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生物醫學新技術范文1
關鍵詞：生物技術;生物信息學;教學;實踐
中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）47-0123-02
生物信息學（Bioinformatics）是在生命科學的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析的科學，是一門新興的交叉學科。生物信息學針對生物學問題，發展各種算法及軟件，對迅速增長的浩如煙海的核酸和蛋白質序列進行收集、整理、儲存、、加工等，目的在于通過生物信息學手段及分析，逐步認識生命的起源、進化、遺傳和發育的本質，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言，揭示生物體生理和病理過程的分子基礎，為探索生命的奧秘提供合理和最有效的方法或途徑[1]。作為當今生命科學和自然科學領域發展最為迅速的學科之一，生物信息學已成為介于生物學和計算機科學前沿的重要學科。實驗室的每一項技術，從簡單的克隆、PCR到基因數據分析都需要在計算機上應用生物信息學的方法進行處理。因此，對生物技術專業的學生而言，具備一定程度的理解和應用生物信息學方法和技術的能力是十分必要的。
目前，國內外許多高等院校相繼開設了生物信息學課程，我校也于2007年針對生物技術專業學生開設了此門課程。該課程不僅是一門新興的學科，而且學習難度大，理論課內容相對枯燥，如何讓學生更好地掌握本門課程的內容，是教師在教學過程中值得深思的問題。實驗教學是幫助學生理解抽象理論知識的有力手段，在教學中顯得尤為重要，但由于開設專業的特殊性，生物信息學實驗教學一直比較薄弱。本文對過去實驗教學中存在的問題進行了分析，并針對問題結合《基因工程原理》課程以及自己的科研對教學內容進行了優化和教學方法上的改進，取得了一定的成效。
一、過去教學中存在的問題
（一）實驗課教學學時偏少
生物技術專業五年制生物信息學課程總學時為72學時，其中理論48學時，實驗24學時。生物信息學課程最主要的目標是培養學生通過在線程序或利用生物信息學軟件來分析生物學問題的能力，有效解決學生實驗學時不足，實際操作時間少，解決實際問題能力較弱的問題。
（二）與其他課程聯系較少
生物信息學課程開設在生物技術專業教學進程的第6學期，此時學生已具備普通生物學、細胞生物學、分子生物學、生物化學、醫學免疫學、遺傳學、基因組學、基因工程原理等生命科學的基礎知識。但是，在生物信息學理論課和實踐課學習的內容，如查閱的文獻、分析的目的則由授課教師自行指定，忽略了與其他課程的聯系，不利于學生系統地學習專業課的知識。
二、教學體系的改革和完善
（一）增加實驗課教學學時
從2012年起，我校生物技術專業由五年制調整為四年制，同時在修訂教學進程的時候將學時調整為理論36學時，實驗36學時，理論課結束后即為該內容的實踐部分，以此增加學生的實踐訓練時間。
（二）將基因工程原理實驗課程與生物信息學實踐相聯系
在基因工程原理的實驗中，我們把家蠅防御素基因作為目的基因，主要設計的實驗內容包括：（1）目的基因的獲得：利用PCR技術擴增已經克隆到pMD-18T載體上的家蠅防御素基因;（2）pSK質粒載體的小量制備;（3）目的基因與載體的酶切;（4）目的基因與載體的連接;（5）大腸桿菌感受態細胞的制備;（6）重組質粒的轉化;（7）重組子的藍白斑篩選;（8）菌落PCR鑒定重組子[2]。
在學生對基因工程實驗內容熟悉的基礎上，我們在生物信息學的教學過程中對學生提出問題：家蠅防御素基因現有的研究現狀是怎樣的？PCR擴增目的基因的過程中引物該如何設計？獲得陽性重組子后我們如何判斷獲得的插入序列就是目的基因呢？
針對這樣的疑問，我們結合基因工程實驗對教學內容進行適當的調整：（1）PUBMED獲取文獻信息：由學生通過PUBMED查找近五年發表的有關家蠅防御素基因研究的文獻;（2）核酸序列分析：以家蠅防御素基因為對象，分核酸序列的檢索、搜索開放閱讀框（ORF）、限制性酶切分析、引物設計、載體序列識別、核酸序列的比對、分子質量/堿基組成/堿基分布分析和序列轉換共8大部分內容進行講解和學生實踐操作;（3）蛋白質序列分析：同樣以家蠅防御素蛋白為對象，分蛋白質序列檢索、蛋白質序列比對、蛋白質基本性質分析（蛋白質的氨基酸組成、分子量、等電點、親疏水性分析、跨膜區分析、信號肽分析）、蛋白質功能預測、蛋白質結構預測（蛋白質二級結構和三級結構預測）共5大部分內容進行講解和指導學生進行實踐操作。
（三）以科研促進生物信息學的教學改革
筆者所在課程組主要集中于功能基因組學的研究，涉及了功能基因的獲取、生物信息學分析、功能驗證等方面的內容。學生在課程學習中，參與到教師的科研課題中，學會運用生物信息學所學知識實際解決科研問題。學生可自行完成從文獻的查閱、目的序列的獲取（由公共數據庫獲得或實驗室測序獲得）、基因序列的分析、理論推導氨基酸序列基本性質的分析及結構和功能的預測、系統發育分析，如有可能，學生可通過實驗的方法驗證生物信息學分析的結果，同時鼓勵學生自主選擇感興趣的基因、蛋白進行課程設計研究，實踐結束后學生將結果以論文形式提交給教師。
三、教學探索的成效
生物信息學是一門實踐性很強的學科，實驗教學作為培養學生的重要手段，在該門課程學習中有著舉足輕重的作用。在醫學院校生物技術專業生物信息學課程的教學中，立足于生物醫學視角的實踐教學，以與醫學相關的基因、蛋白質等數據作為研究的主體，結合基因工程實驗教學改革生物信息學的授課內容，有利于學生對專業課程知識的系統學習。同時，結合生物信息學研究前沿和自主科研課題成果，形成科研教學相融合的實踐性教學，能夠充分調動學生學習的主動性和積極性，進而激發學生的求知欲和創新能力。教學與科研形成相輔相成的互助關系，科研成果轉化為教學資源，明顯充實了教學內容，提升了教學水平和學生能力。在教學改革探索過程中，已有學生參與到課題組的科研工作中，利用所學的生物信息學知識，通過指定題目或自主選題，順利完成畢業實習并發表了科研論文《印鼠客蚤線粒體COⅡ基因的克隆、序列測定和分子系統學分析》[3]、《美洲大蠊i型溶菌酶基因的克隆及其功能預測》[4]、《致倦庫蚊防御素基因的克隆與原核表達及蛋白純化》[5]、《德國小蠊致敏原Blag 2的Glu 233突變的分子對接研究》[6]、《伏馬菌素B1特異單鏈抗體的同源建模及分子對接模擬研究》[7]等，證明生物信息學課程教學改革切實可行。
參考文獻：
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生物醫學新技術范文2
目前，生物醫學圖像信息技術主要包括生物醫學圖像傳輸、圖像管理、圖像分析、圖像處理幾方面。這些技術同以前的圖像技術、醫學影像技術都有一定的聯系，其在涵蓋以往圖像技術、醫學影像技術的同時，也具有自身的特點，與傳統的圖像和醫學影像技術相比，生物醫學圖像信息技術更加強調在醫學圖像信息收集、處理等過程中應用計算機信息技術。
1.1圖像成像
從本質上來看，生物醫學圖像成像技術（下文簡稱“圖像成像技術”）與醫學影像技術的區別并不大，僅僅是人們更習慣將其表達為醫學影像。生物醫學圖像成像技術的研究內容為：利用染色方法和光學原理，清晰地表達出機體內的相關信息，并將其轉變為可視圖像。圖像成像技術研究的圖像對象有：人體的標本攝影圖像、觀察手繪圖像、斷層圖像（如ECT、CT、B超、紅外線、X光）、臟器內窺鏡圖像、激光共聚焦顯微鏡圖像、活細胞顯微鏡圖像、熒光顯微鏡圖像、組織細胞學光學顯微鏡圖像、基因芯片、核酸、電泳等顯色信息圖像、納米原子力顯微鏡圖像、超微結構的電子顯微鏡圖像等等。
圖像成像技術主要包括2個部分：現代數字成像和傳統攝影成像。通?？刹捎脪呙鑳x、內窺鏡數碼相機、采集卡、數字攝像機等進行數字圖像采集；顯微圖像采集則可應用光學顯微鏡成像設備及超微結構電子顯微鏡成像設備；特殊光源采集可應用超聲成像儀器、核磁共振成像儀器及X光成像設備。目前，各種醫學圖像技術的發展都十分迅速，特別是MRI、CT、X線、超聲圖像等技術。在醫學圖像成像技術方面，如何提高成像分辨力、成像速度、拓展成像功能，尤其是在生理功能及人體化學成分檢測方面，已經引起了相關領域的重視。
1.2圖像處理
生物醫學圖像處理技術，是指應用計算機軟硬件對醫學圖像進行數字化處理后，進行數字圖像采集、存儲、顯示、傳輸、加工等操作的技術。圖像處理是對獲取的醫學圖像進行識別、分析、解釋、分割、分類、顯示、三維重建等處理，以提取或增強特征信息。目前，醫學領域所應用的圖像處理技術種類較多，統計學知識、成像技術知識、解剖學知識、臨床知識等的圖像處理均得到了較快的發展。另外，人工神經網絡、模糊處理等技術也引起了圖像處理研究領域的廣泛重視。
1.3圖像分析及圖像傳輸
生物醫學圖像分析技術，是指測量和標定醫學圖像中的感興趣目標，以獲取感興趣目標的客觀信息，建立相應的數據描述。通過計算測定的圖像數據，可揭示機體功能及形態，推斷損傷或疾病的性質及其與其他組織的關系，進而為臨床診斷、治療提供可靠依據。生物醫學圖像傳輸技術，是指應用網絡技術，在互聯網上開展醫學圖像信息的查詢與檢索。通過網上傳輸圖像，在異地間進行圖像信息交流，可實現遠程診斷。同時，在院內通過PACS（數字醫學系統—醫學影像存檔與通信系統），也能在醫院內部實現醫學圖像的網絡傳遞。
2總結
生物醫學新技術范文3
【關鍵詞】高職高專 以學生為中心 藥物制劑技術
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）09-0213-01
高職高專藥物制劑技術是一門理論和實踐密切結合的學科，主要研究藥物制劑的處方設計、基本理論、制備工藝、質量控制及合理應用，是高職高專藥學類學生的核心課程，該課程對學生藥物制劑職業能力培養和藥學職業素養的養成起著重要的支撐作用[1]。傳統的實驗教學目標單一，學生積極性不高，且基于我校藥學專業學生大多以文科生為主，基礎理論薄弱，筆者結合工作實際并借鑒同行教學經驗，應用 “以學生為中心”教學法于藥物制劑技術實驗課程，以提高學生學習效率，激發學習熱情，取得較為理想的教學效果。本文以“阿司匹林片的制備”一節為例，談談自己采用該教學法在實驗課程的實施過程及體會，以期提高該課程的實驗教學效果，為進一步深化藥物制劑技術的實驗教學改革提供借鑒。
1.“以學生為中心”教學法的內涵
“以學生為中心”教學法強調教學活動圍繞學生而展開，學生是課堂的積極參與者與課堂的主導者[2]。該教學法更加注重教師對學生藥物制劑操作能力和技巧的指導，善于培養學生良好的技能操作習慣，充分調動學生參與實驗的積極性和主動性，培養學生的分析問題、解決問題的能力。在教學模式上，該教學法將藥物制劑技術理論學習與實踐學習有機的結合起來，提高學生自主學習的能力，注重提高實驗實施效率，并將學生的參與度作為評價教學效果的重要指標。該教學法改變了傳統的師生關系，在整個教學過程中強調以學生為主體，有利于激發學生的實驗學習興趣，提高他們的實驗技能，激發他們的創新潛能，從而使學生真正成為課堂的實踐者、參與者及主要評價者，教師充當教學活動的組織者、幫助者和促進者。
2.“以學生為中心”教學法在阿司匹林片的制備實驗中的實施過程
2.1實驗設計思路
片劑是指將藥物與適宜的輔料通過制劑技術制成的片狀制劑[3]，其制備是制藥企業生產當中最為典型工作任務之一。筆者通過分析學校周邊相關制藥企業真實工作過程，同時結合學生的認知情況，科學設計實驗任務。通過教學內容、教學活動與崗位工作任務相結合，使實驗教學與企業相關崗位工作職責零距離接軌。實驗設計過程中針對學生在思維上的片面性與局限性，采用小組團隊合作形式，在鼓勵學生勇于思考問題、解決問題的同時，培養他們的團結協作能力，以達到全面提升學生職業素養和就業競爭力的目的。
2.2實驗實施步驟
（1）準備階段：做好學生課前分組，根據我校教學班實際情況，每班分為10組，每組4-5人。實驗實施前兩天，設置好以下問題讓學生思考：制備阿司匹林片，如何避免乙酰水楊酸的水解，其原理是什么？滑石粉在該處方中起什么作用？在片劑制備中滑石粉為什么不能代替硬脂酸鎂使用？阿司匹林片制備流程？制備過程需要使用哪些工具？
（2）實驗實施階段：①教師講解演示：教師講解實驗準備階段設置的問題以及本次實驗的教學任務和知識、能力目標，演示本次實驗的關鍵步驟，包括軟材的制備和壓片機的操作。②開展頭腦風暴：根據剛才的講解和演示，大家認為 “阿司匹林片”制備需要掌握哪些專業知識和技能？制備過程中存在哪些難點？如何克服這些難點？各小組經討論后，將答案匯總，由本組學生代表進行陳述，所有小組陳述完畢，再由教師點評，達成共識。③組內合作開展實驗：組內成員自主協調，合理分工，按照自主設計的片劑制備方法及流程在規定時間內完成阿司匹林片制備。④成果展示：每組選取自認為最好的6片阿司匹林，由學生代表向大家講解本組的操作方法、具體步驟及每一步驟的操作意圖、難點和注意事項。⑤成果評價：待各組成果展示完畢后，進行評估。小組互評（占60%），教師評估（40%），評價內容包括小組陳述情況以及片劑的外觀、硬度、溶解度情況。具體的評價標準如下：小組陳述情況（20 分）、片劑的外觀（20 分）、片劑的硬度（25分）、片劑的溶解度（25），最后由各組代表匯總結果，評選出排名前三的小組進行相應獎勵。整個實驗實施階段，盡量保證本組成員均有當面陳述的機會。
（3）實驗結束階段：學生對自己在整個實驗過程中的自主性、參與度、學習效果、掌握技能的情況、對合作團隊所做貢獻和解決問題的能力進行反思，和教師進一步討論并完善本次實驗設計的不足之處，以期下次實驗達到更好的效果。
3.體會
“以學生為中心教學法”改變了傳統實驗教學中學生被動接受知識的模式，給學生自主學習提供了可能，如學生通過團結互助完成實驗，由此產生成就感。 同時，形式多樣的實驗活動設計可調動學生學習的興趣，融實驗課程于快樂的活動氛圍之中，很好地發掘了學生的潛能。在整個實驗教學過程中學生作為學習的主體，通過團隊形式合作一起分析問題、實踐操作、解決問題來達到實驗目的。教師從單純地傳授知識技能過渡到設計、組織、指導教學活動。綜上所述，“以學生為中心”教學法能夠調動學生積極性，激發學生的學習熱情，強調學生的主體地位，讓學生真正參與到教學中來。作為一名年輕教師應當大膽探索與創新，積極轉變教育理念，真正做到以學生為主體，以學生為中心，筆者將不忘初心，繼續前行！
參考文獻：
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生物醫學新技術范文4
關鍵詞：關鍵字：生物醫學信號；信號處理；神經網絡；支持向量機
中圖分類號：Q811 文獻標識碼：A 文章編號：
1．引言
人體是一個復雜的生命系統，各個系統之間是相互聯系的，它們之間相互交織，相互影響以維護生命的正常運行。生物醫學信號可以分為兩種，即電信號和非電信號，如腦電、心電和肌電屬于電信號范圍，而其它的如血壓、體溫、心音、脈搏、血流量和呼吸等屬于非電信號。生物醫學信號一般為強噪聲下的低頻微弱信號，其從數據的維數可分為一維信號和二維信號，如心音、脈搏、血流量、呼吸、血壓和體溫等為一維信號；而核磁共振圖像、CT圖片、超生圖片、腦電圖、肌電圖和心電圖等為二維信號。
生物醫學信號因為受到諸多人體或外界諸多因素的影響，一般具有以下幾個特點:1)信號弱；2）噪聲強；3）頻率范圍較低；4）隨機性強，生物醫學信號不僅是隨機的，而且還不平穩[1]。因為生物醫學信號具有以上特點，使得生物醫學信號處理成為當代信號處理與分析中最為活躍、也最具有挑戰性的重要領域。
模式識別是指對事物或現象以各種形式(數值的、文字的和邏輯關系的)進行表征，并對信息加以處理和分析,并對事物或現象進一步進行辨認、分類、描述和解釋的過程,是人工智能和信息科學的重要組成部分。模式識別又叫模式分類，可分為有監督的分類和無監督的分類兩種。近年來, 隨著計算機軟硬件的不斷提升，以及人工智能技術的不斷發展，模式識別方法和統計方法在生物醫學信號處理與分析研究領域得到了廣泛的應用。分類是模式識別的一個重要內容，其目的是構建出用于描述并區分數據類或概念的模型，并能夠預測未知類別的對象所屬的類。目前用于生物醫學信號分析的模式識別方法很多，如Logistic 回歸分析、神經網絡方法、支持向量機方法等。
2. 基于神經網絡的生物醫學信號分析
神經網絡，為一種模擬生物神經網絡的結構和功能的計算模型或數學模型[2]。神經網絡有很多人工神經元所構成，并通過聯結進行計算，其結構如圖1。在大多數情況下，神經網絡能基于外界信息來改變其內部結構，為一種自適應的學習系統。人工神經元網絡模型一般是由多層神經元結構所組成，每一層的神經元都擁有輸入（它的輸入是上一層神經元的輸出層）和輸出，每一層都有很多節點構成，節點之間通過進行連接，表示節點之間存在聯系，存在一個加權數值，稱做權重，某個神經元所得到的輸出值等于每一個權重乘以上層神經元的輸出，然后求和得到這個神經元的輸出值[3]。
圖1. 神經網絡示意圖。
下面以基于神經網絡的心音信號分析為例來進行說明。心音信號是人體內最重要的生理信號之一,它涵蓋著心臟各個部分如心室、心房、心血管、大血管及瓣膜大量的生理病理信息,在心血管系統疾病前期診斷中具有十分重要的作用和實用價值。與臨床上廣泛使用的ECG信號相比，心音信號存在著自身特點和優勢。第一,心音信號的記錄操作起來更加方便;第二,在某些心血管病變中，心音的敏感性比ECG信號高;第三,心音是我們進行心臟變力性分析的很好工具,它是用來分析心肌收縮變化情況的基礎。所以，對心音信號的定量化和系統化研究對基礎研究、臨床診斷都有著非常重要的意義。正確的識別心音信號和找出主要的特征參數,是進行心音信號分析和應用的重要基礎。因為心音信號非常復雜,而以前的心音信號識別算法因為不考慮背景參考信號，所以識別準確率低、算法復雜。而基于概率神經網絡的心音信號識別算法,主要內容包括：1）心音信號小波變換預處理; 2）利用平均Shannon能量變換提取心音信號包絡波形;3）心音信號中第一心音、第二心音波峰的提取和定位; 4）定義心音信號特征矢量,基于神經網絡概率模型的第一心音、第二心音識別。
3. 基于支持向量機方法的生物醫學信號分析
支持向量機(Support Vector Machine,SVM)是Corinna Cortes和Vapnik8等于1995年首先提出的（圖2）[4]，它在解決小樣本、非線性及高維模式識別中表現出許多特有的優勢，并能夠推廣應用到函數擬合等其他機器學習問題中。支持向量機方法是建立在統計學習理論的VC 維理論和結構風險最小原理基礎上的，根據有限的樣本信息在模型的復雜性（即對特定訓練樣本的學習精度）和學習能力（即無錯誤地識別任意樣本的能力）之間尋求最佳折衷，以期獲得最好的推廣能力 。SVM的關鍵在于核函數。低維空間向量集通常難于劃分，解決的方法是將它們映射到高維空間。但這個辦法帶來的困難就是計算復雜度的增加，而核函數正好巧妙地解決了這個問題。也就是說，只要選用適當的核函數，就可以得到高維空間的分類函數。在SVM理論中，采用不同的核函數將導致不同的SVM算法[5]。
圖2. 支持向量機最優分類平面
腦電信號是通過記錄到的大腦皮層神經細胞的電活動信號，大腦皮層神經元發出的持續的、 節律性的電位變化為自發腦電信號。在不同的生理狀態下和各種病因下腦電信號會表現出不同的模式,那么如何提取腦電信息以及基于這些信息如何實現大腦各種狀態下 EEG 信號的正確分類，是近年來的研究熱點。精神分裂癥是一種嚴重腦部失調疾病,臨床表現包括思維和感知的紊亂，其患病率為精神病類型中最高的一種，到目前還不存在明確的物理和醫學診斷方法。腦電信號分析在精神經分裂癥上的應用,在對精神藥物的療效評估和用藥后的治療效果預測等方面已得到廣泛研究。而且支持向量機還可以用于自發腦電在精神分裂癥的診斷研究。通過特征提取技術有效提取 EEG 信號所存在的信息，是構建腦電分類模型的關鍵步驟,因為自發腦電信號存在豐富的頻率成分,在不同的生理狀態和病因情況下有些頻段的能量在不同區域頭皮的分布會發生變化,因此可以將不同區域不同頻段的能量作為構建分類器模型的特征向量。應用支持向量機和能量特征提取方法于精神分裂癥患者和健康人的腦電信 號分類，可以為精神分裂癥的診斷和病理分析提供新的參考依據[6]。
4. 結 語
模式識別從20世紀20年展至今，人們的一種普遍看法是不存在對所有模式識別問題都適用的單一模型和解決識別問題的單一技術，我們現在擁有的只是一個工具袋，所要做的是結合具體問題把統計的和句法的識別結合起來 ，把統計模式識別或句法模式識別與人工智能中的啟發式搜索結合起來，把統計模式識別或句法模式識別與支持向量機的機器學習結合起來，把人工神經元網絡與各種已有技術以及人工智能中的專家系統、不確定推理方法結合起來，深入掌握各種工具的效能和應有的可能性，互相取長補短，開創模式識別應用的新局面。目前，基于神經網絡和支持向量機的模式識別方法這些方法解決了許多以前難以解決的問題，可以預見, 很多新的生物醫學信號分析和處理方法將在今后不斷涌現, 一些目前難于解決的問題將在以后不斷得到解決。
參考文獻
生物醫學新技術范文5
關鍵詞：生物醫學材料；生物相容性；應用現狀；發展前景
引言
生物醫學材料是一種毒副作用較小，生物相容性比較好的具有特殊性能和特殊功能的一種醫用材料，它對人的生命，組織器官是無害的。它的發展是以提升人類衛生健康水品，疾病治療，醫療保健為目的一種生物材料。生物醫學材料主要以生物高分子材料，生物陶瓷材料，生物醫學復合材料及生物金屬材料和生物醫學衍生材料為主。現如今生物醫學而材料已經廣泛應用于醫學領域和科研領域。
一、生物醫學材料的分類
1、醫用高分子材料
所謂生物醫學材料領域中發展最好的領域，醫用高分子材料自改革開放以來就發展非常迅速，現如今醫用高分子材料已經研究出了許多性能量好，應用廣泛的制成品。醫用高分子材料有很大的便利之處是原材料比較容易獲取，加工制成品比較簡單，而且研究發現人體大部分組織器官的軟組織部位，比如血管，呼吸道等都是由高分子材料構成，這一特點使得醫用高分子材料的應用越來越受到人們的重視。
2、生物陶瓷材料
生物陶瓷材料也可以因為其化學組成而被叫做生物無機非金屬材料，它也是具有大部分生物醫學材料共有的生物特性，它是一種具有很好的生物相容性，與醫用高分子材料相比生物陶瓷材料化學性質極其穩定。從性能上來講，生物陶瓷材料與生物體具有高度親和性，毒副作用非常小，也很少與生物體產生免疫排斥反應。由于生物陶瓷材料的這些良好特性，近年來也逐漸被研究開發，現已經普遍受到關注。生物陶瓷材料可以分為惰性生物陶瓷和生物活性生物陶瓷。每類生物陶瓷材料都逐漸被廣泛利用。
3、醫用金屬材料
生物金屬材料顧名思義具有很強的機械強度，因為這種材料的組成主要是金屬或者合金，它的化學組成決定了此種材料具有很好的抗疲勞特性。鈦合金和鈷合金就是被廣泛使用在臨床上為人所熟知的醫用類金屬材料，另外還有不銹鋼。它們三者常作為植入材料，主要運用于骨和牙等硬組織的替換。比較常用在臨床上的是貴重金屬例如金，銀和鉑，當然一些常見材料比如鐵、鎂及銅等都有應用于臨床試驗上，只是這些金屬的生物特性不是很好，因此尚未受到專家認可。
4、生物醫學復合材料
生物醫學復合材料是由兩種或兩種以上不同材料混合而成，比如現運用于臨床的一些生物傳感器就是由高分子材料結合生物高分子形成的。另外，人工骨頭也可以有碳和鈦復合而成。
5、生物醫學衍生材料
生物醫學衍生材料是將生物組織進行特殊處理形成的，雖然它已經不具有生物活性，但是由于它有著天然生物相同的構型因而在人體修復和替換的過程中成功率比較高。
二、生物醫學材料的應用現狀
生物醫學材料作為一項發展迅速的高新技術產業，它的發展已經受到全世界的普遍關注?，F如今隨著分子材料和人造器官的廣泛使用，生物醫學材料交叉著諸多學科成為創新材料的重要組成部分。生物醫學材料的運用雖然在亞洲地區發展較快，但目前還主要在經濟發達國家具有競爭優勢。發達國家現已逐步形成生物材料工業體系，創新材料制成產品比較多，每年的銷售額也非常巨大，甚至可以達到藥物市場的銷售額。目前，主要的生物材料產品中具有代表性的有：人工器官、人工關節、人工股骨頭都是運用生物醫學材料來替代的。
三、生物醫學材料的發展前景
生物醫學材料作為新技術革命中高新技術產業，將成為國民經濟發展的一個重要驅動力。就我國而言，人口眾多、人口老齡化、交通擁擠及衛生醫療狀況需要改善的國情來講，人們在生活水平不斷提高的同時對醫療保健的要求越來越高，同時對行業創新的提升具有迫切需求。生物醫學材料工業體系解決了眾多疾病難題，促進了醫療水平和提高了疾病治療成功率?，F如今，國家已經充分認識生物醫學材料的V大發展前景，并投入大量資金用于技術研究、仿制到創新。在全區，如今生物醫學材料的發展已經能夠與汽車行業在經濟發展中的地位相比，銷售市場和銷售額大幅度擴增。
四、結語
綜上所述，生物醫學材料具有如此強大的經濟競爭實力，具有極大的發展前景。我國這場新技術革命中不僅面臨國內設施條件的制約，而且被發達國家的材料工業體系所發展的巨大市場所沖擊著。我國爭取在新技術革命中能夠占一席之地，必須加大對生物材料的研究和運用，從仿制到創新，加強知識產權的保護的同時也要積極向發達國家學習，迅速轉化成產業成果，重點突破，追蹤生物材料的前沿，形成競爭優勢。在國家的重點關注和支持的情況下，生物醫學材料這種高新技術產業即將在中國迅猛發展。
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生物醫學新技術范文6
【關鍵詞】醫學；職業技術教育；生物醫學工程
【中圖分類號】R318.0-4 【文獻標識碼】B【文章編號】1004-4949（2014）02-0316-02
基金項目：重慶市教委人文社科基金資助項目（10SKS02）
隨著近20年來世界范圍內高新技術的迅猛發展，職業教育在形式和數量上都有了突飛猛進的增長?；诖?，聯合國教科文組織（UNESCO）推出最新版本“國際教育標準分類”ISCED1997，雖然將高等職業教育仍定位于ISCED5為“第三級教育第一階段”，但是作為“不直接通向高等研究資格證書”（not leading directly to an advanced research qualification）獲得的教育層次，它將初版中分屬兩個不同層次的大學專科（原ISCED5）和本科（原ISCED6）以及“所有博士學位以外的研究課程”（原ISCED7中的博士前課程部分）納入了同一層次之中，從此突破了高等職業教育（尤其是在中國）僅僅局限于?？茖哟蔚慕逃款i，為各類職業教育建立本科乃至碩士層次的教育提供了可能[1]。與普通本科教育并行的“立交橋式”發展之路由此拉開序幕。目前我國由于臨床醫學、中醫學、口腔醫學、藥學等專業要求學生掌握一定的科學技術知識以達到“能進入一個高精技術要求的專門職業”。醫學本科院校在醫學主干專業的人才培養定位與水平上均高于醫學類高職高專院校。本文將以生物醫學工程學的國內外現狀為例，來探索職業教育互補于普通醫學本科教育的發展之路。
1生物醫學工程國內外發展現狀
生物醫學工程學是理、工、醫相結合的邊緣學科，是多種工程學科向生物醫學領域滲透的產物。它是運用現代自然科學和工程技術的原理與方法，從工程學的角度，在不同層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現象，為防病治病、促進健康提供新技術手段的一門綜合性的高技術學科。
1.1 80年代起生物醫學工程學步入新起點 50年代是生物醫學工程學發展的初期，工程技術與生物醫學間的交差、滲透是從臨床醫學開始的，其中尤以人工器官的出現，可視為現代醫學的一個重大特征。在經歷了60年代的早期發展和70年代以醫學影像技術為代表，所標志的生物醫學工程學取得突破性進展的基礎上，80年代起，生物醫學工程學除繼續向臨床領域橫向擴展外，開始在向縱深方向發展方面出現新的轉折。如醫學影像技術中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超聲診斷裝置、圖像文檔與通訊系統等；出現了全實驗室自動化系統、體外碎石機和除顫器等治療裝置以及微波、射頻、激光、超聲等各種治療技術。
1.2 90年代與更多的學科交叉、融合 組織工程：是生物醫學工程、細胞生物學、分子生物學、生物材料、生物技術、生物化學、生物力學，以及臨床醫學等學科間的不斷交叉、滲透與融合，而形成的新的前沿科學。所涉及的組織有軟骨、皮膚、胰腺、肝臟、腎臟、膀胱、輸尿管、骨髓、神經、骨骼肌、肌鍵、心瓣膜、血管、腸、等，其中皮膚已有初步產品進入臨床應用。我國自90年代初開始了有關的基礎研究工作，并列入了國家重點基礎研究發展規劃（973），成為國家的重點支持項目。生物芯片：在實施人類基因組計劃的推動下，DNA微探針陣列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一時間內分析大量的基因，實現生物基因信息的大規模檢測。微米/納米技術：是指量度范圍分別在0.1？100微米（？m）和0.1？100納米（nm）內的物質或結構的制造技術。其最終目標是，人們將按自己的意志直接操縱單個原子、分子或原子團（小于10nm）、分子團，制造具有特定功能的產品，包括納米材料學、納米電子學、納米機械學、納米生物學、納米顯微學等等新的高技術群。我國在大尺寸納米氧化物材料制備方面，已成功地研制出致密度高、形態復雜、性能優越的納米陶瓷，從而進入了國際領先行列。日本研制出的“萬能醫用微型機器人”，可在不損害任何人體器官的情況下，沿著血管或胃腸道行進到發病部位進行檢查，醫生可指令機器人取組織樣品、直接釋放藥物、清除血栓、切斷或接通神經和進行細胞操作等精細手術。家庭保健工程（Home Health Care， HHC）：美國、日本和歐洲等均已將HHC作為重要內容列人21世紀的生物醫學發展戰略，成為優先資助的領域之一。即將家庭保健管理系統、疾病早期預報、家庭治療和康復儀器、家庭急救支援系統等技術和產品作為重點開發項目。我國開展HHC的研究與開發以家用治療產品為最多。通過采用電話傳輸監護網的方式進行心臟監測和急救，已在我國北京、上海、天津、南京、廣州等大城市相繼開展起來。
1.3 生物醫學工程學傳統領域的發展 生物材料：自50年代出現合成高分子材料以來，生物材料取得了很大發展；如今，合成高分子材料，天然高分子材料，醫用金屬材料，無機生物醫學材料，以及由活體材料和非活體材料構成的雜化生物材料，幾乎在臨床醫學各個領域得到廣泛的應用，并最終導致了標志著本世紀現代醫學重大特征之一的人工器官的出現；在此基礎上，90年代生物材料又在向著復合/雜化型、功能型和智能型的方向發展。醫學影像技術：在生物醫學工程學中，像X射線、超聲波、磁共振、放射性核素、紅外線等物理源的醫學影像技術，對醫學的發展起了很大的推動作用，數字化、網絡化、綜合化已成為目前醫學影像技術的總體發展方向。生物醫學工程學所涉學科尚有生物力學、醫學電子學、人工器官等等。
2國內生物醫學工程專業建設情況
生物醫學工程專業屬工科專業，具有很強的多學科交叉性和前沿性，強調數理科學、電子信息和計算機技術等理工科知識與生物醫學知識的有機結合。本專業課程設置除數理化及工程基礎課外，主要專業課程有：電路、信號與系統，模擬與數字電子技術，數字信號處理，生物醫學傳感器與檢測技術，微機原理與應用，單片機在醫學中的應用，生命系統分析與仿真，生物醫學信號處理，生物醫學儀器，醫學成像技術，醫學圖像處理，醫學超聲波，工程生理學，人體解剖學，組織胚胎學，自動控制，計算機與信息系列課程等，并開設多個專業課程設計，做到教學與實驗設計并重。目前國內開設生物醫學工程專業的學校，一部分是醫科院校，一部分是各大綜合類院校。排名前十的有浙江大學、四川大學、上海交通大學、東南大學、西安交通大學、天津大學、清華大學、華中科技大學、南方醫科大學、大連理工大學。而在香港大學，生物醫學工程學由工程學院與醫學院合辦，學生將學習到有關工程和生命科學的原理，理解不同類型的先進醫學工程系統之設計和運作，掌握工程技術在醫學領域的應用。
3醫學職業教育可以在生物醫學工程專業中尋找“立交橋式”發展契機
醫學職業教育類院校，應該與本科院校錯位發展。以生物醫學工程專業為例，應該培養計算機網絡技術服務和各類大型醫療設備的操作與維護方面的專業人才；計算機網絡技術包括：數字化醫學中心，醫學圖象處理及多媒體在醫學中的應用，生物信息的控制及神經網絡生物醫學信號檢測與處理。要求學生深入掌握電子技術，計算機技術，信息處理理論醫學與工程相結合的科研能力，解決生物醫學領域中的科學研究，醫療儀器研制，產品開發以及大型醫療設備的操作，維修管理等問題，同時也能勝任其他領域的電子技術及計算機技術。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。
3.1 生物信息技術 實現生物技術和信息技術以及其他學科的有機結合，發展生物信息高通量、高效、快速的提取方法，發展疾病檢測的新方法和新技術，發展研究藥物與靶標作用的新方法，發展基因組數據、蛋白質組數據和結構基因組數據的計算機處理、分析和可視化方法，解析生物大分子結構和功能之間關系等，提高生物信息處理、分析和利用的水平，為我國生命科學和生物技術的源頭創新奠定基礎。
3.2 醫學圖像與醫學電子學 醫學圖像處理和分析、計算機輔助診斷和治療、醫學物理等，以及生物、醫學和工程學等領域理論和方法，并通過這些學科的交叉形成了新型學科。
3.3 生物與醫學納米技術 包括納米生物材料、納米生物器件研究、納米生物技術在臨床診療中的應用、納米材料與器件的計算模擬。
3.4 生物與醫學納米技術 生物醫用材料研究，用于人體、器官的診斷、修復、替換或增進其功能。
3.5 醫學信息學及工程 應用系統分析工具這一新技術來研究醫學的管理、過程控制、決策和對醫學知識科學分析。
4以生物醫學工程為例，探討醫學職業教育的前景
生物醫學工程專業修業年限為四年或五年。授予學位是工學學士。就業前景良好，由于科學技術的發展，各類大型醫療設備的應用越來越廣泛，大型醫療設備的操作、維修及管理人員是各大醫院及公司急需的人才。畢業后可從事醫學機構中醫療器械的維護、使用、銷售和和醫療電子系統的開發與維護，輔助醫生觀察、診斷、治療疾病。職稱由衛生部組織統一考試評定，頒發臨床醫學工程技術（初級士、初級師、中級等）證書。
醫學職業教育不僅要解決國家發展急需的基層衛生人才的培養問題，更重要的是要引領區域經濟向先進領域拓展，提升地方行業水平。建設西部教育高地，需要在技術類專業中大膽創新，走別人沒有走過或者沒有走出規模的路。其重要意義體現在以下幾點：①醫學應用技術類專業雖然具有辦學成本高、難度大等不利因素，但也具有技術含量高、可直接轉化為現實生產力的巨大優勢。②醫學應用技術類專業走向產業化，對引領區域經濟發展、拓展地方行業布局和提升地方行業水平都具有重要的現實意義。③醫學應用技術類人才培育專業群的建成，將為地方輸出高素質的技能型人才，同時也能提供高水平的就業崗位，有助于拉動地方經濟，整體提高地方生產力。④醫學應用技術類專業人才的聚集，與提高區域人才質量、推動地方經濟發展進程直接相關。斯坦福大學在成立之初不被看好，但堅持將硅谷建設與學校成長聯系在一起，最終成為世界名校就是例證[2]。
5結語
在國家拉動內需、教育優先的有利政策指引下，在醫學職業教育領域大力發展醫學應用技術專業是切實可行的。用教學做一體化培養醫學技術專業人才，為地方醫學應用技術產業化發展提供智力支撐，其意義也是深遠的。創立醫學應用技術專業基本原則是按照專業設計，分步驟解決專業基本格局，建設教學做一體化生產性實訓基地，逐步提升專業辦學水平和內涵質量，最終構建具有影響力的專業群。在全國眾多的醫學類高職高專院校中同質化辦學的現象非常突出，上海醫療儀器高等?？茖W校涉足生物醫學工程領域外，還沒有一所學校開設生物醫學工程的相關專業[3]?，F代醫療活動是建立在龐大的醫療儀器設備的輔助診斷和治療基礎上的，急需醫學工程技術的大量人才。只有大力拓展醫學相關技術領域的辦學，才能真正在傳統醫學專業之外辦出既有生命力又有制高點的醫學職業技術教育。
參考文獻
[1]Issenberg SB，Mcgaghie WC，Petmsa ER，Gordon DL，Scalse AJ.Features and uses of high―fidelity medical simulations that lcad to effective learning：a BEME systemic review.Medieal Teacher，2005；27：10-28.
