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生物醫學范文1
生物醫學工程(biomedicalengineering,BME)是20世紀50年代形成的一門獨立的邊緣科學，現代醫療器械則是這一新興學科的產品形式。它是工程技術向醫學科學滲透的必然結果。20世紀50年代以來，心腦血管疾病、癌癥、糖尿病等現代文明流行病開始威脅人類健康。因此，醫學科學的進一步完善和發展不是以定性觀察、現象歸納為方法學特征的醫學本身所能解決的，它必須和以定量觀測、系統分析為方法學特征的工程科學相結合，并綜合運用各種已有的和正在發展的高新技術，才有可能逐步解決這些問題。生物醫學工程學科應運而生。當前生物醫學工程已成為生命科學的重要支柱，是21世紀最具有潛在發展優勢的領先科技之一[1]。
1、什么是生物醫學工程？
1.1含義
生物醫學工程是一個新興的多學科交叉領域，其內涵是：工程科學的原理和方法與生命科學的原理和方法相結合以認識生命運動的“定量”規律，并用以維持、改善、促進人的健康。“生物醫學工程”這個詞匯蘊含了三個專業領域的相互影響：生物學、醫學和工程學。生物醫學工程是綜合生命科學和工程技術的理論、方法、手段,研究人類及其他生命現象結構功能的理、工、醫相結合的新興交叉學科，是多種工程技術學科向生命科學滲透和相互交叉的結果,并已成為生命科學的重要支柱。生物醫學工程是應用基礎科學，主要服務于人類疾病的診斷、預防、監護、治療及保健、康復等方面；生物醫學工程的主要研究任務是利用工程技術手段解決醫學診斷、治療和信息化管理等問題，為醫學提供高技術含量的現代醫療裝備。
1.2內容與領域
生物醫學工程的研究內容可分為基礎研究和應用研究兩個方面?；A研究，包括生物力學、生物控制、生物效應、生物系統的質量和能量傳遞、生物醫學信息的提取與處理、生物材料學、生物系統的建模與仿真、各種物理因子的生物效應等;應用研究，直接為醫學服務，包括生物醫學信號檢測與傳感技術,生物醫學信息處理技術,醫學成像與圖像處理技術,人工器官、醫用制品和儀器,康復與治療工程技術等。后者是醫學工程研究領域中最主要的內容之一，它的成果直接推動醫療衛生事業的發展，效果最明顯、最迅速,所以特別受醫學工程人員和醫生的重視。
2課程安排
根據我國《生物產業發展“十一五”規劃》，生物醫學工程高技術專項將按照當代生物醫學工程技術和產業發展的方向，重點發展醫療影像設備、醫療監護系統及設備、腫瘤物理治療設備等11大類產品,強化新型醫用植入器械和人工器官、數字化與智能化醫療裝備、可生物降解醫用高分子及藥物控釋載體、醫療監護和遠程診療系統等領域的創新能力。針對這一方向，我們將設定14次課，分別介紹各項技術產品或領域的現狀和發展，讓學生對生物醫學工程學科有個整體的了解和認識。課程設置如下[2]：
1.生物醫學工程概況：介紹生物醫學工程學科概況、發展歷程、學科內容、工程分支，以及國內外高校建設發展生物醫學工程學科的情況。
2.組織工程學：應用細胞生物學和工程學的原理,吸收現代細胞生物學、分子生物學、材料與工程學等學科的科研精華,在體內或體外構建組織和器官,以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能,是繼細胞生物學和分子生物學之后,生命科學發展史上又一新的里程碑,標志著醫學將走出器官移植的范疇,步入制造組織和器官的新時代。目前組織工程已經成為再生醫學研究和發展的核心與主要方向。
3.生物材料學：研究與生物體（特別是人體）組織、血液、體液相接觸或作用時，不凝血、不溶血、不引起細胞突變、畸變和癌變，不引起免疫排異和過敏反應,無毒、無不良反應的特殊功能材料。許多重點院校和科研單位都成立了相應的研究機構，從事生物材料及制品的開發研究，在天然高分子和合成高分子、無機和金屬生物材料研究方面均取得了舉世公認的成果。
4.人工器官：主要研究人體組織與器官的再生、修復與替代。人工器官在臨床上的應用，挽救了不少垂危的生命，為臨床醫學的發展開拓了新途徑。目前人工器官的研究和應用已基本遍及人體全身。
5.生物傳感器技術:使用固定化的生物分子結合換能器,用來偵測生物體內或體外的環境化學物質或與之起特異互作用后產生響應的技術。目前,生物傳感器正朝著以下幾個方面發展:①向高性能、微型化、一體化方向發展；②生化檢測的智能化系統；③仿生生物學的發展。
6.生物系統的建模與仿真：對生物體在細胞、器官和整體等各層面的參數及其相互關系建立數學模型，并用計算機求解該模型以分析和預測各種條件下生物系統運行的機制和狀態。研究領域涵蓋生物力學、復雜生物醫學系統的建模與仿真等領域，主要采用計算力學、圖形圖像分析和數學建模等方法，對生物醫學中的科學問題進行計算機建模和分析。
7.生物醫學信號檢測與處理技術：生物醫學信號的檢測與處理幾乎成為了生物醫學工程學科共同的研究方向。從生物體中獲取各種生物醫學信息，并將其轉換為易于檢測和處理的電信號。
8.醫學成像與圖像處理技術：研究如何將人體有關生理、病理的信息提取出來并顯示為直觀的圖像、圖形方式，或對已有的醫學圖像進行分析處理，為疾病的早期診斷和治療提供了可能性,也為臨床診斷引入了新的概念。
9.數字化X射線影像技術及設備：數字化X射線影像技術現已成為臨床診斷的最主要手段。涉及的關鍵技術包括:直接數字化平面X射線影像技術;數字化X射線三維影像技術;低劑量CT、容積CT等。
10.磁共振影像技術及設備：磁共振影像是檢測人體解剖、生理和心理信息的多因素、多層面和多對比度成像設備。
11.核醫學成像技術及設備：核醫學成像是對放射性核素標記化合物的體內生化過程成像的裝備,是目前能夠在臨床應用的最主要的分子成像手段。涉及的關鍵技術：單光子斷層成像(SPECT)技術和系統、正電子發射(PET)影像技術和系統、PET與CT融合技術等。
12.數字化超聲波成像技術及設備：超聲成像設備在四大影像設備中使用最為廣泛。目前重點發展技術包括：多波束成像技術、諧波成像技術、多角度復合成像技術、三維成像技術、電容式微機械超聲換能器、彩色超聲成像設備系統、數字黑白超聲影像設備等。#p#分頁標題#e#
13.醫學納米技術和納米材料：可運載腫瘤標志物分子的特異性抗體、腫瘤治療藥物以及造影劑等新的高效藥物(基因)載體；發展納米尺度的顯微探針成像技術；發展用于組織再生修復的納米生物材料；建立用于納米材料健康與安全評價的技術與方法，都是當前重點發展方向。
14.康復工程技術:重點發展假肢仿生智能控制技術、低成本假肢矯形、適應不同功能障礙者工作和學習的環境控制系統與遠程交流、認知功能康復、人工電子耳蝸漢語識別、電子助視、老年人室內安全監護等技術。
3教學模式的探索
針對課程本身的特點和學生認知的特點，設想從以下幾個方面探索課程的教學：
3.1多媒體教學
多媒體教學具有直觀、生動、易于理解的特點，并可節約教學時間，提高效率。由于每次課針對的是某項技術領域相關理論知識和行業動態的介紹，涉及的知識點多且泛，采用多媒體教學課件進行教學，形象直觀，趣味性強，可以使學生印象深刻，降低了抽象知識的理解難度和記憶難度，激發了學生的學習興趣。
3.2優化課程內容，加強實踐教學
在教學中注意把握課程的整體體系，強調課程知識點和適用性。教學重點清晰，適當補充行業最新動態作為課外知識。課堂授課的重點應放在概念的理解和相關模型的建立。同時，應創造條件充實參觀和實驗內容，讓復雜的理論實物化、形象化、簡單化。跟有教學合作基礎的醫院聯系，安排學生到相應科室參觀相關設備和操作系統，開展現場教學和盡可能多的實驗課，提高學生的學習興趣。如果條件允許，還可以讓學生參與到實際操作中。通過這種實踐教學，使學生覺得取得臨床上的應用成就并不是遙不可及，從而增強他們對理論知識學習的興趣。
生物醫學范文2
科交叉的邊緣科學，它是用現代科學技術的理論和方法，研究新材料、新技術、新
儀器設備，用于防病、治病、保護人民健康，提高醫學水平的一門新興學科。
生物醫學工程在國際上做為一個學科出現，始于20世紀50年代，特別是隨著宇
航技術的進步、人類實現了登月計劃以來，生物醫學工程有了快速的發展。在我
國，生物醫學工程做為一個專門學科起步于20世紀70年代，中國醫學科學院、中
國協和醫科大學原院校長、我國著名的醫學家黃家駟院士是我國生物醫學工程學
科最早的倡導者。1977年中國協和醫科大學生物醫學工程專業的創建、1980年中
國生物醫學工程學會的成立，有力地推進了我國生物醫學工程的發展。目前，我
國許多高?？蒲袉挝痪O有生物醫學工程機構，從事著生物醫學的科研教學工作
，在我國生物醫學工程科學事業的發展中發揮著重要作用。
顯微鏡的發明“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來，其意思是用
刀剖割，肉眼觀察研究人體結構。17世紀LeeWenhock發明了光學顯微鏡，推動了
解剖學向微觀層次發展，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進
一步觀察研究其細胞形態結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現，醫學領域相繼誕
生了細胞學、組織學、細胞病理學，從而將醫學研究提高到細胞形態學水平。
普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細胞
的超微細結構、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現的電子顯微鏡，
使人們能觀察到納米(nm)級的微小個體，研究細胞的超微結構。光學顯微鏡和電
子顯微鏡的發明都是醫學工程研究的成果，它們對推動醫學的發展起了重要作用
。
影像學診斷飛躍進步影像學診斷是20世紀醫學診斷最重要發展最快的領域
之一。50年代X光透視和攝片是臨床最常用的影像學診斷方法，而今天由于X線CT技
術的出現和應用，使影像學診斷水平發生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水
平。即計算機體斷層攝影(computedtomographyCT),即是利用計算機技術處理人
體組織器官的切面顯像。X線CT片提供給醫生的信息量，遠遠大于普通X線照片觀
察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已經問世，能快速掃描
和重建圖像，在臨床應用中取代了多數傳統的CT，提高了診斷準確率［1］。醫學
工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc
e)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(MRI)，它不僅可分辨病理解剖
結構形態的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾病在
早期價段的改變，有利于臨床早期診斷?？梢哉J為MRI工程的進步，促進了醫學診
斷學向功能與形態相結合的方向發展，向超快速成像、準實時動態MRI、MRA、FM
RI、MRS發展。根據核醫學示蹤，利用正電子發射核素(18F，11C，13N)的原理，
創造的正電子發射體層攝影(PET)，是目前最先進的影像診斷技術。美國新聞媒體
把PET列為十大醫學生物技術的榜首。PET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫
瘤學、心臟病學、神經病學、器官移植，新藥開發等研究領域的重要價值［2］。
影像學診斷水平的不斷提高，與20世紀生物醫學工程技術的發展密切相關。
介入醫學問世介入醫學是一種微創傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964年
)是最早使用介入技術治療疾病的創始人，他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行
擴張治療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入放射學(InterventionalRa
diology)，這是醫學文獻出現“介入”一詞的最早記載。1977年Gruenzing成功
地進行了首例冠狀動脈球囊擴張術獲得成功以后，介入性診療技術由于其創傷小
、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀80年代隨著生物醫學工程的發
展，高精度計算機化影像診查儀器、數字減影血管造影(DSA)、射頻消融技術以及
高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相繼問世，使介入性
診療技術發生了飛速進步，臨床應用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、非血管
管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證，并使診療效果明顯提高
，患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視為與藥物診療、手術診療
并列的臨床三大診療技術之一，也有人把介入診療技術稱之為20世紀發展起來的
臨床醫學新領域--介入醫學［3，4］。
人工器官的應用當人體器官因病傷已不能用常規方法救治時，現代臨床醫
療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們
稱這種裝置為人工器官(artificialorgan)。如20世紀50年代以前，風濕性心臟
瓣膜病的治療，除了應用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難
修復改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環技
術，在心臟停跳狀態下切開心臟，進行更換人工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修
補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科之所以能達到今天這樣
的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材
料、新技術的結果［5］。
腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病
晚期患者的生命，腎病治療學也因此有了很大進步。
現代生物醫學工程中人工器官的發展也非常迅速，除上述人工器官外，人工關
節、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用，使千千
萬萬的患者恢復了健康?？梢哉f，人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，
其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。
此外，放射醫學、超聲醫學、激光醫學、核醫學、醫用電子技術、計算機遠程
醫療技術等先進的醫療技術和儀器設備都是現代醫學工程研究開發的成果，綜上
可見，20世紀生物醫學工程的發展，顯著提高了醫學診斷和治療水平，有力地推
動著醫學科學的進步。
21世紀生物醫學工程展望縱觀醫學新技術誕生和發展的歷史，從倫琴發現
X線到今天X射線診療技術的發展，從朗茲萬發現超聲波到今天B超診斷的廣泛應用
，從布洛赫和伯塞爾發現核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發明CT到今天
CT成像系統的應用，都是以物理學工程技術為基礎、醫學需求為前提發展起來的
醫學新技術。循著20世紀醫學發展的軌跡，我們有理由預測21世紀新的醫學診療
技術可能在以下10個方面有重大突破和創新：
(1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠程醫療信息網絡化，
診療用機器人將被廣泛應用。［6］
(2)介入性微創，無創診療技術在臨床醫療中占有越來越重要的地位。激光技
術，納米技術和植入型超微機器人將在醫療各領域里發揮重要作用。
(3)醫療實踐發現單一形態影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著
PET的問世和應用，形態和功能相結合的新型檢測系統將有大發展。非影像增顯劑
型心血管、腦血管影像診查系統將在21世紀問世。
(4)生物材料和組織工程將有較大發展，生物機械結合型、生物型人工器官將
有新突破，人工器官將在臨床醫療中廣泛應用。
(5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大發展，植入型藥物長效
緩釋材料，藥物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育
材料、生物止血材料將有新突破。
(6)未來醫療將由治療型為主向預防保健型醫療模式轉變。為此，用于社區、
家庭、個人醫療保健診療儀器，康復保健裝置，以及微型健康自我監測醫療器械
和用品將有廣泛需求和應用。
(7)除繼續努力加強生物源性疾病防治外，對精神、心理、社會源性疾病的防
治診療技術和相應儀器設備的研制受到越來越多的重視與開發，研制精神分析、
心理安撫、生物反饋型診療技術和設備將是生物醫學工程的新起點。
(8)創傷是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型創傷防護裝置、生命急救
系統是未來生物醫學工程的重要課題。
(9)即將迎來的21世紀是分子生物學時代，有關分子生物學的診療新技術將快
速發展，遺傳、疾病基因診療技術，生物技術和微電子技術相結合的DNA芯片、雪
白芯片和診療系統將被廣泛應用。
(10)空氣污染、環境污染嚴重危害著人類健康，研究和開發勞動保護、家庭保
健、個人防護用的人工氣候微環境是未來不能忽視的問題。
1997年我國了關于衛生工作改革與發展的決定，提出了奮斗目標：“到2
000年，基本實現人人享有初級衛生保健”，到2010年國民健康的主要指標在經濟
發達地區達到或接近世界中等發達國家水平，在欠發達地區達到發展中國家的先
進水平。1999年國家科技部召開了“發展生物醫學工程技術戰略研討會”，國家
工程院開展了有關發展我國醫療器械工業戰略研究等，對推動生物醫學工程產業
發展、落實創新工程戰略布置起著重要作用。20世紀人類與疾病做斗爭，在醫學
診療技術上取得了重大成就；但面向21世紀的巨大挑戰，我們要動員起來，調整
生物醫學范文3
關鍵詞：生物科研倫理審查；倫理委員會；醫學倫理學
隨著生物醫學技術的廣泛應用，生物醫學科學實驗，特別是涉及人體受試者的臨床試驗日益增多。臨床（人體）試驗是生物醫學科學研究的重要環節，任何經過動物實驗的新藥物、新儀器和新的治療方法必須經過臨床（人體）試驗后才能在臨床中開展應用。在涉及人體受試者的各類醫學科研活動中，必然會存在由于價值取舍不同而引發的各種倫理沖突。以人體為研究對象的臨床試驗，也必然牽涉受試者的權益尊重與保護問題［1］。在這樣的背景下，對科研活動從始至終進行倫理審查和監督，探討、論證、解決或權衡生物醫學科研及臨床應用中出現的倫理問題和難題，在保證研究工作的科學性和合法性的同時，使所有科研活動都遵循相應的倫理道德原則和規范，真正做到知情同意，是生物醫學科研倫理審查的目的所在。
1.生物醫學科研倫理審查的國際規范
生物醫學科研倫理審查的概念始于1946年的紐輪堡審判，審判過程中德國納粹和日本軍國主義者在二戰期間進行人體試驗引發的倫理問題引起國際社會的重視，并提出了人體實驗的十項道德準則，即《紐輪堡法典》，其精神被1964年世界醫科大學通過的《赫爾辛基宣言》繼承，成為人體實驗的指導方針；《赫爾辛基宣言》中規范了涉及人體生物醫學實驗的倫理法規，并在以后經歷了先后八次的修訂和細化，成為世界各國共同遵守的醫學實驗的法規性文件［2］。2000年，世界衛生組織頒布了《評審生物醫學研究的倫理委員會工作指南》，以指導世界各國醫學科研倫理審查機構的組建工作和倫理審查工作。2002年，由國際醫學科學組織理事會與世界衛生組織聯合的《涉及人的生物醫學研究的國際倫理準則》，則進一步明確了醫學科研倫理審查的規范和章程。
2.生物醫學科研倫理審查機構
———倫理委員會建立倫理委員會進行醫學科研倫理審查的建議，最早見于1971年加拿大《醫德指南》，直到70年代末，倫理委員會組織才開始在美國的醫院中出現。此后，美國醫院協會先后頒布了《關于生物醫學倫理學的醫院委員會的準則》、《美國醫療保健機構道德委員會準則》等一系列規范和準則，推進了美國醫院倫理委員會的建立和發展，到80年代末，美國已有60%以上的醫院建立了醫院倫理委員會。與此同時，加拿大和一些西歐國家的醫院中也相繼建立起這類組織。日本的醫院倫理委員會建立較早，到1985年底，日本已有37所醫學院校設立了醫學倫理委員會，占79所醫學院校的47%。1992年中國醫學倫理學學術代表到日本考察時，已有80%以上的醫學院校和50%以上的醫院設立了醫學倫理委員會組織。我國的生物醫學科研倫理審查起步于20世紀80年代，1981年召開了我國首屆醫學倫理學學術會議，會議中提出對醫療機構中開展醫學科研活動進行倫理審查的意見和建議。1991年，中華醫學會醫學倫理學委員會了《醫院倫理委員會組成規則》，對我國的生物醫學科研倫理審查工作進行指導。此后，為進一步規范醫學科技行為，保護受試者的合法權益，強化法制觀念，分別由國家衛生部和藥品監督局制定了《涉及人體的生物醫學研究倫理審查辦法（1998）》和《藥品臨床試驗管理規范（1999）》。自此，我國生物醫學科研倫理審查工作有章可循、有法可依，進入建章立制、成立相關機構、逐步規范化的快速發展時期。
3.我國生物醫學科研倫理審查學術研究的問題域
從上個世紀80年代起，張鴻鑄、邱仁宗、曹永福等學者開始向國內引介美國、加拿大、法國、瑞典、日本等國家在醫學科研倫理審查實踐和倫理委員會建設中取得的經驗，對我國醫學科研倫理審查工作開展及倫理委員會建設中亟待解決的問題進行了總結和梳理，并對我國倫理審查未來的發展提出了建議。在此基礎上，我國學者圍繞倫理審查的規范和標準，審查程序和操作規程，倫理審查的監管，醫學中的倫理難題等問題進行了大量學術研討。
3.1生物醫學科研倫理審查程序和操作規程
沈銘賢，熊寧寧，李曉等學者通過對我國目前運行的醫學科研倫理審查程序和操作規程的分析研究指出：醫學倫理委員會的標準操作規程（StandardOperatingProcedure，SOP）直接決定了倫理審查結果的可靠性和權威性，決定了受試者的權益是否能得到有效保護［3］。他們在分析比較國際和國內生物醫學研究審查倫理的規范和實際工作特點的基礎上，從倫理委員會的職責、人員構成、審查的程序和主要內容、審查的申請和受理、審查的結果和通告、跟蹤審查、檔案管理等方面進行過詳細探討，并建議制訂合乎我國實際情況的倫理委員會標準操作規程［4］。關鑫、謝娟等學者在研究中指出：倫理審查程序是否規范并統一標準、倫理委員會的人員能否獨立和去行政化、對倫理委員會工作的評價和監管是否合理、對倫理審查從業人員的教育培訓是否到位等問題是決定和影響我國現階段科研倫理審查質量高低的主要因素，也是目前我國醫學科研倫理審查工作發展的重點。
3.2倫理委員會認證和倫理審查的監管
田冬霞、張卓然等一些學者在介紹由世界衛生組織（WHO）發起的“發展倫理審查能力戰略行動（strategicinitia-tivefordevelopingcapacityinethicalreview，簡稱SIDCER認證）”的倫理委員會國際認證監督體系的同時，通過將我國的倫理委員會監管情況與美國、英國、瑞典等國進行分析對比，介紹了國外倫理委員會的監管機制和先進經驗，針對我國倫理審查中經常出現的，如審查中缺少統一的標準化的操作規程，倫理委員會與研究者存在利益上的關聯，忽視倫理審查的全程性，監察的文件記錄、歸檔、保存不全，倫理委員會成員和研究者醫學科研倫理相關培訓不足等代表性問題［5］，從完善法律法規體系，制訂標準操作規程，建立倫理審查委員會認證體系，制訂完整的監管內容與程序四個方面對建立我國倫理委員會監管體系提出了建議［6］。
3.3醫學科研和倫理審查中的倫理難題
汪秀琴、叢亞麗等學者針對我國醫學科研臨床試驗過程中涉及的知情同意的履行、風險與受益的分析比較、最小風險解讀、利益沖突及受試者權益保護［7］、跟蹤審查等倫理審查中的難題［8］，以及由試驗方案設計、科研成果發表、試驗人員的培訓等引發的各種倫理問題進行了廣泛而深入的探討。學者們通過對我國目前醫學科研和倫理審查中涉及的倫理難題，在與國外相似問題的研究比較中指出，因為倫理審查所依據的倫理思想和理論、倫理審查背后的社會環境、文化習俗信仰等實質內容不同，在中國進行倫理審查必須結合我國醫療衛生的現實背景和醫學倫理問題的表現特點，進行倫理審查本土化的嘗試，而不能死搬硬套國外的規則和標準［9］。
3.4我國醫學科研倫理審查機構的發展現狀
2007年，中華醫學會科技評審部對國內醫療衛生機構、高等院校、科研院所和預防機構的倫理委員會的設立、職能、成員、工作條件等發展狀況進行了調查［10］。此后，田冬霞，薛迪等一些學者先后對北京市、天津市、上海市、南京市、浙江省等地醫院中的醫院倫理委員會的機構建設、功能定位、成員結構、監管認證、人員培訓、審查程序等各方面運行情況進行更深入調查，從實證研究角度將我國倫理委員會發展狀況同美國、日本等倫理委員會發展較快的國家進行對比，對我國倫理委員會的建設中存在的問題及背后的原因進行分析和思考。
4.生物醫學科研倫理審查熱點問題梳理
由于社會發展的多元化趨勢，因此現代醫學倫理學的研究越來越多地涉及患者（家屬）、醫務人員和社會價值之間的交叉與沖突，以及由此引發的矛盾、沖突。在醫學科學研究過程中，患者和醫務人員，同時是受試者和研究者的雙重身份往往會使這些矛盾和沖突更加復雜，解決這些倫理難題就需要在厘清臨床人體試驗的醫療機構和受試者之間的法律倫理關系基礎之上，對他們的行為方式及相互間的責任、權利和義務進行必要的法律和道德約束，切實保護好他們的權益［11］。首先，醫學科研工作者的倫理意識較弱。醫學科學研究人員和臨床醫師的科研倫理意識和倫理決策能力的培養。醫學科研倫理審查問題涉及的知識領域很專業且較為寬泛，不僅要求對現代醫學倫理學及生命倫理學的基本理論有較深的認識，而且要對醫學科學研究本身、現行法律法規熟悉了解。其次，醫學科研倫理審查規范不夠完善。我國生物醫學科研倫理審查規范有待進一步完善，并與國際規范相協調。醫學科研倫理審查的國際規范和國外法規有一些已有國內學者進行了翻譯或部分翻譯，但是個別地方的理解學界還存有爭議，同時提高規范國內國際規范的理論研究和可操作性探討。再次，醫學科研倫理審查的監管不到位。雖然醫學科研倫理審查已有國際規范可以遵循，但在實際的審查工作中卻又必須結合各國的文化傳統、社會制度和法律法規開展，并在此基礎上形成相應的審查制度和操作規程。必須在加強倫理審查工作標準化的同時，注重倫理審查質量的提高；必須因時制宜，因地制宜地開展醫學科研倫理審查工作。
總之，倫理審查程序的規范化和標準化，倫理委員會的成員結構，倫理審查工作的獨立性和去行政化，對倫理審查職能的合理評價和監管，倫理審查從業人員的教育培訓等問題是決定和影響我國醫學科研倫理審查質量的重要因素。本世紀初，由美國提出并向國際推出的機構倫理審查委員會認證體系，對推動世界各國的倫理審查委員會進行高質量、高水準倫理審查起到了重要作用；然而，由于文化傳統不同、社會發展狀況不同、醫學倫理學的學科發展重點不同，醫療實踐醫學發展和醫德觀念等方面都存在較大差異，世界各國的醫院倫理委員會工作開展方式和側重點也有所不同。由于倫理審查制度所建基的理論基礎、社會制度、價值評價等實質內容在不同的社會文化中很難達成共識，因此當前中國的生物醫學科研倫理審查面臨與西方不甚相同的境遇和難題。在倫理審查實踐中必須對中國社會的現實處境加以分析，發掘出符合中國文化傳統和習俗的倫理基礎，并在倫理審查實踐中訴諸本土化的轉向，而不是一味向國外看齊。
參考文獻：
［1］陳元方，邱仁宗.生物醫學研究倫理學［M］.中國協和醫科大學出版社，2003.
［2］張鴻鑄.中外醫院倫理委員會的綜覽與展望［J］.中國醫學倫理學，1995，8（1）：21.
［3］沈銘賢，胡慶澧，丘祥興.實質正義與程序正義———倫理委員會SOP解讀［J］.醫學與哲學：人文社會醫學版，2010，31（3）：3-5.
［4］熊寧寧，劉芳，蔣萌，等.臨床試驗機構倫理委員會標準操作規程［J］.中國臨床藥理學與治療學，2003，8（4）：477-480.
［5］田冬霞.美國機構倫理審查委員會認證體系的啟示［J］.中國醫學倫理學，2006，19（4）：15-19.
［6］黃瑾，胡晉紅.SIDCER認證：倫理委員會規范化實踐探討［J］.醫學與哲學：人文社會醫學版，2009，（8）：23-24.
［7］汪秀琴，熊寧寧，劉沈林，等.臨床試驗的倫理審查：風險與受益分析［J］.中國臨床藥理學與治療學，2003，8（6）：718-720.
［8］張雪，尹梅，孫福川.我國倫理審查委員會跟蹤審查的困境及現實求解［J］.醫學與哲學：人文社會醫學版，2013，（5）：22-23.
［9］鄧蕊.尋找基礎，方法轉向：科研倫理審查的本土化啟示［J］.科學技術哲學研究，2012，29（4）：109-112.
［10］王香平，李曉玲，王育琴.我國醫院倫理委員會現狀及國際認證分析［J］.醫學與哲學：人文社會醫學版，2012，33（4）：30-32.
生物醫學范文4
(一)背景及意義
二十一世紀我國將面臨人口眾多、交通擁擠、醫院容量有限,以及由于獨生子政策導致的日益嚴重的人口老齡化等一系列嚴重的社會問題,遠程醫療技術的發展可望為我們提供一個緩解上述問題的有效途徑。最簡單的遠程醫療形式是通過PSTN(公共電話網絡)進行心電(ECGs)的遠程解釋,但目前的遠程醫療技術研究與試驗則是伴隨當前IT技術的發展而發展的一個范圍更加廣泛,意義更加深遠的新興領域。它是現代通訊技術和計算機與現代醫學相結合的產物,它利用電子通訊及多媒體技術實現遠距離醫學檢測,監護,咨詢,急救,保健,診斷,治療,以及遠距離教育和管理等等。遠程醫療旨在通過提供一種管理良好、高效和跨越時空障礙的全新醫療保健服務模式,最終達到共享醫療保健資源,降低醫療保健費用,提高醫療效率和質量的目的。另外,在戰場救護,交通等意外事故危重病人的緊急處理等方面,遠程醫療技術也有很大的應用價值!廣義地講,遠程醫療是指醫護人員利用通訊和電子技術來跨越時空障礙、向人們提供醫療保健服務。根據不同的應用,遠程醫療又可分類為遠程監護,遠程治療,遠程會診和遠程教育等等。
(二)發展過程
最早的遠程醫療雛形可以追溯到1905年Einthoven等人利用電話線進行的心電圖數據傳輸實驗。但真正具有一定實用價值的遠程醫療系統在50年代才開始出現,該系統可以通過電話線和專用線傳送簡單的醫學數據。而在70~80年代遠程醫療開始利用電視系統傳輸醫學圖像,即以遠程放射醫學(Tele-radiology)為主。隨著現代微電子學、通訊技術、計算機及網絡技術的發展,在90年代人們開始實踐與評估該系統在遠程醫療咨詢、遠程教育、遠程專家會診等多方面的應用。近幾年來,隨著醫用數字影象設備如CT、MRI、B超以及DSA等的迅速普及,促使越來越多的醫院采用數字圖像存儲通訊系統(PACS,PictureArchivingandCommunicationSystem),逐步實現醫院的無膠片管理,為普及遠程醫療奠定了良好基礎。當前,遠程醫療系統技術的技術支持有:交互視頻影像設備(interactivevideo),高分辨監視器(high-resolutionmonitors),計算機網絡(computernetworks),蜂窩電話(cellulartelephones),高速開關系統(high-speedswitchsystems),以及以光纖和衛星通信為核心的信息高速公路等。需要說明的是,在目前的中國,由于網絡的普及面仍然十分有限,在一些中小縣城市,既缺少高水平的醫療專家又缺少足夠帶寬的信息網絡,患者的經濟能力也十分有限。在這種背景下,基于電話線的遠程醫療服務在一定程度上滿足了當前的需求,顯示出了一定的發展空間,值得國內的醫療電子企業重視。
(三)適宜范圍和初步的臨床效果
遠程醫療技術(Tele-medicine)最大的作用在于它對農村和不發達國家的那些得不到良好服務的人群提供健康護理服務。在這些地方,合格醫生的缺乏是一個很大的問題。其他需要遠程醫療的地方包括:邊遠的兵站,需要保密的地方,出院后病人的監護,家庭監護,病人教育,醫學教育等。有些醫學部門,如放射學(radiology),病理學(pathology)和心臟病學(cardiology),他們需要高保真的電子醫務數據和圖像為診斷服務,因而特別適合于采用遠程醫療。隨著遠程醫療技術的成熟,它能夠提供服務的醫學部門和范圍也會隨之相應地增加。比如,以下這些領域的遠程醫療實踐正在逐步增多:矯形外科學(orthopedics),皮膚病學(dermatology),精神病學(psychiatry),腫瘤學(oncology),神經病學(neurology),兒科學(pediatrics),產科學(obstetrics),風濕病學(rheumatology),血液學(hematology),耳咽喉科學(otolaryngology),眼科學(ophthalmol-ogy),泌尿科學(urology),外科(surgery)等?？偟膩碚f,有關報告顯示,遠程醫療提供了醫生與遠端之間的可靠的高質量的數據和音頻視頻通信。通過將遠程醫療和直接的醫生診斷相比較發現,二者沒有大的差異。這些初步的結果說明,遠程醫療提供了與醫院相當的服務質量。目前,遠程醫療已被成功地用于直接的病人監護,它明顯地改進了醫生的診斷能力和對病人的處理選擇。遠程醫療在臨床醫學中的作用已被完全證實,它的使用情況已經超過了立法和行政部門的步伐。因此,在未來健康監護工業的發展策略中,遠程醫療應是一個不可忽略的因素。一個重要的目標是實現兩個“所有”:方便地實現所有的醫學服務和面向所有的地方。
(四)遠程醫療系統與信息技術
很顯然,遠程醫療(Tele-medicine)應當有許多不同的系統和技術要求(分級的)。但大致可分為兩類:實時的(RealTime,RT)和先收集后處理的(store-and-forward,SAF)。對于RT交互模式,病人與現場醫生或護理人員一起在遠處,專家在醫學中心。對于SAF模式,所有相關的信息(數據、圖形、圖像等)用電子方式傳到專家處,在這里,專家的反應不必是立即的。在大多數情況下,幾小時或幾天后才能收到專家的報告。一種理想的遠程醫療系統當然是同時具備RT和SAF兩種模式,但顯然這種復合模式意味著顯著增加的費用。例如,一個理想的RT-SAF組合,需要在急診室內或附近有一個基站,并在遠處有多個對病人實施治療計劃的地方,那里帶有診斷室或移動的監護單元?；拘枰锌刂葡到y或工作站、在線的醫學數據庫、視頻相機和監護儀、微型耳機和話筒以及圖形圖像輸入設備。在遠端,需要有完全可移動的視頻相機和監護儀、各種診斷設備、圖形圖像輸入設備、PC或工作站等。如上所述,當前的技術可以使得遠程醫療系統具有可靠的高質量的數據和視頻-音頻通信(在醫學中心的醫生和遠端病人之間),能夠提供與到醫院就診相當的服務。隨著遠程醫療的范圍和廣度的擴展,需要進一步關注的技術和臨床問題包括:傳輸的圖像、視頻信息的知覺質量以及其他臨床完善性所要求的程序;當前技術能夠提供的檢查的透徹性,以及遠程醫療服務和當前臨床常規檢查的有機結合問題等。遠程醫療當中的一個重要技術成份是通信系統,它的基本的傳輸介質是銅質電纜、光導纖維,微波中繼,衛星轉發。一個混合的網絡可能是,衛星傳送用于很遠距離的情況,光纖用于視頻圖像,銅電纜傳數據、信號和控制信息。RT、SAF兩種模式的通信要求都可以預測。RT模式要求短時間內傳送大量的信息,它強調的重點是傳輸、交換和交互的時間。它的決定性因素是容許能力(傳輸速率和帶寬)。而SAF模式則對傳輸速率和帶寬的要求不大。只要能將整塊的數據傳送就行。一般的多媒體遠程醫療系統應具有獲取、傳輸、處理和顯示圖像、圖形、語音、文字和生理信息的功能。按照遠程醫療系統的組成劃分,它一般由三個部分構成:用戶終端設備,醫療中心終端設備和聯系中心與用戶的通訊信息網絡。不同的遠程醫療應用,對通訊系統和系統終端設計又有不同的要求。相應的設備費用也依要求的不同而變動較大。
(五)相關的有待解決的技術問題
仍然有待解決的,與遠程醫療全面、廣泛地實施有關的關鍵技術問題包括:數碼醫院的建立,目前有些醫院己有醫院信息系統(HIS)和圖像歸檔與通信系統(PACS—picturearchivingandcommunicationsystem)和DICOM(Digitalimagingandcommuni-cationsinmedicine)。醫院現有的這些系統是遠程醫療的重要組成部分,它們的擴展是建立遠程醫療系統的一個有利條件。此外,還需要建立標準的醫學信息庫;開發功能可靠、操作方便的終端設備•以及接口技術問題,因為遠程醫療系統涉及多種醫療設備與通訊系統的連接,建立通用的標準接口將會減少系統建立時的復雜程度和節省費用;系統加密問題,以確保醫療數據在通訊網絡傳輸中的安全性,維護病人的隱私權;家庭以及偏遠地區的寬頻通訊問題,初期通訊網絡的鋪建應考慮到遠程醫療的用途。目前,有關研究主要集中在:(1)人-機接口和通訊網絡的研究,主要解決各種信息的有效上網和傳送;(2)傳感器技術的研究,目標在于研制有源、無線和小型的換能器,實現生理信號的方便而可靠、準確而無損的測量;(3)各種先進的數據與圖像壓縮方法的研究,在盡可能減低有用信息丟失的同時,達到盡可能高的壓縮率,最終實現遠程醫療數據與圖形圖像信息的的高效傳輸;(4)醫學信息與數據傳輸安全問題的研究,為相應的立法等提供技術保證。
二、醫學成像技術與三維醫學圖像處理
(一)醫學成像技術
1895年德國物理學家倫琴發現了X射線,并被應用于醫學,產生了以X光照片為標志的醫學影象學。此后的整個20世紀可以說是醫學成像的盛世。面對各種紛紛涌現的眾多成像模式,我們不僅要問:這些成像技術各有何特點?它們的發展前景又如何呢?到目前為止出現的所有成像方法,幾乎都與核或電磁有關。如果從利用的電磁波的頻率高低上對醫學成像模式進行分類,在靜態場領域有電生理成像,低頻領域有阻抗CT,高頻領域有微波CT,光領域有光學CT,在更高的頻率領域有X線CT。其中X線CT早已進入實用的階段。此外還有利用磁場相互作用機制的磁共振成像技術(MRI)。加上最近受到重視的一些功能成像方法,如功能磁共振成(fMRI)和正電子發射斷層掃描技術(PositronEmissionTomography,PET)等,如此眾多的醫學影象手段提供了大量的有關病人的各種信息,包括形態的和功能的、靜態的和動態的等,被廣泛應用于診斷和治療,成為現代化中必不可少的手段和工具。
1•電阻抗斷層成像技術
電阻抗斷層成像技術(ElectricalImpedanceTomography,EIT)是近些年來興起的一項醫學成像技術。其基本思想是利用人體組織的電特性差異形成人體內部的圖像。它通過體表電極向人體送入一交流電流,在體表不同部位測量產生的電壓值,由此重檢一幅電極位置平面的人體組織電特性圖像。這種圖像不僅包含了解剖學信息,更為重要的是,某些組織和器官的電特性隨其功能狀態而改變,因此圖像也包含了功能信息在內。此外加上對人體幾乎無創傷、廉價、操作簡便等優點,EIT受到了日益廣泛的關注。但由于受到數據采集系統和算法等因素的限制,目前該技術并不十分成熟,基本處于實驗室階段。EIT技術根據測量目標的不同可以分為兩類:靜態EIT和動態EIT。靜態EIT以測量對象內部電阻(導)率的分布為成像目標;而動態EIT則是測量對象內部的電阻(導)率的相對變化量的分布為成像目標。由于動態EIT技術只需反映阻抗的相對變化量,相應地,其算法簡便、快速,可以實時成像,而且系統對具體目標形狀有較高的魯棒性。雖然由于假設條件難以滿足、推導過程不嚴格等缺點使得動態EIT的成像質量不高,但由于其對人體形狀和電極擺放位置的適應性強、能反映變化的信息等優于靜態EIT的這些優點,它已被用來進行臨床研究。相信隨著算法的改進和成像質量的提高,動態EIT有望在臨床上發揮更大的作用。
2•電生理成像技術
電生理成像技術指基于體表電磁信號的觀測,進行的體內電活動情況成像的技術。具體有心電磁和腦電磁問題兩大類。但兩類問題在技術上是密切相關的,它們分別是利用測量得到的心電圖(Electrocardiogram,ECG)和腦電圖(Electroen-cephalogram,EEG)來研究人體的功能。這里以腦電為例,其中又可以分為兩個層次,一為腦電源反演,一為成像。在成像方面,人們希望能從頭皮上獲得的空間分辨率較低的電位分布推算出皮層表面上空間分辨率較高的腦電電位分布,因也稱為高分辨率EEG成像。人們相繼發展了等效源方法(Sidmanetal,1992;Yao,2000),有限電阻網絡法(楊福生等,1999),和球諧譜分析方法(Yao,1995)。腦電源反演就是利用測得的頭皮電位,推算顱骨內腦電活動源的空間位置的一項技術。其具體方法有非線性優化算法和子空間分解算法。在這些方法中,大都是以某一時刻的電位觀測值為已知信息,唯有子空間分解算法是直接建立在一段觀測記錄之上,從而較好地同時利用了觀測記錄中的時間和空間信息,因而受到了廣泛的重視(Mosher,1992;堯德中,2000)。電生理成像技術與其它的醫學成像技術如CT、MRI等相比,具有其不可替代的獨特功能。它檢測的是生物體的自發(或誘發)的功能信息,是一種真正的非損傷性的成像技術,且可以進行長期檢測,而fMRI等只能檢測誘發的間接的功能信息。另外一個優點就是它具有很高的時間分辨率。目前的一個重要發展方向是,電生理成像技術與其它影像技術相結合(如EEG與fMRI結合),實現優勢互補,以得到兩“高”(高時間分辨率和高空間分辨率)的結果,幫助研究人員進行更精確的分析和判斷。
3•微波CT
微波CT可以說是一種比較新的成像模式,它是1978年才被提出來的。它的基本原理是:利用電磁波的傳輸特性,通過測定透過身體的電磁波來重建體內圖像。微波CT大體可以分為兩大類:被動測定型和主動測定型。被動測定型也可以稱為無源型,利用的是由生物體發出的屬于微波范圍的那一部分電磁波,如人體熱輻射等,最終獲得熱圖像(因此,類似的還有紅外成像);主動測定型也叫有源型,是用外部入射微波照射生物體,然后利用透過微波和反射微波重構圖像,獲得的是形態圖像。微波CT作為一種醫學成像模式,它的主要特點是,同X-CT相比更容易查出癌變組織;與超聲相比更有利于肺的診斷;不存在電離輻射的危險性。微波CT需要解決的最大問題是如何提高空間分辨率。要想提高分辨率,必須縮短波長,提高頻率,但波長愈短其在體內的衰減愈大。同時,微波在介質中傳播時產生的衍射和散射會造成重建圖像的模糊。所以提高微波CT的圖像分辨率是一件極為困難的工作。隨著技術的進步和圖像分辨率的提高,微波CT將很有希望成為新一代的醫學成像手段。
4•光學CT
光學CT也將是21世紀的重要研究領域。其基本思路是將光輸入待測組織,測量其輸出,重建該組織。由于人體對可見光是屏蔽的,但對紅外或紅外波段的光有一定的穿透能力,利用它進行斷層成像。光學CT大致可以分為內稟(Intrinsic)光學成像、光學相干層析成像、光子遷移技術成像等幾種。內稟信號指的是,由組織活動(如神經元活動)引起的有關物質成分、運動狀態的改變而導致起光學特性發生變化,而這種變化在與某些特定波長的光量子相互作用后得到的包含了這些特性的光信號。通過成像儀器探測到這些光信號的某一時間間隔內的空間分布,進而重建組織圖像。無損傷內稟光學成像方法近年來正加緊研究,以期用于人腦功能的研究。光學相干層析成像,即將光學相干剖析術(OCT)用于成像,它是采用低相干的近紅外光作為光源,采用特制干涉儀完成光的相干選通,這樣接收到的信號就只包含尺度相應于相干長度的一薄層生物組織的信息。若同時加以掃描,就能得到三維剖析圖像。OCT技術從提出至今雖然只有短短幾年的時間,但已表現出極為誘人的應用前景。目前它已在視網膜及黃斑疾病的早期診斷,皮膚、腸、胚胎檢測等領域發揮出巨大的作用。這種技術已成為國內外在生物光學方面的一個活躍點。利用靈敏的探測器和適當的重檢算法,就可以確定測量組織的光學特性。通過檢測組織的光學特性,可用于腫瘤診斷、代謝狀態動態監護、藥物分析及光動力學治療等場合。光子遷移技術成像(PhotonMigrationImaging,PMI)利用的是在紅光和近紅外光譜區,生物組織的某些不同成分對于光的散射和吸收表現出不同特性,而且在不同生理狀態下的組織光學參數也不大相同。高頻調控的正弦入射光經組織傳播后,由于吸收和散射延遲了光子行程時間,引起了相位和光子能量密度的變化,顯著和精確的相位變化體現了吸收的變化。光學方法正處于迅速發展之中,一方面,與XCT、MRI等其它成像方法相比,光學CT具有價格低廉、運行安全,另一方面,它體積小重量輕,特征信號容易獲得,技術發展成熟。光學CT還有一個吸引人的優勢是,它在空間分辨力和時間分辨力這兩個基本的成像性能上可以說是首屈一指,目前已達約5mm的物方象素和每秒25幀以上的視頻速度。因而可以預料,光學CT會在醫學研究和臨床等方面發揮越來越大的作用。
5•正電子發射斷層掃描技術
正電子發射斷層掃描技術(PositronEmissionTomography,PET)作為一種傳統的核醫學成像技術,它的歷史可以追溯到1932年,在那一年CarlAnderson在研究宇宙射線所拍的云室照片時發現了β+的存在;此后不久ErnestLawrence發明了可發射β+核素的回旋加速器,這些是實施PET的兩個不可缺少的前提條件。PET的成像原理是,將由發射正電子β+的核素標記的藥物由靜脈注入人體,隨血液循環至全身。正電子與人體內的電子相遇并湮滅產生兩個背對背的γ光子,這對具有確定能量的光子可以穿透人體,被體外的探測器接收,從而得到正電子在體內的三維密度分布及這種分布隨時間變化的信息。PET的標記藥物很豐富,且這些核素的半衰期都很短,病人所受到的輻射劑量可以說是微乎其微,并可在短期內進行重復測量。盡管PET具有近乎無損的測量、三維動態成像、定量檢測化學物質分布及實現真正的功能成像等獨特的優點,但早期由于對短壽命核素認識的不足及探測技術缺乏等原因,直到1976年第一臺全身(whole-body)PET才正式投入市場并應用于臨床。此后PET才真正開始進入了一個蓬勃發展的時期。目前全世界已有上百家的PET中心,利用PET進行臨床醫學、基礎醫學、腦科學等方面的研究。在臨床方面,主要用于診斷神經類疾病、心臟疾病、癌癥等,也可輔助設計治療方案和評估藥物療效,并可用于探討一些神經類疾病的發病機制。因為各種精神類疾病,如癲癇、精神分裂癥、癡呆等,以及腦腫瘤、腦血管病等,都將引起血流、葡萄糖和氧代謝的異常,PET即可通過測量這些生理參數來診斷疾病。同時,PET的獨特優點也給神經科學提供了觀測手段,被越來越多地用來研究人類的學習、思維、記憶等的生理機制,幫助人類進一步了解自身。因為給正常人不同的刺激(如光、語言等)或讓其進行不同的活動(如記憶、學習、喜怒哀樂等),也將引起不同腦區域的血流和代謝的變化,進而幫助研究腦的功能。相信在不遠的將來,隨著PET技術的進一步成熟,PET將會成為診斷和研究上不可缺少的工具。
6•X-線成像技術
X-線成像技術可以說是在醫院當中應用的最傳統、最廣泛的一種醫學影象技術。X-線圖像建立在當X-線透過人體時,各種臟器與組織對X-線的不同吸收程度的基礎上,因而接收端將得到不同強度的射線,傳統的做法是將之記錄在膠片上得到X膠片。隨著電子技術的發展,這種傳統方法的弊端日趨突顯出來。當X-線圖像一旦形成,其圖像質量便不能做進一步改善;不便于計算機處理,也不便于存儲、傳輸和共享等。在評價20世紀X成像技術時,多數資深專家均認為影像的數字化是最新、最熱門及最重要的進展。數字化成像可以利用大容量磁、光盤存儲技術,以數字化的電子方式存儲、管理、傳送、處理、顯示醫學影象及相關信息,使臨床醫學徹底擺脫對傳統硬拷貝技術的依賴,真正實現X-攝影的無膠片化。目前采用的直接數字化X-線影象的方法主要有兩種:直接X-線影象探測儀(DirectRadiographyDetector,DRD)和平板探測儀(FlatPanelDetector,FPD)。DRD最早由Sterling公司申請專利,現已進入商品化階段。FPD由Trexell公司研制成功。這兩項技術的發展方向均是設法進一步提高分辨率和實時性。數字影像可以說是伴隨著計算機技術的發展應運而生。1981年第15屆國際放射醫學會議上首次展出了數字放射新產品。進入90年代中后期,國外已經推出了多種新型的數字化X-線影象裝置;傳統X-線裝置中的X-線乳腺影像設備也已數字化。到目前為止,市場上的數字化的X-線影像設備已占70%以上?？梢灶A期,數字化的X-線影像設備將逐步成為市場的主宰,并將使21世紀的X-線診斷發生令人矚目的變化。
7•磁共振成像(MRI)
在磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)領域,自從1946年哈佛大學的E•M•Purcell和斯坦福大學的F•Bloch發現了核磁共振現象并因此獲得1952年諾貝爾物理獎起,直到70年代初,它一直沿著高分辨核磁共振波譜學的方向發展,成為化學、生物學等領域研究分子結構不可缺少的分析工具。1972年R•Damadian注冊了第一個關于核磁共振成像的專利,提出了磁共振成像的思想,并指出可以用磁共振成像儀掃描人體檢查疾病。1982年MRI掃描儀開始應用于臨床。由于質子(1H)結構簡單,磁性較強,是構成水、脂肪和碳水化合物的基本成分,所以目前醫學上主要利用質子(1H)進行MRI成像。其成像主要利用磁共振原理,以一定寬度的射頻脈沖磁場使具有磁性核的原子產生共振激發;被激發的原子核的退激時間的長短反映了磁性核周圍的環境情況。通過測量生物組織退激過程中磁化強度的變化,即可獲取反映內部結構的圖像。磁共振成像由于其空間分辨率高、對人體危害性小、又能提供大量的解剖結構信息等優點而被廣泛應用于臨床診斷。隨著技術的發展和需求的提高,動態成像或功能成像是未來世紀MRI的研究方向(functionalMRI,fMRI)。一個成功的應用是用外面的造影劑或內生的血氧度相關效應(BOLD)描述視覺皮層的活動。BOLD的成像原理是基于血紅蛋白的磁化率隨脫氧過程而急劇變化。在靜脈血管內脫氧血紅蛋白濃度發生變化時,會在血管周圍引起磁場畸變,而這種變化可以被探測記錄下來。在功能神經科學研究領域中,BOLD成像有很多優點。這類研究完全非侵入性,產生的圖像數據與解剖結構的數據是完全配準的。BOLD技術已經發展得比較好,它在解釋大腦在正常和病理狀態的功能方面很有前途。迄今為止,fMRI雖然只有短短幾年的歷史,但理論與實驗都已取得了許多有重要意義的結果。它的最大優點是無損傷(不用外源介質),可以直接進行反復的非侵入性的功能測量。與同樣屬于功能成像的PET相比,fMRI則是更新的技術,成像速度比PET快,而且提供了更好的空間分辨率。fMRI未來的發展方向是,一要進一步加強對fMRI信號的實質的認識和理解,這是基本的前提。另一方面,從實驗設備的硬件和軟件的結合上進一步提高靈敏度和分辨率(包括時間分辨率和空間分辨率),這是核磁共振現象的本質決定的一個永恒的研究主題。除了以上與電磁或射線相關的成像技術外,還有基于超聲波的多種結構、組織和功能的成像技術,這里不再詳述。
(二)三維醫學圖像處理
醫學圖像處理是指對已獲得的圖像作進一步的處理,其目的或者是使不夠清晰的圖像復原,或者是為了突出圖像中的某些特征信息,或者是對圖像做模式分類等。隨著技術的發展,醫學圖像的處理已開始從二維轉向了三維,以求從中獲得更多的有用信息。三維醫學圖像分析所包含的研究問題很廣,目前主要有:圖像的分割、邊緣檢測、多模式圖像和數據的配準(Registration)和融合(Fusion)、虛擬現實技術、圖像的快速重建和顯示、圖像處理算法性能評估、信息集成(Informationintegration)和傳輸技術等。所有這些的研究都可以集中到如下兩個方面:
1•圖像的融合和可視化
醫學影象技術的發展為臨床診斷和治療提供了包括解剖圖像和功能圖像在內的多種圖像模式。臨床上通常需要將同一個病人的多種成像結果結合起來進行分析,以提高醫學診斷和治療水平。比如在放射治療中,CT掃描可以用于計算放射劑量的分布,而MRI可以很好地定位病灶區域的輪廓。常規的方法(如將幾張圖像膠片掛在燈箱上)使醫生很難對幾幅不同的圖像進行定量分析,首先要解決的這幾幅圖像的嚴格對準問題。所謂醫學圖像配準與融合,就是通過尋找某種空間變換,用計算機圖像處理技術使各種影象模式統一在一個公共坐標系里,融合成一個新的影象模式顯示在計算機屏幕上,使多幅圖像的對應點達到空間位置和解剖結構上的完全一致,并突出顯示病灶或感興趣部位,幫助醫生進行臨床診斷,制定放射治療計劃和評價等。近年來醫學圖像配準和融合技術的研究和應用日趨受到醫學界和工程界的重視。對醫學圖像匹配方法的分類可以有多種不同的標準。1993年,VandenElsen等人對醫學圖像匹配的方法進行了分類,歸納出了多達七種分類標準。一般的匹配方法的實現步驟為:特征提取;特征配對;選取圖象之間的幾何變換、確定參數;執行變換?；谔卣鼽c選取的不同,匹配算法可以分為兩種:基于外部特征的圖像配準方法和基于內部特征的圖像配準方法?；谕獠刻卣鞯膱D像配準通常是在研究對象上設置一些標志點(如采用螺絲植入骨頭方法固定立體定位框架等),使這些標志點在不同的影象模式中均有顯示,然后以這些共同的標準點為標準對圖像進行配準。這種配準方法因為不受圖像畸變等因素的影響,所以精度很高,可達1~2mm,可以作為評估基于內部特征的圖像配準方法的標準。但其植入式的特點會給患者帶來一定的痛苦,一般僅限于手術室使用。目前的研究集中在基于內部特征的圖像配準方法上,這種方法一般是用圖像分割方法提取醫學圖像中相對運動較小的解剖結構,如點(血管分叉點等)、2D輪廓線、3D曲面等。用這些提取出來的特征對之間的位置變化和變形來確定圖像之間的變換和配準。配準的精度取決于圖像分割的準確性。這種方法優點之一就是其回溯性,即以前獲取的圖像(沒有外標記點)也可以用內部特征點進行匹配。目前,基于內部特征的圖像配準方法比較成熟并已廣泛應用于臨床。但目前大多數模糊動態圖像的精確分割和特征提取仍是一個尚未完全解決的問題。最近又發展了一種直接利用所謂的基于體素相似性的配準方法,又稱為相關性方法,它是直接利用不同成像模式的灰度信息的統計特性進行全局最優化匹配,不需要進行分割和特征提取。因此這種方法一般都較為穩定,并能獲得相當準確的結果。但是它的缺點是對圖像中的噪聲信號敏感,計算量巨大。在目前出現的各種相關性算法,如互相關法(correlation)、聯合熵法(jointentropy)、相對熵法(relativeentropy)等算法當中,臨床評估的結果是相對熵法(又稱為互信息法,mutualinformation)是最精確的。醫學影像的三維重建和可視化也是一個值得關注的問題。常規影像如CT、MRI等得到的均為組織的二維切片,醫生很難直接利用它們進行分析、診斷和治療。三維醫學圖像的重建將有助于觀察復雜結構的立體形態;有利于醫生制定放射治療計劃;有助于神經外科手術的實施;有助于對不同治療方案進行評估等。對三維圖像重建算法的研究,近幾年來國內外學者進行了許多探討。目前通用的做法是,先從切片圖像中提取出物體輪廓信息,重建三維結構,再由計算機圖形學中的光線跟蹤法(RayTracing),根據一定的光照模型和給定的觀察角度、光源強度和方位來模擬自然景物光照效果,計算物體表面各點的灰度值,最終構成一幅近似自然景物的三維組織或器官圖像。目前各種各樣的圖像所涉及的數據量越來越大,各種算法也越來越復雜,所以處理時間也較長,而用戶則希望實時、快速地得到圖像處理結果,及時用于診斷與治療。因此,醫學圖像處理的加速也是一個主要的研究方向。為了提高系統的運行速度,當然有許多方法可以考慮。除了算法上的改進外,應用多處理器進行醫學圖像處理與分析的加速是一種不錯的方法。在有些情況下可以直接利用DSP進行加速。
2•基于影象的計算機輔助治療方法及系統
發展各種醫學影象的最終目的就是為了更細致的了解人體的結構和功能,輔助醫生對病人做出診斷和治療,提高人類的生活質量。目前以此為目標的研究主要有:基于影象的三維放療計劃系統、立體外科手術仿真系統、醫學中的虛擬現實系統等。在過去的放射治療時,先有醫生根據CT或MRI膠片上的定位標志點來計算病灶的三維坐標,然后根據病灶位置和形狀布置焦點,經計算機計算出等劑量線,在燈箱上用打印輸出的劑量線與膠片上的病灶進行對比,如不吻合則重新規劃焦點。反復重復直到滿意為止。最后計算出每個焦點的治療時間?？偟恼f來這個過程很不方便,而且可能會引起很大的誤差。目前臨床上開始采用的三維放射治療計劃系統則大大方便了腫瘤醫師的工作。在整個治療計劃的計算機化過程中,可以說是涉及到了三維醫學圖像處理的各個環節,如圖像配準與融合、輪廓提取、三維重建等。三維放療計劃系統的推出不僅提高了醫生的工作效率,而且精度大大提高,是以后腫瘤治療中心制定放療計劃的常規工具。今后放射治療的方向是適形放射治療(ConformalRadiotherapy,CR)。該方法通過旋轉照射或靜態多射野照射,使得高劑量區劑量分布的形狀在三維上與靶區(病灶)的實際形狀一致,同時盡可能地降低靶區周圍的健康組織和重要器官(如脊髓)的照射量,從而大大提高治療效果。CR由于能夠調整射野內的射線強度分布,故又稱為調強放療(Intensity-modulationRadiotherapy,IMRT)。調強算法根據醫生指定的限制因素計算每個射野的最接近醫生要求的強度分布,是一個典型的多參數優化問題。1989年,英國科學家S•Webb首次提出采用模擬退火法求解最佳強度分布。此后各種調強算法可以說是層出不窮,成為當今放療中的一個熱點。隨著多葉準直器技術(Multiple-LeafCollimator,MLC)的發展,醫生可望給出單次腫瘤致死劑量,起到外科手術的效果。虛擬現實(VirtualReality,VR)就是力求部分或全部地用一個計算機合成的人工環境代替一個現實世界的真實環境,讓使用者在這個三維環境中實時漫游和交互操作。VR是綜合人機界面、圖形學、傳感技術、高性能計算機和網絡等的一門新興學科,涉及學科面廣且發展十分迅速。VR在醫學領域的應用前景非常廣泛,Rosen認為,VR將構成最終實用的手術模擬器。隨著醫學成像可視化和虛擬現實技術的發展,科學家們已經有可能建立起一個具有部分人體特性的虛擬人體。由美國國家醫學圖書館(NLM)發起的可視人計劃(VisibleHumanProjects,VHP)正是基于這樣的目的。虛擬人體可以提供模擬的診斷、治療、計算機成像、內窺鏡手術等等。例如在內窺鏡手術中,外科醫生通過觀察電視屏幕來操作插入病人體內的手術器械。虛擬環境技術可大大改善這種手術過程。事實上,虛擬內窺鏡系統(Virtualendoscopy)是目前發展比較快的一個方面。
三、網絡化醫學儀器人才的培養
生物醫學工程專業的范疇很廣,各高校的側重點各不相同。我校本學科專業與其它高校相比具有明顯的時代特色。我們一向以電子學、計算機科學為支撐平臺,強調與生物醫學、醫療儀器相結合,在醫療儀器的智能控制、管理方面有很強的優勢。隨著以上醫學信息技術的發展,我們提出了依拓本校的優勢專業如通信、計算機、自動控制、儀器測試等,在我校生物醫學工程學科培養網絡化、智能化醫學儀器方向人才的設想。
(一)培養網絡化醫學儀器人才的依據
計算機及網絡技術飛速發展,世界正進入一個數字化的時代。在醫療領域,數字診斷設備也逐漸成為一種新標準,被越來越多的醫院和用戶所接受。各大廠商相繼推出數字X光機、CT、B超等,在一些發達國家,已經取代常規設備成為臨床診斷的主流。醫療設備已經到了一個更新換代的時期。而DICOM標準的制訂,則使醫療信息實現了網絡模式的資源共享和遠程傳輸。無疑,數字化、網絡化將是21世紀醫學發展的主流。而遠程醫療系統則以其迅猛的發展勢頭為人們勾畫出了一幅“讓每一位醫生都成為專家,讓每一位患者都能請得到專家”的美好前景。社會的需求為高等院校的人才培養提出了新的要求,同時具有醫學知識和網絡技能的復合型人才將會受到社會的廣泛青睞?！熬W絡化醫學儀器”作為本學科領域出現的新方向,在國內外沒有現成的模式可以借鑒,為此我們提出了以下建設計劃。
生物醫學范文5
英文名稱：Chinese Journal of Biomedical Engineering
主管單位：中國科學技術協會
主辦單位：中國生物醫學工程學會
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：0258-8021
國內刊號：11-2057/R
郵發代號：82-73
發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1982
期刊收錄：
CA 化學文摘(美)(2009)
SA 科學文摘(英)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽：
Caj-cd規范獲獎期刊
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生物醫學范文6
英文名稱：Journal of Modern Clinical Medical Bioengineering
主管單位：中國科學技術協會
主辦單位：中華醫學會;廣州醫學院
出版周期：雙月刊
出版地址：廣東省廣州市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1674-1927
國內刊號：11-5668/R
郵發代號：46-190
發行范圍：
創刊時間：1995
期刊收錄：
核心期刊：
期刊榮譽：
聯系方式
期刊簡介
