时间:2023-12-22 11:21:16
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篇生物医学工程的发展,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。
电子学、光电子学、计算机技术、物理学、化学、精密仪器制造等科学技术的高速发展,对现代医学产生了极大的促进作用,生物医学工程就是在这些技术背景下产生的新型医学分支学科。生物医学工程利用现代工程技术来对人体进行研究,分析疾病的机理,从而制定有效的治疗措施,极大提高了现代医学的治疗水平。但是,我国在建设和发展生物医学工程学科的过程中,也遇到了一些问题,必须对这些问题加以解决,才能够促进生物医学工程学科的发展。
1生物医学工程的发展历程
生物医学工程的历史可以追溯到20世纪50年代,起源于美国。这一学科一经产生,就迅速受到世界各国的重视。1965年,国际医学和生物工程联合会建立,后来改名为国际生物医学工程协会[1]。生物医学工程之所以受到世界各国的重视,是因为具有广阔的应用前景,能够产生极大的经济效益与社会效益。生物医学工程将现代科学的技术成果与医学联系起来,极大地提高了人体对疾病的预防水平和治疗水平。欧美等地区的先进国家,在20世纪70年代初就已经成立了针对这一学科的研究部门,负责生物医学工程学科的发展与建设。而我国的生物医学工程起步相对较晚,而且应用范围比较窄,仅限于医院设备保管和维修、医疗物资采购等方面,生物医学工程学科的建设还有很大的提升空间。
2我国生物医学工程存在的问题
我国在生物医学工程的学科建设方面起步比较晚,应用也处于初级水平。导致这种局面的原因主要来自于以下2个方面。首先,历史遗留的体制问题。我国的各级医院,负责生物医学工程的科室没有统一的名称,也没有明确的职责范围,各级医院都是根据自己的理解,设定有关部门的名称、职责范围、人员编制、归属单位等情况,具有很大的随意性。有些医院的生物医学工程部门只负责医疗设备和物资的采购,对医疗设备进行维修,而另一些医院的类似部门,不仅要负责医疗设备和物资的采购,还要负责生活用品的采购;有些医院的生物医学工程部门由医务处来管理,而另一些医院却将其列为后勤保障处的管理范围。这种学科建设上的混乱,极大程度地妨碍了生物医学工程的发展,导致人们对其产生了偏见,没有意识到生物医学工程的重要意义。其次,人员编制问题。我国很多医院在设立生物医学工程的相关部门时,为了方便医疗设备的维修,聘用了一些电工、钳工等专业维修人员。然而随着现代医疗技术的发展,医疗设备越来越精密,这些维修人员的水平已经远远不能满足生物医学工程的需要。如果医院不能够加强对员工的培养,建立起一支理论知识扎实、实践能力强、能够规范应用现代医疗技术的人才队伍,就会导致人员冗余,许多专业能力不足的人占据岗位,真正的人才难以被引进,不能对生物医学工程的发展起到促进作用。
3我国生物医学工程的发展策略
3.1明确生物医学工程的职责范围
在一些生物医学工程发达的国家,医疗、护理、医学工程已经成为了医院发展的3个主要方面,这3大部门共同构成了现代医学的技术体系[2]。而在我国,医学工程的地位远远没有达到与医疗和护理平齐的地步,应用范围还比较狭窄,医学工程的作用还没有得到充分发挥。为了改变这种现状,我国的医院必须调整观念,强化对生物医学工程的建设和管理,明确地划分医学工程部门的工作范围,不仅要负责医疗设备的采购、安装、维修保养,还要做好下列工作。首先,医疗设备的安全性能调试。比如,目前我国医院所运用的先进医疗设备大多数依靠国外进口。但是,医院在引进设备的时候,往往只关注设备的技术水平和价格高低,忽视了医疗设备的插头问题。由于国内外医疗设备的插头标准不同,所以忽视插头问题,很容易导致花费大量资金引入的先进医疗设备无法在国内应用。另外,还有医疗设备的安全等级控制、设备之间的相互干扰问题,这些都是医学工程部门的工作内容。其次,医疗设备的保养。医疗设备的保养包括静态保养和东泰保养两个方面。静态保养就是建立医疗设备的维护保养制度,对设备的存放环境进行整顿;而动态保养则是根据设备的使用、消耗、故障情况实时进行的保养,比如检查设备的运行状况,及时进行故障诊断和维修,更换损害严重的部件等等。
3.2完善医疗设备的管理制度
在我国很多大型医院,都具备各种先进医疗设备,其固定资产的总额甚至能达到几百万、几千万。但是,这些医院当中,都存在一个共同的问题:只重视医疗设备的采购,而忽视了医疗设备的管理,医疗设备的管理制度不够完善,难以发挥医疗设备的最大性能,导致医疗设备闲置或者损坏。对此,我国的医院应当积极完善医疗设备的管理制度,以便能够最大程度发挥医疗设备的性能。比如说,将医院所有的医疗设备集中起来进行管理,而不是将医疗设备分属于各个科室,在各个科室需要使用设备的时候进行租赁。通过这种方式,就能够有效避免医疗设备的闲置状况,而且方便了医疗设备的统一维修与保养。
3.3加强专业人才培养力度
生物医学工程具有极高的科技含量,与众多高新科学技术成果都具有密切的联系。所以生物医学工程的从业人员也要具备相当高的科学素质,在具备应有的医学理论知识的同时,也要能够对各种先进医疗设备进行正确、规范地操作,制定针对患者身体健康状况的分析报告[3]。为了满足生物医学工程的发展需求,医院必须加强人才队伍的建设,着力培养生物医学工程的专业人才。医院要与各大高校进行合作,建立人才的引进机制,同时加强对内部员工的培养,制定激励制度来提高员工的学习热情。
由于我国起步较晚,目前我国医院中生物医学工程的作用和能力远远落后于发达国家。多数医院设备科(器械科、仪器室等)的功能只是局限于仓库保管、医疗物资的采购、设备的维修等一些被动工作。以下几方面的问题制约了生物医学工程学科在医院的存在和发展。
1历史遗留的体制问题
各家医院的生物医学工程科室名称不一,有的叫设备科、仪器室、医工处等。各家医院该部门的职能也不同,有的只负责采购医疗设备,有的还负责采购冰箱等生活用品;有的负责维修,有的不负责维修;有的隶属于医务处,有的隶属于后勤保障处等。名称和职能各式各样,都是按照各家医院的习惯和流程来工作,最终限制了这个学科的发展。在日常管理中,很多医院只重视医疗设备的采购,忽略了维修和管理,忽视了医院的软硬件结合等问题,使这个部门成了一个纯采购部门。
2人员编制的问题
我国医院最初建立生物医学工程学科时,从事该项工作的人员多是电工、钳工等维修工人。随着医院的发展,后来从事该项工作人员很多都是本科生,但是由于体制的问题很多人因得不到晋升和提高,最终导致人才流失。
3现代化医院中生物医学工程面临的新问题
很多大医院都意识到生物医学工程的重要性,该部门的工作人员也同医生和护士等技术人员一样得到了晋升,但是由于很多大型设备厂商将售后服务(含维修保养等)作为一项重要收入,使生物医学工程又陷入了一个低谷。
改变生物医学工程学科发展的措施
以我院器材处为例探讨改变生物医学工程学科发展的措施。
1改变观念、工作模式、明确职责
现在医疗、护理、医学工程作为现代医院三大部门的观念还没有形成,医疗、护理仍是医院工作的两个重头戏,而器材科、设备科或物资科仅仅是购买物品、发放耗材的机关性质的职能科室,医学工程学科的应有职能几乎得不到体现。为了医院和生物医学工程学科更好的发展必需改变这种传统观念,强化管理意识,参与医院发展工作。我院器材处的改变除了设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外,还要做好以下工作[5]:在用设备的质量检查、质量保证和质量评估;医疗设备的安全性能测试、监管和保证;预防性维护、保养和故障维修;医疗设备的医学计量及维修后的计量与性能测试等。(1)医疗设备的计量管理。根据计量管理要求,大多数医疗设备都要进行计量检定、维护(有的甚至是强制执行)。准确可靠的医疗设备可以提高诊断治疗水平,保证医疗质量。因此,我们要求在设备进行安装使用之前必须进行计量检测,医院建立一整套完备的计量管理制度,并由工程技术人员专人负责。(2)安全性能测试。如①插头标准不同:目前国内很多购置的医疗设备都是进口品牌,在采购的过程往往只关注技术和价格,忽略了不同国家的插头标准不同,因此除了在采购时特意提出插头标准的要求外,在到货安装时需要进行核对查看,如不一致需要进行替换。我们将插头标准要求详细列明在招标文件范本中;②安全等级不同:医院在使用医疗器械时,对电击安全有着严格控制的等级要求。在电击安全等级要求较高的情况下,决不能使用防电击安全等级低的医疗设备,这一点也需要生物医学工程人员的把关和负责;③新设备的干扰:新设备进行安装时需要考虑是否对现有设备造成影响,需要医院的生物医学工程人员监督设备厂家的安装工程师进行测试,如果造成影响需要分开使用,否则后果不堪设想。(3)医疗设备的保养。①静态保养:购置情况、价格等资料;②动态保养:设备的使用、消耗,故障等运行情况分析,根据实际情况制定定期维护方案,由被动维修变为主动维修,最终上升为改善维修。(4)新设备功能的临床合理应用。新设备引进时都要对临床使用人员进行培训,但有一些功能由于不常使用,平时操作较少,偶尔使用时不恰当的操作会引发设备故障,这时就需要生物医学工程人员来扮演“临床工程师”的角色[6]。为了更好的完成自己的职能,生物医学工程人员要积极参与设备使用的培训和常用故障的排除。(5)售后服务的协调。售后服务不只是设备损坏的即时修理,还包括日常的保养维护。可以通过让公司的工程师增加回访次数来及时发现设备的问题,积极学习排除故障的方法,使生物医学工程人员掌握处理简单问题的能力,从而方便临床医疗的使用。
2改变现有设备的管理体制,使医疗设备效能最大化
现在很多大型医院的医疗设备固定资产都已达几亿元,但大多医院都是重采购、轻管理,使医院耗重资购买的医疗设备不能发挥最大的效能,使用率下降或闲置损坏。我院针对此项弊端采用了租赁制,有的设备不再归属各个科室,而由医院统一管理,科室根据实际临床需要进行租赁,对科室进行成本核算,这样避免了同一种设备(例如呼吸机、输液泵、注射泵等)在有的科室闲置,有的科室不够用的现象[7]。
3加强人才培养,健全体制,提高学科地位
为了在日常工作中不断地加强人才队伍的建设,我院通过各种培训(器材处内部培训和对临床医疗设备的使用培训)、业务讲座、进修等途径,提高生物医学工程队伍的业务技能。同时,通过调整人才梯队、整合岗位编制、岗位轮换等措施,建立一支高素质、高水平的生物医学工程人员队伍[8-9]。我院器材处现有42人,其中,高级职称3人、中级职称9人、副主任科员及以上17人;设备中心19人、物资中心18人、服务办公室5人,基本能满足我院的需求。为了引起医院高层管理人员对生物医学工程的重视,除在医学工程学术会议等场合要更多地讨论和呼吁外,还要在全国性医院管理会议上进行反映和呼吁,使生物医学工程人员不再是医疗和护理等一线人员的辅助人员,而是可以与之共同构成三足“鼎立”局面的学科。
摘要:本文以国际知名高校——约翰霍普金斯大学(Johns Hopkings University)和国内高校——重庆大学的最新本科培养方案为参考样本,从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面,对比分析了中美生物医学工程专业本科教育的基本情况,希望对国内生物医学工程专业本科教育发展有所启示。
关键词:生物医学工程(BME);本科教育;培养方案
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2012)07-0016-02
生物医学工程(Biomedical engineering,BME)是一门生物医学与理工科交叉渗透相结合而发展起来的边缘学科,它整合了数学、物理、生物医学、工程技术、计算机技术等众多领域,具有综合面广、交叉性强的特点。应该说有多少工程的门类,就会有多少生物医学工程的分支。与物理、数学等传统专业相比,生物医学工程专业建立的时间较短,又具有专业覆盖的知识面宽、交叉性强、实践性强的特点,因此如何建立完善的BME专业本科教育培养方案是世界各国、各高校所普遍面临的一大难题。相比之下,美国代表了目前全世界生物医学工程教学和研究的前沿,因而广泛学习、了解该专业本科教育在美国的情况,并结合国内实际,是形成更加完善的、具有自身特色的国内生物医学工程专业本科教育培养方案的最有效途径。
一、生物医学工程专业本科培养概况
生物医学工程是综合生物学、工程学、医学的理论、方法和手段,从工程的角度研究人体结构功能及其相互关系,以解读生物医学中人的生命奥秘,解决医学中的实际问题,保障人类的健康,为疾病的预防诊断治疗和康复服务的学科。作为多学科交叉、融合的新兴边缘学科,BME崛起于20世纪60年代,被认为是今后几十年内最容易出现理论突破和技术创新的学科领域之一。美国的生物医学工程是全球发展最早和最快的,早在1953年就制订了其学科研究计划,并于1967年把培养BME专门研究人员列入该计划。此后,一些著名大学相继开设了BME专业科系,开始了其专业本科人才的培养。目前全美共有60余所大学的BME本科专业获了美国工程技术认定委员会(ABET)的认定,获得授予学士学位资格。而我国的生物医学工程专业本科教育始于20世纪70年代末。据不完全统计,到2008年全国已经有110余所大学有该专业的本科招生计划,其中约24个为医科院校(包括两个军医大学),其余八十余个为理工或综合性大学。随着设立该专业的高校迅速增多,各高校面临的生源竞争日趋激烈,同时毕业生的就业形势也更加严峻。因此,亟需积极探索、创新和完善该专业的教育培养方案,形成自己的特色,创出品牌,以鲜明特色和高质量在竞争中赢得一席之地。本文主要以国际知名高校——约翰霍普金斯大学和重庆大学的最新本科培养方案为参考样本,从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面,对比分析了中美生物医学工程专业本科教育的基本情况,希望对国内该专业本科教育发展有所启示。
二、两所中美大学的生物医学工程专业本科培养方案对比
在美国很有影响力和公信力的美国新闻(US News)和世界报道(World Report)最新联合公布的2009年度生物医学工程专业本科教育排名表中,约翰霍普金斯大学位列第一,具有很强的代表性。这里就选择了这所国际知名高校的生物医学工程专业的最新本科培养方案为参考样本,从培养目标、教学计划与课程设置、学位设置等方面,同样与国内具有一定代表性的重庆大学的生物医学工程专业培养方案进行比较分析,以分析不同和找出差距。
1.培养目标与培养规格及要求的比较。在这个方面,美国的BME本科教育更多地是为研究生培养(含职业教育)打基础。这个理念反映在他们的培养目标上,就是通过对学生进行理科、工程、医学及人文社会学科等相关领域的四年本科教育,使其具有广阔的工程学和生物医学背景,能够理解、阐明并应用相关工程学原理解决医学问题;能够成功地从事职业实践并继续深造,具有独立的学习和工作能力。他们并不强调让学生具备某种专业技术技能,更看重的是基本素质和综合能力的培养,从而使得毕业生具有更广阔的发展空间。而我们是以培养在生物医学工程领域、医学仪器以及其它电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事设计、制造、应用、开发和企业管理的高素质创新型工程技术人才为目标,更强调学生对生命科学、电子技术、计算机及信息科学等专业技术及技能的掌握。相比之下,我们的培养目标更加明确,要求更加具体,但也存在过于单一和局限的问题,因此学生在择业的广泛性方面远不及美国。
2.教学计划与课程设置比较。约翰霍普金斯大学的BME本科课程分类较细,虽然具体类别的提法有差异,但大致都是分为科学基础课程、专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社会科学课程、专业选修课程及其它选修课程等六类。其中科学基础课程相当于我们的通识教育课程,核心课程与关注领域课程合起来相当于我们的专业主干课程,设计要求相当于我们的集中实践环节,人文与社会科学课程相当于我们的文化素质课程。在最低毕业的课程学分方面,约翰霍普金斯大学一般对课程是以一个学期(16周)内每周上50分钟的课计为1个学分,而重庆大学对于课程是以16个课时(45分钟/课时)计为1个学分,计算方式相近,因此重庆大学(137学分)与约翰霍普金斯大学(12分)差别不大。但在各类课程的学分分布及学时比例上有很大差异,特别是我们高达43个学分的学科大类基础课程在美国高校的课程体系中并未体现,这也是在课程设置上的最大差别。
3.学位设置比较。在专业本科教育的学位设置方面,美国高校更具多样性和灵活性。比如约翰霍普金斯大学设置了生物医学工程理学学士、文学学士及本硕连读三种学位项目。理学学士针对那些对生物学和医学有浓厚兴趣,计划在工程领域内选择职业或深造的学生,其本科阶段主要投入于学习工程课程;如果学生只想要一个基本的工科背景,计划在工程以外的领域攻读硕士学位的学生,希望本科学习工程的份量稍轻,而更侧重于商业、管理等方面,可选择攻读生物医学工程文学学士;而志在生物医学工程领域内择业或深造的学生可选择本硕连读,用5~6年的时间获得理学学士和硕士学位。相比之下,我们的BME本科培养计划仅设置了生物医学工程理学学士学位,及为其它专业的学生提供了BME辅修方案。尽管我们也在鼓励学生攻读双学士或辅修,但并没有像国外那样纳入BME专业的培养计划中进行系统考虑和规划,因此可操作性不强。
生物医学工程专业培养目标
(一)培养热爱祖国,坚持四项基本原则,拥护党的基本路线和方针政策,遵纪守法,品德优良,具有严谨的治学态度和良好的职业道德,能够适应我国社会主义现代化建设需要,能在生物医学工程专业积极为社会主义现代化建设服务,从事教学与科研的高级专门人才。
(二)努力学习生物医学工程的基础理论和知识,熟练掌握和应用生物医学工程的现代实验方法和技能,对本学科方向国内外研究状况及发展趋势有较全面、系统的了解,熟练掌握一门外国语,具有发现问题、分析问题和解决问题的能力,取得具有创新性的研究成果。
(三)有良好的心理素质,具备良好的人际沟通能力和团队合作精神;身心健康,能够胜任科学研究工作。
生物医学工程专业就业方向
本专业学生毕业后可可以在医疗仪器企业的研发机构、生物医学工程及相关学科的科研单位、大型医院的设备中心、高等院校等地方工作,也可以做国家公务员。相关行业(如IT,仪器仪表等)。
从事行业:
毕业后主要在医疗设备、护理、制药等行业工作,大致如下:
1 医疗设备/器械;
2 医疗/护理/卫生;
3 制药/生物工程;
4 新能源;
5 电子技术/半导体/集成电路;
6 其他行业;
7 计算机软件;
8 仪器仪表/工业自动化。
从事岗位:
毕业后主要从事算法工程师、售后工程师、销售工程师等工作,大致如下:
1 算法工程师;
2 售后工程师;
3 销售工程师;
4 硬件工程师;
5 维修工程师;
6 注册专员;
7 技术支持工程师;
8 产品经理。
就业前景是我们每个人必定考虑的东西,生物医学工程专业的就业总体来说供需平衡,甚至略微供不应求。随着科学技术的发展,各类大型医疗设备在医院中的应用越来越广泛,大型医疗设备的操作、维修及管理人员是各大医院及公司急需的人才。因此,该专业急需高技术人才,学得越精也越吃得开。
科交叉的边缘科学,它是用现代科学技术的理论和方法,研究新材料、新技术、新
仪器设备,用于防病、治病、保护人民健康,提高医学水平的一门新兴学科。
生物医学工程在国际上做为一个学科出现,始于20世纪50年代,特别是随着宇
航技术的进步、人类实现了登月计划以来,生物医学工程有了快速的发展。在我
国,生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代,中国医学科学院、中
国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学
科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物医学工程专业的创建、1980年中
国生物医学工程学会的成立,有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前,我
国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构,从事着生物医学的科研教学工作
,在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。
显微镜的发明“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来,其意思是用
刀剖割,肉眼观察研究人体结构。17世纪LeeWenhock发明了光学显微
镜,推动了
解剖学向微观层次发展,使人们不但可以了解人体大体解剖的变化,而且可以进
一步观察研究其细胞形态结构的变化。随着光学显微镜的出现,医学领域相继诞
生了细胞学、组织学、细胞病理学,从而将医学研究提高到细胞形态学水平。
普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平,难以分辨病毒及细胞
的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜,
使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体,研究细胞的超微结构。光学显微镜和电
子显微镜的发明都是医学工程研究的成果,它们对推动医学的发展起了重要作用
。
影像学诊断飞跃进步影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域
之一。50年代X光****和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而今天由于X线CT技
术的出现和应用,使影像学诊断水平发生了飞跃,从而极大地提高了临床诊断水
平。即计算机体断层摄影(computedtomographyCT),即是利用计算机技术处理人
体组织器官的切面显像。X线CT片提供给医生的信息量,远远大于普通X线照片观
察所得的信息。目前,螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已经问世,能快速扫描
和重建图像,在临床应用中取代了多数传统的CT,提高了诊断准确率[1]。医学
工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc
e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI),它不仅可分辨病理解剖
结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,显示某些疾病在
早期价段的改变,有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步,促进了医学诊
断学向功能与形态相结合的方向发展,向超快速成像、准实时动态M
RI、MRS发展。根据核医学示踪,利用正电子发射核素(18F,11C,13N)的原理,
创造的正电子发射体层摄影(PET),是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体
把PET列为十大医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史,但它已显示出对肿
瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植,新药开发等研究领域的重要价值[2]。
影像学诊断水平的不断提高,与20世纪生物医学
工程技术的发展密切相关。
介入医学问世介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964年
)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人,他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行
扩张治疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(InterventionalRa
diology),这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年Gruenzing成功
地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后,介入性诊疗技术由于其创伤小
、患者痛苦少,安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发
展,高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造影(DSA)、射频消融技术以及
高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世,使介入性
诊疗技术发生了飞速进步,临床应用范围不断扩大,从心血管、脑血管、非血管
管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证,并使诊疗效果明显提高
,患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗
并列的临床三大诊疗技术之一,也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的
临床医学新领域--介入医学[3,4]。
人工器官的应用当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时,现代临床医
疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能,人们
称这种装置为人工器官(artificialorgan)。如20世纪50年代以前,风湿性心脏
瓣膜病的治疗,除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外,对病损的瓣膜很难
修复改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技
术,在心脏停跳状态下切开心脏,进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修
补,使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样
的水平,主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材
料、新技术的结果[5]。
肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良,而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病
晚期患者的生命,肾病治疗学也因此有了很大进步。
现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速,除上述人工器官外,人工关
节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用,使千千
万万的患者恢复了健康。可以说,人体各种器官除大脑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,放射医学、超声医学、激光
医学、核医学、医用电子技术、计算机远程
医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果,综上
可见,20世纪生物医学工程的发展,显著提高了医学诊断和治疗水平,有力地推
动着医学科学的进步。
21世纪生物医学工程展望纵观医学新技术诞生和发展的历史,从伦琴发现
X线到今天X射线诊疗技术的发展,从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的广泛应用
,从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世,从赫斯费尔德发明CT到今天
CT成像系统的应用,都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的
医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹,我们有理由预测21世纪新的医学诊疗
技术可能在以下10个方面有重大突破和创新:
(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化,远程医疗信息网络化,
诊疗用机器人将被广泛应用。[6]
(2)介入性微创,无
创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技
术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。
(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着
PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂
型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。
(4)生物材料和组织工程将有较大发展,生物机械结合型、生物型人工器官将
有新突破,人工器官将在临床医疗中广泛应用。
(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展,植入型药物长效
缓释材料,药物贴覆透入材料,促上皮、组织生长可降解材料,可逆抗生育绝育
材料、生物止血材料将有新突破。
(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此,用于社区、
家庭、个人医疗保健诊疗仪器,康复保健装置,以及微型健康自我监测医疗器械
和用品将有广泛需求和应用。
(7)除继续努力加强生
物源性疾病防治外,对精神、心理、社会源性疾病的防
治诊疗技术和相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发,研制精神分析、
心理安抚、生物反馈型诊疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。
(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因,研制新型创伤防护装置、生命急救
系统是未来生物医学工程的重要课题。论文帮
(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代,有关分子生物学的诊疗新技术将快
速发展,遗传、疾病基因诊疗技术,生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪
白芯片和诊疗系统将被广泛应用。
(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康,研究和开发劳动保护、家庭保
健、个人防护用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。
1997年我国了关于卫生工作改革与发展的决定,提出了奋斗目标:“到2
000年,基本实现人人享有初级卫生保健”,到2010年国民健康的主要指标在经济
发达地区达到或接近世界中等发达国家水平,在欠发达地区达到发展中国家的先
进水平。1999年国家科技部召开了“发展生物医学工程技术战略研讨会”,国家
工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研究等,对推动生物医学工程产业
发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与疾病做斗争,在医学
诊疗技术上取得了重大成就;但面向21世纪的巨大挑战,我们要动员起来,调整
政策,制定规划,改革医学研究教学的旧模式,发挥现代科学多学科交叉合作的优
势,创建全新的生物医学,为人民造福。
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mitralvalvereplacementwithpreservationoftheposteriorleaflet.J
HeartValveDis,1996,5(3):302
生物医学工程(BiomedicalEngineering,BME)是一门由理、工、医等多学科交叉结合形成的,侧重于技术运用的边缘学科,它综合应用了生命科学和工程科学的原理和方法,从工程学角度研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统技术[1]。我校生物医学工程专业自2004年开始招生以来,一直致力于培养高素质、创新型应用人才。根据专业培养方案,该专业毕业学生应了解医学影像成像理论和设备原理、结构、性能及发展趋势,并能够对常见医学影像仪器进行安装、调试、检测、维护、保养及使用。因此,该专业开设了电路原理、模拟电子技术、数字电路、计算机接口技术、医学影像物理、医学影像设备学、医学图像处理、医学影像检查技术学等涉及学科前沿和综合运用领域的相关课程。
一、校企合作在生物医学工程专业教学中的必要性分析
1.开展校企合作是生物医学工程专业学生就业的要求。目前,我校生物医学工程专业学生的主要就业去向是医疗卫生部门和医疗公司。这两者在人才需求上均要求学生具有较高综合素质和实践动手能力,其中医疗卫生部门要求学生具有较好的医学和工程学的综合能力,除要求学生应具有基本的医疗设备的使用和维修能力外,还能向管理、研制、开发等方向拓展,参加医院各相关科室的科研课题;要求学生既要参加仪器设备管理,又要参加医院各种软件(门诊、检验、放射)网络等全面管理、培训和技术支持。而在医疗公司,则更多的要求学生能够具有生物医学工程、医疗仪器等领域及相关的电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发及管理的能力。单纯依靠学校教育要想达到这些要求是不现实的,采用校企合作方式,则可以通过建立就业实践基地等方式,根据用人单位的不同要求进行有针对性的培训和指导,从而提高学生的就业竞争能力。
2.开展校企合作是生物医学工程专业课程设置的要求。由于生物医学工程专业课程涵盖众多领域,其知识体系跨度较大,涉及从物理化学基础到工程学、医学、生物学等。在四年内进行如此庞杂的知识学习,学生可能出现基础知识欠缺而专业知识与综合运用能力不强等问题。校企合作则可以通过综合分析市场和社会需求,重点培养学生的全面素质和综合运用能力。通过校企合作,可以由学校根据市场和社会需求将课程设置和教学重点放在对学生基础知识和专业知识教育上,由企业根据学科知识应用前沿来重点培养学生的综合运用能力,并进一步提高学生的就业竞争力。
3.开展校企合作是生物医学工程专业办出特色和水平的要求。由于生物医学工程技术的迅速发展,该学科领域内呈现出了知识与技术更新快、设备更新淘汰快等趋势。由于生物医学工程专业对学生实践能力要求较高,为保障教学质量,学校需要建立稳固而先进的实践基地和专业实验室。尽管国家和社会对教育的资金投入不断加大,但由于生物医学工程专业实验、实践所需设备价值较高,仅仅依靠学校单方面的投入仍显资金不足。同时,由于学校教师在专业结构、学历结构等方面存在基础知识较强而运用能力较弱、学历层次高而管理经验欠缺等问题,学生在毕业时的设计已经开始出现脱离应用实际、毕业设计命题重复、一个教师因需要指导多名学生而造成学生毕业设计质量下降等问题。通过校企合作,以校企共建实践实训基地的形式,可以解决一部分实验、实践经费;通过“订单式培养”、“顶岗实习”等方式,学生可以了解生物医学工程的应用实际和现实情况,增加毕业命题选择范围;通过建立“双师制”等教师培养体制,可以改善学校现有师资队伍结构,提高师资水平,同时增加学生指导教师数量,提高学生毕业设计质量和教学整体质量水平。
二、生物医学工程专业建设中应用校企合作存在的问题
我校生物医学工程专业自开办以来,就通过不断加强与医疗卫生部门和医疗公司的合作,在专业建设和教学质量等方面均取得了一定成绩。但综合来看,仍存在以下问题:1.由于课程设置和课程资源的缺乏,许多应用型课程的实践必须放在学生毕业实习阶段进行,影响了学生实习的创新性能力培养;2.由于企业在学生培养过程中,片面追求学生的动手技能,忽视了对学生综合运用基础知识能力的培养,造成学生职业发展的局限;3.由于制度建设和保障力度不够,造成专业课程设置相对滞后、学生培养目标单一等问题。
三、校企合作在生物医学工程专业建设中应用的具体措施探讨
从我校生物医学工程专业校企合作的经验来看,要想实现高素质、应用型技能专门人才培养的目标,仍需在以下几个环节加强建设,把控质量:
1.完善合作机制。良好的合作机制是推动校企合作良性发展的关键环节和重要标志[2]。通过建立“双师制”、“顶岗实习”等合作模式,既可以提高企业参与教学的积极性,也可以保障学校在教学、教研、科研上的自主性和主体地位。但在现阶段的合作中,依靠的是学校和企业的人情关系或短期协议,双方共同的利益诉求是学生就业与用工需求。这种合作机制是不完善和不稳固的,要想建立一个真正稳固的校企合作机制,必须依靠政府主管部门、学校和企业按照市场规律和教育规律建立长期合作,真正找到校企合作的有效切入点,让企业尝到校企合作的甜头[3],同时让学校认识到校企合作对教育发展的重要性。
关键词:生物医学工程;计算方法;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)22-0119-02
一、引言
《计算方法》综合了计算数学和计算机科学相关知识,具体研究利用计算机解决数学问题的相关理论和相关方法。该课程作为我校生物医学工程专业本科学生的课程,目前仅有理论教学环节,教学效果有待提高。本文结合生物医学工程专业特点,基于我院在医学影像成像方法的研究成果,借助我校信息学科与计算机学科的优势,对《计算方法》课程教学改革进行探讨。将《计算方法》课程的理论知识应用于医学成像中,包括CT成像、近红外光学成像和光致超声成像等,以期摸索出适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系,培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
二、计算方法课程特点及教学存在的问题
随着科学技术特别时计算机科学与技术的高速发展,科学计算已成为继理论分析、实验研究之后的第三种科学研究手段。计算方法研究利用计算机解决科学问题的相关理论和方法,是科学计算的核心。作为数学理论与工程应用之间的一个纽带,计算方法在很多学科领域发挥着重要作用,很多高校已将该课程作为学生的必修或选修基础课程。
计算方法紧密结合数学理论和计算机科学,是数学的一个重要分支,也是理工科学生一门重要的基础课程。计算方法研究利用计算机解决数学问题的相关理论和方法,强调计算机技术的实际应用和数学算法的工程实现,对学生的动手能力有较高的要求。由于与工程实践密切结合,该课程的教学必须理论与应用并重。
《计算方法》课程具有以下特点:(1)计算方法课程不仅涉及高等数学中学过的相关理论内容,而且注重运用这些理论去解决问题,而不是理论本身。它有助于加深学生对数学理论的理解和认识。(2)计算方法课程公式较多而且难记。(3)强调对计算机的使用,尤其是在计算机上借助一定的软件平台实现相关算法。
生物医学工程是一门兴起于20世纪60年代的交叉学科,涉及化学、数学、物理、药学、生物t学、电子技术、工程技术、材料、计算机技术和信息技术等众多学科及领域。该学科综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,具有综合性强、知识结构交叉跨度大、发展速度快等特点。从事该专业的本科生不仅需要电子技术、生命科学、电子与信息科学相关的基础理论知识;而且还需具备生物医学与工程技术相结合的科学研究能力。由于生物医学工程学科知识结构的交叉性和综合性,对高校培养的该专业人才需要更高、更全面的能力素质要求。
我校生命科学技术学院将《计算方法》课程作为大三生物医学工程与生物技术专业学生的选修课,经过几年的教学,存在的主要问题如下:
1.《计算方法》课程教学内容照本宣科,与生物医学工程专业基本无联系。目前,课程教学内容与生物医学工程专业以及生命科学技术学院研究方向基本上没有联系,结合不够紧密,没有将生物医学工程专业领域涉及的科学计算学生所学专业领域科学计算问题融入教学计划和教学内容。
2.《计算方法》重点在于理论教学,对数值实验能力的强调不够。以往的教学环节中,选用的教材在内容安排上没有对数值计算过程中实验过程的描述。老师在授课过程中,忽略了学生数值实验能力的培养。实际上,这门课程不仅具有完整的理论体系,更是一门实践性很强的课程,数值实验在该课程中必不可少。
三、教学改革具体措施
针对上述问题,本文从教学内容、教学模式和考核方法等方面进行研究,结合生物医学工程专业特点,基于生命科学技术学院科研平台,加强数值实验,摸索适合生物医学工程专业学生的《计算方法》实验教学体系,培养知识与能力并重、理论与实践兼顾的创新型生物医学人才。
1.扩展《计算方法》教学内容。我校《计算方法》课程选用西北工业大学出版社出版的教材《计算方法》,教材内容包括计算误差、基于二分法和迭代法的方程近似求解、直接法和多种迭代法求解线性方程组、特征值和特征向量的计算、最小二乘法求解方程组、曲线拟合、曲线插值、以及数值积分与数值微分等,课程内容大部分涉及的都是数学理论,以及各种方法的详细推导,教材上的例子主要是简单的数学问题,与实际应用联系较小,与生物医学工程专业更是没有联系。我们在教学过程中,结合我院科研以及生物医学工程专业特点,在理论讲解与公式推导的同时,融合医学成像具体实例,让学生了解如何在本专业领域运用该课程相关知识。
2.开设《计算方法》实验教学。为提高学生动手能力,我们在经典计算方法课程内容基础上,结合生命学院科研项目,加入与生物医学工程专业相关的应用实例,例如CT图像重建,计算方法课程中的迭代法和最小二乘法均可用于CT图像重建,基于学院CT硬件系统采集的数据,结合合适的成像模型,学生上机编程完成CT图像重建。通过该实例学生不仅了解了CT成像原理,更掌握计算方法在CT成像中的应用。再例如辐射传输方程的求解问题,该问题在生物医学成像中普遍存在。辐射传输方程属于复杂的偏微分方程,在光学成像前向建模中,需要求解该方程,而计算方法课程中有一章的内容讲解偏微分方程的数值求解方法,学生可以开展基于数值方法的辐射传输方程求解。同时,我们加大编程仿真,特别要指导学生应用所学知识进行生物医学工程应用实践。
3.完善《计算方法》教学模式。《计算方法》课程的目的是让学生利用计算机,结合一定的软件工具,解决实际问题。考虑到课程特点,以及学生前期已经学习Matlab语言,我们使用Matlab软件作为计算方法的编程工具。我们在当前计算方法课程的课堂教学安排中,除了理论教学,还增加仿真实验。教师在课堂讲解时,进行详细演示,同时要求学生课后进行编程与上机。课后作业采用计算机编程完成,学生提交报告,给出程序代码以及运行结果。使学生通过仿真实验掌握计算方法中的理论知识,同时学会编程运用计算方法相关内容解决实际问题,提高动手能力。
4.改进《计算方法》考核方式。传统《计算方法》课程考核采用笔试形式,主要考查的是学生对基本知识点的掌握情况。本文改革中,我们兼顾知识与能力的评价标准考核学生学习效果。评价标准主要包括:计算方法基本理论知识、基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法、生物医学工程实际问题解决能力。对于计算方法基本理论知识的考核,采用笔试闭卷形式;对基于Matlab工具的编程仿真实现计算方法相关算法,考核学生在计算机上利用Matlab语言编程实现误差分析、二分法和迭代法求解方程组、数据插值、数据拟合、数值积分与微分等;对于生物医学工程实际问题解决能力的考察,给出两到三个生物医学应用问题,要求学生根据现有数学模型,基于测量数据问题求解,并给出误差分析结果。总之,采用形式多样的考核方式,对学生的综合能力进行测评。
四、结语
本论文对计算方法课程改革进行了探讨,构建教学研用有机结合的计算方法教学体系。通过基础知识传授、计算机仿真实验、医学断层成像具体问题实践,建立包括基础理论――验证实验――应用实践三个层次的相互衔接的计算方法学教学体系;同时,生物医学工程专业背景下的算方法教学,融合了包括分子数学、生物、计算机与信息等多学科知识,对学生的理论、实践与应用能力协同训练与提升,为多学科交叉复合型创新人才的培养奠定基础。
参考文献:
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Teaching Reform of "Computational Methods" for Biomedical Engineering Students
CHEN Duo-fang
(School of Life Science and Technology,Xidian University,Xi'an,Shaanxi 710071,China)
根据《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》有关要求,为贯彻落实《生物产业发展“*”规划》,促进我国生物产业持续、快速、健康发展,保障广大人民群众身体健康,国家发展改革委决定于20*-20*年组织实施生物医学工程高技术产业化专项。现将有关事项通知如下:
一、专项的主要内容
生物医学工程是指综合应用生命科学和工程科学的原理与方法,系统研究人体的结构、功能及生命现象,研发用于防病、治病的材料、植入器械、人工器官以及生物医学信号检测、图像显示和疾病诊治装置的总称。专项根据我国生物医学工程产业的技术发展基础和特点,重点支持具有我国自主知识产权和国内外重大市场前景的生物医学工程产品产业化项目,以及产业化相关技术开发及产业化重大技术支撑条件建设。专项支持的重点领域为:
(一)新型医用植入器械及人工器官的产业化,包括:表面生物活化改性的人工关节;表面抗凝血、抗组织增生改性的血管支架、人工机械心瓣膜及其他介入治疗器件;人工肾、人工肝等体外循环人工器官等。
(二)组织工程产品产业化,包括:组织工程骨、肌腱、血管、皮肤、角膜等组织工程产品。
(三)数字化医学影像诊断设备和系统的产业化,包括:计算机断层扫描系统(CT)、磁共振系统(MRI)、数字化X射线机、彩色超声影像系统等。
(四)微创诊疗设备和新型肿瘤治疗装置的产业化,包括:新一代多品种内窥镜、微型摄像及介入手术装置、肿瘤物理治疗设备等。
二、专项实施目标
通过实施专项,加快生物医学工程高技术成果的产业化,形成一批生物医学工程新产品,扭转高端产品依赖进口局面,满足广大人民群众医疗需要。培育和壮大生物医学工程产业,扶持自有品牌,加速产业结构调整,提高中高档产品比例,提高产业整体水平,提升产业在国际分工中的地位。培育具有较强国际竞争力的大型企业和企业集团,促进产业集聚式发展。引导、推动产业持续、快速发展,做大产业规模,促使我国生物医学工程产业在2010年达到1000亿元以上的规模。
三、专项实施的原则
为确保专项实施能够取得应有的效果,在专项的组织实施过程中,重点把握以下原则:
(一)以市场为导向。面向提高广大人民群众医疗健康水平的重大需求,推进新型生物医学工程产品、特别是已经具备一定技术基础产品的产业化进程。
(二)鼓励自主创新。着重推动具有我国自主知识产权和自有品牌产品的产业化;加速发展我国具有技术基础和优势的产业领域。
(三)促进产学研联合。重点支持合作关系清晰、合作实体明确、合作任务落实的产学研合作项目。
(四)培育龙头企业,促进产业集聚。重点扶持具有潜在国际竞争力的大型企业和企业集团,促进项目向国家生物产业基地集聚。
四、具体要求和进度安排
(一)专项项目应按照我委颁布的《国家高技术产业发展项目管理暂行办法》(国家发展改革委令第43号),开展项目组织、资金申请报告编制和申报工作。
(二)主管部门要严格审查项目的产业化基础和申报单位的建设条件。申报单位(包括技术依托单位)应是行业或区域有实力、影响力的大企业,应具备较强的技术开发、经营管理、资金筹集等方面的能力。
(三)项目需要提供有关部门出具的医疗器械或相关生产许可文件。项目应是近3年取得注册证书的新产品,并在全国具有比较优势。
(四)项目主管部门应对资金申请报告及相关附件(如银行贷款承诺、自有资金证明、生产许可文件等)进行认真核实,并负责对其真实性予以确认。
摘要:为了降低高校生物医学工程教学科研实验事故发生的可能性,有效预防实验室安全事故发生,提高实验室使用者自身安全防护意识,本文通过分析西南交通大学生物医学工程专业和超净实验室的特点,针对日常管理中发现的问题,从实验室的安全教育和安全管理两方面入手,采用认知实习、安全培训、超净室使用资格考核等逐级培训方式,对建立有效的生物医学工程超净实验室安全管理模式及引导使用者建立健康防护意识进行初步的实践探索。
关键词:生物医学工程;超净实验室;安全管理;健康意识
生物医学工程(BiomedicalEngineering)是生物学、医学和工程学等多学科相结合的新兴交叉学科,综合了生物、化学、物理等多种类型的实验。近些年来,随着国内各高校办学规模和招生数量的不断扩大,对培养创新型生物医学人才的要求更高,为了满足社会需求、引领未来生物医学工程科技和市场的发展,我国不少高等院校成立了生物医学工程专业,随之而来,则是对生物医学工程超净实验室的开放性、共享性的要求不断提高。在生物医学工程领域的教学及研究中,超净实验室的应用需求非常普遍。使用超净实验室的人员包括科研研究者、实验室人员、本科生及研究生。这就意味着超净实验室使用人员具有数量大、进出频繁、成分复杂、知识层次不同等特点。如果使用不当会对环境和操作者的健康造成很大的影响。因此有效预防超净室安全事故的发生是非常重要的。大量的实例证明,超净实验室的安全与健康管理除了安全硬件设施的建设以外,软件建设即人的管理也是极为重要的。实验室安全事故的发生原因主要包括四个方面:(1)人的不安全行为,包括实验操作人员安全意识不强,存在麻痹侥幸心理,未遵守实验室标准操作规程违规操作,有效的个人防护不足;(2)物的不安全状态,包括实验室防护、保险、警示灯硬件设施装置缺乏或有缺陷,实验仪器设备带病作业;(3)管理上的缺陷,包括实验室管理制度不严、实验室安全培训不到位,考核不严格,实验室管理者安全法律责任意识淡薄,上级职能部门监管不力;(4)环境的不安全因素,包括实验室水电线路以及设备配置在设计装备上的不科学造成的隐患。因此,要落实和加强实验室安全管理和实验室环境健康,需要各级管理机构、实验室工作人员、实验室使用人员的多方配合和共同参与。下面结合生物医学工程专业超净实验室的应用特点及潜在不安全因素及通行的安全管理模式,并结合作者在本校超净实验室工作的亲身经历,从超净实验室的安全管理、安全教育及健康意识引导实践几个方面进行阐述。
一、生物医学工程专业超净实验室的应用特点及潜在不安全因素
生物医学工程是应用工程学的原理和技术解决生物学和医学的问题。生物医学工程运用工程科学的原理和方法,通过与生命科学的原理和方法结合,以达到认识机体功能及生命运动的规律、维护并促进人类健康的目的。与其他学科类似,生物医学工程的研究内容涵盖了基础研究和应用研究两个方面的内容。基础研究主要包括生物材料学、各种理化因子的生物学效应、生物系统的建模与仿真、生物医学信息的提取与处理等;应用研究包括人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术,生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术等。生物材料学主要研究与生物体特别是人体组织、血液、体液相接触或作用时不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变,不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。而人工器官则主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。超净实验室是对洁净度有一定要求的实验室,洁净度是指单位体积空气中所含悬浮粒子数量的程度。超净室主要由空调机组、过滤系统、进排气通道等组成。超净实验室是一个相对封闭的系统,室外新风经过初效、中效空气过滤器和高效过滤器处理,通过空调和风机送入超净室,而室内的尘埃则通过回风夹道被带走。以上过程循环往复,使超净室达到设定的洁净度。我校生物医学工程专业的超净实验室主要用途为进行细胞培养、材料表面生物分子接枝及其检测、光刻制备微图形、支架喷涂等实验,由万级和十万级两个洁净度区域构成,每个区域各有4个实验室。超净实验室内新风量仅占20%左右,这就意味室内空气80%左右都是回流循环风,超净实验室内氧气浓度明显低于大气中氧气浓度。为避免实验人员长时间因缺氧发生不适或晕倒等意外,要求实验人员进入超净实验室工作时间不宜过长,建议最好两个小时左右离开超净室透透气。特别是每年本科毕业班同学做毕业设计时,进入超净实验人员众多,再加之进行细胞培养实验时通常在超净工作台内使用酒精灯,酒精燃烧时耗氧,这些都会加剧超净实验室内缺氧。在细胞实验中,除定期用紫外线辐照房间空气灭菌以外,超净工作台使用前也要进行紫外线辐照灭菌。由于超净工作台使用频繁,紫外灯工作时间长,紫外线辐照的同时,会产生大量的臭氧,如不注意防护,紫外线和臭氧会对人体产生损害。紫外线强烈作用于皮肤时,可发生光照性皮炎,严重的还可引起皮肤癌;臭氧能对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用,致使人的皮肤起皱、出现黑斑;紫外线和臭氧还破坏人体的免疫机能,对神经系统、视觉系统也能产生危害,可出现不同程度的乏力、头痛、头晕、视力下降、记忆力衰退、失眠、易感冒等症状和免疫力下降等情况。
二、我校生物医学工程超净实验室的安全管理、安全教育及健康意识引导
超净实验室使用中学生是实验操作的主体,但他们往往存在实验安全意识薄弱、专业知识不熟练和实验操作不规范的问题。针对生物医学工程超净实验室特点(超净室是一个相对密闭的系统,并且新风量远低于循环风量,超净工作台使用频繁,产生大量紫外线和臭氧)和超净实验室使用过程中可能存在的安全及健康意识引导等问题,以预防为主培养学生实验安全意识,引导其建立实验室健康意识,增强实验事故防范能力,是实验教学管理工作的重心所在。1.实验室安全管理。制定具有可操作性且详细的超净工作室安全管理制度,并张贴在醒目处。要求实验人员进入超净室必须穿实验服、长裤和不露脚面的鞋;禁止携带食物、饮品及与实验无关的物品进入超净室;室内禁止吸烟;进出超净室需登记出入时间、使用房间、实验内容、使用设备运行情况;定期进行实验服、物品及地面清洁及空气净化系统检查维修。进行实验室定期安全检查,对超净实验室中的设备进行定期检查、维护,建立设备使用台账及预约制度,设备旁附上简单易懂的操作说明。对超净工作室中的化学品使用进行安全管理,包括化学品的采购和运输、化学品的储存,以及产出的废弃物分类收集放置并由学校和学院进行统一回收处理。建立超净室安全应急响应措施及预案,包括在超净实验室内配置急救箱,箱门不上锁以备随时可用,箱内配备有急救用基本药品和工具,例如碘伏、创可贴、毛巾、纱布、防毒面具、棉签等,实验室管理人员定期检查、补充及更换急救箱内物品;配置安全标示及应急设备,超净实验室门口墙上悬挂超净室平面设计图,标注紧急情况下人员快速疏散的方向和通道,超净室内安装安全出口指示灯以及火灾逃生出口及救生锤。根据实验室使用功能配置相关的安防设施,包括监控录像头、烟雾报警装置、灭火毯、灭火器等。实验室管理人员定期进行安防设施使用方法现场培训,并在学校安全部门及学院和系安全员指导下定期开展包括火灾、地震、人体受伤、有害化学品和气体溢出等在内的突发事故应急响应演习,尤其重点针对火灾突发事故进行应对演习,其程序包括判断火势能否自行扑灭,如不能扑灭则应尽快通知超净室内其他人员及时撤离,撤离前对所在实验室房间进行断电,并及时通知实验室管理人员。通过这些应急响应演习,提高实验室管理人员和使用人员的安全意识,并能在紧急情况下采取正确的应急措施从而避免更大的事故及伤害的发生。2.逐级安全培训。生物医学工程专业的学生在入学之初即需要到实验室开展认知实习,让其初步了解生物医学工程超净实验室的特点及其工作原理,从理论角度认识紫外线和臭氧等对人体的危害,初步树立一定的安全、健康意识。需要进入超净实验室进行实验的学生集中安全培训,老师向学生详细讲解超净室设计布局、设备使用流程特点、安全注意事项,并对超净实验室的规章制度进行详细的说明。组织学生观看实验室安全教育片,把一些常见的实验伤害和事故发生后的应急措施用动画的形式表现出来,进一步增强学生的安全意识。培训完毕后,培训人需在安全保证承诺书上签字。3.超净室使用资格考核。学生入室开展实验前,必须通过超净室使用资格考核,考核合格后方能取得进入超净实验室进行相关实验的资格。考核分为理论和实地操作两部分,考核内容包括超净室使用规则;超净室特点、分区、布局;超净室能开展哪些实验、仪器设备使用及注意事项;实验人员进出超净室流程;物品及仪器设备等进入超净室注意事项等。
三、结束语
生物医学工程超净实验室综合了医学、生物、化学、物理等多种类型的实验,交叉性强,潜在危险因素较多。因此要从根本上杜绝或减少意外安全事故的发生,在教学和科研中使用超净工作室时的安全问题就必须重点关注。通过加强实验室日常安全管理及对学生进行安全教育和健康意识引导,我们初步积累了控制和降低实验伤害的工作经验,并将不断强化日常管理,形成规范细致的逐级安全培训体系,学生安全、健康意识,健康安全地进行实验研究,在最大限度地发挥超净实验室的科研教学功能的同时,保证实验室运行安全有效和使用者的安全健康。
【关键词】卓越工程师;3I特质;专业知识;能力;品德
近30年的改革开放推动了我国经济的快速发展,同时为国际化高质量的工程技术人才提供了需求空间。然而,多项研究表明,我国只是工程教育大国而非强国,我国的工科学生面临着不能满足社会需求而产生的失业的压力。在此背景下,教育部为贯彻《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010~2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010~2020)》,于2010年启动了工程教育的重大改革项目“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)。“卓越计划”的启动对传统的人才培养观念和模式提出了挑战。“如何培养合格的卓越工程师人才”成为各大高校,特别是国家和地方首批“卓越计划”试点的高校和专业务必思考的首要问题。根据“卓越计划”的要求与理念,很多高校提出了从专业基础知识、能力和品德综合素养三个方面进行卓越工程师人才培养的模式[1-2]。
1“卓越工程师”及3I特质涵义
教育部高教司相关负责人表示,希望通过“卓越计划”的实施,能够引导工程教育的改革方向,让工程教育回归工程。也就是说,“卓越计划”希望培养的学生具备相应的工程技术和专业能力,具备追求卓越的精神和态度,能够真正服务企业和社会。“卓越计划”的实施不是培养能力超强的高级工程技术人才,而是要求培养具备知识、能力和品德综合素养,即具备3I(Initiative,IndustrialandIntegrative)特质的现代工程技术人才。目前,清华大学、北京理工大学、东南大学等高校在卓越计划的推动下,开始探索生物医学工程专业卓越工程师人才培养新模式。但是这些高校大多是综合性、或理工类院校,具有较强的工科背景和条件。然而对于医学院校的生物医学工程专业而言,工程技术基础相对薄弱,不能够复制其它高校的人才培养模式。因此,我们需要根据自身的背景与条件,摸索一套适合医学院校生物医学工程专业卓越工程师培养的3I人才培养模式。
2改革思路与应用
为了能够真正实现知识、能力和品德综合素养的培养,本校生物医学工程专业从不同角度、不同层面渗透3I特质的培养理念,充分展现3I特质的人才培养模式。
2.1优化专业课程设置与实践体系
由于生物医学工程是新型交叉学科,具有多个研究方向,因此在本科的教育中也可以根据市场需求,细化专业方向,设置具有专业方向特色的专业基础课程与专业课程。比如我校生物医学工程专业设有一个医疗电子仪器方向,因此我们在该方向的课程体系中设置了各种医学设备相关的课程,比如《医学影像设备学》、《医用治疗设备》、《检验分析仪器》等课程。实践体系主要包括专业实验、见习、实习,学生竞赛,科研实训小组等。根据教育部关于实验教学的指导意见,我校生物医学工程专业在新培养方案的修订过程中,对专业实验的设置进行了大幅改革,大大增加了实验教学的学时比例,加大了设计性、综合性实验的比重。为了巩固学生的理论知识,提高学生学习的兴趣和热情,对低年级学生在课堂之外成立兴趣小组,开展电子电路的初步实践,培养学生的动手能力;鼓励学生参加各类大学生竞赛和参与教师的科研课题,培养学生的自学能力、分析问题解决问题的能力、创新精神和团队意识,今年学科组成立了生物医学工程专业科研实训小组,由专业老师负责指导。
2.2建立校企合作平台
根据专业方向,拓展更多相关的实习基地,建立长期有效的校企合作平台,有针对性地培养学生对专业方向和专业知识的了解和学习,让学生对本专业在社会中的应用领域和应用价值有初步认识,便于专业理论知识的巩固和就业目标的确定。“卓越计划”要求企业全程参与卓越工程师人才培养的过程,林健教授也对国内外校企合作的情况进行了分析,并提出参考方法与建议[3]。从2012年开始,我校生医专业开始与一医疗器械公司开展合作办学,开办“卓越班”。该班由生物医学工程专业选拔的学生组成,负责学生的职业素养培训、大型医疗器械的授课和实践、团队精神和综合素质的训练等。
2.3注重综合素质与品德培养
积极开展有意义的课外活动与锻炼,提高学生的品德素养。在培养方案的修订中,学校也考虑了这个问题,学校的公共课程很多增设了实践课程;加大了社会调查与实践、军事理论的实践等。
3改革效果与意义
目前,新的培养方案刚刚启用,只有少数专业课程采用了新的课程设置。从学生的调查中发现,学生对实验学时的增加比较满意,他们有了更多动手锻炼的机会。一些公共课程实践学时的增加也提高了学生的学习热情,比如思想政治课有更多机会去博物馆、革命纪念馆等地方参观、学习;暑假有更多的社会实践时间和机会去走入社会、了解社会。生物医学工程专业的“卓越班”目前进展顺利,通过3年的摸索,人数、课程及流程均已稳定。从学生、学校和企业三方的反映,该“卓越班”办学效果良好,而且报名参加“卓越班”的学生人数每年呈递增趋势。基于卓越工程师培养的3I人才培养模式的目的在于促进教学、提高教学质量,为社会培养真正具备专业基础知识、能力和品德综合素养的工程技术人才。该模式注重学生兴趣和市场需求,能够使学生学习的目的更明确,对提高学生的学习兴趣和热情具有重要意义;注重能力培养,有助于提高学生的实践动手能力、培养学生的自学能力和创新意识、提高学生分析问题和解决问题的能力;注重专业知识和实践相结合,边学习边实践边巩固,有助于改善教学效果和教学质量;注重品德的提高,充分体现“唯人”校训理念。同时,3I特质的卓越工程师培养模式对教师也提出了更高的要求,对于提高教师的教学水平、改善教学方法与手段、提高教学质量与效果都具有重要作用和实际意义。
【参考文献】
[1]王菁华,周军,岳爱臣,等.“卓越计划123模式”的创建与实践研究[J].高等工程教育研究,2012,3:47-52.
[2]何金保,骆再飞,廖远江.基于“3I”特质的卓越工程师人才培养的探索[J].大众科技,2015,17(187):121-122.
1实践教学模式探讨
1.1拓展实践教学基地目前,高校的实践教学基地主要包括课程的实验教学平台和校外见习、实习教学基地。实习基地一般是指具有一定规模并相对稳定的高等学校学生参加校内外实习和社会实践活动、实现人才培养目标的场所;实习基地的建设直接关系到实习教学的质量,对于培养学生的实践技能、创新意识、创业能力有着十分重要的意义。然而,在市场经济的发展与推动下,大多数中小型国有企业进行了改制,导致高等学校的很多专业在工厂实习的机会大大减少,并且教学体系中的“金工实习”几乎消失。由于生物医学工程专业与医学密切相关,并且医院具备大量的医疗仪器与设备,因此,医院成为生物医学工程专业校外见习、实习的主要基地。为了让学生更深入、更广泛地认识本专业以及本专业的市场需求与发展,校外见习、实习基地应该涉及多个单位与部门,比如:医院、生物医学工程专业相关企业、医疗器械检验与销售部门、电子产品生产企业等。目前,我校的生物医学工程专业改变了以往只在医院实习的状况,同学现在可以选择在医院或医疗器械公司实习。此外,我们还可以不断开拓校内见习和实习基地。校内见习与实习不仅节约了带教老师和学生的时间,还降低了见习、实习费用,同时也达到了实践教学平台共享的目的。比如我校的生物医学工程专业就可以选择临床技能中心之类的部门进行见习或实习。
1.2改进实践教学内容实践教学主要包括课程的实验教学、见习、实习、毕业设计等部分。为了训练学生形成由单一到综合的实践能力,加强学生对相关专业课程知识的综合理解和运用的能力,专业课程的实验除验证性实验外,还包括设计性和综合性实验及课程设计。在应用型人才的要求下,目前设计性、综合性实验及课程设计占专业实验的比重要求越来越大。作为生物医学工程此类交叉学科,毕业设计选题也应该突出专业特色,将工程技术应用到医学、药学、生物学等领域。对于中医药院校的生物医学工程专业而言,可以利用掌握的工程技术来解决中医中难以解释与实现的问题,比如:影像图像分析、脉搏仪、舌诊仪的设计等。在设计性与综合性实验中,可以借助虚拟仪器软件,进行虚拟与仿真实验,这样不仅可以提高学生的实践能力,还能够减少购买实验设备的成本。对于生物医学工程专业的学生,可以利用Labview软件自行设计体温、血压、心率等测试系统,不仅锻炼了自己的软件硬件设计能力,还能够利用自己设计的虚拟仪器进行生理参数采集等实验。目前已经有高校在尝试这种实践教学改革,本学科组也正在开展这方面的教学研究工作。为了巩固学生的理论知识,提高学生学习的兴趣和热情,对低年级学生在课堂之外可以成立兴趣小组,开展电子电路的初步实践,培养学生的动手能力。对于高年级的学生,可以设置开放性实验,培养学生的自学能力、分析问题和解决问题的能力。此外,也可以像过去的金工实习一样,让学生在大学二年级就有实习的机会,可以设计短期的校内或校外实习。对生物医学工程专业的学生可以选择校内的临床技能中心之类的部门进行实习,或者选择到校外的医院与企业进行短期的基础实习。
1.3建立校企合作平台校外实习基地虽然为学生提供了认识社会、了解专业的机会,但是实习提供动手锻炼的机会有限,而且学生不能够针对某一个问题进行深入探究。如果学校能够和企业合作,建立长期有效的实践教学体系,让学生在大学三年级就进入企业,开始特定目标的实践活动,这样可以更加有效地提高学生分析问题、解决问题的能力。
1.4拓展其它实践体系除了专业培养方案中设计的实践教学体系外,我们还可以拓展其它实践体系,比如鼓励学生积极参加各类大学生竞赛和参与教师的科研课题等,培养学生的自学能力、创新精神和团队意识。为了能让学生在参加竞赛的过程中真正地提高工程素质和专业技术应用能力,需要建立完善的辅导体系和鼓励措施。在学校方面,除了对获奖的同学进行奖励外,对所有参加比赛的同学应该给予学分鼓励;在学科方面,应该建立一种长期有效的专业辅导体系,每年将选派专业老师参加一些学术会议,并定期安排专业老师对学生进行指导,让学生能够更好更充分地准备各种电子设计大赛。此外,我们还可以开展课外科技活动,培养学生创业能力。鼓励学生组织、策划、参与各类科技活动,优化学生的思维方式,培养学生的创业能力及组织协调能力。比如:组织学生参加专业相关的国际、国内会议,了解本专业的发展动态;举办一些电子作品展,向本校其它专业的同学介绍我们的专业和特点等。
2结语
本文根据多年的教学经验,并结合当今医疗卫生事业现代化建设的需求,对生物医学工程专业的实践教学模式的改革进行了探讨。为了实现复合型应用型人才的培养目标,培养学生的自学能力和创新意识、提高学生的动手能力以及分析问题、解决问题的能力尤为重要。针对传统实践教学模式的不足,提出了新的实践教学改革模式,对实践教学基地、教学内容、课外活动等提出了改革方式。这种实践教学模式的改革立足生物医学工程专业的办学特色,充分体现复合型应用型人才培养的目标。
作者:陈庆梅付昕金石单位:江西中医药大学
会计学
【伪装面具】会计是一种每天都和钱、数字打交道的职业,所以会计学属于经济学,每天学的是关于计算的课程。
【真实面目】会计学并不是经济学,而是工商管理类专业,毕业以后拿的学位是管理学学位,而不是经济学学位。会计学是在研究财务活动和成本资料的收集、分类、综合、分析和解释的基础上形成协助决策的信息系统,用以有效地管理经济的一门应用学科,可以说它是社会学科的组成部分,也是一门重要的管理学科。会计学的研究对象是资金的运动。
会计学、微观经济学、宏观经济学、管理信息系统、统计学、财务管理、市场营销、审计学等都是主干学科。会计学专业的学生需要保持清晰的头脑以及对数字的敏感性。而学生毕业后,必须掌握管理学、经济学和会计学的基本理论;熟悉国内外与会计相关的方针、政策和法规和国际会计惯例。
【推荐院校】龙头院校:厦门大学、北京大学、清华大学、中山大学、浙江大学、上海交通大学等;实力院校:天津财经大学、南京审计大学、首都经济贸易大学、浙江财经大学 北京工商大学、广东财经大学、云南财经大学、兰州理工大学、河北经贸大学、金陵科技学院等。
【就业小贴士】目前来说,会计学专业最好的就业方向还是注册会计师。每年注册会计师资格考试的报名人数都保持在60万人左右,而相关数据显示,我国目前需要的注册会计师人数约为35万人,甚至更多,可见会计学是一个很有前途,但也是很具有挑战性的专业。
医学影像工程
【伪装面具】专业的名字里面有“医学”两个字了,所以这是一个医学类专业。
【真实面目】该专业确实与医学类专业有着一定的关系,但它却是实实在在的电气信息类专业。学生毕业后授予的不是医学学位,而是工学学位。医学影像工程专业是一个集数学、物理、计算机科学、信息技术以及医学科学于一体的交叉学科,具有鲜明的医、工结合,以工为主的特点。
该专业的学生主要学学物理、电路分析、程序设计、医学图像处理、微机原理与应用、生理学、病理学等课程。主要培养能从事X线机、数字化X线机成像装置、磁共振成像装置、超声成像设备等医学影像设备的研制和技术支持的复合型高级应用工程技术人才。所以当你想学医,发现临床医学等专业是当下比较热门的专业,要求的分数很高,所以就选择了和医学沾边了的专业――医学影像工程,那你可以说得上是“误入歧途”。
【推荐院校】龙头院校:华中科技大学、安徽医科大学、天津医科大学、南昌大学、东南大学等;实力院校:苏州大学、新疆医科大学、重庆医科大学、青海大学、兰州大学、石河子大学、三峡大学等。
【就业小贴士】毕业后能够从事医学影像设备研究、科技开发、运行管理、经营销售和提高影像设备诊断技能方面的工作。医院会设有影像医学中心、影像医学部或影像医学科,设置相关的仪器设备,并编制有专门的护理师、放射技师以及医师,负责仪器设备的操作、影像的解释与诊断,这些工作与放射科负责放射治疗有所不同。
生物医学工程
【伪装面具】生物医学工程专业属于生物科学类专业,主要研究生物学方面的知识,如果不是生物类的专业,就是属于医学专业,是生物和医学的交叉学科。
【真实面目】生物医学工程专业和医学、生物科学是有着“千丝万缕”的关系。但是,生物医学工程是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。所以,生物医学工程专业并不属于生物科学类,也不属于医学类,而是属于电气信息类,毕业后授予工学学位。
生物医学工程总体来说有三个大方向:仪器、图像、材料。可以说,生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科,是跨学科的综合性学科。
主要课程有:自然地理学、人文地理学、经济地理学、地图学、遥感技术、数据库技术、地理信息系统原理、测量学、地理信息系统设计与应用、地理信息系统二次开发、程序语言相关课程等。
【推荐院校】龙头学校:中山大学、东南大学、清华大学--北京协和医学院、上海交通大学、华中科技大学、四川大学、北京航空航天大学、浙江大学、东北大学等;实力院校:天津工业大学、长春理工大学、河南科技大学、南方医科大学、首都医科大学、咸宁学院、广西医科大学等。
【就业小贴士】一般来说,生物医学工程专业的同学本科毕业后有几个方向:读研究生继续深造,如果想在这一领域搞科研,或有更深入的发展就要继续深造,撇开别的不说,进大学和科研所的门槛基本都是博士,本科阶段的学习只是个基础;进入国家医疗器械司及各级医疗器械检测所;进入各级医院的医学工程处、设备处、信息中心以及医学影像科;去各大跨国以及国内医疗器械企业。
城市地下空间工程
【伪装面具】该专业主要研究的是地下建筑,就业同样也是往地下建筑这方面发展。