时间：2023-08-15 17:24:26
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇生物医学工程学进展，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
［关键词］生物医学工程；介入超声学；微创技术
生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科，研究内容涉及：探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理，并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来，各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进，新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高，生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精，生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。
1生物医学工程在临床中的应用及发展
1．1微创技术
“微创技术”始终贯穿于整个医学发展，是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念［1］。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的，其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术，实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”，如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明，都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。
1．2内镜技术
我国内镜技术起步较晚，但发展较快，目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展，内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善，诊疗过程也越来简便、微创化，是微创技术发展中最为全面和成熟的，如目前有更轻便的胶囊内镜等，无处不体现生物医学工程的重要性。
1．3腔镜技术
腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃，其中最为突出的是腹腔镜技术的发展，自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后，腔镜技术在国内发展迅猛，直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域［2］，目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。
2生物医学工程在影像及介入医学的应用
2．1影像介入技术
随着医学技术的进步，影像学科也在不断发展，尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同，透视微创技术主要包括在X光／CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。
2．2介入放射学
介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的，此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注，从此，世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点，世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科，介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施，甚至取代了外科手术。
2．3CT引导下的微创－数字技术与医学的融合
生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步，而且在诊疗模式也发生了根本性的改变，这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的［3］。主要体现为CT辅助的立体定位技术，例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。
2．4超声引导微创技术
我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断，相对于其他医学影像学，超声有其诸多优势（如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等），而且还可以动态观察机体或脏器情况，对体内病理改变比较直观，故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视，尤其在小肿瘤的治疗优势更明显，其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向，而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年，由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术，正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用，这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展，同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高，而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点，并取得了很大进展。大量的研究结果表明，金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质，在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景［4～7］。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务，同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化［8］，而这些恰恰需要有生物医学工程的参与，才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。
3生物医学工程展望
3．1生物医学工程学与其他学科的多学科合作
微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”，“会治病”更重要，这就要求我们必要要培养一种临床思维模式，这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式，即微创技术的创新－微创医学的长远发展［9］；在微观上，借国家医改大好政策，展望未来5～10年微创技术将会进一步发展及普及，如现有各种微创技术的全面、系统提升，以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是，微创医学发展到今天仍挑战巨大，特别是学科之间竞争激烈，这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来，故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养，而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作，更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐，最终使各个学科受益，各个患者、医生受益。
3．2医疗整合
近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化，国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主，这虽然在一定程度上提高了诊疗水平，同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头，脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展？樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称：实现医学模式转变不仅要进行医学整合，而且未来医学发展的方向，更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念，而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学，前提必须是以人的整体为基础，根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合，使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系，医疗服务不仅使得心身并举、防治结合，而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康，医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合，医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务，为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合，使其更好的为人类健康服务，形成生命医学高度融合的乘法效应。
3．3精准医疗
美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲，宣布美国正式启动“精准医学”研究计划［10］。早在2011年，由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议［11～13］。其最高规模4大研究机构的联手倡议，为未来的医学指明方向，代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的［14，15］，这不仅和临床距离大，而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学，精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备，而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合［16］。展望未来，所有疾病的治疗最终都将走向精准医学，医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。
参考文献：
［3］罗长坤．当前生物医学发展特征及其对科技创新方式的启示［J］．医学与哲学，2014，35（1A）：1－4．
［4］张磊，刘晓燕，沈晶晶，等．纳米颗粒在抗癌药物可控靶向释放中的应用［J］．化学进展，2013，25：1375－1382．
［5］曹丰晶，胡玉才，王卓，等．金纳米颗粒在疾病诊断和食品检测领域的研究进展［J］．中国材料进展，2012，31：31－35．
［6］凌萍，张旭光，涂或．纳米金在肿瘤显像与放射治疗中的应用［J］．国际放射医学核医学杂志，2011，35：59－62．
［7］王亮，孟祥举，肖丰收．负载型纳米Au催化剂催化氧化反应的研究进展［J］．石油化工，2010，39：827－833．
［8］马和平．微创介入放射学的临床实践与展望［J］．内蒙古医学杂志，2006，38（6）：489－491．
［9］王永光．微创、微创外科与微创医学［J］．中国医刊，2004，39（1）：57－59．
符合生物医学工程学科学生认知规律。生物医学工程学科交叉性强，知识体系更新快，专业课教学难度大。任务驱动型教学模式，符合人类认知过程中的从“平衡”到“不平衡”再到新“平衡”的认知过程。新任、新目标的提出打破了学生已有知识体系的“平衡”，通过解决问题的过程，使学生不断学习新知识，建立新的知识体系平衡。通过系列由易到难、循序渐进的“任务”，培养学生清晰的思路、方法和知识的脉络，不断提升培养分析问题、解决问题以及处理信息的能力。有利于调动学生的主动性。任务驱动型教学以建构理论为基础，强调以学生为中心对知识进行主动探究，而教师在教学中发挥组织者和指导者的作用，这种教学模式的目的在于充分发挥学生的主动性和创造性。生物医学工程专业课程理论性、交叉性较强，学生在学习过程中常会出现倦怠和畏难情绪，而任务驱动型教学法，要求教师将授课内容具体化为一个个实际的任务，学生在接到“任务”后，由被动学习转化为主动解决问题的状态。通过查阅资料、探索解决问题的途径，学生在教学过程中始终处于积极主动的状态中，可极大提高学生的学习效率。强化学生的体验感和成就感。以学生为主体的教学强调学生自主实践，亲自动手解决问题。教师在课堂中将相对抽象化的理论知识转化为系列具体任务，学生在完成“任务”和实现“目标”的同时，必须亲自动手实践和验证新理论，这有助于提高对枯燥、复杂的专业课理论理解的深度，这种亲自经历形成的知识体系比直接被教师告知而获得的更具实际意义。此外，学生在亲历实践解决问题的同时，也会提升自主探索和互动协作意识，在完成既定任务的同时也会获得成就感，可以极大地激发学生的求知欲，形成一个快乐学习的良性教学循环。
2生物医学工程专业课教学中任务驱动型课堂教学设计
2．1紧贴教学大纲进行任务设计教学的最终目的是使学生对知识的深度和广度的掌握达到相应标准要求。任务驱动型教学中任务的设计是关键，通过系统的“任务链”的设计，使学生在学习知识的过程中层层深入，因此在生物医学工程专业课教学中要紧扣教学大纲进行任务设计。教师需要根据教学内容进行总任务、章节任务、课题任务等大小不同任务的设计，而且要根据教学重点和难点对任务的难度进行量化。只有紧贴教学大纲，紧扣培养目标，在任务设计中才能相互关联，具有统一的目标指向，而且每一任务都以前面的任务为基础或出发点，后面的任务依属于前面的任务，这样，每一课或每一教学单元的任务系列构成一列教学阶梯。
2．2结合学科新进展进行任务设计生物医学工程属新型交叉学科，学科知识更新快。这要求教师在对教材现有内容准确传授的同时，补充专业领域内新知识和新进展，并将这些新知识和新进展结合教学目标，转化成新的“任务”。与学科新进展紧密结合，可以避免“任务”内容设计陈旧，可以使学生在完成任务的同时，通过查阅资料主动了解目前的学科进展和前沿，培养学生的科研兴趣和探索未知领域的科学意识。
2．3结合实际应用需求进行任务设计在教学过程中以实际应用需求为例进行引导，是一种生动形象的教学方法。同样在任务驱动型教学中，将任务的设计与实际应用需求紧密结合，可以给学生提供一种更为真实和现实的场景。通过任务设计创造出接近真实的场景，可以提升学生对任务的兴趣，而且也是一种理论与实践相结合的最好体现。例如，可以将教研室中的科研项目或医院中的一些现实需求，与教学内容有机结合，指导学生把所学的知识灵活运用到这些“实际任务”中，解决现实问题，提高学生的应用能力、实践能力。
3任务驱动型教学方法实施中应注意的问题
对教师的素养提出更高的要求。任务驱动型教学法中教师的角色是教学过程的组织者和引导者，要求教师具有丰富的理论和实践经验。为了使任务设计体现专业课程的系统性以及学科发展的前沿性，教师应不断提升自身的素养，提高教学水平，增强自己驾驭任务教学的能力。这就要求教师一方面注意不断补充新知识，更新完善自己的知识结构，另一方面要提升自身的科研或应用实践水平。只有教师的素养提高了，才能使任务驱动型教学更加生动。任务设计要注重趣味性。任务驱动型教学法的目的是通过任务的驱动，增加学生自主学习的兴趣和意识，所以在任务的设计中要紧贴大纲，考虑学生的认知能力和现有知识结构，尽量不要设计那些让学生有负重感的任务，任务设计的难度要以大部分学生能完成为原则。同时为激发学生的学习热情，任务的设计要具有趣味性和多样化，首先是任务内容自身的趣味性，其次可以通过组织形式，如师生互动、分组比赛、一题多解等方式增加任务的趣味性。
任务设计要难易适宜。学习是一个循序渐进的过程，在进行任务设计时考虑所涉及知识点的难易度、连贯性。过于简单的任务不能激发学生的潜能，过于复杂的任务则会打击学生的自信心。其次考虑到每个学生的基础和能力也有不同，所以在任务分配时可以考虑分组实施，最大程度地调动每个学生的积极性，让学生尝试成功的体验。生物医学工程专业课程具有知识连贯性和交叉性强的特点，教师在教学设计时更需要将抽象的理论知识进行具体化和应用化分解，将每个分配给学生的“任务”变得具有可操作性和可实现性。任务完成后要定期评价。评价和总结是提升和促进教学的关键，任务驱动型教学在学生完成任务后，要对每个“作品”进行评价。评价时侧重于实践过程和知识应用能力的点评，不需要太重视结果的表现形式。这样的评价和总结重点在于帮助学生提升分析问题和应用知识解决问题的能力，这对学生而言是一次再学习的过程，也是一次激励的过程。如果缺少这一环节，任务驱动型教学就会变得有头无尾，学生在任务完成后就会降低积极性和驱动力。
4结语
E120 南京信息工程大学学报
G058 南京医科大学学报自然科学版
R008 南京邮电大学学报自然科学版
G059 南京中医药大学学报自然科学版
A008 南开大学学报自然科学版
W590 南水北调与水利科技
G288 脑与神经疾病杂志
G662 内科急危重症杂志
G523 内科理论与实践
E104 内陆地震
A026 内蒙古大学学报自然科学版
A111 内蒙古师范大学学报自然科学汉文版
G513 内蒙古医科大学学报
P004 内燃机学报
W002 泥沙研究
U504 酿酒科技
A110 宁夏大学学报自然科学版
G665 宁夏医科大学学报
H071 农产品质量与安全
* H105 农学学报
T034 农药
T924 农药科学与管理
H404 农药学学报
H279 农业工程学报
Z008 农业环境科学学报
H773 农业环境与发展
H278 农业机械学报
H286 农业生物技术学报
H222 农业现代化研究
V032 暖通空调
H219 排灌机械工程学报
U602 皮革科学与工程
U604 皮革与化工
G759 齐鲁医学杂志
N041 起重运输机械
E021 气候变化研究进展
E361 气候与环境研究
E352 气象
E566 气象科技
E359 气象科学
E001 气象学报
* E521 气象与环境科学
E633 气象与环境学报
X532 汽车安全与节能学报
X018 汽车工程
X013 汽车技术
P001 汽轮机技术
G595 器官移植
Y009 强度与环境
C007 强激光与粒子束
X021 桥梁建设
U018 青岛大学学报工程技术版
G061 青岛大学医学院学报
T012 青岛科技大学学报自然科学版
H267 青岛农业大学学报自然科学版
U535 轻工机械
J001 清华大学学报自然科学版
W020 情报学报
S106 全球科技经济瞭望
CODE 期刊名称
D002 燃料化学学报
P011 燃烧科学与技术
E563 热带地理
E642 热带海洋学报
H516 热带农业科学
E110 热带气象学报
H415 热带生物学报
G609 热带医学杂志
H223 热带作物学报
T105 热固性树脂
N071 热加工工艺
C134 热科学与技术
R501 热力发电
P006 热能动力工程
T013 人工晶体学报
N106 人类工效学
F041 人类学学报
G805 人民军医
T070 日用化学工业
H097 乳业科学与技术
S011 软件学报
N029 与密封
R086 三峡大学学报自然科学版
D012 色谱
H382 森林工程
E635 沙漠与绿洲气象
H070 山地农业生物学报
E101 山地学报
G742 山东大学耳鼻喉眼学报
J022 山东大学学报工学版
A020 山东大学学报理学版
G062 山东大学学报医学版
V012 山东建筑大学学报
A637 山东科学
H031 山东农业大学学报自然科学版
H804 山东农业科学
A057 山东师范大学学报自然科学版
G511 山东医药
G063 山东中医药大学学报
G574 山东中医杂志
A014 山西大学学报自然科学版
H393 山西农业大学学报自然科学版
H390 山西农业科学
G064 山西医科大学学报
* G923 山西医药杂志
R072 陕西电力
U025 陕西科技大学学报自然科学版
H217 陕西农业科学
A066 陕西师范大学学报自然科学版
G630 陕西医学杂志
G725 陕西中医
V088 上海城市规划
A056 上海大学学报自然科学版
U528 上海纺织科技
W023 上海管理科学
X038 上海海事大学学报
H292 上海海洋大学学报
G330 上海护理
X006 上海交通大学学报
H022 上海交通大学学报农业科学版
CODE 期刊名称
G066 上海交通大学学报医学版
M021 上海金属
G343 上海精神医学
G283 上海口腔医学
J031 上海理工大学学报
H282 上海农业学报
A043 上海师范大学学报自然科学版
G069 上海医学
G946 上海中医药大学学报
G389 上海中医药杂志
A515 深圳大学学报理工版
G329 神经疾病与精神卫生
G070 神经解剖学杂志
G319 神经损伤与功能重建
J052 沈阳工业大学学报
V011 沈阳建筑大学学报自然科学版
H024 沈阳农业大学学报
G071 沈阳药科大学学报
G202 肾脏病与透析肾移植杂志
F203 生理科学进展
F001 生理学报
F042 生命的化学
F215 生命科学
F046 生命科学研究
Z034 生态毒理学报
H784 生态环境学报
S784 生态经济
Z014 生态学报
Z028 生态学杂志
Z023 生态与农村环境学报
F049 生物多样性
F003 生物工程学报
G401 生物骨科材料与临床研究
F016 生物化学与生物物理进展
* F205 生物技术通报
F224 生物技术通讯
F204 生物加工过程
F012 生物物理学报
F213 生物学杂志
G006 生物医学工程学杂志
G332 生物医学工程研究
G603 生物医学工程与临床
G624 生殖医学杂志
G072 生殖与避孕
C033 声学技术
C054 声学学报
E302 湿地科学
E636 湿地科学与管理
A615 石河子大学学报自然科学版
T933 石化技术与应用
X042 石家庄铁道大学学报自然科学版
关键词 全日制工程硕士；医学基础；教学方法
中图分类号：G643.2 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）06-0061-03
Exploration and Application of Full-time Engineering Master for Medical Foundation Teaching Methods//L? Xiuhua， LIU Wei， ZHOU Yubai， ZHOU Zhixiang， SHENG Wang， MA Xuemei， YAN Hong
Abstract With the changes and reforms of the graduate enrollment system， the full-time Master of Engineering enrollment has gradually expanded. Therefore， the completing training and achieving goals have been highly valued. In this paper， the following four aspects of the full-time Master of Engineering medical foundation teaching methods were explored with the practical application respect. These four aspects are： The combination of theoretical and practical application is the practical requirements to the engineering master's； Rational organization of classroom discussion is an effective way to train engineering master professional interest； Teaching is an effective way for the infiltrated project to broaden the depth and breadth of knowledge； and the highlight innovative teaching process is to develop a master project to adapt the foundation of society. The conclusion is this kind of teaching model is a useful teaching exploration， especially for the overall requirements of the full-time Master of Engineering training
Key words Full-time Engineering Master； medical foundation； teaching methods
生物医学工程是综合工程学、医学和生物学的理论和方法而发展起来的交叉边缘学科，基本任务是运用工程技术手段研究和解决生命科学特别是医学中的有关问题，主要研究利用电子信息技术结合医学临床对人体信息进行无损或微损的提取和处理，是关系到提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。
北京工业大学生命科学与生物工程学院从2005年开始，正式开设医学基础研究生专业学位课，每年选课人数都在10人左右。但是随着社会的发展和需求，近年全日制工程硕士（专业学位研究生）的招生规模逐年增加，2012年选课人数是19人，2013年选课人数已经达到25人。由于研究生的培养目标在不断更新和变化，作为已有专业知识模块中的医学基础课程的教学方法，已经不能完全适用于专业学位研究生的培养，需要重新探索工科院校全日制工程硕士医学基础课程的教学方法，并结合实际教学情况进行应用研究。
有效的教学方法构建有效的课堂组织，有效的课堂组织造就更高的教学质量，更高的教学质量铺垫中国教育的基石[1]。医学基础课程具有理论性强、应用性强两大特点，增加了教学的难度和复杂性，因此必须要紧密结合专业知识，采取多种教学方法联合并用，增强教学的针对性、实用性，使学生具体体会到学有所用，增强学习兴趣，圆满完成教学计划和培养目标。
1 理论性与应用性的有机结合是工程硕士的实际需求
建立面向应用领域、跨学科门类、融合工程技术和工程科学、保证工程系统性和完整性的应用实践型教学模式是保障全日制工程硕士人才培养质量，保证教育产品符合企业人才需求的关键。所以，医学基础课程不仅在教学内容上有所突破，在教学方法上也要大胆创新，将理论性与应用性有机结合，通过基础知识模块和应用知识模块来体现，突出案例分析和实践研究。
从临床医学的角度讲解基础医学的内容，使学生的学习更有针对性。在教学方法上，适当引入案例教学为基础的课堂讨论，以病例、问题为先导，把基础医学、临床医学、预防医学、康复医学等知识有机串联起来，形成一个系统完整的新的理论体系。病例中包括对病人的发病原因、发病机制、实验室诊断、临床症状、防治、愈后康复以及与之相关的仪器研发应用等内容。
如在学习循环系统时，除了常规学习心脏血管的形态学知识外，以冠状动脉粥样硬化性心脏病为线索，将生理病理、临床症状体征、诊断治疗、预防康复等融为一个整体，结合本院生物医学工程专业的研究成果，将人工心脏、人工血管、支架的研究内容纳入综合治疗方案、特殊治疗方法的范畴。同时在将知识进行纵横联系的同时，还需了解学生的个体需求、发展规划，可以将课堂教学内容与学生的毕业论文及实际工作相结合。这种教学模式既能增加学生的知识层面，启发学生学习的兴趣，最大限度地调动学生自主学习的积极性，又能培养学生的综合思维，而且可以锻炼学生分析问题、解决问题的能力以及反应的灵活性，是一种有益的教学探索，尤其适合于全日制工程硕士培养的整体要求。
2 合理组织课堂讨论是培养工程硕士专业兴趣的有效方法
根据医学基础课程的教学目标，把教学内容分为重点讲述、一般概述、自学三部分，但并不等于后两部分内容不重要，而是课堂教学的学时所限，因此，要求教师合理、科学地督促学生把这些知识不仅要学好，而且要用好。
采用课堂讨论式教学方法比较适合这两部分内容的教学，为了有效利用课上时间，讨论课前，师生都要充分准备，查找相关资料，将适当的课堂讨论融入整体的教学过程中。整个环节包含题目的提出、主题发言、学生互动、教师完善补充、总结五大部分。其中题目的选择是课堂讨论成败的关键，教师结合每个学生的学术背景和研究方向，选择相关的比较前沿的讨论题目。如有的学生毕业论文或工作内容与肿瘤相关，无论是抗肿瘤的药物研究，还是肿瘤表面标志物的筛选、肿瘤早期基因诊断试剂盒的研发以及肝癌的微波热疗等，都会以细胞为基础，辐射药理学、细胞生物学、分子生物学、免疫学、肿瘤学的一些基础知识，使学生对肿瘤的相关知识点有全面的了解，同时对自己所要研究的实际问题又有比较深入的思索和规划。因此，在讨论课上既有学生的主题发言，又有相互间的探讨和交流。这样既培养了学生独立思考和自学的能力，又加深了学生对课程的理解熟知程度；同时也不同程度地培养了学生的思维敏捷能力、应变能力、与人沟通能力、语言表达能力等综合实力，提倡畅所欲言、各抒己见，博采众长、坚持真理的学术理念，培养学生研究实践问题的主动意识和持续科研的能力。
兴趣是学习的生命力、源动力。学生只有产生兴趣，才能充分发挥主观能动性，产生学习积极性；只有怀着好奇心和求知欲，自觉地投入到学习过程中来，才能主动地去学习知识、掌握知识和运用知识，才会提高学习效率，学有成效[2]。坚信兴趣是最好老师的教学理念，做到学有所用、用有所长、长有所专。
3 教学多向渗透是工程硕士拓宽知识深度和广度的有效途径
由于医学基础课程的宽广性和综合性、理论性和应用性的特点，决定了无论基础知识模块还是应用知识模块的教学内容，必须将基础医学、临床医学、预防医学、康复医学、特殊医学五者相互贯穿、有机联系，同时将医学基础内容渗透到生物医学工程专业所涉及的研究和应用领域，增强学生学习的实用性。比如在学习细胞、肿瘤等知识时，会实时地将生物电磁效应研究的内容、手机辐射对人体健康的影响融入其中。同时基于生物医学图像处理的研究课题，如细胞显微图像的计算机自动分析、B型超声图像处理等理论，突出结构与功能的关系，即结构是功能的基础，而某一种生理功能又是某一特定结构的运动形式；健康与疾病的关系，即疾病与健康一样，都是生命的表现形式，疾病中所表现出来的种种病理变化，都是正常结构、功能发生量变和质变的结果。只有了解正常，才能确定异常，才能对疾病做出正确的诊断和治疗，才能准确判断预后。
另外，生物力学仿真与医学应用也是生物医学工程所涉及的研究领域，其研究方向侧重于研究血流动力学与动脉疾病（特别是动脉粥样硬化）的关系，以及血流动力学的临床应用，如血管搭桥术、动脉瘤支架介入治疗等，这又关联到如血液在血管中的流动、心脏瓣膜及人工瓣膜等的工作过程所要涉及的医学基础本质内容。可以看出，通过这样的多向渗透，将纵横交错的复杂知识网络梳理成一条直线清晰的脉络，使学生学到的不是一点点具体课程知识的堆砌，而是注意学科知识间的渗透与综合，重视知识应用性的沟通与转化；使学生意识到在应用领域中基础知识的重要性和必要性，没有基础理论作为基石的支持，后续的应用研究不仅是空中楼阁，且很难实施和实现。从另一个角度无形中又激发了学生自主学习的自觉性和积极性，形成一个良性的循环过程。这种教学方法提高了教学的针对性，更有利于全日制工程硕士研究生培养目标的实现和顺利完成。
4 突出教学过程的创新性是培养工程硕士适应社会、服务社会的基础
医学基础知识是从事生物医学工程技术工作的重要基础，同时各种生物医学工程技术又促进了医学水平的全面提升。随着高科技产业的发展和应用，迫切需要具有科学思维和创新意识、能够敏锐发现问题和创造性地解决实际问题的生物医学工程人才。教学过程不是简单重复书本上的条条框框、考核试卷上的题目，而是一个创造性的过程，是教学双方挖掘、展示、发挥人的创造性和主观能动性的过程。
创新是研究生教育的核心内容，也是全日制工程硕士培养的深层次目标。医学基础课程建设的特点是“厚基础理论，博前沿知识，重实际应用”，在整个教学环节中逐步渗透和培养全日制工程硕士研究生的创新意识。教师拥有了培养学生创新意识的理念，就会体现于教与学的创新上。学生是教学过程的核心，教学设计要想引导出富有创新性的教学过程，就必须关注最新的科技动态、科研成果，具有前瞻性的思维模式和科学研究的主导思想。因此，在每年的教学内容中都会适时添加当年的诺贝尔生理学与医学奖的获奖内容，并由此引申到相关知识领域的研究进展、发展动态及未来的可能趋势。例如，2011年诺贝尔生理学与医学奖尘埃落定之际，就将树突状细胞等在第二道防线中的作用和重要意义，以及一些目前用来治疗自身免疫疾病的新药和很多正在开发的免疫治疗癌症的药物，都利用了诺贝尔奖得主发现的这些机理和原理等纳入相关的与免疫有关的章节中。
2012年令人惊讶的是“发现成熟细胞可被重组变为多能性”，通过导入仅仅少量的基因，就可以将成熟细胞重编程为多能干细胞，即可发育成为身体各种组织的非成熟细胞。这些突破性的发现彻底改变了对于发育和细胞特化的看法。现在知道成熟细胞并不需要永远局限在它的特定功能里，历史被改写，新的研究领域产生。通过重编程人体细胞，疾病研究的新机遇获得实现，诊断与治疗的新方法获得发展。
2013年诺贝尔生理学与医学奖授予了三位解开细胞如何组织其运输系统之谜的科学家，揭开了细胞物质运输和投递的精确控制系统的面纱。该系统的失调不仅会带来有害影响，并可导致诸如神经学疾病、糖尿病和免疫学疾病等的发生。
由此可见，激发教学双方在知识、经验、精神等各个层面的交流与碰撞，是确保教学效果和质量不可或缺的一个重要因素。实际上，在教学过程中，培养学生创新意识和能力的同时，既有助于促进教师加强自身学习、更新知识，拓宽教师知识面、扩充教学内容，也有助于调动学生的学习热情，且能保证教学内容与最新科学技术同步发展的应变性和连续性；使学生在获得较宽厚的基础理论知识的同时，又具有较强的科学研究能力与技术开发能力。可以认为，突出教学过程的创新性，是培养高素质、有创造力的高技能高层次应用型人才的重要内容和方式。
注重工程应用，构建合理的知识结构，是全日制工程硕士研究生培养的一种特殊模式，强化他们的优势、弥补他们的不足是主导思想。正如郭婧娟[3]所言：“坚持独特的培养理念是工程硕士持续发展的根本所在。”全日制学术型研究生的培养，可以说有很多成熟、成功的经验值得推广和借鉴，但全日制工程硕士研究生培养，由于其培养目的和目标的特定性、社会需求的特殊性，还有许多问题有待进一步的深入研究和探索。
参考文献
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120-122.
【关键词】 纳米磁性材料; 生物相容性; 评价方法; 文献综述
随着人们生活水平的不断提高，恶性肿瘤已经成为威胁人类健康的劲敌。各种报道和调查显示[1]，全世界每年新发现的肿瘤患者多达1 090万，而且肿瘤的发病率持续上升，成为仅次于心血管疾病的第二大致死原因。但是，目前临床上对肿瘤的治疗手段仍然十分有限，预后也比较差。肿瘤磁感应热疗[2-5]是一种新型的肿瘤治疗手段，它通过各种方法将纳米磁性材料精确地分布于肿瘤组织中，在外加交变磁场的作用下，纳米材料感应发热，使肿瘤组织达到一定的温度，从而达到治疗肿瘤的效果。有研究表明[6]，肿瘤细胞在高温的环境下对放射线更为敏感。研究发现[7]，越小的纳米颗粒越有可能穿透细胞并产生毒性作用。所以，纳米磁性材料能否用于人体，首先必须考察其是否具有良好的生物相容性。
生物相容性一般包括细胞相容性、血液相容性和组织相容性3个方面。下面就生物相容性的概念、生物相容性的3个方面及生物相容性评价工作中存在问题的研究进展作一综述。
1 生物相容性的概念
相容性[8]是指两种或两种以上的体系共存时互相之间的影响。如果这些体系在共存时互不影响，互不损伤，互不破坏，就可以说这些体系间有完全的相容性。如果这些体系在共存时相互影响，相互破坏，导致不能时，就可以说这些体系之间的相容性差或没有相容性。生物相容性[9]是指任何一种外源性物质，包括天然材料[10]、治疗用的外源性细胞、植入的器官、人工材料的植入体或纳米粒子，为治疗目的植入或通过某种方式进入生物体，或与生物组织共存时，对生物体和生物组织造成损伤，或引起生物体、生物组织发生反应的能力和性质，和(或)生物体容许这种材料在体内存在及与这种材料的相互作用的能力和性质。普遍认为生物相容性包括两大原则[11]：一是生物安全性原则即消除生物材料对人体的破坏性;二是生物功能性原则(或称为机体功能的促进作用)，指其在特殊应用中“能够激发宿主恰当地应答”的能力。纳米材料对于宿主是异物，在体内必定会产生某种应答或出现排异现象。纳米材料要使发生的反应能被宿主接受，不产生有害的作用，因此要对纳米材料进行生物安全性评价，即生物学评价。对纳米磁性材料进行生物相容性评价是纳米磁性材料能否进入临床研究的关键环节[12]。
2 细胞相容性评价
细胞相容性[13]是材料对细胞的生长、附着、增殖及代谢功能的影响，以存活的有功能的细胞或(和)细胞生长增殖情况作为材料的生物相容性评价指标。常用的细胞相容性评价实验方法有 MTT试验、流式细胞光度术等。一般选用L929细胞和HeLa细胞来进行试验，这两种细胞[14]具有传代容易、繁殖迅速、体外培养条件低、易储存，同时这两种已建立成系的细胞株能为实验提供稳定传代的细胞、能为许多材料细胞毒性评价所共用等优点，1982年美国质量标准协会将L929细胞推荐为细胞毒性试验中的标准细胞。
2.1 MTT试验
MTT试验是大部分磁性介质生物相容性评价工作采用的基本试验项目。它是一种比较准确、快速和简便、可作定量评价的常用方法，现已广泛应用于医用材料的生物学评价。其原理是活细胞中的线粒体脱氢酶将MTT分子还原产生紫色结晶物，紫色结晶物形成数目的多寡与活细胞数目和功能状态呈正相关，用DMSO溶解结晶后，在酶联免疫检测仪上测吸光度，即可代表细胞数量。将测得的吸光度带入细胞相对增殖率的公式来计算。细胞相对增殖率(RGR)= 实验组OD均值/阴性对照组OD均值×100%。把RGR值转换成6级反应[15]：0级反应RGR值为≥100%，1级反应RGR值为75%～99%，2级反应RGR值为50%～74%，3级反应RGR值为25%～49%，4级反应RGR值为1%～24%，5级反应RGR值为0。实验结果是0或 1级反应为合格，实验结果是2级反应需要结合细胞形态综合评价，实验结果是3～5级反应为不合格。
目前已进行过细胞学评价的纳米磁性材料有纳米Fe2O[15]3、纳米Fe3O[16]4、纳米镍铜热籽[17]、纳米Mn0.5Zn0.5Fe2O[18]4等。例如颜士岩等[15]研究指出，不同浓度的Fe2O3纳米磁性粒子浸提液作用于L929细胞72 h 后，其细胞RGR分别为91.3%、76.9%、76.6%、81.9%，依相对增殖率与毒性分级转换表标准判定不同浓度的Fe2O3纳米磁性粒子浸提液其细胞毒性均为1级，均属对细胞无毒性范畴，而阳性对照组0.7%的丙烯酰胺单体溶液的细胞RGR为11.6%，其毒性评定为4级，为不合格生物材料，证实其自制的F2O3纳米磁性粒子体外试验无细胞毒性作用。该法简便迅速、不接触同位素、敏感性高，缺点是紫色结晶物有时易聚集成团影响结果的准确性[19]。
2.2 流式细胞光度术(flow cytometry，FCM)[20]
该法利用鞘流原理，使被荧光标记的单个悬浮细胞排成单列，按重力方向流动。细胞被激光照射后发射荧光，检测器可逐个对细胞的荧光强度进行测定，常用来检测细胞周期和细胞凋亡。邓凌燕[21]研究发现，随着Fe3O4磁微粒浸提液干预浓度的增高，肺泡上皮细胞和血管内皮细胞的凋亡率无增高的趋势，差异无统计学意义(P>0.05)。证实不同浓度Fe3O4磁微粒浸提液对肺泡上皮细胞和人血管内皮细胞凋亡无影响。FCM法能提供具体明确的凋亡率值，为评价凋亡提供客观的数值指标，同时可为分析材料对细胞周期的影响提供证据。
2.3 乳酸脱氢酶(LDH)试验[22]
LDH定位于细胞胞浆内。一般情况下，LDH不能透过细胞膜。当细胞受损伤或死亡时可释放到细胞外，此时细胞培养液中LDH活性与细胞死亡数目成正比。这一方法已被用来检测碳纳米管的细胞毒性[23-24]。王晓娜等[25]发现，随着Fe2O3纳米颗粒作用浓度的升高(267.5、535、1 070 μg·ml-1)，可致细胞内LDH漏出量增加。此法通过检测细胞培养液上清中LDH的活性，可判断细胞受损的程度。
2.4 单细胞凝胶电泳技术检测细胞DNA损伤
单细胞凝胶电泳又称彗星实验，由Singh等[26]和Ostling等[27]在中性凝胶电泳技术基础上改进和建立，是检测单个细胞DNA链断裂的实验方法，该方法具有灵敏、简便、快速、样品用量少及不需放射性等优点。李倩等[28]运用单细胞凝胶电泳技术检测发现，纳米Fe2O3可造成小鼠肝、脾、肾组织细胞、外周血细胞和骨髓细胞的DNA断裂，其研究表明DNA断裂与细胞的氧化损伤有密切关系。Lacava等[29]发现，磁流体还可以致小鼠发生炎症反应，导致巨噬细胞内氧自由基和氧化亚氮的生成，从而造成DNA损伤。
除此之外，还有一些研究者进行过其他相关实验，如体外CHI细胞染色体畸变试验[30]DNA合成检测方法、细胞膜完整性测定、人工计算细胞数[1]等细胞相容性试验。
3 血液相容性评价
血液相容性试验[31]通过生物材料和医疗器械与血液相接触(体外、半体内或体内)，评价其对血栓形成、血浆蛋白、血液有形成分和补体系统的作用。通过对材料与血细胞体外接触过程中所致红细胞溶解和血红蛋白游离程度的测定，对材料的体外溶血进行评价，能敏感地反映试样对红细胞的影响，在生物安全性评价中起重要作用。
体外溶血试验是鉴定血液相容性最基本方法之一[32]，它不仅可以评价样品的体外溶血性，还可以敏感地提示样品的毒性。Zhang等[33]通过体外溶血试验发现，Fe3O4纳米磁性粒子的溶血率为0.514%，远小于5%，表明实验用Fe3O4纳米磁性粒子无溶血作用，符合医用材料的溶血试验要求。Zhang等[34]研究发现MgZnMn合金的溶血率高达65.75%。Li[35]研究发现单纯的镁溶血率是59.3%。因此说溶血试验在生物安全性评价中起着重要的作用。
由于体内环境的复杂性及多变性和血凝机理，ISO标准中也只能提出一个评价方向的基本要求，到目前为止还没有建立一套相关的评价标准。新近研究建立的新方法[36]有血小板黏附及血小板消耗量、复钙时间、凝血因子Ⅳ、血浆总蛋白和球蛋白计数等诸多方面的血液相容性试验方法，但对纳米磁性材料进行定量化的评价有一定的难度，需要不断成熟和完善，将其标准化。
4 组织相容性评价
组织相容性[37]是指生物材料与人体组织接触后，在材料组织界面发生一系列相互作用，最终被人体组织所接受的性能。常用的组织相容性试验有体内植入试验、微核试验、肝脏穿刺试验等。
4.1 体内植入试验
植入试验[31]将生物材料和医疗器械植入动物的合适部位，如皮下、肌肉和骨，在观察一定时期(短期为7、15、30、60、90 d，长期为180、360或720 d)后，评价对活体组织局部毒性作用。主要通过病理切片观察组织的变化。根据产品使用部位可选择皮下组织植入试验、肌肉植入试验或骨内植入试验。体内植入试验可从宏观和微观水平来评价组织工程支架材料对组织的局部反应，包括早期的炎症反应和随后的纤维结缔组织增生反应。通过体内埋植实验可以直接观察动物机体对材料中的抗原或化学物质产生的免疫应答[38-39]。材料植入机体后[40]被视为异物，在无其他因素影响的情况下，如材料有毒性，会导致其周围组织死亡;如材料无毒性，机体组织对植入物的反应主要是无菌性炎症反应和纤维结缔组织包膜产生。组织反应在早期呈现异物刺激引起轻中度的无菌性急性炎症反应比如水肿、组织充血和中性粒细胞的浸润等等，两周后转为慢性炎症反应包括巨噬细胞、淋巴细胞和纤维母细胞的增生。机体通过吞噬和酶消化方法消除异物，或者通过纤维囊的包裹隔离材料。材料中任何成分分解产生的小分子都会影响炎症反应的过程。白雪[17]研究发现，其自制的镀金镍铜热籽植入肌肉后，植入后的局部组织无明显的毒性及刺激作用，组织相容性较好。 Fulzele等[41]研究发现甘油酯(GMR)和季戊四醇酯(PMR)植入局部组织无明显的炎症反应。
4.2 微核试验
微核试验是一种检测材料致畸致突变作用的方法，能够简便、快速地检测样品的短期遗传毒性。间隔24 h给药2次，首次给药后第30小时处死小鼠，常规制片。每只动物计数1 000个嗜多染红细胞，计算微核率。Zhang等[42]研究发现，其制备的热敏磁性复合纳米粒通过检测各组嗜多染红细胞中的微核(MN)出现率，未发现复合纳米粒组与阴性对照组间有显著性差异，认为该复合纳米粒无致畸或致突变作用。
4.3 肝脏穿刺试验
肝脏穿刺试验是将磁性材料置入组织器官一段时间后，观察材料对创伤性组织炎症防御性反应和主要代谢器官、血液系统的功能影响的一种方法。方法: 在无菌条件下，用3%戊巴比妥钠麻醉后在超声导向定位下肝脏穿刺注入0.9%生理盐水和纳米粒悬液，1个月后处死，取心、肝、脾、肺、肾等进行病理形态观察.实验前后试验动物静脉采血作血常规及肝肾功能检查。丛小明等[18]研究发现，沿穿刺方向切开肝脏，见黑色材料浸润在注射路径周围，材料和周围肝组织边界清晰，无瘀血及炎症改变，在材料分布区，部分材料微粒被肝细胞吞噬，肝小叶结构完整无变形以及纤维化，心肝脾肺肾脑等脏器未见明显组织形态学变化。血常规、肝肾功能无明显变化，证明其自制的纳米材料具有良好的组织相容性，适宜应用于肝内局部注射治疗肿瘤。
5 生物相容性评价工作中存在的问题
近年来，多种纳米磁性材料的生物相容性接受了不同程度的评价研究，有了更多新的试验方法和检测指标，使生物相容性研究不断深入。但是，其中仍然存在一定的问题，首先是存在纯度的问题，目前进行实验的材料往往混有其他杂质， 在使用高纯材料进行实验之前，这些杂质所起到的作用是无法排除的。其次，存在粒度均匀性问题，目前进行实验的材料，粒度分布很宽，从几个纳米到几百纳米的颗粒都存在，不同粒径的性质无法检验出来，目前的实验结果到底是小颗粒作用的结果，还是大颗粒的结果，有待于粒径均匀颗粒实验结果的证明[43]。再次，很多研究[44-47]报道纳米颗粒在介质(如水、细胞培养液)中会发生团聚的现象，发生团聚后，纳米颗粒的物理化学性质可能会发生改变，从而影响其生物学效应。纳米颗粒在细胞培养液中的溶解度对其细胞生物学效应的影响，也是需要特殊考虑的[48-49]。最后，目前所有的评价，都没有一个统一的标准的方法，不同方法之间的结果不具有可比性。这些都需要科研工作者在以后的实验中不断深入探索和研究。
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【关键词】脉搏波 医疗诊断 HRV分析 波形极值点 傅里叶变换
1 前言
现代社会中，人们随着生活水平的提高，膳食结构不断改变，动脉硬化等心血管疾病发病率越来越高，严重威胁到人们的身体健康。这类病也因此受到社会和人们的关注，如何预防这类疾病，已成为各国需要迫切解决的一项重大课题。
从脉搏波中提取出的与人体相关的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历年来都受到医学界的极度重视。如今，越来越多的科学工作者将脉搏特征信息与诊断各种疾病联系起来，其中许多是将脉搏波传播速度与心血管状况结合起来进行探讨。近年来随着电子计算机在医学上的广泛应用和生物医学的飞速发展，利用传感器来模仿医生的手指感觉，从中检测出脉搏波的波形、波幅、波速和周期等重要的特征信息正在不断更新和完善。通过正常情况和不正常情况的脉搏波特征的比较，再根据脉搏波理论计算出血压、血流、血管阻力和血管壁弹性等血流参数的变化。通过分析这些参数可以得出动脉硬化高血压等疾病的症状特征。
本文提出一种基于脉搏波的诊疗分析系统，采用简单的光电指端传感器采集指夹脉搏信号，利用计算机技术实现完整的数据接收、存储、计算和分析。
2 基于脉搏信号的分析方法
2.1 借鉴成熟的心电图分析方法进行分析
本文通过一个简单的指夹传感器来模仿医生的手指感觉采集指端脉搏波信号，从中检测出脉搏波的波形、波幅、波速和周期等重要的特征信息。通过正常情况和心脑血管病人不正常的脉搏波特征比较，再借鉴成熟的心电图分析方法，比较参数的变化得出病人的症状特征。
2.2 HRV时域频域方法结合分析
心率的快慢差异性称为HRV（heart rate variability），HRV是分析每个心动周期细微的时间变化及其规律，研究相邻心动周期的时间差别。目前HRV的分析方法主要有时域分析、频域分析，时域分析法计算简单， 意义直观， 易于为临床医生所接受，但是它的灵敏度、特异性低， 不能进一步区分心脏交感、迷走神经的张力及其均衡性的变化， 而频域分析方法能弥补这一缺憾。因此本文采用时频结合的方法对采样时间为5min的数据进行分析。
3 系统设计
3.1 数据采集
硬件采用红外脉搏传感器，通过红外线对射式指夹检测手指末稍血管血容积变化，采样频率200Hz，通讯速率：9600 bps，数据格式：8位数据+1位停止位。获得的数据通过放大、信号调整将实时的血容积变化信号传送到计算机，由于不同的机器虚拟COM端口号不确定，应用程序编写时采用串口扫描来确定串口号。
具体实现是创建一个串口类，在该类中定义open函数和close函数，在open函数中完成数据初始化工作，发送指令启动采样，通过一个Id对象服务打开端口并获得串口对象，再通过串口对象获得串口流读写对象。数据采集停止或程序异常调用close函数，发送串口关闭指令，并关闭读写流。
3.2 数据分析
3.2.1 判别脉搏波波形极值点
由于每个人的心脏功能有别，脉搏波形状不尽相同，而且每个波形大都有次波、重波，这给准确计算R-R间期带来非常大的困难，因此需要有一个好的算法来准确完好地提取脉搏波信号的特征点，本文采用极值法提取脉搏时域信号。
3.2.2 R-R间期重采样
R-R间期数据是按心搏顺序测量得到的，由于每个心搏的R-R间期并不相等，为此需要将R-R间期的数据改造成等间隔的数据。本系统采用样条函数拟合方法，先将不等间隔的数据用一个平滑的曲线描述，再对此连续曲线通过三次样条插值方法进行等间隔采样，得到等间隔的NN间期数据。经过重新采样的数据即保持了原有的变化规律，每个数据之间的时间间隔又是相等的。
3.2.3 傅里叶变换
在频域分析中本文采用目前广泛使用的基于FFT经典谱的傅里叶变换分析方法对脉搏波进行频域分析，FFT傅里叶变换是数字信号处理重要的工具之一，具有算法优化，计算量减少等特点，数字处理时利用FFT计算有限长序列的离散傅里叶变换Y（f），以获取信号频谱。
3.3 数据存储与数据显示
根据采样频率200Hz和采样时间5min，可以计算出有6万个采样数据，为了使数据能快速存储并显示，采用图形格式进行存储。
在数据显示中主要利用jfreechart包绘制图表。当用传感器对就诊者进行脉搏波测量时，创建ChartUtil类实时绘制动态波形图，并创建DrawChart类绘制通过计算数据后得到的时序图、直方图、线性图、散点图、频谱图等，并将图形存入服务器端数据库中。创建JFreechartInter类，为各绘图类实现统一的接口。
4 讨论
指端脉搏人体健康监测系统，以计算机技术作为设计手段，结合专业的医学知识，通过红外测试仪提取指端脉搏信号，对监测数据进行科学分析，最终对受试者心血管状况进行初步判断。
该系统采用可穿戴式的指端测试仪，测试方便、简洁，系统将成熟的心率变异方法用于脉搏信号的生物反馈中，研究并设计了一套脉搏波医疗诊断系统。该系统包括数据采集、数据分析、数据存储、数据显示等功能，通过临床验证，证明该系统可行有效。
参考资料
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关键词：一体化；医学仪器；实验平台；理论教学体系
作者简介：陈洪斌（1973-），男，吉林白城人，吉林医药学院副教授，研究方向为原子与分子物理学、大学生思想政治教育与管理。
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1001-7518（2016）11-0073-04
职业院校一体化医学仪器技能实验平台“教学体系构建”内容的相关研究课题，是在医学院校职业化转型过程中出现的历史阶段性产物，是本科专业教学体系职业化改革的必然趋势。“改”就需要“变”，改变的程度不能仍然依附于现有本科专业教学体系而进行的小修小改、修枝剪丫，改革要适应于职业化人才培养目标，要努力形成“创新、创业”双创型人才培养模式。
生物医学工程专业（Biomedical-Engineering，简称BME）是一个含电子学、医学、化学、材料学等的学科交叉型专业[1][2]。在一体化实验平台建设的过程中，加强BME理论课程设置是非常必要的[3]。目前还没有与之相配套的教学体系构建内容直接对接使用，故而课题组根据BME专业发展方向及人才培养模式特点，提出了与实验平台相配套的理论教学中课程体系建设问题。学生要有一定的基础医学和电子学知识基础，如生物医学传感技术、医学仪器原理、影像技术等课程，与之相关专业课程的学习是桥梁。通过课程模块的学习为学生形成医学仪器原理分析与构成设计能力、诊疗设备操作能力、器械故障诊断与维护等能力而奠定坚实的理论基础。
一、一体化实验平台教学体系构建
在职业院校一体化医学仪器技能实验平台构建方案中，“教学体系构建”为其重要构成部分之一。教学体系构建涵盖通识课程、基础课程、专业课程、限定选修及其它课程设计工作。含教学体系构建的一体化实验平台结构示意框图，如图1所示：
二、一体化实验平台教学体系构建原则
一体化实验平台教学体系构建主要环节为：通识课程、基础课程、专业课程、限定选修及其它课程合理、适当设置等设计工作；该工作中课程设计内容、形式、教学手段与方法等各教学环节不能简单的被修改或近似等同于现有的课程理论教学体系，要真正体现出BME职业化教育的特色，更加注重学生个体实践技能提升的培养。
（一）理论教学体系构建方案设计基本原则及结构框架
坚持以为指导，科学、系统地阐述课程的基本理论和基本知识，科学处理课程体系与学科体系的关系，注意课程之间的内容衔接，遵循由易到难、由简到繁、由浅入深、循序渐进的认知规律，注意吸收新知识与新成果。贯彻理论知识传授与技能培养并重的方针，在教学内容和课程结构上做出相应调整，适当地增补学科的新进展、新理论和新概念，对各学科之间重复或交叉的内容做出相应的删减或调整，力求使教学大纲更贴近现代医学课程的要求。
理论教学体系构建方案设计结构层次框图，如图2所示。
一体化实验平台理论教学体系构建中，与BME专业相关、应开出课程设置为以下内容：
通识课程：含计算机应用基础；
基础课程：含高等数学、普通物理学、机械制图、C语言程序设计、概率论与数理统计、电路分析、线性代数、模拟电子技术、复变函数与积分变换、电工学、脉冲数字电子技术、系统解剖学、生理学、工程力学；
专业课程：含数据库程序设计、软件技术基础、自动控制原理、微机原理与接口技术、机械设计基础、单片机技术与应用、生物医学电子学、数字信号处理、医用仪器原理、检验分析仪器、医用影像设备学；
限定选修课程：含数学实验、文献检索、科研设计、医学图像处理、金工实习、医学仪器实验、医用仪器管理与维护、软件综合设计、单片机综合设计。
（二）辅助教学体系构建方案设计基本原则及结构框架
平台辅助教学体系主要构建环节为：通识课程、基础课程、专业课程、限定选修及其它课程等辅助实验教学设计工作；辅助实验教学设计内容，要体现出生物医学工程专业职业化教育的特色，更加注重学生个体实践技能能力的培养。实验技能即实验操作技能、实验数据处理能力、电路设计与制板能力、小型智能医学仪器的设计与实践应用能力的提高，为培养适应社会发展、适应医疗设备应用要求的复合型人才。
辅助教学层次设计结构框图，图3所示：
实验教学环节应辅助于相应课程理论教学内容，即在课程所在实验场所内进行实践活动。不同课程群对应不同实验场所，下面列举部分实验室功能与各课程群间对应关系：
通识课程实验室：计算机应用基础实验、数学实验、科研设计；
基础课程实验室：普通物理学、机械制图、C语言程序设计、电路分析、模拟电子技术、电工学、脉冲数字电子技术；
专业课程实验室：数据库程序设计、软件技术基础、微机原理与接口技术、机械设计基础、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器、医用影像设备学；
常规医学仪器设备实验室：金工实习、医学仪器实验、医用仪器管理与维护、软件综合设计、单片机综合设计。
三、理论教学体系构建方案设计问题研究
（一）理论教学体系构建方案设计――实践锻炼与认知过程探究
认知过程是对未知世界、未知领域的探索过程，通常以理论文献查找为前站。医学仪器技能养成的认知过程，则要通过现有理论进行相应教学设计，让医学生首先了解医学仪器设备有记录以来的发展历史，其次能够识别医学仪器设备种类与分类，使其在该领域产生浓厚的兴趣，最后再去深层次探索医学仪器设备带给人类的益处。实践过程，就是在了解与熟悉医学仪器构成、原理、使用功能等基础上，按着指导教师的引导对各种医学仪器设备进行实践应用锻炼过程，进而根据仪器设备故障外观，能够提出初步诊断等问题。理论教学体系构建方案设计中实践锻炼与认知过程是首要设计环节。
（二）理论教学体系构建方案设计――通识课程设置必要性探究
以本科课程为主，进行通识课程理论知识学习。如《医疗器械认知实践》课程应该作为BME通识课程，让学生去学习；该课程具有“广而浅”的特点，利用这种特殊性，让学生在还不懂专业知识的同时步入了医学仪器技能培养的领域内，通过逐渐接触专业领域内常识性问题，让学生知道自己将来的学习方向[4]，提升学生的学习兴趣。理论教学体系构建方案设计中通识课程的设置是必要的。
（三）理论教学体系构建方案设计――基础理论知识学习探究
以本科课程为主，进行专业基础课理论知识学习。理论教学体系构建方案中，专业基础课理论知识体系建设起到支撑作用，其促进知识体系融合，形成闭合知识链条。教材建设是前期工作，选择知识体系认知设计比较好的教程，或者课题组自行编选适用BME学生使用的教材；合理设计，增、删、减具体教学内容，提炼教材的适用度。课程群建设是基石，如普通物理学、电路分析与综合、电子学基础等，形成一个基础知识认知课程体系，支撑医学仪器技能训练计划工程的基础课理论知识学习。
（四）理论教学体系构建方案设计――深层次理论知识学习探究
以本科课程为主，进行专业课深层次理论知识学习。综合应用能力的提升，基本实验技能的养成，必然要进行诸如传感器学、集成电路、CPLD、单片机、程序设计、Matlab、医学信号采集与医学图像处理等专业课深层次理论知识的学习；否则，无法满足时展对医学仪器设备更新换代的需求。基础知识的学习是认知过程的前身，专业课深层次理论知识学习是后事之师。
（五）理论教学体系构建方案设计――先进理论与技术引入课堂教学探究
在本科课程学习基础上，将先进理论与技术引入课堂教学。BME教学体系的重要组成部分包括：电子应用技术、计算机应用技术、信号测量分析处理技术和基础医学知识等，其具有理论性、技术性和实践性都很强的特点；同时产品开发周期短、技术更新快，有必要将更为先进的、前沿技术理论引入课堂，培养学生具有一定分析问题、解决问题的能力[5]。
四、基于实验平台辅助教学系统设计研究
（一）辅助教学系统设计――基础验证性实验问题研究
基于实验平台辅助教学系统，以本科课程、基础验证性实验设计为基础。根据实验数量、名称、内容、目标要求等，进行电路实验设计与开发、电工学实验设计与开发、模拟与数字电子技术基础实验设计与开发等研究。目的明确，力求基础，养成思考问题习惯、培育实践动手能力、促进潜在开发意识、形成基本职业技能。
（二）辅助教学系统设计――虚拟仪器开发平台研究
基于实验平台辅助教学系统，开发虚拟仪器平台。实验室虚拟仪器工程平台（LabVIEW-Laboratory Virtual Instrument Engineer-ing Workbench），由美国NI公司推出，且以图形化编程语言为主的一种虚拟仪器开发平台；以LabVIEW为契机，可模拟实现常规医学电子仪器功能的基础上，并可适当开发出更多功能，应用虚拟技术来处理医学信号，使医学电子仪器模拟设计变得更加方便[6]。也可依托嵌入式医学仪器系统，充分利用该系统功能可靠、性价比高等优点[7]，开发相应产品，最后由模拟仿真到产品生产。虚拟仪器平台开发能力高低，是测试学生医学仪器实践技能的最佳手段。
（三）辅助教学系统设计――软件仿真实验问题研究
基于实验平台辅助教学系统，以本科课程为基础，进行各门课程的实验数据仿真实验设计。将实验室中的各类实验数据，进行验证性研究，对如何能够克服工作环境、人为、仪器设备等因素造成的误差问题进行探讨；在软件上是否能够跑通，如何选件，对电路设计进行可行性分析等，节省时间、节约成本，防止器件使用中的浪费，减少软硬件间调试问题。软件仿真实验设计技巧的熟练应用，是医学生对医学仪器软、硬件综合应用能力提升的体现。
（四）辅助教学系统设计――设计性实验问题研究
基于实验平台辅助教学系统，以本科课程、设计性实验为核心。根据实验设计意义、目标要求等，进行传感器学实验设计与开发、集成电路实验设计与开发、CPLD实验设计与开发、单片机实验设计与开发、程序设计实验设计与开发、软件仿真与Matlab实验设计与开发、医学信号采集与医学图像处理实验设计与开发、小型医学仪器实验设计与开发等研究。以问题设计为中心，开展探究式实验教学，促使学生第一时间了解学科最前沿科技进展，培养潜在科研意识[8]。
（五）辅助教学系统设计――医学仪器设备调试与操作水平能力提升研究
基于实验平台辅助教学系统，提升仪器设备调试与操作者应用水平。操作者必须了解、掌握其使用原理和应用方向，以虚拟仪器使用为例：虚拟仪器操作面板，与常规仪器设计具有相似性，如开关、指示灯等控制部件的图形化表示，通过操作、控制虚拟面板，从而完成对被测信号的采集、分析、存储、显示及输出等功能[9]。仪器设备基本信息、使用功能等基本知识的掌握，是医学生提高医学仪器设备调试与操作水平能力的前提。
（六）辅助教学系统设计――医学仪器设备故障诊断与维护能力养成研究
基于实验平台辅助教学系统，培养仪器设备故障诊断与维护者技能水平。维护者必须熟悉各类仪器设备结构构成、工作原理，以虚拟仪器使用为例：虚拟仪器主要由硬件和软件两大部分构成，虚拟医学电子仪器以计算机为核心，利用软件来完成生物医学信息的采集、处理、分析、显示等功能[10]。仪器设备结构构成、工作原理等知识的掌握，是医学生提高医学仪器设备故障诊断与维护能力养成的前提。
五、基于一体化实验平台推动教学方法改进
探索多种教学方法，提高学生的学习热情与效率，提高教学效果。如通过启发式教学，由原理结论教学转移到设备应用教学上来，再反作用于原理学习，调动学习积极性，提高学生解决问题的能力；采用比较教学法，让学生发现不同原理设备的共同点和各自设备自身的特点，引导学生发现医学仪器各原理及各设计方法的本质；争议讨论式教学，针对有争议的授课内容，安排学生课下查证，课上讨论，促进学生积极思考，激发学生学习的潜能；教学中要发挥网络技术优势，将教学融入网络世界中去，克服传统教学内容更新慢较慢等弊端[11]。
综上所述，为培养适应社会医疗服务发展需求，适应医疗设备辅助治疗、康复、预防、保健等应用功能要求的技能型人才，依托一体化医学仪器技能实验平台，提出教学体系构建设计方案是必要的；其为高校一体化医学仪器技能实验平台构建设计工作主体构成部分之一。
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关键词：人体脊柱；跌到冲击载荷；力学响应特性
胸腰段是人体脊柱易发生骨折部位之一，约有79.5%的脊柱损伤为胸腰段骨折，且多由高处坠落所致。由于该处损伤机制十分复杂，治疗费用昂贵，严重增加了患者家庭及社会的经济负担[1]。人体胸腰段有限元研究的主要方向为评价手术内固定与构建脊柱骨折模型，而关于脊柱保护器的研究集中于矫形治疗脊柱侧弯的领域。目前，临床对脊柱保护器的正确运用仍缺乏相应有的有限元研究[2]。本研究通过建立脊柱胸腰段模型，设计并建立脊柱保护器及三维模型，根据生物力学原理分析人体脊柱骨折机制，探讨保护人体胸腰段的有效途径。现报道如下。
1资料与方法
1.1一般资料 选取中国力学虚拟人数据集切片，共9000张图片，格式为冷冻切片。给予三维有限元分析，观察单一样本。
1.2方法 ①建立胸腰段三维模型：经中国力学虚拟人数据库提取软组织、骨等轮廓曲线，通过软件构建人体躯干模型，包括简化的躯干轮廓软组织，骨盆、肋骨、骶骨、脊柱等轮廓曲线，软组织应用Mooney-Rivlin超弹性材料，应用Hypermesh软件将几何面模型划分成网格，建立人体躯干三维仿真模型，截取T11～L12节段模型为观察对象。应用四面体单元划分模型中软组织与松质骨，三角形壳单元划分皮质骨。②建立脊柱护具模型：运用Hypermesh软件构建脊柱保护器模型，其形状贴合腰背部、胸腹部与双侧肩部轮廓，下缘与骶尾部水平持平。选用1 cm厚海绵材料与厚度为3 mm的聚乙烯硬性材料，要求具有韧性。为固定脊柱保护器，模拟束缚带，分别于腰部与肩关节前面两侧施以60N与80N的预紧力。③边界条件与加载：对照组胸腰段模型未使用脊柱保护器，而观察组应用脊柱保护器。两组模型均模仿真人体自高处坠落时坐骨着地情形，重力加速度设为9.8 m/s2，人体落地瞬间速度设为2 m/s，地面与模型之间摩擦系数为0.5。④采样等效应力单元：将胸腰椎横断面分为4个区，为中柱中心、前柱中心、后柱左右侧中心。取4个区域等效应力并计算平均值，予以分析。
1.3观察指标 对两组模型目标单元等效应力及应变进行赋值、加载、运算。
1.4统计学方法 采用SPSS19.0统计软件处理数据，采用Bartlett方差齐性检验模型中T11～L12椎体所受应力，P>0.1为满足方差齐性；采用样本t检验，P
2结果
2.1胸腰椎体所受应力变化情况 观察组各椎体受力较对照组均匀平缓，且各椎体所受应力较对照组均呈不同程度的下降，其中T11椎体降幅最小，T12椎体降幅最大。应用脊柱保护器后总体上减轻了胸腰段椎体所受应力。两组模型应力峰值最大的椎体均为L2，见表1。
2.2成对样本分析 配对t检验发现，T12段与L2段P分别为0.21、0.13，均P0.05，故此处应用脊柱保护器o显著差异，见表2。
3 讨论
胸腰段位于活动的腰椎与固定的胸椎之间，包括T11、T12、L1、L2四个节段。胸椎与腰椎之间关节突关节排列在解剖结构上由冠状位转化为矢状位，椎体受外力作用时其刚度迅速增加[3-4]。脊柱承受躯干与上肢垂直载荷后即刻传至胸腰段生理弯曲，再经骨盆传至双侧下肢，从而形成X形分布的应力，同时应力高度集中的X形中点正是胸腰段部位。由于自上肢传导的有害应力过度集中于胸腰段，无法迅速分散至骨盆及双下肢，故易造成胸腰段骨折[5]。
临床研究表明[6]，正常情况下，人体重心部位是脊柱椎体前缘，依靠后部韧带与肌肉的收缩力及椎体前方重力，形成一个力学天平，且支点为椎体。两端正常条件下处于平衡状态，但躯体受外力作用而导致重心前倾时，必然增加支点与重心之间的力臂，若需维持平衡状态，后部韧带与肌肉需产生强大的力量进行对抗[7]。脊柱保护器可尽量阻止重心前移，同时可增加后部肌肉后伸力量，以最大限度的平衡脊柱力学。本研究中脊柱保护器的主要作用原理如下[8]：①脊柱保护器可通过与腰围良好的贴合，将腰腹区覆盖，并均匀加压周围组织。腹部可作为密闭水囊，起到一定的缓冲作用，从而自椎旁肌分散并吸收由脊柱传导的应力，最终减轻脊柱的应力。②脊柱保护器通过对躯干前倾的有效抑制，促使重心后移，可起到良好的平衡作用。③脊柱保护器可跨过包围腹部的腰围与双肩的肩带，通过预紧力对躯干起到束缚的作用，进而较好的分流应力。本研究发现，两组椎体应力均分布于L2椎体后缘、椎板周缘、双侧上下关节突处及双侧椎弓根处，这与大多数学者关于胸腰段应力集中部位的研究结果相似。另外，观察组各椎体所承受的应力较对照组明显降低，其中T12与L2段降幅最为明显，P均
综上所述，基于有限元的分析结果，对比研究两组模型冲击下载荷力学的响应特性，运用脊柱保护器可有效分散、减小脊柱胸腰段不良应力，能够较好的保护脊柱胸腰段，值得应用。
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关键词:生物医学信息检索;双语教学;高等教育
0前言
21世纪全球经济一体化，科学技术飞速发展，英语作为国际上的全球化通用语言，其重要性不言而喻，它发挥的马太效应已经愈来愈明显。而我国传统的英语教育更侧重于理论知识的学习，对更为实际的语言应用能力则有所忽视，尤其是专业英语的教育存在较大的空白，导致相当多的学生在专业领域内英语的实际运用能力有限。但是现如今，无论是各类型企业还是科研机构，对同时具备良好的专业知识和高水平的英语应用能力的人才的需求非常大。可以说，作为高层次的人才，仅仅具备专业知识，而英语应用能力存在短板会极大地限制专业水平的进一步提高，降低国际交流与协作的效率，对职业生涯造成无法低估的伤害。高等教育应从多方面入手，努力培养有国际视野的“专业+英语”复合型人才，满足这一需求。双语教学作为一种与国际接轨的教学模式，一方面有利于提高学生的英语学习能力，另一方面可以更快速更全面地获取专业相关的科技进展，有利于提升学生的专业水平。而生物医学信息检索是一门关于信息获取、知识更新的课程，只有当学生具备良好的英语能力，才能更高效更全面地获取最前沿的信息，学习最先进的知识，更好地服务于生物医学行业。将双语教学应用于生物医学信息检索，是一个事半功倍的方法。①②笔者在生物医学信息检索的双语教学实践中，总结了一些方法与技巧，并对其潜在的问题提供相应的解决方案。
1方法与技巧
1.1精选教材且及时调整课程难度
“工欲善其事，必先利其器”，双语教学的首要问题便是双语教材的选择，教材选择的好与坏，直接影响着教学效果的好坏。教育部高等教育司曾提出：“在有条件的高等学校的某些信息科学和技术课程中推动使用国外优秀教材的影印版进行英语或双语教学，以缩短我国与国际先进水平的差距，同时也有助于强化我国大学生的英语水平。”原版外文教材在内容上更具有前瞻性、专业的前沿知识也更加规范和优越，更利于学生接触到新知识，选择原版外文教材也是营造全英文环境的一个有利措施，可以高效率地学习专业词汇的使用、专业内容的表达。但是，到目前为止，我国的生物医学信息检索的双语教材选择比较少。而直接采用美国等发达国家的生物医学信息检索原版教材，其课程内容并不一致，而且由于国外教材是按照英文的思维方式编写的，对于学生来讲难度较大，会对学生造成很大的学习压力。综合以上原因，我们在授课中参考了国外的一部分原版教材以后，自编了适合学生全英文的教材和练习。该教材兼顾学生按教学大纲要求掌握专业知识和基本技能,重点强调与现行的生物医学前沿进展的联系。最后在教学实践过程中，根据学生的学习和掌握情况随时进行修改和调整。
1.2多媒体教学结合上机实践
现代计算机和网络的普及大大减轻了双语教学中的困难。随着网络技术的发展和网络信息资源的大幅度增长，生物医学信息检索也更多地在网络上进行。为了配合这一现实的应用现状，我们在教学中采用了教师多媒体讲授和学生上机实践相结合的方式，旨在让学生们能摆脱纸上谈兵的桎梏，充分地将字面的知识固化为自己掌握的本领，能利用网络进行生物医学信息的检索。教师在教学中利用课件控制，对临场情况做出及时的响应调整教学策略和学习内容，以适应动态教学环境所带来的变化。在多媒体演示教学环境中，老师可将操作过程和所得到的结果展现在学生面前，让学生亲自动手操作，以使学生对知识的理解更加具体透彻。上机实践使得整个教学环境由静态向动态转变。这个方式一则是充分发挥学生的积极主动性，从老师“教”转化为学生“学”，二则有利于学生将理论学习和技能提升有机地结合在一起。这一方式在没有增加学时的情况下，本科生的生物医学信息检索课程的教学质量有了比较大的提升，得到学生的普遍好评。
1.3小班教学增强师生交流
双语教学要考虑到学生之间的水平差异，采用小班教学的模式。我们在教学中发现双语教学的最大困难在于学生之间存在专业英语水平的差异，尤其是对于生源来源广泛的民族院校，这种情况尤其突出，教师如何平衡这种差异、并且及时调整教学的进度和难度是重中之重。而小班教学的方式能够保证信息的充分交流和师生的顺畅沟通，有利于增进学生对专业知识的理解和应用，也可以给授课老师及时反馈。小班教学可以营造一个良好的每个人都可以参与其中的双语氛围，获得更好的教学效果。
2问题与对策
2.1加强专业英语学习
笔者在双语教学实践中发现，教学效果的好坏很大程度取决于学生自身的英文水平，尤其是专业英文水平。当学生的专业英文水平有限的时候，会出现不能理解关键词的准确含义、无法阅读摘要的主要内容，进而不能获得所需要的信息。在这种情形之下，无论老师如何讲授信息检索的原理，介绍信息检索的方法，对于学生来讲，都会出现茫然不知所措的状态。比如说指定检索癌症相关信息，部分同学只知道cancer可以表示癌症，不知道还有tumor、carcinoma也可以表示癌症，并且词义在医学领域存在差异。再比如，在表述胃癌的时候，可以用stomachcancer，也可以用gastricCancer。针对这一情况，笔者在授课之初会详细讲解MeSH（MedicalSubjectHeadings），即由美国国家医学图书馆建立的一套完整详细的生物医学领域的主题词库。同时，笔者也建议先导课的专业课老师在授课的过程中，尽量采用全英文幻灯片展示，中英文对照学习的方式。上述措施可以有意识地帮助学生扩大专业词汇量和帮助学生理解专业描述，进而帮助学生克服双语教学中的最大障碍。这是从根本上解决双语教学对于学生来说较为困难的方式，也唯有真正具备良好的专业英语水平才可以从本质上掌握生物医学信息检索的方法，才能够满足今后的学习和工作的需求。另一方面，对于生物医学数据库的英文界面不熟悉才会增加学生学习的难度。笔者比较困惑的是，在上课之初，一部分同学不太理解starmenu的含义，对于全英文界面的数据库NCBI（NationalCenterforBiotechnologyInformation），ScienceDirect，Highwire，以及软件Endnote初次接触的时候更是如同看天书。这本身并不困难，但是会极大地增加学生的心理压力，所以这需要授课老师对界面进行详细的讲解和介绍，并给予学生足够的时间去熟悉界面，达到能够熟练掌握的水平，消除学生的畏难心理。
2.2循序渐进
为了避免在学习过程中，学生出现习得性无助的情况，双语教学一定要采用循序渐进的方式进行。切忌一开始就加重学习任务加大学习难度，这样的结果是多数同学会跟不上老师的进度，产生严重的厌学心理，进而会完全放弃这门课程的学习。教师授课以前需要对学生的英文水平和专业覆盖面有一个大概的了解，和学生沟通交流他们的学习兴趣、需求和困难所在，并根据获取的信息结合教学大纲及时调整授课的内容、重点和难点。当学生第一次接触到该门课程的双语学习时，教师需利用其最初的新奇感和参与意识激发同学们的学习兴趣，从简到难的学习进度中，让同学们自主地参与到课程的学习中来，收获到成功的喜悦是进一步深入学习的强大动力。教师在课堂讲授中要循序渐进地增加英语表达的比例，在遇到部分专业词汇时需要做详尽的中文解释；在遇到英文表意较为复杂的情况也需要辅以中文指导，全场和学生保持沟通顺畅，把握教学难点和内容。双语授课不能单纯为了英文表达而表达，忽视了学生在课堂上专业水平的提升。同时也可以让学生自发组成学习小组，让英语基础比较好的同学带动其他同学的学习，同学之间互相促进互相合作，形成一个良好的互动氛围，从教师的“教”彻底转变为学生的“学”，让所有的同学参与到这个过程中来，避免个别同学落后于集体学习进度的情况。
3结语
双语医学信息检索这门课程既有利于学生英语应用能力的提高，同时也有利于学生专业知识的扩展和深化，可以极大地增强学生在今后的深造和就业中的竞争力。虽然这门课中还存在很多问题有待我们做进一步思考与改进，但是只要我们勇于拓新，这门课一定会发挥其作用、展现其价值。随着高等教育中教育理念的更新，双语教学在医学信息检索教学课中的运用会真正服务于学生，服务于社会。
注释
①肖凤玲.医学信息检索课双语教学探析.科技情报开发与经济,2009.19(36):149-150.
关键词： 步态研究 研究方法 正常步态 不正常步态 应用
人出生后大约12―15个月就开始独立行走。此后一生中，步行成为人体活动最基本的方式之一，人的步行姿态在一定程度上是与人体所处生物学因素及环境因素相互作用的体现。步态分析是对人体步行从运动学、动力学、肌肉工作特征及其运动控制等方面，进行系统的分析研究。研究者们通过对步行姿态（步态）的研究，对人的行走功能进行评定、对疾病的恢复效果进行评价、对不正常步态进行矫正、对行走辅助功能提供参考。步态研究已经成为生物力学及医学界的一个重要课题，国内外学者们对此做了广泛而深入的研究。本文通过对步态研究的方法、研究进展等方面作综述，希望为以后步态问题的深入研究提供参考。
1.步态研究的方法的发展
随着人类科技的进步，步态研究的方法在不断更新。从原始的肉眼观察、简单工具测量到应用数码摄像技术、计算机模拟，到目前最为先进的步态系统研究方法。方法的更新和进步使步态研究更加准确和丰富，为人类的健康作出了巨大的贡献。
1.1肉眼观察法
19世纪德国生理学家webers兄弟首先发表了对人体的基本位移形式―步行的研究。由于受到当时条件的限制，他们采用了观察法，通过素描及绘画的方法对步态进行了描述［1］。这也是较早对人体步态的研究之一。很显然，这种方法的精确性差，而且仅能够粗略地描述人体的步态。所以，这种方法随着时代的发展已经不再为人们所采用。但是，他们的研究方法引发了人们对步态研究的无穷探索。
1.2走纸法［2］
走纸法是一种较为古老的步态研究方法。它是通过对测试者所走过的足迹进行测量，借助简单的工具进行步态分析的方法。这种研究法所能得到的参数很少，而且测试的工作量较大，且因为测量工具问题误差较大。至今，这种方法逐渐被淘汰。从研究方法学来说，这种方法是人类利用测量工具研究步态的开始。
1.3摄影摄像法
随着科学技术的发展，人们开始利用性能较高的摄影摄像技术分析人体步态。使用两到三台互相垂直的摄像机对人体正常步行进行拍摄。然后利用计算机分析系统对步态参数进行测定。这种方法的精确度较高，参数分析的范围比以往任何方法都要大。通过这种方法，我们可以得到步态的时间、空间、时间―空间参数，包括人体步行时的重心曲线，肢体各关节的运动曲线等。通过这些数据，我们可以对人体步行的稳定性、协调性、节奏性、对称性进行评价，从而为疾病恢复、步态矫正、假肢研制等提供重要的参考。这种方法的缺点是反馈速度慢，以及对一些力学参数的测定无能为力等。所以目前研究者主要用摄影摄像法与三维测力台配合使用，使研究更加全面，更加有说服力。
1.4三维测力台法
这种方法是让测试者在测力台上按测试要求正常步行，测力台的内部的电阻受压后，应变片因拉伸或压缩而产生电阻的电信号变化，通过放大后进入连接的计算机处理［3］。通过这种方法，我们可以获得步态的力学参数，如足底压力分布、空间各方向的分力、与地面的支撑反作用力等。通过这些参数，我们可以对行走的稳定性、对称性等进行评价。目前这一技术已经比较成熟，典型的有kistler测力台和AMFI测力台。测力台所得力学参数与数码影像分析所得的时空参数相结合，综合人体相关生理知识，我们已经能够对步态进行较为精确的描述。
1.5步态分析系统法
它由计算机、测力板和测角仪组成，利用随身携带的单片机，记录由测角仪测得的关节角度信号，并由与测力板以及安装在步行道上的压力开关相连的光电装置，控制单片机和测力板的同步周期采样，测试完毕后，用串行通讯方法将单片机的采样信号输入计算机处理，而整个步行采用无电线连接测试，并针对以往简易步态测试装置不能确定人置的不足，建立了能确定着地足位置的积分方程，再利用测角仪测得的关节角度信号和用多刚体力学建立的人体步行运动学、动力学程序，使得它像各种先进的红外步态分析系统一样，计算出步行的各种能量变化、人体行走位置、关节受力和肌肉力矩等。我国也开展了各种简易步态分析系统的研究，较有代表性的工作有：微机化步态分析系统［4］和靴式步态分析系统［5］。
2.步态研究的进展及对人类健康所作的贡献
2.1对不正常步态的研究及对人类健康的贡献
所谓不正常步，即步态特征的变化超出正常范围。whittle（1996）列出四点被视为不能正常行走的特点，一是两腿不能交替支持人体重量，二是在单腿支撑时不能静力性或动力性保持平衡，三是摆动腿不能前摆到一位置上从而变为支撑的作用，四是力量不足以令下肢移动的同时带动上肢。异常步态有时很明显仅凭肉眼观察就可看出，而有时必须通过实验仪器才可以得出步态异常。
近年来，以步态分析的方法来评估及治疗肌肉骨骼和神经方面的研究发展迅速，并由此进一步推动了对不正常步态的深入研究。这方面的研究很多，如刘永斌［6］等人对三截一瘫残疾者进行步态测试，以反映人体行走姿态变化时间历程的周期、时相及反映支撑反力的三维离曲线为基础，用特征函数的基本概念进行归类组合，提出5个相应的经验公式，以此对三截一瘫患者的行走功能进行评定。Rozendal［7］等通过三维步态分析系统提供三维平面的地面与反力的向量图，绘出偏瘫病人足―地接触力的向量环，可以发现健侧和患侧下肢的力量环和形态明显不同，借此可客观评定步态异常机理。Granataetal.（2000）［8］通过步态分析，研究延长肌腱的治疗方法对儿童脑瘫病人的影响，等等。除此以外，临床步态实验室也在不断增加。对于不正常步态的研究，可以帮助早期偏瘫、脑瘫等功能性疾病的诊断，还可以通过矫正促进疾病的恢复。医学界正在越来越多地应用步态研究成果为人类健康服务。
2.2对正常步态的研究及应用
一个正常的步态周期，通常由脚跟着地开始，至同侧脚跟再次着地为止，包括支撑和摆动阶段［9］。对正常步态的研究主要是从步态的时间、空间、时―空、力学等参数入手研究各年龄段、各类不同职业的群体、不同形体特征的步态差异，对人类的步行规律及相关影响因素进行探讨。
国内外研究主要集中于老年人、儿童等特殊人群的步态。而对于成年人特别是与步态与运动能力的关系的研究较少。如Hills and parker（1991）［10］研究表明身高与步幅显著相关。Mann and hagg（1980）研究表明，正常儿童以自然步速行走，支撑时间是整个步行周期的62%，且支撑时间似乎并不随年龄而变化。只有在步行节奏改变时，如跑或快速步行时变化才比较明显，其他学者的研究也支持了这一点。另外，granata，abel，anddamiano（2000）［11］对下肢关节角度和关节角速度的变化做了研究，指出步行时关节角度的大小是与肌肉的活动和发力是相关的。北京体育大学赵芳、周兴龙等（1996）［12］分析139名普通中老年人在正常步行下的步态，其目的是研究从中年到老年这一衰老过程步态指标的变化，希望能将步态指标作为中老年人体质衰老的评价标准。另外，一些学者对肥胖儿童、长期负重、高跟鞋等对步态的影响也做了一些研究。这些研究对于人体步态矫形，塑造人的形体美，以及利用人体步态参数为肢体残疾者制作合适的假肢，促进青少年形体的健康发展等起到了巨大的作用。不足的是对健康成年人步态与身体功能、步态与人体运动功能关系的研究还较少，相信随着研究手段的日益完善，这方面会取得较大的进步。
3.讨论
3.1随着科学技术的发展，对步态研究的方法也日益完善。从原始的观察法、走纸法等发展到准确全面的影像技术、测力台技术和步态测试系统。国内外很多学者仍然在努力尝试研究更为科学的研究方法，并且陆续有报导。另外，因应医学上对病态步态分析应用的要求，临床步态实验室不断增加，并且朝向实用性、准确性、系统性、低成本方向发展。
3.2随着研究方法的不断进步，步态研究也在不断深入，通过对正常步态从时间、空间、时间―空间、力学等参数的测定，对人体正常行走的规律及不同人群的步态特征的研究也取得了很大的成功。对一些特殊形体如肥胖、长期负重及等人群的步态也开始研究。这些研究对评价人体行走功能、矫正不正常步态等提供了科学的依据。病态步态方面的研究如“三截一瘫”者步态，为科学诊断及恢复治疗、恢复评定提供了重要参考。不足的是，对步态与运动功能的关系，健康成年人步态与身体功能的关系等的研究还较少，希望这方面能够引起研究者的重视。
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【关键词】 椎体；生物力学；横截面积；扫描法
目前，应用生物力学指标对骨骼的相关性能进行描述是十分有效的研究方法之一，在运动医学及骨质疏松症领域进展较快，特别是在动物实验中，直接通过对动物骨标本进行生物力学相关指标测试，观测相关指标的变化，即可得出机体骨骼性能变化的情况。骨生物力学检测指标中，极限强度、破断强度及结构刚度均由相关检测数据计算得出，而这其中，横截面积是极为重要的数据，通过一定的方法计算出骨骼受力部位的横截面积就显得非常关键了［1］。
通过观察实验动物(如大鼠)股骨的生物力学性能指标的变化可以推断其皮质骨性能的改变，推断松质骨性能变化通常则是观察其腰椎生物力学指标的变化。目前，椎体横截面积的计算方法是根据阿基米德定理通过椎体的浮力计算所得，此方法技术成熟，应用最为广泛，已经得到普遍公认［2，3］。
具体测试过程为：首先用游标卡尺测量出椎体的高度(H)；用分析天平称取椎体湿重(G1)，再应用分析天平称取椎体浸没在蒸馏水的重量(G2)，求两重量之差(G1-G2)即可得椎体在蒸馏水中所受浮力(F)，水的密度(ρ)与重力加速度(g)的乘积再除椎体在蒸馏水中所受浮力(F)，数学公式表述为F/ρg，即可得到椎体体积(V)；最后求椎体体积(V)与椎体高度(H)，数学公式表述为V/H，即得到椎体的横截面积。总的数学计算公式可写为： (G1-G2)/ ρg H从上述计算椎体横截面积的描述中我们不难看出其中的计算过程比较麻烦，由于实验中称取椎体浸没在蒸馏水中的重量一般均应用精确度较高的分析天平，而分析天平在测量时要求较高，如干燥、空气流动较小等，在应用分析天平称取椎体浸没在蒸馏水中的重量的实际操作中就显得过于复杂，而且因为干扰因素相对多，也可能造成误差相对较大。而在动物实验中，应用最广泛的大鼠椎体的体积小、重量轻，这样的小标本在具体操作中显得很不方便。另外，椎体生物力学实验中，实验前椎体标本需要作一定处理，目前通常的处理方法是处死动物后取出腰椎，剪除椎体上下椎间盘、棘突及附件，并用细砂纸打磨成上下平面平行且与纵轴垂直的三棱柱［4］。正是因为这样的打磨手段，然后通过浮力的方法检测，这样不可避免地会产生与方法不够严密相关的误差。因为椎体外层较薄的皮质骨在打磨中受损甚至完全去除，这样在将其浸没水中测量计算其体积时，水将会进入与外界相通的松质骨间隙中，造成计算所得体积值比真实值偏小，这样就会造成最终计算所得到的椎体横截面积偏小。因此我们认为此方法不仅有操作上不方便的缺陷，而且造成的误差可能会较大。
正是基于上述考虑，我们对传统方法进行了一些改进，设计了一种便于操作的计算椎体横截面积方法，我们将之称为“扫描法”。具体操作方法如下［5］：将磨制好的椎体竖直置于扫描仪上，经扫描后存储BMP图像。分别扫描椎体上下两底面。然后采用Photoshop7．0图形软件处理系统对其进行分析处理，所得结果再经SP专用软件分析计算上下两底面面积，两底面面积求平均值即为椎体横切面积。扫描后通过电脑处理直接求出椎体横截面积。
“扫描法” 在椎体生物力学实验中计算其横截面积相对目前常用的传统方法不仅具有着操作方便的优点，而且此方法是通过扫描，然后通过图像直接计算得出结果，这样就避免了操作过程中可能产生较大误差的步骤。
“扫描法”在计算椎体横截面积中有着传统方法所不能及的优点，不仅简化了相关科研实验的步骤，大大提高工作效率，而且可以最大程度减少误差，提高实验的准确程度。所以我们认为此方法可以在相关研究中推广应用。
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[关键词] 骨关节；创伤治疗技术；组织工程学；康复新理念
[中图分类号] R68 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2013）02（c）-0016-03
骨骼对人体有着重要作用，如果人体骨骼健康得不到保证，人的健康就会受到巨大影响。随着社会的发展，骨关节创伤的病例也在不断增加，但是骨关节治疗技术伴随着科技的进步得到不断提升。对于骨关节的治疗有了更新的理念，对于骨关节创伤的治疗依然需要引起更多的重视，明确影响骨关节创伤修复的各种因素，不断进行创新、发展新技术，做好相关护理工作，促进骨关节治疗技术的不断提高。
1 骨关节创伤简述
骨骼作为人体的重要部分，同时也是一个十分重要的器官[1]。作为人体结构的一个支架，骨骼有着至关重要的作用，负责人体支持、承重以及造血、贮钙和代谢的相关功能。骨关节创伤较为常见并且较为严重，而且具有较高的伤残率，其主要涉及人体的脊柱、四肢等部位。骨与关节损伤所造成的关节活动受到限制和骨质疏松等一系列问题更是对人的日常生活、学习与工作都有严重的影响[2]。骨关节一旦受到损伤，人体自身的许多活动功能会受到限制，而且所需要的康复治疗周期通常很长，但是只要及时并且有效地治疗，通常可以有最大程度的恢复。随着近几年的医学水平的不断提高，科学技术不断发展，临床对于骨关节创伤的治疗水平也得到了大幅度提高，并且可最大程度地避免并发症和后遗症，特别是术前与术后关节的挛缩和部分功能的受限，减少了以后为改善功能而二次治疗的手术过程。骨关节损伤的恢复过程是循序渐进的，是一个自然的恢复过程，而适当的正确的康复治疗会有助于缩短骨关节的恢复时期。
2 影响骨关节损伤康复效果的因素
骨关节损伤造成的一系列损伤的恢复，需要一个较长的恢复时期，不能够急功近利。骨折愈合因素、关节和软组织的损伤以及不合理的固定与活动都对骨关节的恢复情况有一定的影响。因此，临床应本着减少后遗症及并发症、提高骨关节恢复效果的原则，结合医疗康复和其他的康复措施共同实施的方法，来保证骨关节损伤能够恢复到最佳效果[3]。
2.1 骨折愈合因素
骨折愈合需要经过一个漫长的阶段，首先是肉芽修复，其次是骨痂的形成与成熟，最后是骨折骨的重新塑形。因此，为了确保骨折处的顺利愈合，需要正确的固定为其塑形。目前，我国已经在骨科手术中采用了许多优质的器材，对骨折骨进行固定，但是骨折骨的上、下关节仍会存在活动从而造成二次损害[4]，尤其是靠近关节的骨折，还有关节处的骨折，都是对于骨折肢体的恢复不利的因素。
2.2 关节损伤因素
关节内的损伤包括许多方面，主要是关节内骨折和关节内滑膜的损伤，还有关节面的粗糙所引起的疼痛加剧，关节软骨的损伤加快。特别是软骨盘的损伤，更容易影响关节功能的运转，并会伴随着难以忍受的疼痛；关节的稳定性主要是受韧带的影响，而对于关节的运动功能又由稳定性决定，故关节滑膜的损伤所导致的急或慢性炎症会对关节的运动功能有必然的影响[5]。
2.3 软组织损伤因素
受目前科学技术的限制，临床还不能对软组织损伤的轻重程度做出较为准确的判断，临床医师通常是根据以往的经验与知识来进行判断，因此，误诊及治疗方法不当的情况时常发生。受传统方法的不良诱导，对于软组织损伤的处理方法往往采用外固定，会造成软组织的恢复不完全，为以后再次损伤和运动过程中疼痛埋下了隐患。
2.4 疼痛
关节疼痛有多方面的原因，包括损伤本身、损伤后的关节因创发性而引起的关节炎，还有因组织损伤或修复不完全所导致的慢性炎症，这些都会拖延恢复的过程和影响恢复的效果。
2.5 固定
依靠现在发达的科学技术，在大多数骨科手术中，需要限制关节活动的骨折处明显减少，目的是不影响患者的正常生活，同时，也为创伤处的恢复留下足够的运动空间。但是，临床总是存在特殊病例因关节骨折处受限制而造成生活上的不便[6]。为确保损伤组织的正常恢复，需要在术后对其进行合理的固定，限制其活动，以避免二次损伤。
2.6 不合理活动
对于运动训练，不合理的运动量会造成撕裂的组织得不到恢复，这是造成损伤后功能受到限制的主要原因和引起慢性疼痛的主要因素。如果早期就进行强度大的训练活动，会对组织的损伤恢复起到相反的作用；而在损伤的后期如果为了改善功能，已经被修复的组织可能会因大强度的训练而重新被撕裂，如果产生了新的粘连，相关的关节功能可能就被影响，使得最终的关节恢复陷入了绝境[7]。
3 骨关节创伤治疗技术应用分析
四肢创伤是骨关节创伤中的最为常见的一种伤病，占所有骨关节创伤的60%～70%，其中以四肢骨折以及关节脱位最多见。近年来随着技术的进步和科技的发展，医疗水平有了长足的进步，且治疗观念以及方法都有了很大改善。对于骨关节创伤的治疗，很多都是按照复位、固定以及进行功能恢复相关锻炼进行的。这种治疗方案的核心环节是固定，随着相关技术的发展，这种治疗技术在理论以及相关方法上都得到很大的提升，同时在实践中得到很大的成功[8]。此种治疗方案在治疗过程中也存在一定的问题，这些问题值得研究。首先需要考虑的是应力遮挡效应，应力遮挡效应可以导致钢板下组织缺血，进而引起骨质疏松。交锁髓内钉固定以后，也会在相应的骨折部位出现应力遮挡效应，这就增加了对骨折进行修复的困难。因此，在进行治疗时，需要特别注意局部软组织供血以及加强对骨膜的保护。
非手术治疗技术在临床中得到了大量的应用，包括夹板、支具疗法以及锥点状钢板和支撑式固定等，同时还包括动力式交锁髓内钉以及骨外固定器等相关技术的应用，其不仅可以帮助患者很好地恢复，也解决了很多难题。我国早在20世纪五六十年代就已经开始使用小夹板以及支具疗法，并取得了一定的效果。但是在使用的时候缺乏合理的限制，导致由于滥用出现了很多并发症，同时进一步影响了这一技术的不断深入和发展。20世纪70年代，国内外的知名教授设计出了各具特色的骨外固定器，而且在现代四肢骨折的治疗中起着更加突出的作用。当前，随着骨科微创技术以及骨外固定的治疗技术得到了迅速的发展和提高[9]，骨关节创伤的治疗将会是更加的合理，治疗技术也会不断提高，尽管当前的骨外固定技术依然具有很多不完善的地方，但是，其特点一定会得到很好的推广。
4 组织工程学及基因治疗发展展望
近20年以来，关于细胞生物学以及生物材料学的相关研究都获得了很大的进展，而且随之诞生了一门新兴的学科――组织工程学。组织工程学的发展对骨科疾病的治疗有了很大帮助，可以实现骨的再生以及完成骨损伤的修复，同时也为相关问题的解决提供了全新的思路和方法。
当前，基因治疗在创伤性骨折的研究中具有较高的热度，国际上很多学者都在进行相关研究。这种治疗方法的实质就是将目的基因完成向关节骨膜以及软骨细胞中，并以此达到抑制软骨损坏的目的，同时促进软骨合成。这种方法的实施，主要依托于目的基因的精确转入靶细胞，并且在稳定的环境下，准确的表达信息。在相关组织以及骨细胞的修复再生过程中，很多基因治疗成果以及临床研究都来自实验研究，但是已经展示出十分诱人的前景[10]。
虽然通过组织工程学的研究和发展为当前的骨关节以及骨损坏相关问题的解决提出了新方法以及新技术，但是很多问题依然需要继续研究以待解决，如细胞老化和生长因子的恰当发挥以及基因突变的相关问题等。总之，组织工程学以及基因治疗技术治疗方法目前仅仅局限于实验研究阶段，因而基因治疗技术在今后的发展中依然是值得重视的研究课题。可以预计，随着医疗水平的不断发展，骨关节创伤的治疗技术一定会得到很大提升。
5 骨关节功能康复新理念
骨关节功能的修复以及重建主要是为了恢复其原有的生理功能，同时又强调将手术、功能训练以及假肢矫形器进行有机的结合。传统观念缺乏对康复的正确认识，忽视了康复训练过程中的手术作用，而手术治疗是康复过程中的重要环节以及手段。而且康复训练作为一个长期的工作，需要具有过硬的心理素质以及耐心，而且治疗过程也更加复杂，因而在治疗过程中及时的进行准确评估[11]，加强与患者家属的交流和沟通，尽量取得他们的配合以及理解，对治疗的成功有着积极重要的作用。
另一方面，针对现在的科学发展趋势，微创康复的理念已经逐渐开始成为人们关注的焦点，但是在临床上却很少有人提及“微创治疗”。实际上，如何将骨关节功能和重建医疗的损伤降低到最小[12]，使得患者的身、心两方面都受到最小的损害，至今仍是该领域最为重要的研究课题。同样不可忽视的是康复过程中所伴随的疼痛感，利用电刺激来为外周神经定位使之持续置管神经阻滞麻醉是当前最为有效的控制疼痛的选择。简而言之，对于疼痛的控制是个极其复杂的问题，根据最新的临床研究证明，控制骨科疼痛的最有潜力的发展方向就是多学科、多种药物结合，利用生物-心理治疗的模式，这是以后值得重视和研究的方向。
骨关节康复的主要途径除医疗技术外，还必须正视团队合作和患者内心的心理活动以及整个社会对其的影响，并需要站在一个较高的高度，通过正规地系统地确定长期的治疗方案，严谨有序地实施整个的治疗计划。
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