精準醫療
從基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等2直到新形成的放射組學，均是在相關學科交叉融合中，當條件與時機發展到一定程度而瓜熟蒂落催生。
這些相互關聯的組學全部都兼備著學科分化以及整合的特色。學科交叉融合根據發展需要分化催生出4新分支，而所有這些組學分支學科又都從系統生物學角度出發，注重對形成的分支學科自身整體開展研I究。正是如此辯證統一的現代科技發展特點，如同DNA的螺旋結構一樣在不斷深化中而螺旋式上升，7推動科學技術向更深層次和更高水平發展。
信息可視化在生物醫學領域中的應用
信息可視化在基礎醫學中的應用高雪等［12］從WOS數據庫中，以1995～2010年為檢索年限共檢出30970條有關蛋白質組學的文獻，使用CiteSpaceⅡ軟件對檢索到的數據進行分析。結果發現目前蛋白質組學的研究前沿為:質譜技術為蛋白質鑒定技術核心;蛋白質組分析已逐漸發展從定性分析向定量分析轉變;蛋白質翻譯、修飾和相互作用為當前國際研究熱點之一;蛋白質組分析已由靜態的單純對研究結果描述轉向對蛋白質的動態研究開發。張明華等［13］開展了基于知識圖譜的認知神經科學前沿與演化的研究，在WOS數據庫中檢索1986～2009年間的1193條記錄，對該數據的分析結果表明，美國在認知神經科學研究領域的產出居于優勢地位。其中以前額葉皮質、大腦、活化為主的神經科學從較小的子系統水平進行物質活動層面的研究;以記憶、注意力為主的認知科學則側重于相對復雜的整體水平，它們分別從兩個方向展示了認知神經科學研究的研究熱點。劉曉婷等［14］對WOS數據庫收錄的國際肝干細胞研究文獻進行可視化分析，得出該領域的研究前沿有肝干細胞的識別和移植后鑒定、參與肝再生機制、誘導分化、外源基因的表達等。信息可視化在中醫醫學中的應用趙蓉英等［15］以WOS為數據來源，對國內外有關中醫醫學研究的文獻進行可視化知識圖譜分析，揭示近些年來中醫研究的熱點領域，探索當前國際上中醫研究的發展趨勢。結果顯示，目前國際上多個國家和地區均在對中醫進行研究，其中中國大陸地區的有關文獻最多，遠遠高出其他國家和地區的相關發文量。按研究結構排名，中國大陸地區和香港地區開展中醫研究的大學和科研機構最多。發表中醫文獻最多的期刊分別為:《民族藥理學期刊》、《藥用植物》、《生命科學》和《生物與藥學通報》，這4本期刊構成了該領域的核心期刊。中醫研究的熱點主要集中于中醫的基礎理論研究、中西醫結合、基因技術在新藥研制方面的應用等。黃卓泳等［16］開展了國際中醫藥領域演進路徑研究熱點與前沿的可視化分析，將1990～2009年WOS數據庫中收錄的中醫藥類研究論文數據作為研究對象，應用CiteSpace知識可視化軟件繪制文獻共被引網絡圖譜，分析國際中醫藥領域研究演進過程中的關鍵節點文獻，并應用關鍵詞聚類和膨脹詞探測功能分析了研究熱點與研究前沿。結果發現中國數量最多，為4323篇，其次為美國和日本。在20年前，國外學者已開始從微觀分子生物學水平分析中醫藥的藥理作用。2000年以前，國內學者在國際發表的中醫藥文獻較少，這可能與中國學者對英文刊物不熟悉有關。在1990～1999年期間，中醫藥的研究重點為對中醫藥的各種藥理作用分析，到2000年以后，中國人發表的英文文章逐漸增多，研究也更多地集中在中藥作用的物質基礎。信息可視化在其他醫學領域中的應用趙玉鵬等［17］運用知識圖譜原理以及CiteSpaceⅡ工具軟件繪制出美國《醫學與哲學雜志》(TheJournalofMedicineandPhilosophy)的知識圖譜，從知識圖譜中顯示出，最近10年來，《醫學與哲學雜志》研究的前沿問題是由“腦死亡”、“干細胞研究”、“生物學倫理”、“預防原則”、“臨床均勢”等組成的七個知識群，同時分析出高引用的引文，并且揭示出《醫學與哲學雜志》研究的演化路徑。雷二慶［18］分析了有關美國軍事醫學(MilitaryMedicine)的2966條文獻記錄，發現美國軍事醫學與普通醫學聯系密切;美軍各軍事醫學研究機構的分工較為明確，任務有一定交叉重疊但不特別明顯;美國一些國家級機構和軍隊機構以及部分專家是美國發展軍事醫學的堅實基礎;軍事醫學關鍵文獻可被直觀展示。王寧等［19］分析1994～2010年以來1872條有關生物安全領域的研究熱點及學科發展等信息。結果表明，隨著時間的推移和技術的進步，生物安全研究領域的研究熱點不斷變化，研究的范圍也不斷地向外拓展，與其他學科進行交叉融合，并與一些重大的生物安全時間緊密相連。研究的范圍涵蓋了轉基因動植物、基因及生物工程技術、新發動植物傳染病、食品安全、生物實驗室安全以及反生物恐怖等內容。目前與生物安全相關研究集中在3個主要領域，分別是:(1)DNA重組技術、轉基因技術、合成生物學等生物技術兩用性;(2)人畜共患病或新發傳染病;(3)微生物實驗室安全及生物恐怖威脅。
信息可視化的不足盡管信息可視化分析
在多個領域均取得了積極的成果，但該技術仍存在一些缺點，主要表現在:(1)知識圖譜中出現的節點-鏈接較多，且存在多個節點重疊或是圖譜中缺少相應的標識，使研究人員較難理解圖譜的含義或容易漏過某些重要的信息［20～22］。因此，未來的可視化圖譜應提高知識圖譜的可讀性，以更友好的界面、更清晰明了的標識，讓閱讀者更容易地看到知識圖譜和發現其中內在的關系，從而獲得有用的信息。(2)不同的可視化分析軟件采用的算法不同，得出的知識圖譜也不同，研究人員容易對這些不同的結果產生迷惑;此外，對于理解和掌握知識圖譜反映出來的信息，也需要有一定的相關知識，從而限制了可視化研究的廣泛開展［23，24］。(3)目前使用的可視化分析軟件大部分都是采用國外數據庫作為源數據，而沒有針對國內數據庫開發的、得到公認的分析軟件，因此，對國內有關領域的可視化研究較少［25］。
結語
總之，信息可視化知識圖譜技術能夠深層次地挖掘包括醫學領域在內的多個學科的研究熱點和研究前沿信息，以可視化知識圖譜的形式更直觀、更有效地揭示醫學研究的內在聯系和隱藏的重要信息，為研究人員把握醫學領域研究熱點和發展前沿提供了新的手段。
作者：黃鑫 胡榜利 鄧莉 楊光業
