前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇生物医学工程应用范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
前言
三维打印(Three Dimension Printing,简称3DP)属于一种快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术,它由计算机辅助设计(CAD)数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代,1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术,并于1986年成立了3D Systems公司,开发了第一台商用立体光敏3D打印机,1988年,斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术(FDM)并于1989年成立了Stratasys公司,随后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术,华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等,纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。
1998年,清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域,提出生物制造工程学科概念和框架,并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备,为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞(living cells)、生物活性因子(proteins and bio-molecules)及生物材料 (biomaterials)为基本成形单元,设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构,是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科,它是目前3D打印技术研究的最前沿领域,也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2,3]。
1 3D打印技术的分类
目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]:
1.1 粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印
粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术,其工艺过程如下:首先,在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料;其次,依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上,使粉末材料粘结,形成单位实体截面层;再次,将工作台下降一个单位层厚;最后,重复第一步至第三步,逐层堆砌,形成三维打印产品。其存在缺点是,通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低,一般需要后续工艺提高其强度,但后续处理工艺会导致零件体积收缩,变形严重。
1.2 光固化3D打印(光敏三维打印)
该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型,光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术,喷头沿X方向往复运动,根据零件的截面形状,选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓,在紫外光照射下光固化材料边打印边固化,层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是,当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石,生物玻璃等材料自身不是光敏性材料,需与光敏材料混合使用,因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。
1.3 熔融材料3D打印成形
熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形(FDM)专利技术,分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态,根据零件截面形状,选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓,并迅速冷却固化,层层堆积至制件成形完毕,其原理与光敏材料3D打印成形类似 [16]。目前熔融材料三维打印成形,可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥,不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质,有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大,容易造成阻塞现象,因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。
除三维打印外,应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形(SLA)、选择性激光烧结成形(SLS)堆叠、实体制造(LOM)、熔融堆积成形(FDM)等,但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统,且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此,三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术,发展潜力巨大,在医学中的应用前景广阔,其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。
2 三维仿生重构建模技术的发展
基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模,生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展,人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是,二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息,医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状,“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系,可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型,因此,基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。
由于CT或MRI等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型,只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型,并生成为快速成型机可以接受的STL(Stereo Lithography)格式图形文件,才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来,欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃,其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展,并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来,代表着这一技术领域未来的发展方向。
在市场应用领域,国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统,其中,比较典型的有比利时Materialise公司的Mimics、美国Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在国内,中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3D Med是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统,系统能够接收CT、MRI等主要医疗影像设备的图像数据,具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建,并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理,为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的价格非常昂贵,且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。
3 3D打印技术在生物医学工程中的应用
3D打印技术在生物医学工程中应用广泛,其应用领域大致包括:体外器官模型、仿生模型制造;手术导板、假肢设计;个性化植入体制造;组织工程支架制造;生物活体器件构建以及器官打印;药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。
3.1 体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划,它能有效地提高诊断和手术水平,缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通,为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息,从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。
3.2 手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体,实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢,可提高假肢设计的精确性,提高手术精确度,确保患者的功能恢复,减少患者的痛苦。
3.3 个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织,需要个性化定制。如人类面部颌骨(包括上下颌骨) 形态复杂, 极富个性特征, 形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨,需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合,人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确 “克隆”受损组织部位和形状。
3.4 组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构,使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征,赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。
3.5 生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作,首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称,他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植。
3.6 药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法,对可能作为药物使用的物质(采样)进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选,需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较,因此有研究人员指出通过3D打印技术,精确设计仿生组织药物病理作用模型,可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近,四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构,通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型(如图1-c),该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上,受到3D打印研究领域的广泛关注。
3D打印在生物医学工程中应用:(a)3D打印磷酸钙骨组织工程支架; (b)3D打印细胞、活体器官构件;(c)3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。
4 结束语
三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段,3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用,其应用以及发展现状表明:3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮,发展我国生物三维打印技术,对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。
参考文献
[1]Kenichi Arai1, Shintaroh Iwanaga, HidekiToda, Capi Genci, Yuichi Nishiyama, Makoto Nakamura. Three-dimensional inkjet biofabrication based on designed images[J]. Biofabrication, 2011, (3).
[2]Calvert P. Materials Science: printing cells[J]. Science, 2007.
[3]Mironov V, Reis N, Derby B. Bioprinting: a beginning[J]. Tissue Enginerring. 2006.
[4]Karoly Jakab, Francoise Marga, Cyrille Norotte, Keith Murphy, Gordana VunjakNovakovic, Gabor Forgacs. Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells[J]. Biofabrication, 2010, (2).
[5]Vladimir Mironov, Richard P. Visconti, Vladimir Kasyanov, Gabor Forgacs, Christopher J. Drake, Roger R. Markwal. Organ printing: Tissue spheroids as building blocks[J]. Biomaterials, 2009, (30).
[6]Solaiman Tarafder, Neal M. Davies, Amit Bandyopadhyaya, Susmita Bose. 3D printed tricalcium phosphate bone tissue engineering scaffolds: effect of SrO and MgO doping on in vivo osteogenesis in a rat distal femoral defect model[J]. Biomaterials Science, 2013.
关键词 开放式教学 生物制药工艺学 新模式
中图分类号:G642 文献标识码:A
0 引言
生物制药工艺学是制药工程专业的重要专业课程,涉及生物学、生物技术、化学、工程学和药学等学科的基本原理的综合应用。教学中既包括基本原理的讲授,又涉及到原理在实际中的应用,内容覆盖面广,难度较大。目前大多数教学方式都是教师单一讲授,学生被动接受的“传统教学模式”。授课形式单一,缺少师生间的互动。这种封闭式的、单一的教学手段将学生禁锢在课本和课堂,限制了学生学习的主动性,影响学生对知识的理解和掌握。因此,传统的“以教室为环境,以教师为中心,以纸质教材为工具”的封闭式、单向传输的课程教学模式已经越来越无法适应现在的高等教育发展要求。
1 思路及方法
1.1 总体思路
国家中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020)和《陕西省贯彻〈国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)〉实施意见》在深化教育体制改革方面均明确提出推进人才培养模式改革,创新和改进教学方式,要倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学,帮助学生学会学习,鼓励学生独立思考、自由表达,保护和激发学生的好奇心、想象力、创造力,培养学生的兴趣爱好,营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境。
开放式教学,是以素质教育理论为指导,改革传统的封闭的课堂教学方式,努力创造一种民主、愉悦的教学关系和启发、导学的教学方法,其主要内涵在于倡导师生共同营造开放的教学和学习环境,即教学内容不局限于教科书、教学和学习的空间不局限于课堂、教学方法不局限于粉笔和黑板,学生获得知识的途径增多,极力营造开放式教学和学习的环境,培养学生自主学习的积极性,将知识传播与能力培养结合起来,运用多种教育手段,促进学生素质发展的新型教学模式。有利于发挥学生的积极主动性,有利于创造性人才的培养。为了提高生物制药工艺学课程的教学效果,培养富有创新精神和具有实践能力的高素质的生物技术和药学复合人才,本研究提出将开放式教学模式应用于生物制药工艺学课程教学过程中。
1.2 研究方法
(1)文献资料收集法:查阅国内外关于开放式教学的文献资料,通过分析调研法借鉴国内外同行对研究项目的实践经验,制定切实可行的实施方案。
(2)问卷调查法:通过问卷调查的形式从教学方式、教学内容、教学效果等方面对教师和学生进行调研,采集所需相关数据。
(3)信息反馈法:通过质量监控体系反馈信息,对原始数据进行统计分析,及时发现问题,采取措施不断修正完善。
2 具体改革内容
2.1 传统教学模式存在的弊端以及对人才培养产生的不利影响
通过资料收集、文献查阅及调查研究,分析了传统教学模式存在的弊端以及对人才培养产生的不利影响,提出了开放式教学模式的建立。
在传统的教学过程中,无论是基本理论的内容,还是具体实例的内容,大都是采用的教师单一讲授,学生被动接受的“传统教学模式”。授课过程中教师大都通过多媒体课件展开教学,课件信息含量大,授课形式单一,在学习过程中学生以听和记为主,缺少师生间的互动,学生自学、讨论的时间少,独立思考空间小。这种封闭式的、单一的教学手段将学生禁锢在课本和课堂,限制了学生学习的主动性,影响学生对知识的理解和掌握,对培养学生创造性的思维也就无从谈起。该方式培养出来的学生普遍缺乏创新精神和实践能力,不能成为高素质的生物技术和药学复合人才。
2.2 开放式教学模式在生物制药工艺学中的应用形式
(1)开放教学理念:时代的开放性和教育改革的深入,迫切需要我们更新教学理念,改变封闭式教学,与时俱进,建立新的开放性教学模式。从培养学生的学习兴趣入手,不断激发学生的活力,引导学生理解、认知、探索、发现、想象和表现,着力培养学生的动手能力、独立思考能力,给学生留有积极思维的空间和时间,并充分发挥学生学习的主动性、思考的独立性,使课堂教学适应学生自主创新性发展的需求。
(2)开放教学内容:教学中不刻意追求原有知识体系的完整性,在遵循课程标准的前提下,科学适当地增减教材内容、调整编排顺序、重组教学单元、整合教学内容。对于便于自学掌握的知识,尝试开放教学,放手让学生看书自学,引导学生在自学过程中,善于提出问题,参与讨论。
(3)开放教学方法:广泛采用“发现式教学”、“案例教学”、“问题教学”、“合作教学”等教学方法。
(4)开放教学方式:尽可能采用和创造新颖活泼的教学方式、方法, 倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学,促使学生从被动学习向愉快学习转变,利用学生的好奇,循循善诱使他们真正达到了兴趣驱动、自主学习。
(5)开放教学空间:封闭的教学过程以上下课铃声作为教学的起点和终结。而开放的教学过程是没有起点和终点的。开放式教学提倡把问题带出教室,带向生活,带向实践。因此,下课铃声绝不是教和学的休止符,而应成为继续探究的新起点。
2.3 开放式教学模式与传统教学模式有机结合,达到最优的教学效果
开放式教学模式能够保护和激发学生的好奇心、想象力、创造力,培养学生的兴趣爱好,提高学生自主学习的能力,然而也存在不足,如所耗课时较长、基础薄弱的学生思路狭窄、难以跟上讨论进度等问题,传统教学方式则可弥补上述缺点。在教学中,各种手段都具有其各自的特点和独特的功能,在教学中将开放式教学模式和传统教学模式有机地结合在一起,相互补充、取长补短,能够使教学活动事半功倍,从而达到最优化的教学效果。
2.4 开放式教学效果评价研究
通过考核结果、信息反馈及学生问卷调查对生物制药工艺学开放式教学模式效果进行了评价。考核结果反映出学生对已学知识的应用能力有了很大提高。学生普遍反映该教学方式加强了他们的学习主观能动性,提高了学习的趣味性,提高了其分析问题、解决问题的能力。学生均认为该教学方式值得推广。
3 结束语
总之,打破传统的单一讲授、学生被动接受的教学模式,建立生物制药工艺学开放式教学新模式,以启发式、探究式、讨论式、参与式教学方式为主,输出式教学为辅,营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境,能够保护和激发学生的好奇心,想象力、创造力,培养学生的兴趣爱好;提高学生自主学习的能力;改变学生不能独立思考、自由表达的现状,提高生物制药工艺学的教学效果。
陕西科技大学2011年校级教改项目资助(11JG26)
参考文献
[1] 罗少华.案例启发式教学在生物制药技术课程中的应用[J].三峡大学学报(人文社会科学版),2008(30)6:197-198.
[2] 刘占英,周文学,李利军,等.不同教学方法在生物工艺学教学中的应用[J].内蒙古农业大学学报(社会科学版),2011(13)3:152-153.
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。
生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学,现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来,心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此,医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的,它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合,并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术,才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱,是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。
1、什么是生物医学工程?
1.1含义
生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域,其内涵是:工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律,并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响:生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科,是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学,主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面;生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题,为医学提供高技术含量的现代医疗装备。
1.2内容与领域
生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究,包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究,直接为医学服务,包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一,它的成果直接推动医疗卫生事业的发展,效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。
2课程安排
根据我国《生物产业发展“十一五”规划》,生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向,重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向,我们将设定14次课,分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展,让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]:
1.生物医学工程概况:介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支,以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。
2.组织工程学:应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。
3.生物材料学: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。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构,从事生物材料及制品的开发研究,在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。
4.人工器官:主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用,挽救了不少垂危的生命,为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。
5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展;②生化检测的智能化系统;③仿生生物学的发展。
6.生物系统的建模与仿真:对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域,主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法,对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。
7.生物医学信号检测与处理技术:生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息,并将其转换为易于检测和处理的电信号。
8.医学成像与图像处理技术:研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式,或对已有的医学图像进行分析处理,为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。
9.数字化X射线影像技术及设备:数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。
10.磁共振影像技术及设备:磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。
11.核医学成像技术及设备:核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术:单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。
12.数字化超声波成像技术及设备:超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括:多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#
13.医学纳米技术和纳米材料:可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体;发展纳米尺度的显微探针成像技术;发展用于组织再生修复的纳米生物材料;建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法,都是当前重点发展方向。
14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。
3教学模式的探索
针对课程本身的特点和学生认知的特点,设想从以下几个方面探索课程的教学:
3.1多媒体教学
多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点,并可节约教学时间,提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍,涉及的知识点多且泛,采用多媒体教学课件进行教学,形象直观,趣味性强,可以使学生印象深刻,降低了抽象知识的理解难度和记忆难度,激发了学生的学习兴趣。
3.2优化课程内容,加强实践教学
在教学中注意把握课程的整体体系,强调课程知识点和适用性。教学重点清晰,适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时,应创造条件充实参观和实验内容,让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系,安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统,开展现场教学和尽可能多的实验课,提高学生的学习兴趣。如果条件允许,还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学,使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及,从而增强他们对理论知识学习的兴趣。
英文名称:Biomedical Engineering and Clinical Medicine
主管单位:天津市卫生局
主办单位:天津市生物医学工程学会;天津医科大学第三中心医院
出版周期:双月刊
出版地址:天津市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1009-7090
国内刊号:12-1329/R
邮发代号:6-147
发行范围:
创刊时间:1997
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
核心期刊:
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式