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生物醫學與環境科學范文1
關鍵詞：生物醫學 信息 傳輸機制
【中圖分類號】R-0 【文獻標識碼】B 【文章編號】1671-8801（2014）04-0038-01
普通的信息傳播需往往需要一定的介質，生物信息的傳遞不僅需要在科學工作者之間進行傳遞，同時在相應的生物醫學信息傳輸系統中進行傳遞需要科學的普及支持以及工作的實踐支持[1]。生物醫學信息的傳遞主要是通過媒介進行傳播，而且媒介占據著重要的地位，同時生物醫學信息的傳播是人們進行醫學信息交流的一種社會化活動形式，將科技知識、信息的傳授和交流等進行科學的普及和推廣。生物醫學信息的傳遞包含了三個方面的層次，首先是人們通過科學的邏輯思維對于科學知識、科技手段以及科技理論進行傳輸，其次是根據傳輸手段的不同來選擇合適的傳輸媒介和方式，最后則是指生物信息傳遞的一種社會價值體現。本文就主要的生物醫學傳輸機制進行介紹，主要從傳輸機制進行概括性介紹。
1 生物醫學信息傳輸
1.1 含義介紹。所謂的生物醫學信息的傳輸其實就是生物醫學的技術傳輸，或者是生物醫學知識傳輸。傳輸的過程中使用不同的文字表述，在不同的文化背景下生物醫學信息的傳輸具有一致性，同時生物醫學信息的傳輸在當前的發展中需要進行創新改進。生物醫學的傳輸分為兩種級別，第一級是生物信息本身的知識傳輸，其在傳輸過程中主要是對生物醫學的基本科學事實和科學研究的進展進行傳輸。而第二級則是將傳輸理念性東西較之本身的科學技術更加高，例如在傳輸過程中需要利用科學思想、方法、精神等本質性傳輸。
1.2 生物信息傳輸各個區別。生物信息在進行傳輸過程中包含了技術傳輸、科學傳輸以及科學技術傳輸等三個方面，同時這也是科學和技術相互滲透的具體體現，它們之間存在著交叉，同時還存在著截然不同，但是卻不能夠進行分割[2]。從字面意思來看，科學傳輸則注重傳輸知識的思想和觀點成分，科學觀點科學事實成為傳輸重點，推廣和實用技術的傳輸則顯得次要，此時生物信息的傳輸成為其組成部分。目前生物醫學信息傳輸與生物醫學的知識傳輸在劃分上并無明顯的區分，基本上都將其劃分為科學技術傳輸的范疇，生物醫學信息的傳輸主要是對知識進行共享，促進了科學技術應用、社會進步的基礎功能。
2 生物醫學信息傳輸系統結構
2.1 層次結構。生物醫學信息系統的層次結構受到內部機制和外部環境的共同影響，生物醫學信息系統的層次特點主要體現其穩定性，如果沒有將其全部系統破壞，將無法取締系統中的任何構成要素。生物醫學信息系統包含了多個系統層次，其傳輸的系統中由于其本質特征存在著多重結構，個體系統中其既是傳輸主體同時又是受眾主體，通過個體的系統組成群體系統，群體系統之間傳輸則屬于群體傳輸，群體系統在更高層次的傳輸系統中發揮著其重要的作用，形成了整個社會的系統傳輸[3]。
2.2 生物醫學信息傳輸等級。生物醫學信息傳輸過程中分為內部交流、科學教育、科普教育以及技術轉移等。內部交流則是發生在科學工作者內部之間的生物醫學信息交流行為，通過對生物信息的傳輸渠道以及科技專業之間介紹實現交流性傳遞。科學工作者通過對醫學信息進行消化、吸收和創新來實現傳輸，工作交流成為了內部傳輸的主要形式，可以有利于內部工作人員對于醫學科技和新的研究方法和數據的交流，從而提高整體的知識水準。科學教育則是通過教育的方式向受教育者提供知識的講解，將主要的生物醫學信息的知識和方法以教育的形式進行傳授，學習者則通過不斷掌握科學技術、專業知識和科學方法等實現對醫學信息的傳輸交流?？破战逃齽t是向公眾進行科普知識的講解傳授行為，使得公眾能夠理解相應的科學技術知識，同時還能有效的提高公眾的科學涵養，至少使得大眾能夠區分科學和偽科學。技術轉移則主要是指將科學技術知識傳遞給相應的生產部門，不斷推動科學技術的應用，將知識轉化為生產成果。
2.3 生物醫學信息傳輸模式。生物醫學信息的傳輸模式主要分為三個層面，分別是信息論傳輸模式、控制論傳輸模式、系統論傳輸模式[4]。信息論傳輸模式從簡單來看，主要將生物醫學信息傳輸看做是單向、直線的傳輸模式，僅僅是存在于內部活動之中，不會受到社會和環境因素的影響?？刂普搨鬏斈Ｊ絼t是傳輸的主體接收到外界信息請求之后對其進行分析，然后將生物醫學信息進行選擇性的傳輸，此間存在著一種反饋機制，可以將整個傳輸-反饋看做是一個傳輸的回路，那么在此系統中則可以通過自我調節來實現信息傳輸的循環。系統論傳輸模式則是將心理因素、社會因素以及其他因素構成了一種傳輸的場，這些因素之間相互制約，同時將生物醫學信息的傳輸的各個集點視作傳輸系統中的關鍵性環節。
3 小結
隨著社會經濟的不斷發展，對于效益的要求變得越來越高，因此在對生物醫學信息傳輸的研究中需要解決很多的難點和問題。生物醫學信息直接關系到人們的生活，對其進行傳輸、接收以及反饋的研究可以有效的實現對新的科學技術的交流。生物醫學信息的傳輸可以促使人們培養出良好的科學素養，連同相關的教育機構、宣傳機構等之間進行科學技術交流，不論其交流的形式是何種，能夠達到相應的傳輸目的則顯示出傳輸的有效性。本文主要對于生物醫學信息傳輸機制進行研究，將科學信息在民眾之間進行傳輸，同時還能夠在科學研究群體中進行交流，這樣可以實現對生物醫學信息的共享，從而達到整體科學素質的提升效果。
參考文獻
[1] 丁誠.生物醫學信息的傳輸機制研究[D].中南大學，2011
[2] 李國峰.基于生物醫學信號的體域網低功耗設計與研究[D].吉林大學，2011
生物醫學與環境科學范文2
【關鍵詞】 生物心理 醫學 減肥
中醫“系統醫學”，核心觀點是治療“心理社會醫學”部分病證，與西醫“生物醫學”合起來，就是“生物心理社會醫學”。本醫學集中西醫優勢于一體，對病從生物、心理、社會全面綜合認識和治療，特別是發明了“雙對藥方”，使許多不治之癥迎刃而解。近二十多年，我們對多種病癥，一個一個用“生物心理社會醫學”理論，從新認識疾病，研究出“雙對藥方”治療，取得一系列突破。下面，是我們用“生物心理社會醫學”理論，談談對減肥問題新認識新方藥。
1 肥胖病因病理新認識
1.1 生物醫學認識階段
西醫認識一切疾病，都是以生物解剖學為綱，肥胖病，解剖學看到，人體脂肪增多，就產生了肥胖病，治療原則以排脂、消脂、溶脂、燃脂、肌餓、控制食欲、割掉部分胃子、運動為原則，結果當時脂肪治了，不久又反彈了，凡是單一化學藥物治療的，反彈是小事，引起一系列危急生命的副作用，幾十年來，不知多少人死于非命。也不知多少新西藥上市不久，因毒副作用太大，禁止使用。只有運動和肌餓，減肥沒多大副作用，但肌餓使人營養不良，久后也會產生多種疾病，特別是看到美食饞食口水直往肚子流，難受得要死。運動雖好，花去不少寶貴時間不說，人還累得死去活來……。
1.2 利用中醫文化，結合生物醫學認識減肥之因
由于中醫文化與現代醫學科學，是兩個不能合二為一的不同醫學，認識減肥科學，很不理想，所以，認識之因，最少有幾十種，好治法很難確立。如（1）遺傳因素。（2）飲食、生活習慣及社會環境因素。 （3）下丘腦與高級神經活動。（4）內分泌因素：下又分胰島素、腎上腺糖皮質激素、生長激素、甲狀腺激素、性腺激素、胰高血糖素、兒茶酚胺等七大不同，五、疾病因素：下又有糖尿病、高血壓、動脈硬化及冠心病、呼吸功能不全、脂肪肝、膽道疾病、其他等十于種病因……現國內還沒人研究開發出什么藥物治療，中藥也只是排脂、消脂、溶脂、燃脂、肌餓，不久就反彈。
2 “生物心理社會醫學”新認識減肥
首先，我們必須簡要介紹下“生物心理社會醫學”。由于西醫“生物醫學”的諸多無法克服瓶頸，國外幾十年前就提出必須重大改革，1977年，美國恩格爾教授提出必須走“生物心理社會醫學”之路，幾十年來，世界衛生組織、美國、西歐發達國家相繼公認是世界醫學發展方向，國外將《生物心理社會醫學》定為“生物醫學”第。走了幾十年，還只是個口號，全世界沒走任何國家走出來，近十年，我國雖然有千萬篇說《生物心理社會醫學》是生物醫學第文章，但沒人找出如何實踐路線，近于空談。因此，國內外許多專家教授都認為“生物心理社會醫學”之路無法實現。分析其原因，主要是世界醫學沒有“心理社會醫學”部分認識。近幾十年來，我國黨和國家號令研究中醫藥科學化，現代化，我們首先發現中醫藥不是中國文化，兩千年左右時，中醫就由《黃帝內經》、《傷寒論》兩精典名著，實現了“系統論”科學。中醫是中國科學而不是文化。中醫是“系統醫學”，就是世界最急需的“心理社會醫學”部分醫藥，通過系統論關聯性，將“系統醫學”與“生物醫學”聯合起來，就是世界急需的“生物心理社會醫學”之路。是我國黨和國家號召下的重大發明發現。
“生物心理社會醫學”（注1）對疾病認識要從整體宏觀動態到微觀認識，第一步，先找到病的微觀世界觀物質是什么病，在找到發生這個病根本原因。第二步研究出同時具備針對中醫“證”和西醫“病”兩大方向的藥方，我們稱為“雙對藥方”也就是專業治“生物心理社會醫學”病方藥，它是一治西醫的病，二治中醫的證的新藥方。幾十年來，我們用“生物心理社會醫學”理論，臨床對多種病證進行驗證，初步證明，遠遠超過現代中西醫藥，我們公開了死亡率高，傷殘嚴重的“腦益血”、和“子宮功能性出血”兩個疑難病癥，腦益血原死亡率高，后遺癥多，新療法死亡少，一般無后遺癥，治愈時間短，花錢不到不到現代中西醫的十分之一?！白訉m功能性出血”是現代中、西醫疑難病，原治療時間長，很難根除，痛苦大，花錢一般數千到數十萬，也無法根除、新法治病時間節約數倍，經濟開支只要現治病的十分之一到百分之一。
“生物心理社會醫學”的心理社會部分（中醫整體觀，動態平衡觀）分析肥胖根本因素：遺傳因素？、飲食、生活習慣及社會環境因素，內分泌因素？等七大因素，按中醫“系統醫學”把這七大因素整體化、系統化，就是中醫的脾腎兩虛，下丘腦與高級神經活動，疾病因素及其他，就是因氣、血、自由基，脂肪、臟腑內毒素積聚等多種因素造成障礙綜合為“瘀阻”兩字，總結起來，“生物心理社會醫學”治療肥胖原則：“脾腎雙補，祛瘀排脂”八字。
3 減肥產品：瘦又健簡介
因為“生物心理社會醫學”對肥胖的認識，我們必須要有“生物心理社會醫學”藥物，也就是要有一種藥物治西醫的病，又能治中醫“證”的新藥，我們稱為集中西醫優勢于一體的原創新藥――“雙對藥方”。
藥方：
組成：三七、路路通，女貞子、山查、草決明、澤瀉等十六味無毒的純中草藥組成，所有藥物都是國家保健食品中藥之一，（美國稱這些中藥為食品補充劑），沒有任何添加劑。
三七：與人參相似，有人參皂苷類、三七皂苷類、三七氨酸類、三七多糖類活性成分。有滋補和行血祛瘀而女止血作用，溶解脂肪、消除自由基，排出毒素等的多種消減作用、而又不破瘀不傷害凝血功能作用，是解肥理想藥物。
山查：主要含糖類多種營養成分，以及黃酮類、有機酸等成分。味酸、性甘溫、有健脾胃消脂肪、消肉食作用，對飲食、生活習慣及社會環境因素有重大作用，兼能行滯散瘀作用，是傳統減肥食品。與三七協同，相互增強健脾胃、增強消除飲食、轉化成脂肪，消除生活習慣及社會環境造成的肥胖因素，起到健睥胃、消脂肪作用。
女貞子：主含有機酸類多糖成分，滋補腎肝、增強免疫功能作用，與三七、山查結合，相互增強補腎健睥胃功能，中醫認為，內分泌系統、遺傳因素屬睥、腎管理，所以它們合用，共同起到修復遺傳功能、修復內分泌作用：破壞了的胰島素、腎上腺糖皮質激素、生長激素、甲狀腺激素、性腺激素、胰高血糖素、兒茶酚胺等功能獲得修復。三藥都有活血行瘀、消脂燃脂作用，相互增強減肥療效。三藥同用，有初步“滋補睥腎、祛瘀化脂”功效。
因為本方，是專屬“生物心理社會醫學”特創方藥之一，是我國原始創新“雙對藥方”之一，是我國重大知識產權，其他十一種藥，請原諒，就不一一公開了，我們以AB藥代替。AB藥與上述三藥合用，數倍提滋補脾腎，修復遺傳功能、修復內分泌系統功能、消除血管內、臟器內、細胞內、肌體內、積聚的自由基、并有化脂、排脂、排毒素類作用，起到標本兩治減肥作用。
本方經十多年，上萬人（次）臨床試驗，減肥有效能較強，有效率達98%，一般不反彈，沒發現明顯副作用，還兼有美容健身功力，一舉多得效益。
本藥最大特色是找到了肥胖癥的癥因核心是脾腎兩虛兼血瘀，配方時“雙補活血、燃脂排脂”治本治標同時進行（證、病雙治）。與現代中醫只排脂、溶脂、燃脂完全不同，一是治其本，一是治其標，雖然短時間看起與現中藥產品療效差不多，但從長遠來論，它慢慢建好消化脂肪工能，以后不論你吃多吃少，一般都不反彈了。是當代減肥革新換代產品。
生物醫學與環境科學范文3
1BMEs/EMBS’99國際生物醫學工程學術年會
BMES是美國生物醫學工程學會(BiomediealEngineeringSoeiety)的簡稱.EMBS是美國電氣電子工程師學會(TheInstituteofEleetriealandEleetroniesEngineers)的生物醫學工程分會(EngineeringinMedieineandBiologySoeiety)的簡稱。這兩個學會每年都舉行生物醫學工程的國際會議。1999年，這兩個學會首次聯合舉辦學術年會(ThefirstJointMeet-ingofBMES&EMBS)。會議錄用的論文近1400篇，注冊人數接近2000人，堪稱生物醫學工程界的盛會。我們醫學信息工程科研組共有8篇文章在會上發表。其中，由楊福生教授指導的博士生詹望的論文“Anewhigh一resolutionEEGteehniquebasedonfiniteresistaneenetworkmo己el”榮獲BMES1999年研究生研究獎。這是唯一的來自美國本土之外的學生獲獎，在會上反響很好。與以往的做法類似，會議的學術交流仍采用主題(Theme)一主軌(Track)一分組會(Session)的方式。本次會議有16個Theme，86個Traek，211個Session，共收錄論文1347篇。各個主月的情況見表1.與以往的年會相比，這次年會有更多的結合生物學羞礎的研究報道(如“分子、細胞與組織工程”、“生物信息學、計算生物學”等)，反映了近年來一些發達國家生物醫學工程研究的一個發展趨勢。同時，傳統生物醫學工程中的信號與圖像處理，以及醫學儀器仍然占有相當的比例。
2美國離校生物醫學工程專業點滴
會后，我順訪了幾所大學的生物醫學工程系或研究所:①TheGeorgeWashingtonUni-versity，②JohnsHopkinsUniversity，③Universityofpittsburgh，④UniversityofMiehi-gan，重點了解了以下3個板城的研究情況。(1)臉與神經科學。腦功能的研究是21世紀生命科學研究的熱點，各個學校與醫療單位的科研機構都十分重視。研究內容包括驀破生理實臉、信號處理方法、臨床應用以及一些有商業前景的開發項目。(2)醫學超聲工程。超聲成像由于對人體無創、無扭而受到重視。超聲成像包括反映解剖結構的B型成像，還包括血流側t。近年來在結構成像方面普遨受到t視的是三維成像，這也是我們課翅組目前在醫學超聲方面研究的!點。同時，將解例結構與組織定征結合起來也是近年來研究的發展趨勢，例如，組織彈性成像就是一個例子。(3)醫學信息學。隨粉計算機、網絡技術的發展，醫學信息學在近年中有了較明顯的發展，如醫院信息管理系統、以病人為中心的醫療信息管理及電子病案、遠程醫療等。
發達國家在這方面同樣也走在前面。在美國，計算機與網絡已成了各行各業乃至每個家庭與個人都離不開的基本工具與環境。醫學信息學的發展對提離全民醫療保健的水平起到了不可低枯的作用。在訪期間，有機會與這些學校的故授進行廣泛的學術交流，并探討雙方合作的項目與方式。例如，U垃ver溢tyofPittsburgh醫學院神經外科研究所在腦電信號的采集與處理方面有很深人的研究，而我們科研組在這方面也承擔粉國家墓金項目，雙方都有興趣在腦電信號的處理方面開展合作。從該研究所我們得到了大t珍貴的臨床數據，對這些致據進行研究后，我們將撅博士生或教師去UniversityofPittsburgh開展合作研究。通過這次訪問，看到了發達國家在生物醫學工程方面很多有深度的基礎研究。從設備條件與經費投人方面著，發達國家的優勢非常明顯，但我們也不是因此就無所作為。我們在生物醫學信號處理的理論與實踐方面經過多年努力已經接近并在某些方面達到國際先進水平。如果注意發揮自己的優勢，特別是有意識地提出創新性的想法，我們一定也能取得國際上承認的研究成果.另外，在今后的研究中注意更廣泛地開展國際合作，爭取利用國外先進的設備與實驗條件，對推動我們的研究工作也是十分必要的.
生物醫學與環境科學范文4
20世紀60年代，美國一些著名大學先后開啟了生物醫學工程學科的建設，相繼啟動了生物醫學工程專業人才的培養。美國的生物醫學工程教育特點是在技術產業化需求驅動建立起來的具有其自身特性，且反映了生物醫學工程學科建設與發展的前沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的特色，但在課程設置上大致可以分為科學基礎課程、專業核心課程、關注領域課程、設計課程、人文與社會科學課程、專業選修課程及其他選修課程等六類。不同學校本科課程的主要差異體現在專業選修課程及其他選修課程的設置上，各個學校根據自身的生物醫學工程領域的研究方向和研究水平特點開設一些相應的選修課程，并培養學生在相應方向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫學工程本科教育的基本特點。
我國生物醫學工程專業教育起步于20世紀80年代，主要發源于著名工科院校的信息技術類專業和力學專業，進而逐漸形成的生物醫學工程專業教育，后來，一些醫學院校在醫學物理和醫用計算機技術的基礎上相繼開展了生物醫學工程專業教育，于是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫學工程學科。上述兩類院校的生物醫學工程學科建設發展模式各具側重，遵循了共同的學科基礎，在培養生物醫學工程專業人才的應用層面上有顯著特點。相對來說，工科院校的生物醫學工程培養模式注重工程技術的開發和功能拓展，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。
1.中國生物醫學工程學科發展思路
生物醫學工程是一種交叉學科，交叉的學科基礎及其融合的緊密程度決定了生物醫學工程學科的發展水平，交叉的學科發展推動著生物醫學工程學科的發展，并且使得生物醫學工程學科研究領域變得十分廣泛，而且處在不斷發展之中。
1.1 學科發展軌跡
在中國，基于電子信息工程發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物醫學儀器、生物醫學信號檢測與處理、生物醫學信息計算分析、生物醫學成像及圖像處理分析、生物醫學系統建模與仿真、臨床治療與康復的工程優化方法、手術規劃圖像仿真以及圖像導引手術及放療優化等；有基于力學發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物流體力學、生物固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度的細胞生物力學等；基于化學材料工程發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物材料學、組織工程與人工器官、物理因子的生物化學效應等。
1.2 學科發展特點
作為交叉學科的生物醫學工程學科，其發展的關鍵在于交叉學科間的交叉融合。構建一種良好的交叉結構，對推動交叉學科的發展具有至關重要的作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫學工程這樣的交叉學科的描述有一個形象的說法：交叉學科如同在不同學科之間建立起連接橋梁，如果在河兩岸沒有堅實的基礎，橋是無法建立好的，對于生物醫學工程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說，它的發展要求具有堅實的交叉學科基礎和交叉學科緊密融合深度。那么在生物醫學工程學科構建良好的交叉結構，需要選取具有理論支撐和技術支撐的主干學科進行交叉，凝練學科方向，不能大而全，過于寬泛。
目前，醫學儀器和醫學成像技術具有良好的應用和發展前景，應該成為生物醫學工程學科的重點發展方向。醫學儀器和醫學成像設備能有力推動醫療產業的發展。醫療儀器和醫學成像設備是現代醫療器械產業中的主流產品，在產業發展中起著主導和引領作用。其發展水平已成為一個國家綜合經濟技術實力與水平的重要標志之一。產業化驅動也是學科發展的一種動力，也為學生未來職業發展奠定良好的基礎?；卺t療衛生健康事業的需求和生命科學發展的大趨勢，生物醫學工程學科應大力促進醫學儀器和醫學成像方法的學科建設，從而提升整個學科的發展水平。
生物醫學工程學科的建設離不開一流的學術研究和學術成果的應用。一流的學術研究不但能提升學科的發展水平，而且能開拓學科縱深發展，產生良好的經濟效益和社會效益，進而增強學科服務社會發展的能力。學術研究的前瞻性和創新性將確保學科建設的發展動力和趨勢以及學科發展的活力。
交叉學科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高，交叉學科存在的必要性就越小。如何減小生物醫學工程學科可替代性的程度是需要深入思考的，是需要提升學科的特異性的。生物醫學工程學的學術研究主要包括應用理論研究和理論應用研究，應用理論研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學問題，開展新理論、新方法的研究。理論應用研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學和技術問題，借助理工科的相關理論和方法開展應用基礎研究和應用研究。應用理論研究是理論驅動型的學術研究，理論應用研究是應用驅動型的學術研究。理論驅動型和應用驅動型是生物醫學工程學科學術研究的兩種主要模式。理工科大學具有良好的理論創新基礎和強大的交叉的學科背景，開展理論驅動型研究具有自身優勢。醫學院校具有豐富的醫學資源，面臨著大量需要應用理工知識解決的醫學問題，開展應用驅動型研究，將很好地實現與醫學的應用融合，具有較好的臨床應用價值，有力推進醫學的進步與發展。各自的學術優勢將有利于生物醫學工程學科特色發展，從而增強其不可替代的程度，實現學科可持續創新發展。
1.3 學科體系
作為一級學科的生物醫學工程，包含學科的理論體系和技術體系，且該體系離不開所交叉的學科的理論體系和技術體系的支撐，此外生物醫學工程學科理論體系和技術體系既要有學科自身的特色，又要具有可持續發展和一定程度上的不可替代性，這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫療衛生、生物科學所涉及的重大、重要技術理論問題及基礎應用開展學術研究。實現良好的學術研究定位，形成自己的理論體系和技術體系。
2.大數據時代的生物醫學工程學科發展
守正創新是生物醫學工程學科發展的必由之路，人類已進入大數據時代，所謂大數據（bigdata），或稱海量數據，是指由于數據容量太龐大和數據來源過于復雜，無法在一定時間內用常規工具軟件對其內容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘和分析處理的數據集。大數據具有“4V”特征：①數據容量（volume）大；②數據種類（variety）多，常常具有不同的數據類型和數據來源；③動態變化快，如各種動態數據，非平穩數據，時效性要求高；④科學價值（value）大，盡管目前利用率低，卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預測價值。大數據是需要新的分析處理模式才能挖掘分析出其蘊藏的重要特征信息[6。
人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現的生物醫學大數據發生源，這種源源不斷的生物醫學大數據的檢測、處理與分析，將給生物醫學工程學科的建設與發展帶來新的機遇和挑戰。模式識別、人工智能、數據挖掘和機器學習的發展將帶動大數據處理技術的進步。生物醫學大數據廣泛涉及人類醫療衛生健康相關的各個領域：臨床醫療、基礎醫學、公共衛生、醫藥研發、臨床工程、心里、行為與情緒、人類遺傳學與組學、基因和蛋白質組學、遠程醫療、健康網絡信息等，可謂包羅萬象，紛繁復雜。生物醫學大數據中蘊藏了種種有科學價值的信息，研究有效的大數據挖掘的新理論、新技術和新方法，對生物醫學大數據進行關聯和融合計算分析，充分挖掘生物醫學大數據中的信息關聯和特征關聯和數據空間映射關聯，既能為疾病的預防、發生發展、診斷和治療康復提供系統化的全新的認識，有利于深入疾病機理研究分析，開展個性化診療。還可以通過整合系統生物學與臨床數據，更準確地預測個體患病風險和預后，有針對性地實施預防和治療。
生物醫學工程學科所面臨的生物醫學大數據主要包括多模態醫學影像數據、多種類醫學信號數據以及基因和蛋白質組學的生物信息數據。生物醫學大數據在生物醫學工程學科領域內有著廣泛深遠的應用前景，從三個方面應用將推動生物醫學工程學科的發展。
（1）開展多模態影像大數據計算分析。醫學影像學科的發展從早期看得到，到看得清，目前的看得準，未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才有利于臨床早期干預，提高治療預期。醫學影像大數據計算分析在影像診斷、手術計劃、圖像導引、遠程醫療和病程跟蹤將發揮越來越大的作用。
建立新的醫學影像大數據計算分析模型和數值計算方法，挖掘多模態影像數據的特征數據和特征關聯，將會提供強有力的影像診斷分析手段，極大地推動影像技術的發展，具有重要的臨床應用價值和科學價值。
（2）開展多種類醫學信號大數據計算分析。醫學信號大多直接產生于生理和病理過程中的信號，能在不同層面上表達生理和病理相關機制特征。融合多種醫學信號的大數據計算分析，能對生理病理過程進行更好更全面的闡釋，不僅能深入了解生理病理的狀態特征和過程特征，而且能實現個體健康監測和管理?？梢院芎玫亻_展回顧性研究和前瞻性研究，推進系統化的醫學應用研究。實現強大的多種醫學信號數據的特征挖掘及特征關聯計算分析。大數據挖掘能夠增加準確度和發現弱關聯的能力，能更好地認識生理病理現象和本質。
（3）開展基因和蛋白質組學的生物信息大數據計算分析。基因組學、蛋白質組學、系統生物學和比較基因組學的不斷發展涌現了海量的需要計算分析的生物信息數據，已進入計算系統生物學的時代。開展生物信息大數據計算分析，可以拓展組學研究及不同組學間的關聯研究。從環境交互、個體生活方式、心里行為等暴露組學，至細胞分子水平上的基因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、基因蛋白質調控網絡，再到人類健康和疾病狀態的表型組學等不同層面不同方向上實現大規模的關聯計算分析，可以全面闡述生命過程機制，挖掘生命過程特征及關聯特征。
3.結論
生物醫學與環境科學范文5
[關鍵詞]語義Web 關聯數據 生物醫學 映射 比較分析
[分類號]G250
1 背景
近年來，隨著生物醫學的不斷演進和人類對該領域的不斷探索，生物醫學領域積累了大量的數據、信息和知識，這些知識內容可能存儲于相同組織的相同數據源，也可能存儲在不同組織的異構數據源中，如分布在科學文獻、Web頁面、專利、電子病例、各種同構或異構數據庫等不同形式的載體中，其數據類型豐富多樣，數據規模龐大，分布也十分廣泛。大多數情況下，它們的存儲地點以及存儲方式都是不同的，但它們之間很可能存在著關聯，例如：Entrez Gene上的某個基因可能與CMIM上的某個疾病存在關聯。與此同時，為了支持研究實驗和科學決策，生物醫學研究者們需要便捷地獲取盡可能完備的相關數據。然而，由于許多數據分散存儲在相對獨立的模式下，導致了在異構環境下，研究者們難以發現和正確使用他們感興趣的信息。“跨庫”或者“跨平臺”的一站式訪問過程還未達到一種理想的自動化集成效果，因此，迫切需要有一種方法可以集成這些來自多方的數據和資源。
為了實現這一目標，人們對生物醫學數據共享領域進行了多年研究和實踐嘗試，試圖將基因、蛋白質、通路、疾病和化合物等數據有效地集成并且提供給研究者們隨時獲取。然而，相關的研究面臨諸多困難，如數據擁有不同的識別框架、不一致的術語表達，多種不同的數據格式和下層數據存儲模型設計困難等。隨著語義Web技術的發展，生物醫學領域的研究者和研究機構開始探索語義Web技術在此方面的可行性，關聯數據(linked data)成為近年來的一種重要實踐方法。關聯數據致力于將這些不同的數據關聯起來，連接大量的知識內容中蘊含著知識節點間的聯系，并通過Web共享。通過關聯數據集成大規模的生物醫學數據有助于資源的集成與共享，同時關聯數據創建的知識內容之間的語義關聯也有助于人們對其進行深入的分析和探索。
2 關聯數據及其對生物醫學發展的意義
繼多年的語義Web研究探索之后，近年來，關聯數據被認為是一系列利用Web在不同數據源之間創建語義關聯、集成、共享、互聯，數據、信息和知識的最佳實踐方法。鑒于生物醫學知識內容的相對完整性、規范性和關聯性，以及生物醫學研究和發展過程中對多角度知識關聯構建的迫切需求，生物醫學領域成為目前語義Web技術應用規模最大、關聯數據技術探索最為活躍的領域之一。
2.1 關聯數據的目的、定義和原則
關聯數據最早是在2007年5月，由Chris Bizer和Richard Cyganiak向W3c SWEO提交的一個項目申請(Linking Open Data項目)①中提出來的，其宗旨在于號召人們將現有數據成關聯數據，并將不同數據源互聯起來，目的是構建一張計算機能理解的語義數據網絡，而不僅僅是人能理解的文檔網絡，以便于在此之上構建更智能的應用。相比現在的文檔網絡，語義數據網絡提供的關聯不但更加豐富，而且具有語義。在用關聯數據創建的語義數據網絡上，使用者可以自由地從一個數據集跳轉到其他數據集，快速地獲取他們感興趣的信息。
關聯數據是萬維網的發明人Tim Berners-Lee提出的一種萬維網上數據的方式，可以看成語義Web的一種實現方式。它一般要求采用RDF數據模型，利用URI(統一資源標識符)命名數據實體，和部署實例數據和類數據，從而可以通過HTTP協議揭示并獲取這些數據?？梢姡P聯數據的基本原則是采用RDF數據模型將結構化的數據到Web上，并采用RDF鏈接將不同的數據源內部關聯起來。具體在實踐中，Berners－Lee指出關聯數據有4個原則必須遵守：①使用URI作為任何事物的標識名稱；②使用HTTP URI使任何人都可以訪問這些標識名稱；③當有人訪問某個標識名稱時，提供有用的信息；④盡可能提供相關的URI，以使人們可以發現更多的事物。
2.2 關聯數據為生物醫學發展帶來的機遇
2.2.1 為生物醫學資源整合提供新的途徑 當前生物醫學領域已有大量的數據庫可供使用，如美國的Pubmed、Genbank、PIR、SWISS2PORT、PDB和美國NCBI的Entrey Sequences，歐洲的EMBL，日本的DDBJ等。除這些大型數據庫以外，還有相對較小的專門性數據庫，如GenProEc。從大量的數據庫來看，生物醫學領域資源整合的巨大規模及復雜程度是可以預見的。在當前生物醫學信息資源整合的過程中，存在大量的困難和障礙，如不同的系統獲取資源的途徑不同，資源格式也不盡相同，各系統分別采用不同的術語規范和不同的搜索策略，返回不同的結果形式等，這些均構成了當前異構生物醫學信息資源系統整合的困難。關聯數據為生物醫學信息資源的整合提供了一種可行的途徑。關聯數據通常采用RDF語言進行描述，RDF描述的數據模型可以有效地支持不同來源數據、信息和概念的集成，例如將文獻、蛋白質、疾病、人或機構進行描述和關聯。關聯數據為這一構想提供了實現的方案，即通過關聯數據將各種數據源無縫地關聯起來，成為一個廣域分布的數據庫。
2.2.2 為生物醫學知識發現帶來新的機遇 生物醫學領域的知識發現主要基于海量的科學數據進行數據分析，目的是發現序列的差異、識別新的基因，分析DNA序列、蛋白質結構、分子結構等。傳統的生命科學知識發現主要基于對數據和文本的挖掘開展，多年來KDD和文本挖掘的一系列技術進展不斷推進著知識發現的研究和應用，包括統計分析、模式識別、趨勢預測、實體抽取、關系識別等。然而，基于統計和挖掘的方法存在著固有的缺陷，如計算復雜度高、結果準確性差等，需要從新的途徑改善知識發現的效果。近年來語義技術的發展為知識發現方法開辟了新的途徑，語義相關的一系列技術使知識的表達、存儲、組織和利用發生了重大轉變，其中，關聯數據是近年來在實踐中最為可行的一種方法。遵循關聯數據的原則，生命科學對象在細粒度層次被進一步組織起來，通過RDF結構構建實體或概念之間的關聯，從而為發現異構數據庫之間的聯系和隱含知識提供了一種途徑。
2.2.3 促進生物醫學知識共享與 語義Web提出的重要理念之一就是實現資源的共享和重用，關聯數據的相關技術為這一理念的實踐開拓了道路。關聯數據使用Web來互聯相關的數據，降低分散數據之間連接的壁壘。然而將現有數據為關聯數據并互連起來支持共享還是一件困難的事情，因為實際上大量
已存在的數據并不滿足關聯數據的4項原則，于是關聯數據的研究者們便開發了一系列實用的工具，來幫助完成傳統數據向關聯數據的轉換。D2R便是其中一個非常流行的工具，它可以將關系型數據庫為關聯數據。另外，國外面向生物醫學領域應用的關聯數據開發取得了快速的發展和成果，如加拿大的生物醫學知識融匯項目Bi02RDF，此外，還有歐洲的生物醫學領域語義集成知識平臺Linked Life Data，這些數據均被在Web上供生物醫學領域科學研究和應用的共享。
3 當前生物醫學關聯數據研究進展
3.1 生物醫學關聯數據基礎研究與建設情況
生物醫學關聯數據基礎研究與建設情況主要探討關聯數據在生物醫學領域的研究內容和建設成果等方面，即從研究與開況的視角來看，目前生物醫學關聯數據包含哪些研究項目，采用了哪些構建工具和構建方法等。
3.1.1 面向特定應用的關聯數據 針對特定應用目標，選擇有限個領域數據集進行集成，并建立數據集之間的映射，將組織后的關聯數據聯合，該形式的關聯數據強調構建準確的數據集關系，為特定的應用服務。有代表性的如印第安納大學的Bin Chen和XiaoDong等開發了Chem2Bi02RDF系統，W3C語義網醫療健康與生命科學研究組HCLS IG(Semantic WebHealth Care and Life Sciences Interest Group)開發的LODD(Linking Open Drug Data)項目。
?Chem2Bi02RDF。Chem2Bi02RDF系統集成了化學、生物、藥物領域的數據集，構建成為面向生物化學知識發現的關聯數據，其面向的應用主要是支持兩個實體或概念之間的路徑發現和數據挖掘。認為一對實體或概念在不同的環境下通過不同的鏈接路徑相連通，分別承載了不同的解釋和含義。Chem2Bi02RDF集成的數據集有PubChem Compound、PubChem Bioassay、ChEBI、KEGG、CTD、BindingDB、PharmGKB、DrugBank、PublieQSAR、MATADOR、UNIPORT、HPRD、Reactome、DIP、OMIM、SIDER和PubMed。采用D2R將上述數據集進行RDF格式轉化，并構建其之間的關聯。
?LODD(Linking Open Drug Data)。LODD就是一個用于藥物發現的關聯數據，該項目集成了來自多方面的藥物信息，從藥物對基因表達的影響到對臨床試驗結果的影響，包括大量的藥物、臨床、疾病以及制藥企業相關的數據集，所有這些數據被轉換成RDF格式并在RDF存儲服務器上。LODD要解決的關鍵問題就是構建不同來源數據之間的關聯，以實現科學研究以及解決藥物相關問題。LODD成關聯數據的數據集有：DrugBank、LinkedCT、DailyMed、DBpedia、Diseasome、RDF-TCM、RxNorn、SIDER、STITCH、Medicare、ChEMBL、WHO Global Health Observatory、Univemitv ofPittsburgh NL PRepository等，迄今為止，數據集一共包含800萬個以上的RDF三元組，內部構建了370 000個以上的RDF連接。目前還有一些相關的數據集，如ChemBlast、OMIM等，正在逐步被集成到該項目中。
3.1.2 基于領域大規模數據集關聯的關聯數據 在越來越多的生物醫學數據集關聯數據化的基礎上，面向生物醫學領域大規模的關聯數據也取得了快速的發展，領域大規模數據集集成，將領域中盡量多的數據集聯合，并建立數據集之間的映射，強調數據集和三元組的規模數量。領域大規模數據集集成形成了真正的生物醫學Web of Data，如Genome Canada／GenomeQu6bec資助的生物醫學知識融匯項目Bi02RDF，此外，還有OntoText公司與LarKC項目合作開發的生物醫學領域語義集成知識平臺Linked Life Data以及W3C的Linking Open Data項目中的生命科學部分。
?Bio2RDF項目。Bio2RDF是一個大規模、分布式生物醫學知識庫，集成了40多種生物醫學信息資源，如GeneOntology、OMIM、PubMed、GeneID、UniProt等。Bio2RDF將這些異構的數據庫資源統一轉化成RDF三元組的形式，每一個陳述(statement)都由一組三元組構成，共包含大約50億個三元組，并對其建立了索引。這些異構的數據資源經過Bio2RDF轉換后進行集成，通過本體映射技術，Bio2RDF搭建起了異構資源之間的鏈接，并在Web上統一。經Bi02RDF轉換并集成的生物醫學資源及其Triples和SPARQL訪問接口見圖1。
?Linked Life Data項目。Linked Life Data集成了25種生物醫學數據資源，共包含40多億個三元組，是一個支持異構數據操作的平臺，支持數據間的語義集成，同時提供知識訪問和管理工具，完全支持W3C的標準和推薦。集成的數據均采用RDF數據模型，知識內容涵蓋基因、蛋白質、通路、靶標、疾病、藥物、患者等。Linked Life Data開發的一個重要目標就是在集成的數據集上進行推理，同時避免數據冗余，并能夠推薦新的鏈接關系，或在已知數據集上推導出潛在的知識。支持大規模數據集的應用也是Linked Life Data項目的目標之一，其所集成的生物醫學資源包括Disease Ontology、Entrez Gene、linkedCT、PubMed、UMLS等，部分資源如圖2所示：
?Linking Open Data(LOD)項目的生命科學部分。Linking Open Data項目自2007年提出以來，在過去幾年中，越來越多的數據提供者和Web應用開發者將他們各自的數據到Web上，并且與其他數據源關聯在一起，形成一個巨大的數據Web。截至最新數據時間2010年9月，已的關聯數據規模為28 562 478 988個RDF三元組以及395 756 083個RDF關聯關系。其中，生命科學是重要的組成部分，共包含42個數據集，2 664 1 19 184個RDF三元組以及200 417 873個RDF關聯關系。觀察這42個數據集發現，生物醫學領域核心的數據集大多已按照關聯數據4原則進行轉換，并于Web上，支持訪問和共享。這些數據集有Gene Ontology、HomoloGene、KEGG Compound、KEGG Drug、KEGG Glycan、KEGG Pathway、
KEGG Reaction、PubMed、UniProtKB、Bi02Chem2RDF等。目前LOD項目的生命科學部分大部分來自Bi02RDF、LODD和Neuroeommons，也包含一些個人和組織提交的資源，如圖3所示：
3.2 生物醫學關聯數據應用研究進展
生物醫學關聯數據應用研究進展主要探討關聯數據在生物醫學領域的應用方向和研究案例，本文歸納的主要應用方向有知識發現、語義標注等，其他方向的應用正在逐步推進中。
3.2.1 知識發現在生物醫學領域，關聯數據為知識發現的研究提供了更大的空間。基于Chem2Bi02RDF，Bin Chen等研究者以老年癡呆癥為目標，實驗發現所有的“化學制品一疾病”關聯，作為實例層的關系，共發現81 077種不同的化學制品和老年癡呆癥有關系，其中410個通過特定基因建立橋接。如美國馬里蘭大學和委內瑞拉西蒙玻利瓦爾大學的Mar'la-Esther Vidal和Louiqa Raschid等共同開發的BioNav，是一套從關聯數據云圖中發現潛在語義鏈接的框架和系統，BioNav基于本體技術，可以有效地發現藥物和疾病之間的潛在的、新穎的關系。BioNav通過探索大規模的關聯數據云圖并采用本體和現有的排名技術，對返回的鏈接進行分析，獲取排名靠前的鏈接。實驗證實BioNav可以發現大部分的有效關系。
3.2.2 語義標注 隨著越來越多的資源被成關聯數據，關聯數據在文本語義標注方面的應用效果也逐漸顯現。生物醫學領域中典型的應用如OntoText實驗室的LifeSKiM項目，用Linked Life Data對Medline中的文獻進行標注，由于Linked Life Data中集成了大規模的生物醫學數據集，并構建了其間的關系，在對文本進行分詞、句法識別、詞性標注，規范化等處理之后，大量的實體關系可以清晰地識別出來，LifeSKIM項目就采用Entrez-Gene中的實體識別基因名稱，采用NCBI Taxonomy中的實體識別人體組織成分，采用SNOMED中的實體識別疾病，采用DrugBank中的實體識別藥物成分等。經過實驗，LifeSKIM在處理的1 204 063篇Medline摘要中，標注了10 884 032個實體和40 510個實體間的關系。
此外，關聯數據還不斷在問題回答系統和事件數據管理中得到應用，如Semantic CrunchBase TwitterBot、DBpedia mobile、Event Data Managementl OpenLinkgCalendar等，但這些應用目前在生物醫學領域中卻還少有嘗試。相信下一步在生物醫學領域中，關聯數據的應用會更加廣泛。
4 典型生物醫學關聯數據比較分析
4.1 數據規模與情況比較分析
對上述典型的生物醫學關聯數據進行分析，從其數據源數量、資源規模、外鏈數、瀏覽方式、查詢方式和下載方式等方面進行數據規模和情況的分析和比較，分析的對象主要有Bio2RDF、Linked Life Data(簡稱LLD)、LOD的生命科學部分(簡稱LOD－Life)、Chem2Bio2RDF和LODD，如表1所示：
從表1的分析情況可以看出，生物醫學領域的關聯數據集成數據規模普遍較大，映射關系也較多，提供訪問和下載的途徑也較為完備，是關聯數據實踐發展較好的一個領域。
4.2 實施策略比較分析
除了以上數據規模與情況比較分析，本文通過對大量文獻和數據的調研認為，目前在實施策略方面，這些生物醫學領域關聯數據分別采用了不同的解決方案，主要體現在：
4.2.省略／pdb：1 GOF；Linked Life Data對所有資源進行了統一命名，采用以下命名空間，如來自Entrezgene數據庫的tumor protein p53表示為：http：／／linkedlifedata.省略／drugbank／resouree／drugbank_din／DB00001；LODD則保留了各自數據源的命名空間。
4.2.2 映射機制Bio2RDF的映射原理簡單，就是通過查找相同字符串，找到在不同數據來源中的相同實例，將它們關聯起來；Linked Life Data在映射方面采用了多樣復雜的方法，分別有命名空間映射、基于參考節點的映射、標識符匹配、取回參考值、傳遞鏈接、語義標注等方法；LOD－Life中不同數據源之間的鏈接通過關聯數據者來提供，數據集被吸納為LOD的條件之一就是考量其外鏈數(outlinks)，達到一定數量外鏈數的數據集才會被考慮；Chem2Bio2RDF的映射方法是以化學基因組學相關的概念為中介，搭建生物類數據源和化學類數據源之間的鏈接；LODD中不同數據源之間的鏈接則通過語義鏈接發現方法來實現，采用了LinQuer工具和SILK鏈接發現框架中的方法來計算不同數據源中概念之間的語義距離，通過一個相似度的值發現概念之間的鏈接。
綜上所述，當前的關聯數據都在試圖整合越來越多的資源，同時構建精細準確的鏈接關系，并以Web可獲取的方式與訪問，也提供用戶的下載和應用。盡管這些研究中存在一定的重復整合，但從發展趨勢上看，一些機構的研究成果被吸納到其他項目的后續研究中，如Bio2RDF、LODD、Chem2Bio2RDF均為LODLife貢獻了重要力量，Chem2Bio2RDF與Bio2RDF還進行了大量外部映射，隨著LOD―Life的不斷發展，Bio2RDF的大量成果被吸納改進，Bio2RDF在形式上正逐漸退出業界，但它在早期的研究積累和成果卻是毋庸置疑的。從目前的發展情況來看，最活躍且最具有長期生命力的項目是LOD－Life，眾多的局部項目成果都將吸納到集中式的LOD中去，這樣的滾雪球式的發展模式無疑推動了規模更大、質量更高的關聯數據的構建和，這也與LOD提出的共享與重用理念相吻合。
5 面臨的困難和問題
當前關聯數據在生物醫學領域中的廣泛應用仍面
臨困難，主要困難就是概念和術語的標準化以及異構資源之間的準確映射，這也是今后發展需要重點解決的問題。
5.1 概念和術語的標準化是迫切需要解決的問題
概念和術語的標準化是大規模關聯數據應用的前提和關鍵，統一的表達形式有助于更大范圍內技術、資源等方面的交流和共享，特別是在生物醫學這樣一個相對更加嚴格和復雜的學科領域，標準化更是一個迫切需要解決的問題。無論是在傳統知識組織體系，如主題詞表、分類詞表中，還是在新興的本體乃至語義Web當中，概念和術語都是最基本的重要知識單元，是最基本的外在表示形式。一些相關的研究已經開展，如Gene Ontology作為特定醫學領域的本體系統應用在了基因領域的諸多實踐中，借助于本體技術，GeneOntology成功地解決了以往生物信息領域分散在不同數據庫中不同術語表達的問題。然而，還有更廣泛的生物醫學領域存在著大量隸屬于不同系統中的生物醫學概念、醫學術語，需要對其進行提取、轉換、規范化和有序化，迫切需要解決生物醫學概念和術語的歧義表達和不一致性問題，這是進一步解決關聯數據集成與、知識共享和機器統一查找問題的基礎。
5.2 異構資源之間的映射問題
生物醫學領域中存在許多數據集和本體，但由于編碼格式、不同機構與編制者專業知識認知差異、語義粒度、語種與術語差異等多方面因素導致數據集之間普遍存在異構現象。為了生成和Linked Data，解決異構資源映射問題，實現語義互操作是關鍵。關聯數據中的關聯基本原理是借由RDF三元組的每個位置以無限制方式實現開放語義關聯，最具代表性的以DBpedia為中軸的數據集，主要是對實例(instances)采用owl：sameAs實現關聯，這也是目前最常見的關聯方式。生物醫學領域，例如MG數據庫和Entrez Gene通過Bio2RDF被表達為RDF三元組并為關聯數據，這兩個數據來源之間的聯合使用Bio2RDF：xGeneID來實現集成。目前的普遍做法雖然明確了實例間的關系，但它們對應的概念之間尚未被有效關聯和集成，即未深入到本體語義層面。
生物醫學與環境科學范文6
20世紀初，第一次世界大戰以前所使用的材料為第一代生物醫學材料。代表材料有石膏、金屬、橡膠以及棉花等物品。這一代的材料大都已被現代醫學所淘汰。第二代生物醫學材料的發展是建立在醫學、材料科學(尤其是高分子材料學)、生物化學、物理學以及大型物理測試技術發展的基礎上的，研究人員也多由材料學家和醫生來擔任。代表材料有經基磷灰石、磷酸三鈣、聚經基乙酸、聚甲基丙烯酸輕乙基醋、膠原、多膚、纖維蛋白等。這類材料與第一代生物醫學材料一樣，其研究思路仍舊是從改善材料本身的力學性能和生化性能，使其在生理環境下能夠長期地替代生物組織。第三代生物醫學材料川是一類具有促進人體自身修復和再生作用的生物醫學復合材料。它是在生物體內各種細胞組織、生長因子、生長抑素及生長機制的結構和性能的基礎上建立的叫，由具有生理“活性”的組元及控制載體的“非活性”組元構成，有較理想的修復再生效果。它通過材料之間的復合、材料與活細胞的融合、活體組織和人工材料的雜交等手段，賦予材料特異的靶向修復、治療和促進作用，從而使病變組織大部分甚至全部由健康的再生組織取代。骨形態發生蛋白(bonemorphogenetieprotein，BMP)材料是第三代生物醫學材料中的代表。表1列出了近年來生物陶瓷復合材料的發展情況〕。
2生物醫學材料的分類
2.1生物醫學金屬材料(biomedicalmetallicmeterials)
生物醫用金屬材咪斗通常采用合金或欽金，具有很高的機械強度和抗疲勞特性，是臨床應用最廣泛的承力植人材料川，主要有鉆合金(C。一Cr一Ni)、欽合金(Ti一6AI一4V)和不銹鋼的人工關節和人工骨〔7口。鎳欽形狀記憶合金具有形狀記憶特性和智能性，可用于矯形外科、心血管外科等。
2.2生物醫學高分子材料(biomediealpolymer)
生物醫學高分子材料有天然和合成兩種，其中合成高分子材料發展較快。合成的軟性材料常用作人體軟組織(如血管、食道和指關節等)的代用品;合成的硬性材料則用作人工硬腦膜、人工心臟瓣膜的球形閥等;液態的合成材料(如室溫硫化硅橡膠)可作為注人式組織修補材料閣。
2.3生物醫學無機非金屬材料或生物陶瓷(biomediealeeramies)
生物陶瓷的化學性質穩定，具有良好的生物相容性。生物陶瓷主要包括兩類:①惰性生物陶瓷(如氧化鋁、醫用碳素材料等)，這類材料具有較高的強度，耐磨性能良好，分子中化學鍵的作用力較強;②生物活性陶瓷(如輕基磷灰石和生物活性玻璃等)，此類材料能在生理環境中逐步降解、吸收，或與生物機體形成穩定的化學鍵，因而具有極為廣泛的發展前景。
2.4生物醫學復合材料(biomediealeomposlites)
生物醫學復合材料是由兩種或兩種以上不同材料復合而成的，主要用于修復或替換人體組織、器官或增進其功能，也可用作人工器官的制造。其中鉆欽合金和聚乙烯組織假體常用作人工關節;被欽合成材料作為人工股骨頭在臨床上有良好的應用;高分子材料與生物高分子(如酶、抗原、抗體和激素等)結合可以作為生物傳感器。
2.5生物醫學衍生材料(biOI.刃iadded目叮.妞dais)
生物醫學衍生材料是由經過特殊處理的天然生物組織衍生而成的。經過處理的生物衍生材料是無生物活性的材料，但其具有類似天然組織的構型和功能，在維持人體動態的修復和替換中具有重要作用，如皮膚掩膜、血液透析膜、人工心臟瓣膜等〔9]。
3生物醫學材料的市場現狀
生物醫學材料產業是一種發展迅猛的高新技術產業。1992一1995年，其銷量的全國增長率為7%一12%，超過全球經濟的一般發展水平，在亞洲地區發展最快，增長率達到22%。根據經濟合作與發展組織(oganizationofeeonomiceorporationanddevelopment，OECD)預算[5〕，到2010年生物醫學材料產業的市場銷售額將達到4000億美元(藥物市場的銷售額)。隨著材料產業的發展和人體器官的廣泛應用，生物醫學材料這門新興的交叉型學科已經成為新技術革命的一個重要組成部分。經濟發達的國家已經形成了新型的生物醫學材料工業體系，其生產廠家由過去的商品材料工廠轉為專業的生產工廠。生物醫學材料的產品數目眾多，僅高分子材料在全球醫學上的應用已達到90多個品種，1800多種制品[‘o。1990~1995年，世界生物醫學材料市場以每年大于20%的速度增長，中國雖然增長較快，但由于起點低，其市場份額只占全球市場的1.6%。近年來，生物醫學材料產業發展迅猛，其經濟地位同信息、汽車產業相當。現將世界各地區生物醫學材料的市場狀況。當代生物醫學材料產業仍以常規材料占主導地位。2000年全球醫療器械市場的銷售額己達1650億美元，其中生物醫學材料及制品約占40%一50%[ll〕。20世紀90年代，全球醫療器械銷售額的平均年增長率為n%左右，1999~2004年有所增加，其中發展中國家增長最快。例如，除日本外的亞洲地區其銷售額從200。年占全球市場份額的17%(280億美元)增長至2005年的25%，其中矯形外科修復材料和制品的銷售額在全球市場的年增長率可達26%(1999~2005年)。預計工程化組織和器官上市后，可開拓800億美元的新市場;人造皮膚、組織粘合劑及術后防粘連制品的年增長率可達45%;心血管系統修復材料、血液凈化材料、藥物緩釋材料等領域也呈高速增長的趨勢〔‘2〕。目前，比較有代表性的生物醫學材料包括:①用于人工器官及代用品制造的膨體聚四氟乙烯、低溫各向同性碳、表面修飾與交聯的血紅蛋白、碳化硅脂和超高分子量聚乙烯等;②用于人工關節及骨骼替代的高分子量、高密度聚乙烯，氧化鋁陶瓷，甲基丙烯酸甲酷和苯乙烯的共聚物等;③用于人工膜替換的甲基烯酸醋類共聚水凝膠、硅橡膠聚甲基丙烯酷等;④用于應用粘合劑的亞甲基丙二酸酷、明膠、蛋白膠等。
4我國生物醫學材料的發展前景
我國生物醫學材料的應用和開發起步較晚，但在政府的大力支持下，已取得了一批較高水平的科研成果。如生物活性骨、關節系統替換材料、人工心臟瓣膜以及眼科手術類高分子復合材料等。國家科技部資料表明〔’3〕，1996一200。年間，我‘國生物醫學材料市場需求的年均增長率達到27%，比全球的增長速度高出10個百分點。其中生物醫學材料制品的市場增長更加迅猛，例如2000年我國人工關節市場需求量的年均增長率高達30%，遠高于美國同期的4%;“九五”期間國家的“復明計劃’，[1叼規定，每年生產5萬套人工晶體以滿足市場的需求;我國國內每年消耗接人人體內的導管1億多條，而且需求量還在不斷增長。但是我國國內生物醫學材料的生產仍然處于初級階段，其產值還不到全球份額的千分之一，且增長緩慢，1996一2001年，我國生物醫學材料產值的年均增長率只有2%左右。國內生物醫學材料與國外同類產品相比，存在4個突出的問題:①仿制品多，缺乏自主知識產權;②銷售價格低，但檔次和質量也低;③企業生產規模普遍偏小，難以形成規模效應;④研發投入少，產品技術含量較低。與此同時，外商的大批涌人，不僅帶來了大量具有競爭力的產品，同時還展開專利權、商標權等知識產權方面的競爭。2000年底國內公司在我國注冊生產的生物醫學材料及制品只有53種、，而國際醫療器械生產公司在我國注冊生產、銷售的品種多達300多種睡〕。因此，本文建議從以下幾個方面提升我國生物醫學材料產業的競爭力。
4.1確立重點開發產品
復合材料作為硬組織修復材料的主體，有效地解決了材料的強度、韌性及生物相容性的問題，是生物醫學材料新品種開發的重點，在臨床上得到了廣泛的應用哪〕。目前研究較多的是合金、碳纖維、無機材料(生物陶瓷、生物活性玻璃)、高分子材料的復合以及血液凈化劑的開發。這些生物醫學材料應該作為我國今后重點開發的產品。
4.2構建生物醫學材料產業的新技術體系
生物醫學材料產業的新技術體系必須以生物醫學材料企業為技術創新的主體，充分發揮科研院所、大專院校的帶頭作用，實行產、學、研結合，成立學科齊全、隊伍精干、人才結構合理的生物醫學材料科研隊伍，開發有自主知識產權的生物醫學高新技術產品。
4.3加強對外合作與交流
加強對外合作與交流必須積極參加國際間的技術交流與合作，學習國外先進的技術和管理經驗，及時掌握生物醫學材料技術在國際上的發展狀況和趨勢，積極引進、消化和吸收國外的先進技術，強化“產品國際化”的意識，在新產品開發上要緊緊跟隨甚至超越國際潮流，增強我國生物醫學材料產品的競爭力，縮小與發達國家之間的差距。
