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[關(guān)鍵詞]生物醫(yī)學工程；影像技術(shù)學；教學體系；實踐教學

生物醫(yī)學工程專業(yè)是一門現(xiàn)代醫(yī)學和醫(yī)學工程技術(shù)相互結(jié)合的學科，主要在理工科院校開展，作為一所以醫(yī)學教育為主的高校，在生物醫(yī)學工程專業(yè)培養(yǎng)中，注意與醫(yī)學臨床實踐緊密結(jié)合，側(cè)重醫(yī)療器械實踐培養(yǎng)。該校生物工程專業(yè)前身為醫(yī)學影像學（工程方向），自1999年開辦至今，根據(jù)實際情況，不斷修正培養(yǎng)培養(yǎng)，重視理論與實踐相結(jié)合，不斷提高學生的實踐能力，以“工程素質(zhì)高、實踐能力強”的應(yīng)用型專業(yè)人才培養(yǎng)，為培養(yǎng)目標。

1該校發(fā)展歷程

牡丹江醫(yī)學院自1958年創(chuàng)立以來，目前已經(jīng)擁有近60年的教學歷史，1997年6月,學院通過了原國家教委本科教學評價,成為全國首批本科教學評價合格院校。從最初的名不見經(jīng)傳到現(xiàn)如今的發(fā)展壯大，牡丹江醫(yī)學院在學科建設(shè)、師資力量及科研投入上均下足了功夫。尤其重視實踐教學環(huán)節(jié)，在教學、科研、實習和就業(yè)方面均走在了同級別院校的前列。

2生物工程及影像技術(shù)的發(fā)展背景

生物醫(yī)學工程（BiomedicalEngineering，BME）是結(jié)合物理、化學、數(shù)學和計算機與工程學原理，從事生物學、醫(yī)學、行為學或衛(wèi)生學的研究；提出基本概念，產(chǎn)生從分子水平到器官水平的知識，開發(fā)創(chuàng)新的生物學制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息學方法，用于疾病預(yù)防、診斷和治療，患者康復，改善衛(wèi)生狀況等目的[1]。近幾年來，我國的醫(yī)療體制變革正處在快速時期，理工類科學技術(shù)在醫(yī)學領(lǐng)域，尤其是生物醫(yī)學中的應(yīng)用范圍也越來越廣，因此對于具有較高專業(yè)素養(yǎng)和應(yīng)用能力的人才需求就更加急迫?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”）是國家教育部貫徹落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的重點大力項目[2]，同時也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的一項重要措施，該政策旨在培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術(shù)人才，為國家走新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強國戰(zhàn)略服務(wù)，對促進高等教育面向社會需求培養(yǎng)人才，全面提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量具有十分重要的示范和引導。醫(yī)學影像技術(shù)是醫(yī)學專業(yè)其中一門[3]。我國在2006年時出臺了改革政策，將醫(yī)學影像學專業(yè)區(qū)分為兩種學制不同的專業(yè)進行教育，此教育模式早在上世紀西方某些發(fā)達國家就已經(jīng)出現(xiàn)，并取得了較好的教育結(jié)果。4年制醫(yī)學影像技術(shù)是專門從事影像技術(shù)與操作方面的工作的一類高精尖技術(shù)人才，在儀器操作及治療劑量控制方面的能力水平要明顯優(yōu)于五年制的醫(yī)學影像學專業(yè)學生[4]。

3該校學科建設(shè)情況

該校擁有較高規(guī)格的影像實踐基地，該基地初建于2003年，現(xiàn)擁有6個實驗區(qū)，47間實驗室，建筑面積達3000㎡；配備X線機（常規(guī)X線機、程控X線機、高頻X線機）、CT（螺旋CT、往復式CT）、MRI（超導MRI、小型MRI教學儀）、ECT、DSA、超聲（彩超、黑白超、數(shù)字超聲教學儀）、直線加速器、模擬定位機、麻醉劑、體外碎石機、血液透析機、激光相機、洗片機、高壓注射器等50余臺設(shè)備，總價值達1000余萬元?？蓾M足生物醫(yī)學工程、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)的專業(yè)課的實驗課、實驗室開放等教學活動，可以為學生提供大量的實踐動手機會。亦可帶領(lǐng)學生參與醫(yī)院大型設(shè)備的拆卸、搬運、安裝、維修等工作，讓學生得到“實戰(zhàn)”的機會。該校于2013年在醫(yī)學影像學院增設(shè)4年制生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)，培養(yǎng)方案與原醫(yī)學影像學專業(yè)（工程方向）（5年制）不同，《醫(yī)學影像設(shè)備學》作為重要的專業(yè)課之一，教學大綱亦作調(diào)整。根據(jù)醫(yī)學生物工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)的特點，進行教學改革。理論課刪減部分陳舊設(shè)備相關(guān)知識，如壓縮常規(guī)X射線機結(jié)構(gòu)、功能、工作原理及電路分析的講解，由學生課余時間自行學習討論。在實驗課改革方面，刪減部分陳舊實驗項目，讓學生多多地參與實驗課教學互動中，增加學生實踐動手機會，鍛煉學生獨立分析問題、解決問題的能力。同時針對醫(yī)學生物工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)每學期均進行實驗室開放，由老師指導學生進行DSA設(shè)備的安裝，X射線機設(shè)備的局部改進設(shè)計等。積極組織指導生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)學生進行大學生科研立項，近幾年該教研室共指導黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目、牡丹江醫(yī)學院大學生科研項目共6項，例如：“常規(guī)X線機燈絲加熱電路改進”。該校積極開展校企合作聯(lián)合培養(yǎng)學生，2016年1月，醫(yī)學影像學院經(jīng)實地考察，與北京威格瑞技術(shù)服務(wù)有限公司等8家醫(yī)療器械公司達成合作。2016年7月，首屆2013級醫(yī)學生物工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)學生進入公司進行生產(chǎn)實習。2017年7月，經(jīng)調(diào)查反饋，一年來各家醫(yī)療器械公司均能按學校要求培養(yǎng)學生，實習效果非常理想，多位學生實習表現(xiàn)優(yōu)秀，被實習公司正式錄用。校企合作模式將繼續(xù)開展。醫(yī)學影像學院于2013—2014年編寫的高等學校改革創(chuàng)新教材、醫(yī)學影像專業(yè)特色系列教材中，影像設(shè)備教研室針對生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)編寫了《醫(yī)學影像設(shè)備學實驗指導》《醫(yī)用常規(guī)檢驗儀器》《醫(yī)用傳感器》《臨床設(shè)備學》4本理論及實驗教材，并已投入使用。該校現(xiàn)已將生物醫(yī)學工程專業(yè)、醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂已提上日程。

4未來學科發(fā)展模式

4.1加強實踐教學環(huán)節(jié)

以教學改革為中心，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力為只要目的，在不斷提升實踐教學設(shè)施基礎(chǔ)的同時，堅持理論教學為基礎(chǔ)的主要宗旨[5]，讓學生在扎實掌握理論基礎(chǔ)后，運用先進的實踐教學來不斷地提升、完善自己的綜合技能[6]。使學生在此教學模式下，可以將專業(yè)發(fā)展為：擁有扎實的理論基礎(chǔ)、培養(yǎng)良好的專業(yè)素養(yǎng)、形成獨特的專業(yè)特色的優(yōu)秀學科[7]。

4.2確立學生在實踐教學中的主體地位

無論在學科建設(shè)中進行怎樣的改革，其宗旨都是培養(yǎng)優(yōu)秀的畢業(yè)生能被社會所用[8]。因此學生在實踐教學中的主體地位就顯得尤為重要[9]。因此讓學生提早進入醫(yī)院及工廠進行實習，不僅可以開闊學生的視野，而且可以使其在即將進入工作崗位前掌握一定的基本操作技能，在今后的工作中更早上手，從容地應(yīng)對工作中的一系列問題。在教學中主動聆聽學生的意見，根據(jù)學生的不同呼聲對于教學方案進行及時的調(diào)整，盡最大可能地覆蓋盡量多學生的特點，提高教學效果[10]。

4.3加強師資隊伍建設(shè)

學校通過多種途徑提高青年教師的學歷及教學水平，并在教學實踐中不斷地提高，逐步培養(yǎng)一支結(jié)構(gòu)合理、理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力過硬、教學效果明顯的優(yōu)秀教師隊伍[11]。

4.4建立教學評估及監(jiān)控體系

完善的一套教學評價及質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)是保證人才培養(yǎng)質(zhì)量的一項重要措施[12]。建立一套過硬的實踐教學基礎(chǔ)、完善的實踐教學過程、科學的實踐教學效果評價、嚴格的教學質(zhì)量監(jiān)控體系，對于加強對整個實踐教學工作的宏觀調(diào)控、保障實踐教學體系的落實、高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)都起到了十分重要的作用[13]。

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關(guān)鍵詞：生物醫(yī)學；測試技術(shù)；傳感器

中圖分類號：O6-33；G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）49-0131-02

一、引言

面向生物醫(yī)學工程專業(yè)開設(shè)《測試技術(shù)與傳感器》是一門以研究自動檢測系統(tǒng)中的信息提取、信息轉(zhuǎn)換和信息處理的理論和技術(shù)為主要內(nèi)容，集光、機、電于一體，綜合物理、化學、生物、材料、電子、電氣、計算機、機械等學科技術(shù)的實踐性非常強的專業(yè)基礎(chǔ)課。杭州電子科技大學生儀學院目前開設(shè)的《測試技術(shù)與傳感器》課程的課程目的為系統(tǒng)論述測試系統(tǒng)及其基本特性；介紹測試系統(tǒng)中傳感器的結(jié)構(gòu)、基本原理和典型應(yīng)用，以及傳感器的發(fā)展趨勢、選用原則等，它是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié)，儀器專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，也是自控原理、智能儀器課程設(shè)計、虛擬儀器課程設(shè)計的基礎(chǔ)。

二、存在問題

目前該課程的教學狀況及存在的問題：（1）測試技術(shù)與傳感器技術(shù)屬于多學科交叉滲透課程，涉及電學、磁學、光學、化學等學科，對先修課要求較高，現(xiàn)有的教學內(nèi)容，以教師課堂講授為主，側(cè)重于原理的介紹及公式的推導，學生看不見，摸不著，缺乏感性認識，容易出現(xiàn)枯燥、難以學好的感覺，加上很大一部分學生的學習主動性差，學習態(tài)度上不太重視，沒有投入必要的精力和時間，直接影響教學效果。（2）現(xiàn)行傳感器教材比較繁多，有的以傳感器原理為主線，有的以過程參數(shù)測量為主線，但是很多教材都沒有涉及新型傳感器的理論知識及其應(yīng)用，不利于學生拓寬知識面，不符合寬口徑人才培養(yǎng)模式。（3）目前傳感器課程的實驗環(huán)節(jié)以驗證性實驗為主，主要使學生掌握常用傳感器的使用和標定方法，以及相應(yīng)傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路設(shè)計。（4）課程考核方式一般是以考試為主，輔以作業(yè)、實驗、考勤評價，這種考核方法很難激發(fā)學生的學習積極性和主動性，不能真實反映學生的學習能力、對知識的掌握程度及其專業(yè)應(yīng)用能力。

傳感課程教學方法研究大多是自動化、精密儀器專業(yè)中對該課程的教學方法研究。結(jié)合本專業(yè)優(yōu)勢，本文提出通過使用啟發(fā)式教學、結(jié)合臨床實際教學、結(jié)合多媒體等手段豐富教學方法，提高生物醫(yī)學傳感教學效果。這些方法對提高生物醫(yī)學專業(yè)的傳感教學提供了重要改進措施，對提高教學質(zhì)量具有重要意義。改革和完善《測試技術(shù)與傳感器》課程的教學模式，通過研究型教學，訓練學生的高級思維能力和解決實際問題的操作能力，培養(yǎng)學生主動學習、獨立學習與終身學習的能力，使學生具備一流大學本科生的素養(yǎng)，提高核心競爭力。

三、改革目標

1.本文擬從課堂教學模式、課程教材多樣性模式、實驗課教學模式等方面研究并探索出具有杭州電子科技大學生物醫(yī)學特色的“測試技術(shù)與傳感器”研究型教學模式，培養(yǎng)學生的高級思維能力、解決實際問題的操作能力、交流溝通能力，在大學學習結(jié)束后，離開校園和教師，具有繼續(xù)自主學習的能力。

2.在以基本傳感測試單元為框架的知識體系的基礎(chǔ)上，收集整理基于生理學與工程應(yīng)用或醫(yī)學臨床現(xiàn)象結(jié)合的傳感學科交叉內(nèi)容，為編寫生物醫(yī)學工程等工科專業(yè)適用的生物傳感教材、論文等提供教學資料并制定教材理論體系框架。

四、具體措施

（一）課堂教學模式探索

1.教師課堂講授重點為最核心的知識點，對具有遷移價值的學科基本原理進行闡述。講授內(nèi)容少而精，對重點、難點講深講透，引導學生多角度、深層次地理解基本原理，而對事實性知識點，則少講或不講；講授內(nèi)容寬而新，以學科的發(fā)展為大背景，了解課程基本原理在大學科中的定位，以及與學科最新發(fā)展的聯(lián)系。

教學內(nèi)容較多，面面俱到的教學難以完成教學任務(wù)，教學效果并不佳。根據(jù)傳感檢測特點和生物醫(yī)學工程等相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)需要，設(shè)計該課程的課程體系以各傳感器基本功能為主，尤其是電感、電容、電壓、應(yīng)變片、磁電式傳感等章節(jié)作為教學重點和難點，其中的各個章節(jié)的應(yīng)用與心電、腦電、肌電內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，引入生物醫(yī)學工程重要的研究領(lǐng)域――腦機交互，作為重點講解；而光敏、氣敏、熱敏等章節(jié)內(nèi)容相對簡單，容易理解，不做重點講解。因此，可據(jù)此分配授課時間，突出教學重點。

2.教師根據(jù)核心知識點，提出知識點總結(jié)分析歸納問題、實際應(yīng)用相關(guān)問題等，由學生課程小組分別選擇問題，課后參閱書本、資料，提出解決方案，并由課程小組代表發(fā)言，課堂展示并交流。

此外，在各個傳感系統(tǒng)中識記結(jié)構(gòu)部分內(nèi)容瑣碎難記，而生物醫(yī)學工程專業(yè)對這部分內(nèi)容的要求并不高，不要求掌握詳細結(jié)構(gòu)，在理解傳感結(jié)構(gòu)及工作原理的基礎(chǔ)上，日后工作或科研中用到這部分內(nèi)容時能夠通過查閱參考書獲得信息即可，課堂講解突出章節(jié)綱要，對其中涉及的工程應(yīng)用現(xiàn)象補充材料介紹。

3.課堂教學中，教師講述研究課題開題報告基本格式及其具體實例，由學生自我提出學科感興趣的實際問題，參閱相關(guān)資料和解決方法，模擬寫作研究課題開題報告。為更好地服務(wù)于生物醫(yī)學工程專業(yè)的學科交叉特點，在生物醫(yī)學傳感的教學過程中注意整理、添加與工程應(yīng)用和醫(yī)療儀器的內(nèi)容。比如，在講解壓電傳感基礎(chǔ)上增加相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用講解，如人工瓣膜、血壓監(jiān)測計等器件的工作原理內(nèi)容；在講解電感基礎(chǔ)上，增加當前無創(chuàng)呼吸電感檢測的原理等介紹，這些內(nèi)容對激發(fā)學生興趣、啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維具有重要作用。然而，這部分內(nèi)容還比較零散，沒有形成良好的體系，此外，目前還沒有專門適用于生物醫(yī)學工程等工科專業(yè)的生物傳感生理學教材。在講解醫(yī)療方向的應(yīng)用時，要注意資料的收集、整理和系統(tǒng)化，不僅可以很好地服務(wù)于生物醫(yī)學工程等專業(yè)的培養(yǎng)要求，還將對編寫工科專業(yè)專用的生物醫(yī)學傳感教材提供課程資料和理論框架。

4.課程教材模式探索。課程教材采用開放性體系，教師圍繞教學目標研讀現(xiàn)行的先進教材的基礎(chǔ)之上，為學生推薦至少2本以上國內(nèi)外先進教材，包括英文原版教材，對應(yīng)于不同核心知識點，引導學生學會知識點的尋找、分析、歸納、比較，并利用各種國內(nèi)外文獻網(wǎng)絡(luò)進行最新相關(guān)進展的補充和學習。引導學生盡可能或完全避免學一門課程只讀一本書的現(xiàn)象。

在課堂教學中，除了使用多媒體和板書進行理論教學之外，還有意識地利用網(wǎng)絡(luò)公開課等引導學生的自主學習。在我校圖書館的視頻資源中有國內(nèi)外著名大學的視頻公開課，利用這些強大的網(wǎng)絡(luò)資源可以彌補課時少、課程任務(wù)重的矛盾。比如，在該課程教學中，原理介紹部分占課時較少，在對重點器件結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)課堂講解的前提下，其中一些具體的設(shè)計內(nèi)容布置給學生自學。除了緩解課時不足的矛盾，網(wǎng)絡(luò)課程資源還可補充教學內(nèi)容，加深學生對知識的理解。

教師發(fā)展學習平臺中的相關(guān)傳感課程講述，由經(jīng)驗豐富的名師授課，通過網(wǎng)絡(luò)觀看可加深對理論學習的印象，還可激發(fā)學生的學習興趣。不僅豐富了學生的學習資源，更重要的是，在這種教學過程中，向?qū)W生示范了資料收集和獲取信息的方法，提高了學生自主學習的能力。

（二）實驗課教學模式探索

1.基礎(chǔ)性實驗：圍繞測試技術(shù)與傳感器的核心知識點，掌握傳感器的基本原理及信號檢測，這類實驗主要屬于驗證性實驗。

2.綜合性實驗：模擬生產(chǎn)或生活實際中的某一具體項目開展，學生可根據(jù)被測對象的不同選擇各自合適的傳感器，實驗室配備電壓表、電流表、指示燈、蜂鳴器、計數(shù)器等設(shè)備，用于學生自行完成線路的連接，也可根據(jù)學生的具體情況拓展知識點，綜合性實驗可在做的過程中讓學生將學到的理論知識貫穿起來，整個項目采用3～4人為一小組的團隊形式，以學生為主體，教師可適時地進行引導，循序漸進地實施項目，完成知識、技能和相關(guān)能力的學習。

3.提高性實驗：對于提高階段，我們將嘗試結(jié)合虛擬儀器實驗平臺，虛擬儀器技術(shù)是儀器智能化發(fā)展的一個重要方向。我們增設(shè)實驗內(nèi)容要求學生采用軟件LABVIEW或VB、VC等作為開發(fā)工具，設(shè)計直觀友好的用戶交互界面。如有可能還可根據(jù)檢測分析的結(jié)果產(chǎn)生相應(yīng)的輸出控制信號。

4.除了實驗教學，在與醫(yī)療儀器相關(guān)的腦機交互研究方面還可成立大學生科研活動小組，開展多種課外科技活動。其中申請者是該科研活動小組的指導教師之一。結(jié)合該課程的教學改革，擬吸收對生物醫(yī)學方向感興趣的同學加入，主要以觀摩實驗和學習實驗方法為主，在活動參與中激發(fā)學生專業(yè)興趣、促進專業(yè)學習。

五、總結(jié)

本文針對面向生物醫(yī)學工程專業(yè)開設(shè)的《測試技術(shù)與傳感器》課程當前存在的問題，結(jié)合生物醫(yī)學專業(yè)學科交叉特色，提出了相應(yīng)的改革目標和措施，使學生能自主使用各種通用傳感和專用醫(yī)療儀器平臺，靈活選擇信號分析方法，加強對儀器平臺分析的能力和對結(jié)果的理性認識，發(fā)揮該課程的實踐性優(yōu)勢。通過施行開放式的《測試技術(shù)與傳感器》課程教學模式改革，注重實驗知識的延伸，完善考核制度等改革措施，最大程度地增強學生的自主性與參與性，培養(yǎng)社會需要的創(chuàng)新型、應(yīng)用型、復合型、外向型的“醫(yī)工結(jié)合”型儲備人才。

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篇3

近10年來，在醫(yī)療成像、生理建模、傳感系統(tǒng)及計算和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化和虛擬現(xiàn)實、人機交互和自動化等方面的巨大進步，使得生物醫(yī)學工程有了快速、顯著的發(fā)展。生物醫(yī)學工程涉及了醫(yī)藥和生物科學的工程應(yīng)用準則，包括生物醫(yī)藥、醫(yī)療成像、生理建模、實時系統(tǒng)、自動化控制、信號處理、圖像重建、模式識別及生物力學等領(lǐng)域。目前，生物醫(yī)學工程已經(jīng)擁有了復雜的醫(yī)療診斷及治療手段，越來越多的研究成果已經(jīng)應(yīng)用于臨床，幫助我們開發(fā)新的植入物或假肢及創(chuàng)造新的醫(yī)學成像技術(shù)和完善的工具集技術(shù)以用于疾病的檢測、預(yù)防和治療。

全書由兩部分組成，共9章。第1部分先進的計算方法，包含第1-5章：1.生物醫(yī)學圖像分割中的圖形算法技術(shù)。用于分割三維醫(yī)學圖像結(jié)構(gòu)的圖形方法，即圖割法和多物體、多表面的分層優(yōu)化圖形圖像分割法；2.醫(yī)學圖像處理中的信息論聚類。回顧了最近信息論框架下的集群方法，介紹了其能夠在一幅表示不同組織特性的醫(yī)學圖像中尋找聚類的合適數(shù)量，提出了一種對于優(yōu)化給定聚類配置質(zhì)量的目標函數(shù)的聚類方法；3.多目標差分進化算法――基于模糊聚類的腦部MR圖像分割算法。介紹了應(yīng)用于同步優(yōu)化多集群的基于多目標差分進化模糊聚類技術(shù)，詳細地論述了用于底層優(yōu)化的差分進化算法技術(shù)原理，闡述了在差分進化中聚類中心向量編碼技術(shù)；4.丘腦皮層神經(jīng)質(zhì)量模型振蕩動力學的功率譜及非線性分析。首先提出了在阿爾茨海默式癥中的異常腦震蕩研究中的多模態(tài)分析技術(shù)，接著介紹了一種結(jié)合了丘腦皮層神經(jīng)質(zhì)量模型功率譜分析與非線性行為分析；5.蛋白質(zhì)功能預(yù)測元學習方法。介紹了多尺度蛋白質(zhì)生物功能預(yù)測算法，討論了在蛋白質(zhì)功能分析中使用元學習方法的優(yōu)勢，尤其是在蛋白質(zhì)序列分析、三維結(jié)構(gòu)比較、生物功能解釋與分子間相互作用分析中，給出了對選定的生物系統(tǒng)進行整體行為預(yù)測的不同的計算方法及元學習預(yù)測系統(tǒng)。

第2部分生物醫(yī)學應(yīng)用，包括第6-9章：6.三維超聲圖像頸動脈分割。本章介紹了一種精確可靠的從三維超聲圖像中進行頸動脈分割方法，闡速了頸動脈血管分割算法，并證明了三維超聲是一種對于在經(jīng)動脈粥樣硬化中前期后期的定量分析中的可行算法；7.結(jié)構(gòu)神經(jīng)元可塑性定量圖像分析的一些當代問題。介紹了在微觀層面腦結(jié)構(gòu)研究過程，闡釋了神經(jīng)元可塑性過程，以解釋大量神經(jīng)退化性疾病原因，使用熒光共聚焦顯微鏡對腦組織圖像進行定量分析；8.軟骨和軟骨下骨中的骨關(guān)節(jié)炎的先進核磁共振成像。概述了用以檢測軟骨及軟過下骨組織、軟骨生物組織的非植入性病理檢測的核磁共振成像技術(shù)，介紹了在該領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)，及骨關(guān)節(jié)炎的檢測和治療方法；9.計算機斷層掃描圖像中基于下頜骨骨折的發(fā)際線檢測的計算機視覺。本章介紹了可以從CT圖像中檢測下頜骨骨折的發(fā)際問題，闡述了解決該問題的方法，即首先在二維CT圖像切片中確定頜骨的骨折發(fā)際線，接著使用最大流最小割算法檢測的骨裂結(jié)構(gòu)。

本書適合計算機科學、生物醫(yī)學工程、電氣工程與系統(tǒng)科學等專業(yè)碩士研究生閱讀和學習，亦可作為對圖像處理、三維重建、信息技術(shù)及生物醫(yī)學研究感興趣的其他專業(yè)學生參考書。對于在計算和分子生物學、生物工程以及圖像處理的研究人員或從業(yè)人員，本書也會提供很有用的幫助。作者： 張進興，本文來自《中國醫(yī)學工程》雜志

篇4

【關(guān)鍵詞】影像信息學 教學模式 教學改革

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）35-0086-02

永州職業(yè)技術(shù)學院影像信息學課程針對醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)學生開設(shè)，主要目的是為了完善影像專業(yè)學生的專業(yè)體系，培養(yǎng)學生解決問題的能力，提高學生的信息素養(yǎng)，為學生以后解決實際問題打下基礎(chǔ)。通過教學實踐，對教材的編排、教學內(nèi)容的調(diào)整與組織、課程教學方式及師資等方面進行改革，探索提高本課程教學質(zhì)量的方法。

一 課程的特點及存在的問題

1.課程的特點

信息科學在深入醫(yī)學影像的過程中，逐步形成了一門涉及醫(yī)學影像、計算機網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理技術(shù)等多個學科領(lǐng)域的交叉學科――影像信息學。該學科將醫(yī)學成像、PACS系統(tǒng)以及圖像處理等加以集成，但它不是簡單的疊加，而是使各個環(huán)節(jié)都得以優(yōu)化。由于該學科發(fā)展迅速，內(nèi)容覆蓋廣，重點和難點比較多，學生在學習過程中又缺乏主動性和創(chuàng)造性，開展這門課程的教學難度較大。

2.課程教與學中存在的問題

第一，教學過程中存在的問題：（1）教學方法比較落后。在大學的整個教育中，大部分課程長期以來都采用“講課+考試”的教學模式。在以前影像信息學的教學過程中，沿襲了傳統(tǒng)以教師講課為主的方式，師生互動、交流缺失，學生在學習該課程的過程中缺乏主觀能動性和解決問題的積極性，限制了學生運用知識的能力及實踐能力。（2）師資隊伍業(yè)務(wù)能力比較薄弱。在整個教學過程中，教師是教學的設(shè)計者和實施者，教師的素質(zhì)在很大程度上影響著教學的效果，教師過硬的專業(yè)知識能有效地提高教學質(zhì)量。而目前影像信息學這門課程本院基本上都由計算機專業(yè)教師任教，但計算機專業(yè)教師缺乏醫(yī)學成像、PACS系統(tǒng)等方面的知識，這樣就阻礙了課堂教學的開展，影響了整個教學效果。

第二，學生學習過程中存在的問題：（1）意識比較薄弱。醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)的學生沒有意識到影像信息學課程的重要性，沒有意識到要充分掌握醫(yī)學影像技術(shù)，首先必須要將醫(yī)學成像、PACS系統(tǒng)以及計算機圖像處理等方面知識結(jié)合起來，實現(xiàn)知識的連貫和綜合。（2）目標不夠明確。醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)的大部分學生認為該門課程只是一門輔助課程，不是自己的專業(yè)課，所以可學可不學，這樣就導致了學生對該門課程的重視度比較低，學習的目標也不明確。（3）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識匱乏。由于該課程本專業(yè)開設(shè)了22節(jié)理論課及14節(jié)實踐課，開設(shè)的課程不多，學生網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識的匱乏導致學生難以理解這門課程，學習興趣缺失，這樣學生就缺乏獨立思考的能力。（4）實踐能力基礎(chǔ)比較差。由于實踐課程安排得比較少，學生本身的實踐能力也比較差，這樣也不利于提高學生的主觀能動性，使學生解決實際問題的能力比較差。

二 改革的對策與建議

1.編寫案例化的教材

目前，專業(yè)的醫(yī)學影像信息學的教材出版得非常少，已出版的醫(yī)學影像信息學的教材基本上采用陳述的方式介紹本課程的內(nèi)容不實用。該課程最終為醫(yī)學影像實踐服務(wù)，建議在進行醫(yī)學影像信息學改革時，可以將教材的編寫實現(xiàn)案例化，將醫(yī)院的一些成功實踐案例包括醫(yī)院信息系統(tǒng)的建設(shè)、PACS的建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、圖像的處理等都納入到課堂中，這樣不僅有利于提高學生靈活運用醫(yī)學影像信息的能力，更有助于提高學生的學習興趣。

2.調(diào)整教學內(nèi)容，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合

由于這門課程開設(shè)的課時不多，因此課堂的教學內(nèi)容不可能面面俱到，只能從實用的角度出發(fā)，對該課程的教學內(nèi)容進行適當?shù)恼{(diào)整和取舍。在調(diào)整的過程中，要著重強調(diào)學生的基礎(chǔ)知識，著重強調(diào)關(guān)系到日后與實踐操作密切相關(guān)的知識點，同時更要著重強調(diào)知識的融會與貫通，只有這樣才能真正提高學生的實踐能力、靈活運用知識的能力以及解決一些實際問題的能力。

3.開展PBL教學模式

傳統(tǒng)的講授式教學法LBL（Lecture-based Learning，簡稱LBL）是以教師為主體的教學模式，是一種灌輸式的教學方法，該模式不利于調(diào)動學生的學習積極性，也不利于培養(yǎng)學生獨立思考能力和運用知識的能力?；诖?，本課程提出PBL（Problem-based Learning，簡稱PBL）的教學模式對該課程進行教學方式的改革，PBL是以學生為主體、以問題為基礎(chǔ)，通過問題來開展教學活動的一種教學模式。影像信息學涵蓋的范圍比較廣，學生在學習這門課之前也有一定的醫(yī)學影像技術(shù)知識和計算機網(wǎng)絡(luò)等知識的基礎(chǔ)，采用基于問題的教學模式，教師首先通過仔細研究確定每個項目的實際問題，并向?qū)W生提出該問題；其次學生進行分組討論，學生通過各種方法找到解決問題的辦法；最后總結(jié)，學生小組對自己的解決方法進行總結(jié)后，教師再針對學生的解決方法、存在的問題以及有待完善的地方進行闡述和說明。學生通過問題有目的地進行學習，既可以提高學生自主學習和解決問題的能力，也可以提高學生團結(jié)協(xié)作的能力。

4.提高教師的專業(yè)綜合素養(yǎng)

影像信息學是一門交叉學科，它包含傳統(tǒng)的醫(yī)學成像、PACS系統(tǒng)以及圖像解釋等方面的內(nèi)容，這就要求教這門課程的教師不僅要有良好的計算機技術(shù)相關(guān)知識，而且要掌握一部分醫(yī)學成像原理的內(nèi)容。因此要想上好這門課，教師應(yīng)盡量掌握PACS系統(tǒng)、掌握圖像的成像、獲取、通信、存檔、處理、分析以及顯示等各方面的理論知識，同時還要有計算機網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)知識的基礎(chǔ)。只有提高了教師的專業(yè)綜合素養(yǎng)，才能真正提高教學質(zhì)量，才能深化影像信息學這門課程的教學改革。

三 結(jié)束語

影像信息學作為醫(yī)學知識領(lǐng)域中一門新興的交叉學科，其教學改革有待探討。本文在此所提出的改革方案也是教學與實踐的總結(jié)，日后這門課程的改革還需進一步完善和深化。希望通過改革，能提高該課程的教學質(zhì)量，促進醫(yī)學影像技術(shù)專業(yè)的教育改革，培養(yǎng)出高質(zhì)量、高素質(zhì)的醫(yī)學影像人才。

參考文獻

篇5

關(guān)鍵詞：衍射光柵;變形光柵;變焦透鏡

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）45-0076-02

伴隨光學顯微鏡技術(shù)的飛速發(fā)展，顯微技術(shù)也在相應(yīng)的不斷進步。經(jīng)過有關(guān)光學系統(tǒng)及信息處理能夠使顯微鏡的分辨率大幅提高，用于生物樣品三維信息的獲取、記錄、處理和顯示的顯微鏡成像系統(tǒng)也得到了很大發(fā)展。在顯微鏡成像過程中，其所獲取的每一幅圖像都包含了焦平面和焦平面外的光信息，焦平面外的信息對所成圖像造成了很大的模糊干擾，因而使得圖像清晰度降低甚至無法識別。為了去除這些離焦光信息，人們嘗試了許多解決辦法。激光掃描共焦技術(shù)在熒光顯微成像的基礎(chǔ)上克服了離焦平面信息的干擾，從而得到了清晰地聚焦平面的圖像。但是其缺點也是很顯然的：其價格昂貴不利于技術(shù)的普及;不能得到樣品完整、真彩的圖像;由于需作二維逐點掃描，其成像速度受到限制，不能對樣品實施快速動態(tài)成像。寬場顯微鏡是一套傳統(tǒng)的顯微鏡，其價格便宜，可廣泛用于各種行業(yè)實現(xiàn)對樣品的快速觀測，為了實現(xiàn)對樣品的三維觀察，首先需要對樣品進行光學切片，在基于寬場顯微技術(shù)的基礎(chǔ)上經(jīng)過對顯微鏡的改進，可采用各種方法實現(xiàn)寬場顯微鏡的光學切片成像。隨著對微觀世界更深入的研究，人們希望進一步提高光切片質(zhì)量和切片的速度等。本文將介紹幾種基于寬場顯微技術(shù)的快速三維成像技術(shù)。

一、非干測量的寬場光切片技術(shù)

細胞膜的活動在細胞的力學中扮演著重要的角色，因此觀測細胞膜的三維結(jié)構(gòu)是非常重要的。一般我們使用相襯和熒光顯微鏡技術(shù)去觀察它的活動，然而這種光學觀察只能提供細胞邊界的信息，很難去了解細胞表面的拓撲結(jié)構(gòu)。為了清楚實時地觀察到生物樣品的三維結(jié)構(gòu)，這種儀器應(yīng)該滿足分辨率高、成像速度快、視野大等多種要求。在基于寬場顯微光切片的技術(shù)基礎(chǔ)上，可以采用一種新的光學技術(shù)――非干涉測量的寬場顯微鏡光學輪廓測量技術(shù)來實現(xiàn)這一要求。這一技術(shù)不需后期的掃描機制即可得到三維圖像，系統(tǒng)中探針是浸入水的物鏡，它的工作距離在毫米范圍內(nèi)。圖1顯示的是實驗裝置，該裝置采用傳統(tǒng)的光學顯微鏡作為主要的設(shè)備，使用一個功率固定的鎢鹵素燈作為光源，它的功率波動范圍為小于1%，帶通濾波片的波長范圍為350～610納米。這套系統(tǒng)使用柵格圖案在空間相位0，2π/3，4π/3獲得三幅圖像，然后使用零查探測原理去刪除這個柵格圖案獲得光學剖面圖像，通過對圖像的后期處理即可呈現(xiàn)樣品的3D結(jié)構(gòu)。

二、基于Z軸自動控制寬場光切片技術(shù)

在對細胞或者微小的樣品進行觀察時，顯微鏡是必不可少的工具，但是一般的顯微鏡包括寬場顯微鏡只能觀察他們的二維圖像，為了得到三維的圖像，需要在顯微鏡的z軸方向上進行光學切片，得到不同焦平面的圖像，然后利用計算機技術(shù)實現(xiàn)三維重構(gòu)。為了在寬場顯微鏡中得到Z軸上不同的焦平面信息，需要對軸進行微調(diào)，Z軸方向每上升或者下降一定的距離獲取一副圖像。傳統(tǒng)的方法是用手動的方式去調(diào)節(jié)Z軸的旋鈕，達到Z軸上升或下降的目的。這種方式使得得到的斷層掃描圖像難以獲得足夠的精度和足夠薄的切層厚度，而且各個斷層圖像的層厚變得不均勻，這樣將在很大程度上影響圖像的三維重構(gòu)效果，同時在進行斷層掃面時圖像的拍攝時通過手動的方式控制拍攝，這樣拍攝一副斷層圖像需時過長，在熒光樣品拍攝前往往已經(jīng)暴露在激發(fā)光的強光之下，這樣大大增加了樣品被強光漂白導致?lián)p傷的危險。因此，一種采用全自動寬場顯微光切片的技術(shù)將具有重要意義。

這種技術(shù)能通過計算機控制顯微鏡物鏡Z軸作精確的微動，來對樣品進行逐層掃描成像，其精度可達到納米級，同時它還能控制攝像系統(tǒng)對每層斷層圖像進行自動的攝取與存儲，不需人工干預(yù)。因此，在光路中加裝一套激發(fā)光快門開合系統(tǒng)，通過計算機同步控制快門開合系統(tǒng)和自動數(shù)碼成像（或視頻圖像）拍攝系統(tǒng)，這些裝置的增加對寬場顯微光切片技術(shù)有著非常重要的意義。這樣的一套系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于各種醫(yī)學和生物研究領(lǐng)域，特別是需要觀察三維斷層的相關(guān)領(lǐng)域如生物醫(yī)學成像與生物醫(yī)學材料的領(lǐng)域，具有非常重要的實用價值。

三、變形光柵光切片技術(shù)

要想得到物體不同層的圖像，傳統(tǒng)的方法是移動透鏡或者相機，但是在一些應(yīng)用中物體或者成像條件是快速變化的，需要設(shè)備能在相同條件下同時捕獲多個層的圖像。其中一種方法是采用分束器，將一束光分成幾束，然后使用多個相機來獲得圖像，通過移動相機來達到獲取不同焦平面圖像的目的。但是這種方法會導致復雜的光學系統(tǒng)并且需要多個同步相機。一種使用特別設(shè)計的變形光柵能被當作分束器使用，在單圖像平面同時記錄多個物體不同焦平面的信息，這將只需要一個簡單的光學系統(tǒng)便可實現(xiàn)同時獲取不同層面的圖像，大大降低了成本。使用變形光柵同時得到多個物層面圖像的方法原理在于，變形光柵是一個二元位相光柵。其暗區(qū)域能增加光學厚度，它在非零衍射序列具有聚焦的功能。特別設(shè)計的光柵在每一個變形序列上具有不同焦長的透鏡的作用，在圖像視野產(chǎn)生假的三維圖像。光柵焦長和圖像面的分離是通過設(shè)計光柵結(jié)合物體放大倍數(shù)實現(xiàn)的。該技術(shù)的基礎(chǔ)是變形的衍射光柵，它的光柵線由一個半徑為二次方程的光柵線構(gòu)成。它產(chǎn)生的光柵線是圓弧并且它的中心是偏離透鏡軸中心的，如圖2所示，變形光柵扮演一套透鏡的功能，它能修改每一個衍射序列（+1，0，-1）的焦長，這導致三個物面在同一個探測器面上呈現(xiàn)。當光束進入系統(tǒng)時，零序列衍射產(chǎn)生一幅激光束焦斑圖像，+1和-1序列提供光束焦平面后和焦平面前兩個層面的圖像。因此，利用這種技術(shù)可在不需要任何掃描特別是縱向掃描，可實現(xiàn)對樣品多層面同時一次成像。但是缺點是一次只能進行三層成像，需要更多層數(shù)成像需要加裝Z軸掃描裝置。

四、基于變焦透鏡的寬場顯微光切片技術(shù)

這種技術(shù)原理類似于前面介紹的基于Z軸自動控制寬場光切片技術(shù)，將Z軸的機械控制裝置用可變焦的透鏡來代替。通過改造寬場顯微鏡可實現(xiàn)這一功能，如圖4所示。在該設(shè)備中，需要自制一模塊，該模塊包含一些透鏡和可電控的變焦透鏡放置在靠近物鏡的地方和成像端口想連接，同時為了在目鏡中能觀察到清晰的圖像許在目鏡端口加裝一相同變焦透鏡。這一裝置進行光學切片的原理相對比較簡單，通過計算機或者其他裝置控制變焦透鏡的驅(qū)動裝置，改變電流，透鏡的焦距會隨著電流大小發(fā)生變化，焦距變化后可得到樣品不同層的光學信息，完成光學切片的功能。通過實現(xiàn)計算機控制，可實現(xiàn)快速自動寬場顯微鏡光學切片技術(shù)。另外為了讓顯微鏡的改造變得更加簡單，可以在顯微鏡的成像接口處加裝一套帶有變焦透鏡的中繼成像裝置。這一技術(shù)在原理上并不復雜，結(jié)構(gòu)簡單，不需要加裝機械掃描裝置，減少了使用機械裝置進行掃描時帶來的震動，同時通過精密電流控制可使得描層厚均勻，但是掃描需要時間比較長，為實現(xiàn)實時快速的掃描帶來了挑戰(zhàn)。

五、小結(jié)

上面介紹的快速寬場顯微鏡光切片技術(shù)各有優(yōu)缺點，他們大多數(shù)需要對Z軸進行掃描，不僅影響了掃描速度，而且使用高精密的控制設(shè)備成本也比較高，掃描層厚也不均勻，針對這些缺點，我們可以在寬場顯微鏡的基本框架結(jié)構(gòu)上，結(jié)合多種寬場光切片技術(shù)實現(xiàn)實時觀察樣品，另外發(fā)展一套新的快速實時寬場顯微光切片技術(shù)。例如在顯微鏡的成像接口處加裝一套變形光柵系統(tǒng)和變焦透鏡，可以在改變一次變焦的同時獲得三層切片圖像，可大大縮短切片的時間，降低樣品長時間暴露在強光下導致的光損傷，它能快速的進行實時光學切片。這樣的一個系統(tǒng)預(yù)期可廣泛應(yīng)用于各種需要進行實時三維斷層觀測的領(lǐng)域如生物醫(yī)學，生物材料等領(lǐng)域，具有非常重要的實用價值。

參考文獻：

[1]M.A.A. Neil，R. Juskaitis，T. Wilson. Real time 3D fluorescence microscopy by two beam interference illumination[J]. Optics Communications，1998，153（8）：1C4.

篇6

1.1研究對象的選擇

我國現(xiàn)有127所高等學校開展生物醫(yī)學工程專業(yè)本?？迫瞬排囵B(yǎng)工作，其中96所為綜合性或單科性理工類院校，31所為單科性醫(yī)科院校。所有院校的專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)中都開設(shè)了人文社科類、醫(yī)學類基礎(chǔ)類、理工類基礎(chǔ)課程、工程類核心課程及其相關(guān)選修課程，不同院校的課程體系結(jié)構(gòu)不同，在學分、學時及其實施等多方面有不同程度的偏頗。一般來說，多數(shù)綜合性或理工類高校偏向于電子類、計算機類等理工方向，多數(shù)醫(yī)科類高校側(cè)重于生物材料與生物力學、影像工程、醫(yī)學物理、醫(yī)學儀器等領(lǐng)域。我們從10所國家特色專業(yè)建設(shè)點高校中選擇了“單科性院校———南方醫(yī)科大學”和“綜合性院?！笨萍紝W院”的生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）的課程體系進行比較分析研究。

1.2研究資料的主要來源

南方醫(yī)科大學的研究資料來源于該校生物醫(yī)學工程學院提供的專業(yè)培養(yǎng)方案的電子版和該校特色專業(yè)建設(shè)點主頁；湖北科技學院的研究資料主要來源于原咸寧學院教務(wù)處編印的本科人才培養(yǎng)方案（2010年版）、學院主頁及其他查詢調(diào)研。

1.3主要研究方法

基本研究方法參照筆者前期生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系研究的思路[2]，文獻材料的收集研究采用系統(tǒng)研究法、比較法、統(tǒng)計法對院校專業(yè)、課程設(shè)置等多維要素進行多方面的比較分析，找出特點、規(guī)律，發(fā)現(xiàn)存在的問題，以求得啟示。

2南方醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科課程體系

2.1生物醫(yī)學工程專業(yè)本科簡況

南方醫(yī)科大學（以下簡稱南醫(yī)大）生物醫(yī)學工程專業(yè)本科及其相關(guān)專業(yè)有醫(yī)學影像工程、醫(yī)學信息工程、醫(yī)學儀器檢測、醫(yī)學物理、電子信息工程和計算機科學與技術(shù)等專業(yè)辦學方向，還有“卓越工程師培養(yǎng)計劃”。2007年成為教育部高等學校第一類特色專業(yè)建設(shè)點，并建設(shè)有國家級精品課程1門、省級精品課程和研究生示范課程多門，出版了國家級教材多部，多次獲廣東省教學成果獎。

2.2生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）核心課程群

南醫(yī)大生物醫(yī)學工程專業(yè)的主干核心課程有高等數(shù)學、大學物理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語言程序設(shè)計、微機原理與接口技術(shù)、人體解剖學、生理學、醫(yī)用X線機系統(tǒng)原理、現(xiàn)代醫(yī)學成像技術(shù)、數(shù)字圖像處理、大型醫(yī)療設(shè)備質(zhì)量保證、醫(yī)學電子儀器原理與設(shè)計、放射物理與防護、放射治療學、腫瘤放射物理學、醫(yī)學影像學、核醫(yī)學等。

2.3生物醫(yī)學院工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）課程結(jié)構(gòu)

南醫(yī)大生物醫(yī)學工程專業(yè)的課程體系結(jié)構(gòu)分為政治理論與人文素質(zhì)課程、公共基礎(chǔ)課、學科基礎(chǔ)課、專業(yè)課四段式課程構(gòu)架模式。課程總學分/總學時為150學分/2668學時，其中理論課與實驗實踐的學時比例為2199∶469（1∶0.21），必修課與專選課的學分比例為102.5∶47.5（1∶0.46），學時比例為1804∶864（1∶0.48）。

2.4集中實踐訓練環(huán)節(jié)

南醫(yī)大的集中實踐訓練折合為32周、1280學時。其中，模電課程設(shè)計1周、40學時；數(shù)電課程設(shè)計1周、40學時；信息技術(shù)、放射治療計劃、軟件工程等課程設(shè)計各2周，均為80學時；生產(chǎn)實習4周、160學時；畢業(yè)設(shè)計（論文）14周、560學時；軍訓與勞動2周、80學時；創(chuàng)新課程4學分、160學時。

2.5本科畢業(yè)生基本就業(yè)方向

課程體系中的主要課程及其相應(yīng)目標決定畢業(yè)生未來的就業(yè)崗位和就業(yè)方向。南醫(yī)大生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科畢業(yè)生就業(yè)方向主要是在醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)從事醫(yī)學物理師的工作，也可在醫(yī)學科研機構(gòu)、高等院校、企事業(yè)單位從事醫(yī)學物理方面的研究、教學、開發(fā)和管理工作，還可攻讀本學科或相關(guān)學科碩士學位。

3湖北科技學院生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科課程體系

3.1生物醫(yī)學工程專業(yè)本科簡況

湖北科技學院（以下簡稱湖科院）生物醫(yī)學工程專業(yè)本科及其相關(guān)專業(yè)有醫(yī)學儀器、醫(yī)學影像工程、醫(yī)學物理、醫(yī)學信息工程、聽力學、眼視光學（注：醫(yī)學信息工程、眼視光學、聽力學方向沒有正式納入人才培養(yǎng)計劃實施中）6個培養(yǎng)方向。2007年生物醫(yī)學工程專業(yè)獲省級品牌專業(yè)，2009年成為教育部財政部高等學校第一類特色專業(yè)建設(shè)點，并建設(shè)有3門校級精品課程，出版了醫(yī)用傳感器、醫(yī)學影像設(shè)備、醫(yī)學物理學、醫(yī)療器械營銷實務(wù)等多部國家級教材，多次獲得湖北省教育廳、市級教學成果獎。

3.2生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）核心課程群

湖科院生物醫(yī)學工程專業(yè)的主干核心課程有高等數(shù)學、普通物理學、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、微機原理與接口技術(shù)、數(shù)字信號處理、醫(yī)學圖像處理、醫(yī)學成像系統(tǒng)、基礎(chǔ)醫(yī)學概論、放射腫瘤學、生物物理學、放射物理與防護、醫(yī)學影像學、核醫(yī)學、醫(yī)用傳感器、放療與核醫(yī)學儀器、放療物理與放療技術(shù)等。

3.3生物醫(yī)學院工程專業(yè)課程結(jié)構(gòu)

湖科院生物醫(yī)學工程專業(yè)的課程體系分為通識教育課（通識教育必修課、通識教育選修課）、學科基礎(chǔ)必修課、專業(yè)課（專業(yè)必修課、專業(yè)選修課）三段式五層次課程構(gòu)架模式。課程中的總學分/總學時為158學分/2810學時，其中理論課與實驗實踐的學時比例為2260∶550（1∶0.24）；必修課與專選課的學分比例是121∶37（1∶0.31），學時比例是2180∶630（1∶0.29）。

3.4集中實踐訓練環(huán)節(jié)

湖科院的集中實踐訓練共47周，其中專業(yè)實習26周、畢業(yè)設(shè)計（論文）10周、就業(yè)實踐8周、軍訓3周；而勞動教育、社會實踐、課程實習分散安排，放療技術(shù)、醫(yī)學儀器設(shè)備、模電、數(shù)電等課程設(shè)計教學團隊分散實施，沒有記入訓練周。

3.5本科畢業(yè)生基本就業(yè)方向

湖科院生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科畢業(yè)生就業(yè)方向主要是在二級以上醫(yī)院配合放療醫(yī)師制定放射治療方案，實施治療方案；在其他醫(yī)療衛(wèi)生保健機構(gòu)從事醫(yī)療儀器、設(shè)備使用維護與維修；也可攻讀本學科或相關(guān)學科碩士學位。

4生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科課程體系的比較分析

4.1專業(yè)課程體系架構(gòu)的比較分析

南醫(yī)大生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科課程結(jié)構(gòu)由政治理論與人文素質(zhì)課程、公共基礎(chǔ)課程、學科基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程四段式課程構(gòu)成。公共基礎(chǔ)課程只開設(shè)必修課，其他每段課程均開設(shè)必修課、選修課，段內(nèi)必修課與選修課交織在一起。而湖科院生物醫(yī)學工程專業(yè)（醫(yī)學物理方向）本科課程結(jié)構(gòu)由通識教育課程、學科基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程三段式五層次課程結(jié)構(gòu)組成。學科基礎(chǔ)課程沒開設(shè)選修課，通識教育課程、專業(yè)課程均開設(shè)必修課、選修課二層次。南醫(yī)大是為數(shù)不多的沒有開設(shè)醫(yī)用化學課，卻把C語言程序設(shè)計課程納入核心課程的院校，未開設(shè)醫(yī)用化學課程表明專業(yè)遠離生物或高分子材料類的發(fā)展方向。南醫(yī)大將高等數(shù)學、大學物理學列入公共基礎(chǔ)課程可能是因為該校屬于單科性醫(yī)科院校，故將其列入所有專業(yè)的公共課。南醫(yī)大公共基礎(chǔ)課程沒有選修課，湖科院則是學科基礎(chǔ)課程中未設(shè)選修課。這意味著在公共基礎(chǔ)課、學科基礎(chǔ)課段建立大一統(tǒng)的具有相對穩(wěn)定性的課程教育平臺有利于實現(xiàn)大基礎(chǔ)、寬口徑、后分流的人才培養(yǎng)模式的選擇與創(chuàng)新，適合于拓展專業(yè)培養(yǎng)方向，而南醫(yī)大更能體現(xiàn)出平臺寬口徑。從醫(yī)療市場及其個性化課程來看，湖科院沒有開設(shè)臨床醫(yī)學概論課程，而南醫(yī)大開了56學時，這顯示出湖科院面向市場的個性化課程存在缺陷，沒有很好地研究未來就業(yè)崗位需要的人才。兩所院校的共同缺點是均沒有開設(shè)放射治療劑量學課程。

4.2課程體系教學任務(wù)備配的比較分析

4.2.1專業(yè)課程總學分、總學時、理論課與實驗學時比例的比較分析經(jīng)過比較可以看出，湖科院的學分、學時、理論課與實驗學時比例分別高出南醫(yī)大8學分/142學時，比例高出1∶0.03，但差異相差無幾。上海交通大學的生物醫(yī)學工程專業(yè)課程總學時為1831學時，實驗課學時為243，占總學時的13.3％[3]。與上海交大相比，兩所院校的比例均高于上海交大，這顯示了211工程大學人才培養(yǎng)重理論教學與實踐研發(fā)、重自主學習之源。4.2.2必修課與專選課的比較分析選修課是課程結(jié)構(gòu)中必要的組成部分，是對必修課的優(yōu)化性的適時、適宜性補充，可彌補教學計劃中課程內(nèi)容的不足，調(diào)和、銜接課程內(nèi)容的順序性，也可適應(yīng)市場與社會發(fā)展的需要。南醫(yī)大的必修課與選修課學分、學時比例分別是1∶0.46、1∶0.48，而湖科院則是1∶0.31、1∶0.29。這表明南醫(yī)大的選修課學分、學時比例高于湖科院，且選修課偏重于學科基礎(chǔ)課程和專業(yè)課，容易造成學科、課程與教材建設(shè)方向性不明，專業(yè)建設(shè)穩(wěn)定性差。筆者建議，開設(shè)選修課學時數(shù)以不超過必修課的10％為宜，有些課程還可以專題講座的形式進行[4]。學科基礎(chǔ)課程不開選修課最適合建立寬口徑的專業(yè)培養(yǎng)平臺，以保持課程穩(wěn)定，在這方面湖科院做得較好。4.2.3學科基礎(chǔ)課程學分、學時、理論與實踐學時比例的比較分析學科基礎(chǔ)課程學分、學時分配數(shù)據(jù)從表1和表2中可看出，湖科院的學科基礎(chǔ)課為67學分，高于南醫(yī)大的54.5學分，高出12.5學分；湖科院的學時為1161，高于南醫(yī)大的950，高出211學時；南醫(yī)大的理論∶實踐的學時比例是808∶142（1∶0.18），而湖科院的理論∶實踐的學時比例是896∶265（1∶0.30），高出1∶0.12。如果從學科基礎(chǔ)課的學分、學時占總學分、學時的比例看，湖科院為40.7%、41.3%，南醫(yī)大是36.4%、35.6%，兩所院校差異相差無幾，但是理論∶實踐的學時比例高出1∶0.12，有非常顯著性的差異，顯示出湖科院在學科基礎(chǔ)課教學中重實踐教學，著重培養(yǎng)學生的基本技能。這種差異性反映出湖科院是綜合性院校，涵蓋醫(yī)學、理學、工學等十大學科門類，組建了18個教學院部，給實踐教學創(chuàng)建了良好的條件和豐富的共享資源。4.2.4醫(yī)學課程學時的比較分析南醫(yī)大開設(shè)的醫(yī)學課程是人體解剖學、生理學、病理學、放射生物學、放射治療學、醫(yī)學影像學、核醫(yī)學、臨床醫(yī)學概論，總學時為336學時。湖科院開設(shè)的醫(yī)學課程是基礎(chǔ)醫(yī)學概論（解剖、生理、生化）、細胞生物學、放射生物學、病理解剖學、病理生理學、核醫(yī)學、放射診斷學，總學時是37時。從學時比較來看，湖科院的醫(yī)學課程學時高出南醫(yī)大43學時，兩所院校開設(shè)的醫(yī)學課程門數(shù)與學時數(shù)相差不大。兩所院校的比較分析與趙娜等人報道的“醫(yī)學院校開設(shè)的醫(yī)學基礎(chǔ)課程比例高于理工院校，能夠為該專業(yè)的學生提供較為系統(tǒng)的醫(yī)學類課程教育，完善學生的臨床知識體系，有助于該專業(yè)教學和科研水平的提高”論點不符[5]。從鄧軍民等人的報道資料看，首都醫(yī)科大學的生物醫(yī)學工程學院開設(shè)的醫(yī)學課程有6門，共472學時[6]，遠高于同質(zhì)同類院校的南醫(yī)大的260學時，也高于綜合類院校的湖科院的175學時。

4.3專業(yè)課程與就業(yè)方向的比較分析

從整體上講，主要課程的設(shè)置要面向社會、面向市場，在很大程度上決定、支撐著就業(yè)方向、就業(yè)崗位。兩所院校對就業(yè)方向的總體整合表述主要是在醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)從事放療方案的研制與放療技術(shù)工作，也可攻讀本學科或相關(guān)學科碩士學位。南醫(yī)大的就業(yè)方向偏重在醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)從事醫(yī)學物理師的工作，也可在科研機構(gòu)、高等院校、企事業(yè)單位、醫(yī)療科研機構(gòu)從事科研、教學、開發(fā)和管理工作。而湖科院則偏重于在二級以上醫(yī)院配合放療醫(yī)師制定放射治療方案，實施治療方案；也可以在醫(yī)療衛(wèi)生保健機構(gòu)從事醫(yī)療儀器、設(shè)備的使用維護與維修。這些都是對各高校的辦學特色的理性表述。

4.4集中實踐教學環(huán)節(jié)的比較分析

實踐教學環(huán)節(jié)是集中培養(yǎng)學生動手能力的主要措施。南醫(yī)大的集中實踐訓練為32周，與湖科院的47周相比，從表面上看少了15周，但由于各校的集中實踐教學環(huán)節(jié)方式、方法與途徑各異，比較的實際意義不大。兩所院校的集中實踐教學環(huán)節(jié)雖各有長短，但都沒有達到高等學校理工類人才培養(yǎng)的基本要求和標準。但與泰山醫(yī)學院應(yīng)用物理學專業(yè)（醫(yī)學物理學方向）的實踐教學環(huán)節(jié)為59個訓練周相比，兩所院校的實踐教學環(huán)節(jié)訓練周太少。湖科院的微機在醫(yī)學儀器中的應(yīng)用、放療儀器設(shè)備的設(shè)計、放療與核醫(yī)學儀器、放射物理與防護、放療物理技術(shù)等課程設(shè)計在操作層面上分別由醫(yī)學儀器、醫(yī)學物理教學團隊分散安排，這也是一個值得探討的問題。

5創(chuàng)新專業(yè)人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程體系目標的幾點建議

通過專業(yè)課程體系的比較分析，依據(jù)生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)的社會需要，借助生物醫(yī)學工程教育專業(yè)本科國家標準建設(shè)的向?qū)?，配合專業(yè)評估與專業(yè)認證的實施為載體的課程體系，現(xiàn)提出以下幾點建議。

5.1堅持辦學理念創(chuàng)新，探究專業(yè)培養(yǎng)創(chuàng)新的前沿，明確專業(yè)培養(yǎng)目標

理念創(chuàng)新與目標要求可參照東北大學生物醫(yī)學工程專業(yè)的培養(yǎng)目標，綜合利用中外優(yōu)秀的辦學資源，發(fā)揮國內(nèi)外企業(yè)、集團公司的科研、教學和市場優(yōu)勢，實現(xiàn)“產(chǎn)、學、研”合作與合作教育，培養(yǎng)適應(yīng)生物醫(yī)學工程學科前沿的科技領(lǐng)域的發(fā)展需要，精通專業(yè)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識與技能，具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)造能力的高級專業(yè)人才。

5.2深化課程體系改革，優(yōu)化、純化課程知識結(jié)構(gòu)

（1）當代課程體系改革宜突破傳統(tǒng)三段式的課程結(jié)構(gòu)，建議建立新三段式九層次課程結(jié)構(gòu)，每段課程均開設(shè)必修課和選修課。以西安交通大學的生物醫(yī)學工程專業(yè)課程體系為例，通識教育課程分為思想政治教育、國防教育、大學英語、計算機等不斷教育課程和公共基礎(chǔ)通識教育課程；學科教育課程分為基礎(chǔ)科學教育課程、專業(yè)主干課程、專業(yè)課程；集中實踐教學分為畢業(yè)設(shè)計、課程設(shè)計、放療技術(shù)實踐、課外實踐（社會實踐、科技與競技活動）。（2）必設(shè)臨床醫(yī)學概論、放射治療劑量課程，且其課程教學時數(shù)不低于180學時，有利于提高放療計劃方案制定的參與性、科學性和臨床放療的合理性，提高放療質(zhì)量與效益。（3）學習清華大學，結(jié)合本校特點探索夏季小學期制，滿足學生的個性化課程選修，拓展實踐的時間、空間，采用多元教學及實踐活動設(shè)計，全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5.3明確課程體系改革思想，規(guī)范課程主導原則

課程體系設(shè)置可參照浙江大學的生物醫(yī)學工程專業(yè)，主要課程設(shè)置有計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子電路設(shè)計、傳感器與儀器設(shè)計、信息與圖像處理、生命科學類五大模塊。要求在課程體系的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容之間，其知識容量應(yīng)該有合理的比例，淡化學科自身的重要性，打破學科界限，避免結(jié)構(gòu)與知識出現(xiàn)較大的偏頗局面，也應(yīng)避免面向市場、就業(yè)崗位的選修課沖淡學科基礎(chǔ)或主干課程，對開設(shè)的選修課一定要突出個性化。另外，鼓勵將學科前沿的新知識、新技術(shù)、新成果快速引入主要課程內(nèi)容中，拓寬學生的知識視野。

5.4謀劃課程體系策略，控制課程教學時數(shù)比例

根據(jù)國家級特色專業(yè)建設(shè)質(zhì)量工程評估體系的要求，四年制本科生物醫(yī)學工程專業(yè)人才培養(yǎng)的實際需要，課程總學時應(yīng)控制在2600~2800。課程學時分配應(yīng)適度減少專業(yè)課學時，相對增加實踐教學學時，適量增加選修課和學生自主學習的時間和空間，減輕學生負擔。對理論與實踐課學時的比例控制，原則上要求研究型高校在增加學科基礎(chǔ)課理論學時的同時，宜將理論與實踐課程的學時比例控制在1∶0.3左右，專業(yè)課控制在1∶0.4左右；而教學型高校宜適度減少學科基礎(chǔ)課，把理論與實踐課程的學時比例控制在1∶0.35左右，專業(yè)課控制在1∶0.45左右。專業(yè)課程體系中的所有課程都必須以不同程度、形式、方法開展實踐教學，尤其是要注重專業(yè)課。

6結(jié)語

篇7

【關(guān)鍵詞】超聲彈性成像；甲狀腺結(jié)節(jié)；價值

甲狀腺結(jié)節(jié)疾病是一種常見的甲狀腺疾病，其病因并不是很清楚，患者一般是通過體檢發(fā)現(xiàn)自己患病，頸部有1cm以上的結(jié)節(jié)，一側(cè)或雙側(cè)甲狀腺有一個或多個結(jié)節(jié)，結(jié)節(jié)呈扁圓形，甲狀腺結(jié)節(jié)病如果要治愈需要手術(shù)治療。超聲彈性成像通過獲取有關(guān)組織的彈性進行成像，彌補了傳統(tǒng)醫(yī)學成像不能直接提供組織彈性的不足，是一種新的超聲成像方法，被廣泛應(yīng)用與臨床檢查中，本文通過對超聲彈性成像在甲狀腺結(jié)節(jié)疾病中的應(yīng)用分析，探討超聲彈性成像在診斷甲狀腺結(jié)節(jié)良、惡性的價值。

1資料與方法

1.1臨床資料選取我院于2012年2月至2013年2月收治的48例甲狀腺結(jié)節(jié)性疾病患者，共96個結(jié)節(jié)，其中男21例，女27例，年齡30-75歲，平均年齡51.5歲。經(jīng)過常規(guī)檢查后確定所有結(jié)節(jié)的性質(zhì)無明顯差別，具有可比性（P

1.2方法采用新型彩色多普勒超聲診斷儀進行常規(guī)超聲和超聲彈性成像的檢測，具體觀察結(jié)節(jié)的部位、形態(tài)等，并測量它的大小，對結(jié)節(jié)進行縱、橫切面的檢查，形成準確的彈性圖。操作時務(wù)必施力均勻，探頭與頸部皮膚貼合，在被檢部位受力均勻的情況下得到彈性圖。

1.3療效標準應(yīng)用超聲彈性成像對結(jié)節(jié)病的硬度進行分級的方法歷來不一，本文中采用五級法，根據(jù)病變區(qū)結(jié)節(jié)在超聲彈性圖中顯示顏色的不同將其分為5級，結(jié)節(jié)為紅藍綠三色為0級，結(jié)節(jié)及其周圍呈現(xiàn)綠色，為1級，結(jié)節(jié)多半為綠色且顏色均勻為2級，結(jié)節(jié)呈現(xiàn)混亂的藍綠顏色為3級，結(jié)節(jié)大多數(shù)為藍色4級，在0-2級中的結(jié)節(jié)為甲狀腺良性結(jié)節(jié)，在3-4級中的結(jié)節(jié)為甲狀腺惡性結(jié)節(jié)，一般甲狀腺惡性結(jié)節(jié)的組織硬度比甲狀腺良性結(jié)節(jié)高。

1.4統(tǒng)計學分析本次研究所有患者的臨床資料均采用SAS8.02統(tǒng)計學軟件處理，計量資料采用t表示，計數(shù)資料采用X2檢驗，P

2結(jié)果

2.1臨床資料96個結(jié)節(jié)中有良性結(jié)節(jié)85個，惡性結(jié)節(jié)11個，48例病患中30例結(jié)節(jié)性甲狀腺腫，3例甲狀腺腺瘤，5例結(jié)節(jié)性甲狀腺腺腫合并甲狀腺狀癌，10例甲狀腺狀癌。

2.2常規(guī)超聲結(jié)節(jié)位于右葉的43個，結(jié)節(jié)位于左葉的46個，位于峽部的7個；結(jié)節(jié)最大的為7.2cm，最小的0.5cm，平均2.2±1.8cm，其中有19個良性結(jié)節(jié)>3cm；結(jié)節(jié)內(nèi)伴有微鈣化的13個，粗鈣化的16個，同時伴有微鈣化和粗鈣化的2個。

3討論

甲狀腺結(jié)節(jié)性疾病發(fā)病率約為4%-7%，多發(fā)生于女性，其中5%-10%的結(jié)節(jié)可能為惡性結(jié)節(jié)，因此對于甲狀腺結(jié)節(jié)的鑒別非常重要，超聲彈性成像的發(fā)展具有非常大的價值與意義。超聲彈性成像可以將結(jié)節(jié)組織的硬度通過顏色的不同表現(xiàn)出來，綠色為平均硬度，紅色比平均硬度更軟，藍色比平均硬度更硬，通過紅綠藍三色的分布情況判斷結(jié)節(jié)的硬度，進而分析結(jié)節(jié)的良、惡性。良性結(jié)節(jié)中會有鈣化的出現(xiàn)，它在結(jié)節(jié)中的存在對彈性分級產(chǎn)生一定的影響，大比例的鈣化增加了結(jié)節(jié)內(nèi)藍色的面積，這樣會導致結(jié)節(jié)的彈性硬度增大，通過研究中對超聲彈性成像縱橫切面的比較我們可以發(fā)現(xiàn)，橫切面的彈性分級要比縱切面的彈性分級略高，分析原因可能是縱切面時探頭與皮膚緊密結(jié)合，被檢組織受力相對均勻，因此得到的數(shù)據(jù)準確度更高些，而橫切面因為頸部存在弧度，探頭無法如縱切面那樣與皮膚結(jié)合，因此數(shù)據(jù)略有出入，彈性分級也會相應(yīng)降低，當然，數(shù)據(jù)顯示，兩者之間并無明顯差別，對于最終結(jié)果影響不大。本研究中結(jié)節(jié)的縱橫切面彈性圖在鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的敏感性、特異性、準確性上為100%、72.5%、77.9%和100%、73.5%、76.8%，因此超聲彈性成像對鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)有很大的幫助。

綜上所述，超聲彈性成像對于甲狀腺結(jié)節(jié)性疾病的診斷有著很大的幫助，是一種有價值的超聲檢查技術(shù)。

參考文獻

[1]孫渭玲，嚴碧歌，馬磊.超聲彈性成像技術(shù)及其應(yīng)用[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展，2007，7（9）：1410-1412.

篇8

【關(guān)鍵詞】 超聲彈性成像； 臨床應(yīng)用； 乳腺

近年來，醫(yī)學彈性成像新技術(shù)發(fā)展迅速，其中超聲彈性成像（Ultrasound Elastography，UE）是這些新技術(shù)的典型代表之一。UE這個概念最初是在1991年被Ophir等[1]提出的，它是根據(jù)人體不同組織彈性系數(shù)的不同，對組織施加一個內(nèi)部（包括自身的）或外部的動態(tài)或者靜態(tài)（準靜態(tài)）的激勵，在彈性力學、生物力學等物理規(guī)律的作用下，組織將產(chǎn)生一個響應(yīng)，例如位移、應(yīng)變、速度等的分布產(chǎn)生一定的改變，利用超聲成像方法，結(jié)合數(shù)字信號處理或數(shù)字圖像處理技術(shù)，計算出感興趣部位組織的形變程度，借圖像色彩反映組織的硬度[2]。彌補了常規(guī)超聲不能反映組織硬度的不足。目前常用的UE技術(shù)包括瞬時超聲彈性成像（TE）、實時組織超聲彈性成像（RTE）及聲脈沖輻射力成像發(fā)（ARFI）。至今UE已經(jīng)發(fā)展為醫(yī)學成像領(lǐng)域的一個研究熱點，并廣泛應(yīng)用于臨床實踐中。UE在臨床應(yīng)用最多的是乳腺疾病的檢查，近年來其應(yīng)用也逐漸擴展到其他臟器，如甲狀腺、前列腺、肝臟等，現(xiàn)綜述如下。

1 UE在乳腺疾病中的應(yīng)用

我國乳腺癌的發(fā)病率逐年上升，早期診斷乳腺腫瘤對手術(shù)方案的選擇及預(yù)后都有重要的意義。常規(guī)超聲檢查不能顯示組織的硬度，比較方便進行外部施加微小壓縮，因此UE在乳腺檢查中的應(yīng)用最為常見，并且取得了較理想的結(jié)果。內(nèi)不同組織的彈性系數(shù)大小順序為：浸潤性導管癌>非浸潤性導管癌>乳腺纖維化>乳腺>脂肪組織，彈性系數(shù)越大代表組織的硬度越大[3]。對于大小不同的乳腺疾病UE的診斷價值是不同的。李慕蓉等[4]對490例女性患者共570個乳腺病灶行UE檢查，發(fā)現(xiàn)在直徑≤1 cm的病灶中敏感性為91.0%、特異性為99.5%、準確性為98.6%；而在直徑>1 cm的病灶中敏感性、特異性和準確性分別為81.6%、96.5%和92.8%。兩組在UE的敏感性、特異性和準確性上比較差異具有統(tǒng)計學意義（P

UE對于鑒別乳腺腫瘤的良惡性有一定的價值。目前臨床上多采用5分法對乳腺腫瘤進行研究。1分：腫塊整體發(fā)生變形，圖像顯示為綠色；2分：腫塊大部分扭曲變形，小部分未變形，圖像顯示為以綠色和藍色相混雜；3分：腫塊邊緣扭曲變形，中心部分未發(fā)生變形，圖像大部分顯示為藍色，周邊部分為綠色；4分：腫塊整體無明顯變形，圖像整體顯示為藍色；5分：腫塊及周邊組織均無明顯變形，圖像顯示病灶及周邊組織均為藍色。評分l～5分，代表組織的彈性系數(shù)從小到大，反映其硬度由軟到硬。通常1～3分診斷為良性病變，4～5分診斷為惡性病變[7-8]。柳芳莉[9]對64例乳腺腫塊患者進行研究，結(jié)果乳腺惡性病變彈性成像評分>3分的檢出率明顯高于良性病變（分別為96%、6%），乳腺腫塊良惡性診斷的準確度、靈敏性和特異性分別為94%、96%和94%，表明UE能有效地提高乳腺良惡性病變的檢出率。王志遠等[10]對68例患者的87個乳腺腫塊（直徑均≤1 cm）行UE檢查，結(jié)果敏感度、特異度和準確率分別為84.00%（21/25）、96.77%（60/62）和93.10%（81/87），表明UE對鑒別乳腺微小腫塊的良惡性具有較高的臨床價值。張蓓蓓等[11]對90例女性乳腺腫塊患者行UE檢查，結(jié)果UE定性診斷乳腺實性腫塊的準確率為94%，說明UE在乳腺實性腫塊定性診斷中具有較高的準確性和獨特的優(yōu)勢。綜上所述，UE對于乳腺良惡性病變的鑒別診斷具有非常重要的意義。

2 UE在其他臟器疾病中的應(yīng)用

2.1 甲狀腺 近年來甲狀腺癌的發(fā)病率呈上升趨勢，判斷甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性對于患者的治療和預(yù)后來說都很重要。鑒于甲狀腺的位置表淺，容易進行外部施加壓力，所以UE鑒別甲狀腺結(jié)節(jié)的良惡性在臨床上應(yīng)用也比較多。陳立斌等[12]對58例甲狀腺癌患者的共61個病灶和40例甲狀腺良性結(jié)節(jié)患者的共46個結(jié)節(jié)行UE評級。以≥3級診斷甲狀腺癌，其敏感性、特異性、準確性、陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值分別為96.7%（59/61）、87.0%（40/46）、92.5%（99/107）、90.7%（59/65）和95.2%（59/65），表明UE評級法是一種有價值的方法。國外學者Hong等[13]對90例患者的145個甲狀腺結(jié)節(jié)行UE檢查，結(jié)果88%的惡性病變彈性評分為4～6分，90%的良性病變彈性評分為1～3分，甲狀腺惡性病變的敏感性、特異性、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為88%、90%、81%和93%，說明UE對甲狀腺良惡性疾病的檢出率較高。張娜[14]回顧性分析了122例患者的共272個甲狀腺實性結(jié)節(jié)，結(jié)果良性結(jié)節(jié)222個，惡性結(jié)節(jié)50個，其中34個是淋巴結(jié)，包括12個反應(yīng)性淋巴結(jié)和22個轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)，充分說明UE對甲狀腺實性結(jié)節(jié)的定性具有一定的臨床診斷價值。但是在某些情況下容易誤診和漏診，如良性腫塊發(fā)生纖維化或鈣化、惡性腫瘤病灶非常小或液化壞死等。所以需要更多的臨床研究來驗證UE診斷甲狀腺良惡性病變的準確率，同時完善其診斷標準。

2.2 前列腺 前列腺癌是老年男性常見的泌尿系統(tǒng)的惡性腫瘤，早期前列腺癌病灶往往體積較小，且病灶較多，所以常規(guī)超聲不能準確的識別病灶，更不能針對病灶進行取材活檢。且正常前列腺組織的密度小于腫瘤組織，所以UE可以用來檢出硬度更大的前列腺癌，并對病灶行目標活檢，從而使前列腺穿刺活檢的靶向性更強。近年來，臨床上經(jīng)直腸實時超聲彈性成像（TRTE）在前列腺活檢中的應(yīng)用越來越多，并取得了較好的效果。劉佳等[15]對91例疑診為前列腺癌的患者行TRTE，結(jié)果在檢出的36例共42個可疑病灶中，檢出癌組織的陽性率為80.95%（34/42），目標活檢陽性率為77.78%（28/36），而系統(tǒng)活檢陽性率僅為31.87%（29/91），兩種方法比較檢出率的差異有統(tǒng)計學意義（P0.05），而與PSA檢查比較則較高（P

2.3 肝臟 超聲技術(shù)的發(fā)展對發(fā)現(xiàn)肝臟早期病變和病變性質(zhì)的確定具有重要價值。雖然肝活檢被認為是診斷肝臟疾病的金標準，但是由于它是一項有創(chuàng)檢查，使得在實際操作過程中難免會有一定的風險。UE是一種無創(chuàng)的檢測技術(shù)，它可以通過測量肝組織彈性模量的差異來評估肝臟病變的程度，所以近年來UE逐漸被用來評價肝臟疾病患者的肝纖維化程度、鑒別肝臟腫瘤的良惡性等。明進波[17]通過對58例肝穿刺活檢患者和15例健康者行UE和灰階超聲，并進行比較，發(fā)現(xiàn)UE檢出肝纖維化的概率為82.8%，明顯高于灰階超聲的檢出率（51.7%），說明UE可明顯提高肝纖維化的檢出率。裴書芳等[18]將50例慢性乙型肝炎患者的肝組織纖維化病理分期與UE評分進行對比分析，結(jié)果UE的敏感性為88.9%、特異性為95.1%，表明UE對評估肝纖維化有獨特的臨床應(yīng)用價值。方玲等[19]對51例共67個肝實性占位性病變行UE檢查，對照病理結(jié)果，發(fā)現(xiàn)UE診斷惡性腫瘤的敏感度、特異度、陽性預(yù)測值及陰性預(yù)測值分別為80%、95.5%、97.3%和70%；而且對于≤2 cm的惡性腫瘤的診斷準確率較高。說明UE有助于鑒別肝臟腫瘤，尤其是≤2 cm的病灶的良惡性。目前臨床上評價肝纖維化程度常用TE、ARFI和RTE這三種技術(shù)，且他們各有其優(yōu)缺點。至于哪種方法能更準確地評估肝纖維化，以及如何將UE更好地應(yīng)用于臨床仍需要更多的研究證實。

3 展望

作為一項新的成像技術(shù)，UE彌補了常規(guī)超聲的不足，拓寬了超聲診斷范圍，為超聲科醫(yī)師診斷疾病提供了新的方法，被稱為繼A、B、D、M型之后的E型（elastography）模式。諸多研究結(jié)果已經(jīng)證實UE在許多領(lǐng)域具有有效性和優(yōu)越性。除了應(yīng)用到上文提到的各臟器外，UE還被應(yīng)用在頸部淋巴結(jié)良惡性的診斷、深靜脈血栓成像、皮膚或肌肉的彈性模量估計甚至腦腫瘤的檢測等領(lǐng)域，并取得了一定的結(jié)果。因此，UE獨特的應(yīng)用價值在臨床實踐中逐漸顯現(xiàn)出來，相信隨著科技的不斷進步，UE技術(shù)的局限性將會被克服，UE也必將成為臨床工作中的一項重要輔助技術(shù)。

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篇9

【關(guān)鍵詞】 光電子學 光學相干層析 超連續(xù)譜光源

1 引言

OCT技術(shù)是基于光學相干特性的醫(yī)學成像技術(shù)，早期的白光干涉測量法是它的理論基礎(chǔ)，光學相干層析成像的概念于1991年被首次提出[1]。在此后十幾年里，OCT得到了快速的發(fā)展，其分辨率以及性能都有很大的提高與發(fā)展，同時也開發(fā)出多種成像模式，如多普勒OCT、光譜OCT、差分吸收型OCT、偏振敏感OCT、與雙光子熒光或超聲結(jié)合的OCT技術(shù)。

光學相干層析技術(shù)與傳統(tǒng)超聲成像、X射線成像、CT及MRI相比，有著明顯的優(yōu)勢：采用非侵入式光學成像技術(shù)，能夠檢測生物組織不同深度層面對入射弱相干光的背向反射或幾次散射信號，通過掃描，可得到生物組織二維或三維結(jié)構(gòu)圖像；它能對活體組織進行實時、高分辨率斷層成像，對活體組織內(nèi)部機構(gòu)的生理、病理變化過程進行精確的分析和診斷。OCT可應(yīng)用在眼科臨床診斷，牙齒斷層掃描、皮膚病學研究，珍珠層厚度檢測等領(lǐng)域，最具誘惑力的應(yīng)用在于它對人體癌變和心血管疾病的早期準確診斷。經(jīng)過20多年的發(fā)展，OCT的分辨率已經(jīng)達到了微米量級。

2 光學相干層析技術(shù)的研究進展

1991年，美國麻省理工大學的D.Huang等人首次提出了光學相干層析技術(shù)的概念，并通過實驗成功演示了人類視網(wǎng)膜和動脈粥樣硬化噬菌斑的活體成像，所用光源選用830nm的超輻射發(fā)光二極管（SLD），軸向分辨率10μm[1]。此后，OCT技術(shù)得到了突飛猛進的發(fā)展，不論是其分辨率還是性能上都有了很大的提高和發(fā)展。由于超連續(xù)譜光源的特殊性能促進了OCT技術(shù)的高性能、低成本和實用化。國外利用超連續(xù)譜光源作為OCT相干光源的研究開展較早，且內(nèi)容豐富。

2001年麻省理工大學I.Hartl等人首次報道了基于光子晶體光纖超連續(xù)譜光源的OCT系統(tǒng)。超連續(xù)譜為1.3μm附近帶寬為370nm的寬帶光譜，用來成像以后，在空氣中得到了2.5μm的縱向分辨率，在生物組織中得到了2μm的縱向分辨率。指出了超連續(xù)譜OCT在臨床醫(yī)學方面的應(yīng)用潛力及高分辨率[2]。

2002年，奧地利維也納大學B.Povazay等人利用10fs鈦寶石激光器泵浦光子晶體光纖，得到了550nm～950nm的超連續(xù)譜，之后用作OCT光源，得到了自由空間的軸向分辨率為0.75μm，在生物組織中約為0.5μm[3]。

前期的報道由秒激光在反常色散區(qū)泵浦光子晶體光纖，超連續(xù)譜產(chǎn)生過程中孤子機制非常明顯，不穩(wěn)定的孤子將會導致嚴重的光譜變化，從而影響了在OCT中的應(yīng)用。所以，對超連續(xù)譜光源提出了更高的要求。2004年，美國麻省理工學院利用被動鎖模摻鉺光纖激光器泵浦正常色散光纖，得到了38mW的180nm帶寬的超連續(xù)譜，并利用此光源實現(xiàn)高速實時高分辨率的OCT成像。通過對人體皮膚的OCT成像，得到了縱向約5.5μm的分辨率及99dB的敏感度[4]。

2005年，美國加利福尼亞大學貝克曼激光研究與生物工程系Y.Wang等人，利用單模光纖的自相位調(diào)制效應(yīng)產(chǎn)生超連續(xù)譜，降低了光譜的噪聲，飛秒激光的相干長度由35μm縮短至3.7μm，實現(xiàn)了高的成像分辨率，并且與基于光子晶體光纖的成像能力進行比較。結(jié)果表明，光子晶體光纖在高散射生物組織成像中受到限制，盡管有較高的分辨率但不適用于高速成像[5]。同時指出低噪聲的光對快速、高分辨率OCT的重要性。

2007年美國凱斯西儲大學生物醫(yī)學工程系H.Wang等人用1059nm的飛秒激光泵浦雙零色散點光子晶體光纖，得到了一種830nm和1300nm雙頻段超連續(xù)譜光源，通過泵浦脈寬壓縮，產(chǎn)生的超連續(xù)譜非常平滑且為類高斯型，將其用于OCT中，對人體結(jié)腸癌組織進行體外OCT成像，在830nm處實現(xiàn)縱向分辨率為2.8μm，在1300nm處為4.5μm[6]。同年7月美國伊利諾伊大學生物光子學成像實驗室H.Tu等人提出了一種基于正常色散非線性光纖產(chǎn)生超連續(xù)譜穩(wěn)定性的方案，為OCT系統(tǒng)提供了更加穩(wěn)定的超連續(xù)譜光源[7]。

2008年，瑞士量子電子學研究所物理系M.C.Stumpf等人利用被動鎖模鉺鐿共摻飛秒光纖激光器泵浦色散管理高非線性光纖，得到了一種緊湊型的、光譜范圍覆蓋1150nm～2400nm的超連續(xù)譜光源。由于在多數(shù)的生物組織中，光學后向散射在長波方向大大降低，將此1.5μm附近的超連續(xù)譜光源用于OCT中，可以有更深的穿透深度。在OCT實驗中得到了3.5μm的縱向分辨率[8]。

2011年美國亞利桑那大學光學科學學院K.Kieu等人利用緊湊的光纖超連續(xù)譜光源構(gòu)建了一種全反射式的OCT，系統(tǒng)中只用了反射式的光學元件，避免了色散的影響，得到了縱向分辨率為1.5μm，在中心波長1300nm處的動態(tài)范圍為87dB[9]。2012年，日本名古屋大學電子工程與計算機科學系S.Ishida定量的比較了5個不同波長范圍內(nèi)的超連續(xù)譜光源在OCT應(yīng)用中對穿透深度的影響。比較了0.8μm、1.06μm、1.3μm、1.55μm及1.7μm處對超高分辨率OCT穿透深度的影響，指出在800nm和1700nm處的圖像對比度最高[10]。

國內(nèi)利用超連續(xù)譜作為OCT光源的研究較少。2009年，天津大學精密儀器與光電工程學院郭以平等人利用亞皮秒脈沖光源抽運由不同特性光纖級聯(lián)而成的混合非線性光纖來產(chǎn)生超連續(xù)譜，得到1300nm處3dB譜寬為140.6nm的寬帶光譜。用此寬帶光源作為光學相干層析系統(tǒng)光源，可以在生物體探測窗口約1300nm處達到小于4.1μm的縱向分辨率[11]。

3 結(jié)語

分辨率是衡量OCT性能的重要指標，而光源帶寬是影響OCT軸向分辨率的主要因素。超連續(xù)譜光源具有寬的光譜寬度、高的光譜功率密度、好的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)簡單緊湊等優(yōu)點，將會成為當前超輻射光源和飛秒固體激光器等OCT光源的有力競爭者。盡管基于超連續(xù)譜光源的OCT技術(shù)已取得了很大進展，但因起步不久，仍有大量科學技術(shù)問題依然亟待研究解決：全光纖化且功率穩(wěn)定的泵浦源的獲得、低噪聲超連續(xù)譜的獲取和對稱平坦的光譜整形，以及清晰而又快速的圖像獲取技術(shù)。

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篇10

【關(guān)鍵詞】醫(yī)學;計算機;應(yīng)用研究

1.計算機在醫(yī)學臨床上的廣泛應(yīng)用

1.1 計算機輔助診斷在醫(yī)學影像領(lǐng)域的應(yīng)用

計算機輔助診斷技術(shù)是應(yīng)用各種先進的醫(yī)學成像設(shè)備對疾病進行觀察并作出輔助診斷，它使臨床醫(yī)生對病人病變內(nèi)部部位更直接、更清晰的觀察與分析，使得臨床醫(yī)生對疾病的確診率大大地提高。利用計算機技術(shù)產(chǎn)生的醫(yī)學三維圖像可直接應(yīng)用于放射學、放射腫瘤學、心臟病學等科室，現(xiàn)代醫(yī)學關(guān)于圖像上的應(yīng)用是十分廣泛的。我們看到的關(guān)于心臟的圖片都是利用先進的計算機技術(shù)來完成的。傳統(tǒng)心臟病診斷方法醫(yī)生根據(jù)患者病史、病狀、檢查結(jié)果，并用所學病理知識和經(jīng)驗進行綜合分析得出診斷結(jié)果。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，為避免人為和主觀因素，得到更為準確和客觀的心診斷結(jié)果，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在這方面的應(yīng)用體現(xiàn)出醫(yī)學的發(fā)展離不開計算機技術(shù)的日新月異。醫(yī)學圖像可視化技術(shù)在重建三維圖像模型的基礎(chǔ)上進行定性定量分析，使人們更清楚地認識體數(shù)據(jù)中的復雜結(jié)構(gòu)。在臨床診斷和醫(yī)學研究都具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價值。隨著科技的發(fā)展，醫(yī)學圖像三維可視化系統(tǒng)也逐漸趨于成熟。在醫(yī)學診斷、臨床治療及醫(yī)學教學和手術(shù)模擬中發(fā)揮了重要的作用。上述事實證明通過計算機輔助診斷提供優(yōu)勢方案，使治療更加安全可靠。

1.2 計算機技術(shù)應(yīng)用于藥物成分的測定

新藥品得研發(fā)和上市，必須通過實驗來探求藥物的毒害性和致死量，評估藥物對人類的影響。一般地評價藥物毒性以動物為準，借此確定對人類的影響。而利用計算機進行藥物的最大給藥量、固定劑量、半數(shù)致死量的測定可以有效的減少實驗的時間和費用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1.3 計算機在遠程醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用

遠程醫(yī)療的推廣，使距離較遠地區(qū)的專家能對疾病進行實時溝通，有助于交流思病情，對疾病的診斷，治療及預(yù)后評價都有著重要重用。

2.計算機技術(shù)對醫(yī)學臨床多個領(lǐng)域的促進作用

2.1 隨著計算機在醫(yī)院的普及，我們現(xiàn)在可以在網(wǎng)上進行掛號，并且我們可以預(yù)約一些專家看病。這都需要各部門快速協(xié)作來完成，所以離開計算機就不可能快速完成這些任務(wù)。醫(yī)院的各個部門的聯(lián)系及醫(yī)生信息的統(tǒng)計都需要計算機參與。利用計算機輔助決策系統(tǒng)是使得醫(yī)生和計算機工作者、科研單位、病人相結(jié)合，大大簡化了醫(yī)院行政管理的辦事流程，同時解決了部分病人看病難，住院難，提高工作效率，也使得醫(yī)院的各種資源能夠得到最大最有效的利用。

2.2 利用計算機醫(yī)學信息檢索系統(tǒng)可以使得醫(yī)生和科研人員在現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中通過關(guān)鍵詞等條件即可迅速查找出所需文獻資料，并對檢索效果進行評價。利用計算機技術(shù)可以方便的完成查閱醫(yī)學資料和下載書籍。通過實時視頻的電視電話會議就可以完成相互交流。

2.3 利用計算機輔助教學（CAI）可以使得學生能夠更好地利用醫(yī)學知識庫和檢索醫(yī)學文獻;教師也能夠把醫(yī)學中抽象的醫(yī)學問題以形象化、生動化的發(fā)式展現(xiàn)給學生。通過計算機實時溝通學習，有助于快速掌握海量醫(yī)學信息，深化醫(yī)學計算機教學改革。

3.計算機在醫(yī)學數(shù)據(jù)挖掘上的應(yīng)用

3.1 醫(yī)療機構(gòu)的服務(wù)要求在不斷提高，質(zhì)量效率問題也越來越被重視。醫(yī)療質(zhì)量的核心是數(shù)據(jù)、標準、計劃.這些都可以用不同的數(shù)據(jù)指標來衡量。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)新的指數(shù)規(guī)律，檢驗其有效性，并提煉調(diào)整質(zhì)量方案。通過數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)對疾病風險模型進行評估，可以找出規(guī)律，服務(wù)于臨床決策。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘在生物醫(yī)學方面應(yīng)用廣泛。人類24對染色體的基因測序已經(jīng)全部完成，標志著人類基因研究已經(jīng)進入新的發(fā)展階段。數(shù)據(jù)挖掘可以完成異構(gòu)、分布式基因數(shù)據(jù)庫的語義集成，用關(guān)聯(lián)規(guī)則分析同時出現(xiàn)的基因序列，用途經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)在疾病不同階段的致病基因，這使人們對疾病的發(fā)病機制有了深入理解。

4.結(jié)語

計算機在現(xiàn)代醫(yī)學上的設(shè)備操作、圖像應(yīng)用、信息管理等方面都有著不可替代的作用，醫(yī)學領(lǐng)域?qū)W習計算機技術(shù)意義重大。相信隨著計算機的不斷發(fā)展，會引領(lǐng)醫(yī)學加快腳步，邁上新的臺階。

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