生物医学工程定义精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的生物医学工程定义主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：生物医学工程定义范文

中图分类号：G642

摘要：针对生物医学工程专业实践与创新能力教学过程中存在的问题，提出一种“以项目为载体”的课程设计（Design Centered Learmng）特色国际化人才培养模式，对生物医学工程专业实践能力、创新能力人才培养模式现状进行分析，以引进外方优秀教育资源Design Centered Learning（DCL）教学模式中一个案例教学过程为例，阐述这种教学模式对学生创新与实践能力培养产生的积极影响，为生物医学工程专业实践与创新能力人才培养提供一种模式参考。

关键词：生物医学工程；DCL；实践与创新；人才培养模式

高等教育的根本任务是人才培养，不断提升人才培养水平是大学的永恒目标与追求，这一点在当前中国的大学改革和发展中尤显重要。随着我国经济和社会的快速发展，我国的高等教育已由精英教育步入大众化教育阶段。而在这一转变过程中，人才培养模式却没有适时转变，导致人才培养与社会需求错位，使大学生就业困难。而生物医学工程学科是一门将理工学与生物医学相结合，综合运用各种工程技术原理和方法，解决医学实践相关问题的交叉学科。近年来，生物医学工程产业在我国获得了快速发展，涌现出很多具有较强实力的生物医学工程相关企业，从而迫切需要大批合格的、具有实用创新能力的从业人员。因此，如何紧密结合我国社会、经济的发展需求，培养社会急需的高素质生物医学工程人才，成为亟待解决的一个问题。

1 生物医学工程专业创新型、实践型人才培养模式现状分析

目前，我国开设工科专业的本科高校有1 003所，占本科高校总数的90%；高等工程教育的本科在校生达到371万人，研究生47万人。但是，我国工程教育仍存在不少问题，主要体现在：人才培养模式单一，多样性和适用性欠缺；工程性缺失和实践教学薄弱问题长期未得到解决；评价体系导向重论文、轻设计、缺实践；对学生的创新教育和创业训练重视与投入不足；产学研合作不到位，企业不重视人才培养全过程的参与。工科创新人才培养需要产学研合作教育。当前，我国工科大学生创新实践能力从总体上看显得比较低，表现在有些学生缺乏创新实践的理念和愿望，缺少创新实践能力的毅力与意志；有些学生有创新实践意识但不能很好利用，有创新实践热情但创新实践能力不够；有些学生虽有创新实践灵感但缺乏创新实践技能等。每年毕业生招聘会上反馈的信息表明，有些毕业生专业技能、创新能力和实践能力等与用人单位的要求还存在不少差距，企业很难招收到需要的高素质人才来承担企业继续发展的重任，出现了学生“就业难”和企业“人才荒”的两难境地。工科院校应正视现状、分析原因，从教育理念、课程体系、教师素质、实践教育、课外科技实践、社会实践等多方面入手，构建有利于工科大学生创新实践能力的培养模式。

生物医学工程是一门实践性很强的学科，动手与创新能力的培养对生物医学工程专业人才培养来说显得尤为重要。而生物医学工程专业虽然已成长和发展了几十年，但是，由于其本身“新兴学科”与“交叉学科”的特点，并随着科学技术的进步与发展，对生物医学工程学科的认识及基本定义都还在不断地创新、调整、补充和完善，特别是社会上对这个专业的认识和接受程度还不高，不大清楚这个学科的性质、作用和地位，相关的产业部门认识也较模糊。高等教育人才的培养，不仅要适应科学的进步，更要满足社会对人才的需求。当前，数字化医疗技术正在蓬勃发展中，相关的医疗器械、医疗技术服务产业也在迅速壮大。珠江三角洲、长江三角洲及京津环渤海湾三大区域已成为本土三大医疗器械产业聚集区。据不完全统计，三大区域医疗器械总产值之和及其销售额之和均占全国总量的80%以上。因此，如何结合学科的创新与发展，充分利用产业成长及壮大的时机，培养满足社会需求的人才，是摆在生物医学工程教育者面前的当务之急。

为了提高本科生的实践和创新能力，在生物医学工程专业中，实践教学在培养学生的动手能力和创新能力方面是十分重要的，具有不可替代的作用。工程实践能力与创新能力更是教学改革的核心目标。工程实践能力和创新能力是知识经济社会对优秀工程技术人员素质的要求，是现代企业应对全球经济一体化、参与国际竞争的需要，也是企业可持续发展的需要，同时也是建设创新型国家与科教兴国发展战略的需要。实践是实现、发展、创新知识的源泉，是检验真知的标准，也是深刻认识、理解、学习知识和技术的最好课堂与老师。人们根据经验总结出一句格言：听到的会忘掉，看到的能记住，只有亲自做过的才会真正明白，并深深地刻在记忆中。只有亲历亲为，才能深刻理解、掌握、运用事物的本质、原理、规律，并有新的发现和发展。过去高等学校培养的毕业生虽然掌握了一定的知识和技术，但与企业工程师相比，他们在综合素质、实践与创新能力方面存在着很大的差距。经验告诉我们：知识≠能力，两者之间有一个传动的链条叫做实践，即应用知识解决工程问题。因此要培养未来的卓越工程师，提高工程师教育质量，充分开发学生的实践与创新能力就必须要按照其成长的特点和规律改革教育体系和教学模式，让工程师教育回归工程。

2 引进荷兰特色化教学模式DCL培养生物医学工程专业学生实践与创新能力

东北大学中荷生物医学与信息工程学院在对生物医学工程专业实施国际化教学的过程中，结合教学实践，以培养满足社会需求的、“用得上、留得住、干得好”的实用创新型生物医学工程专业人才为目标，从培养模式、专业课程设置、实践教学、本科生导师制等多个方面，深入开展了教学改革与尝试，并成功探索出“以项目为中心的课程设计”本土化实践教学方法，取得了较好的效果。

“以项目为中心的课程设计”是一种开展“学习+研究”的教学模式，引进了合作方荷兰埃因霍温科技大学Design Centered Learning（DCL）教学模式，基于问题进行研究、面向实践探索学习，在教学中研究、在研究中教学，把学生的科技能力培训列入教学计划，校企合作，发挥资源优势。它是以学生为主体、教师为主导，以学为中心，采取学生分组合作、查阅资料、调查研究、讨论、交流等方式学习设计方法的课程。以培养能力为宗旨，以项目为载体，基于问题研究，以课题研究和问题解决为核心，学思结合、知行合一的教学活动，注重方案设计、过程训练，激发学生科学研究兴趣，培养学生自主学习能力、团队协作能力，以及提出问题、分析问题、解决问题的能力，让学生提前了解企业运作机制，为学生就业乃至创业搭建一个良好的平台。

3 DCL在研究中教学，在教学中研究——以“老年人摔倒测试"案例教学过程为例

3.1 案例的选择和设计—二整合各类知识、解决实际问题

“老年人摔倒检测”是本科生第6学期进行的DCL项目。这个案例针对当今老龄化社会的热点问题——独居老人的健康智能监护，在生物医学工程专业领域是非常有实际意义和研究价值的课题。当今独居老人逐年增多，老人的健康问题已经成为一个社会问题。摔倒是威胁老年人健康的一个恶性杀手。如何利用生物医学工程的专业知识，研发可以对老年人行为动作进行实时监控的仪器设备，设计有效的摔倒检测的算法，能够在老人发生摔倒危险的第一时间，通知家属和社区医院，从而最大程度的减轻伤害，正是这个课题需要解决的关键问题。而这个课题也是在学生已经学习了信号与系统和数字信号处理两门前序课程的基础上展开的，让学生们能够直接理论联系实际，学以致用，对知识有更加感性的认识。总之，从案例的选择和设计上，首先变以教为主为以学习研究为主。教师根据教学和科研经验，提炼出能够涵盖本课程主要知识内容的项目或研究设计课题。选择提炼项目的原则是项目知识化、知识问题化、问题层次化。然后成立由中外教师和企业专家组成的教学小组，编写该案例的教案、提炼项目、讲授工程案例，选择可以引导学生对此项目和问题开展自主学习、合作探索研究的问题作为主要教学任务和目标。

3.2 案例进行过程中——提高团队协作精神、自主学习能力

教师通过案例描述的形式提供给学生信息，通常是这样的描述：介绍一些简单的关键词、主要目标（可以是简单的建议），并给出案例方面的一些暗示。学生需要在小组里（最多不超过8人）完成这个案例。为此，他们需要在助教的协助下每周进行一次会议，每个案例持续10周。与传统课程不同的是助教的职责是作为一名观察者为学生提供改善方案的建议，而不是传统意义上单纯地传授知识。在每次会议期间，学生需要确认自己欠缺的知识、明确自学作业中自己需要完成的任务。每个学生都需要做这些任务并且需要在下次会议中向整个小组汇报自己做的结果。除了专业知识部分的任务，学生还会讨论到各自的进步，如由于在小组里担任讨论组长、会议记录秘书和板书等角色而学会的相应技巧。总的来说，DCL主要是鼓励学生自主学习，鼓励组员之间进行团队合作，鼓励学生独立思考如何组建实验、如何做报告、如何开展一次有效的会议以及如何成为领导者。

3.3 案例完成效果考核方式——颠覆死记硬背的传统方式、改善被动抄袭的学习态度

教学模式、目标改变了，成绩考核方式也改变了——小组、教师评价学习研究成果。因此评价学生的学习研究成果时要用新的方法来评价。要从学习知识转向学习能力转变，从关注结果向过程与结果并重转变。要重点考核自学能力、研究能力、实践能力、创新能力、学习研究的态度和学习研究的成果。小组和教师要结合个人在项目中完成任务的情况、工作量的大小、难易程度、贡献大小、自主学习与研究的态度、创新等情况给出该门课程的成绩。值得注意的是教学观念转变的体现标准是：只要经过学习和研究学会了知识，收获了能力，不看成果和贡献大小，都在合格以上。考核评价方法的改革，就是要解放学生，让其轻松快乐地学习，使学习成为一种有趣的研究活动。就“老年人摔倒检测”这个案例来说，最终的考核结果来源于多个方面，包括指导教师根据平时学生的表现、每周的自学报告、会议记录、会议日程完成的情况给定的分数，小组中期答辩的分数，期末答辩时评委根据小组仪器设备展示以及PPT讲述情况给定的分数，其他小组评价的分数，组员之间互评的分数等多个方面，从不同维度对学生成绩进行评估，使考核方式脱离传统，更加科学合理，更有效地调动学生们的积极性。

实践表明，这门课程很受学生喜爱，“老年人摔倒检测”这个案例也取得了比预期更好的成效。学生们普遍反映，对前序的信号与系统和数字信号处理的课程理论知识的理解更加深入，而对怎么分工合作完成项目也有了初步的了解，对未来的工作或者继续深造都有很多益处。

4 实践效果

经过多年的中外校企合作、学研产医结合，利用教学资源和优势，实施以项目为载体、基于问题的研究，学研一体，在研究中教学，在教学中研究的DCL教学改革，使教学得到了真正意义上的回归，变以教为中心为以学为中心，学生回归了学习的主体地位，教师变成了主导的角色。把学习和研究集合于项目之中，学习知识与收获能力共生并进，用新的考核评价方式评价学生的学习，减轻了学生的学习负担，使学习变成了一种积极快乐的研究活动。东北大学中荷生物医学与信息工程学院本科生大学4年中除基本实验实践类课程外，主持并实际参与的项目案例达10余项，共计2400余学时，学生的英语能力、动手能力及创新能力得到显著提高。几年来本科生的就业率达到100%。在实习与实训考核中，绝大多数学生被东软集团一类的企业纳入人才储备库。这种研究型的教学模式的优势越来越凸显，正在改变着教学的水平和质量，也在改变着教师的教学观念，同时也改变着学生的学习观。

5 结语

东北大学中荷生物医学与信息工程学院的教育教学改革仍在不断深化，新的本科人才培养模式在中外合作、产学研合作办学、集成优势资源、通过教学培养人才、科研创造成果、成果孵化高新技术产业、高新技术产业推动人才培养和成果转化、基础研究与技术研发融合、产品生产、市场营销、人才培养和创业培育有机结合等方面做了一些工作，这些成果有待在实践中进一步完善。

参考文献：

[1]郭广生，李庆丰.培养创新人才呼唤教学方法大变革[J].中国高等教育，2011（18）：7-10.

[2]张建勋，陈国铁.“卓越计划”背景下的工程类高校人才培养模式探讨[J].中国建设教育，2010（9）：4-7.

[3]刘建强.德国应用科技大学培养模式对实施“卓越工程师培养计划”的启示[J].中国高教研究，2010（6）：50-52.

[4]施菊华.产学研合作教育视域下工科大学生创新能力培养[J].赤峰学院学报，2012（3）：180-182.

[5]吴凯，吴效明.生物医学工程专业创新性人才培养的探索与实践[J].医疗卫生装备，2007（9）：80-81.

[6]杨永，王莉利，时贵英，等.案例教学法在Visual FoxPro程序设计教学中的应用与实践[J].教育教学论坛，2011（11）：153-154.

第2篇：生物医学工程定义范文

    我校自2003年开办生物医学工程专业以来,根据医科院校特点,以为医疗和医学研究服务为目的,培养能将医学与工程技术相结合,从事医学影像、医疗电子仪器和计算机技术的研发、操作和管理工作,并且能够开展生物医学工程学科研究的人才[1]。该专业主要学习生命科学、电子技术、计算机技术及信息图像传输、处理等有关的基础理论知识以及医学与工程技术相结合的科学知识,设置的主干课程有:“电路原理”“模拟电子技术”“数字电子技术”“微机原理”“生物医学传感器”“医疗仪器原理”“信号与系统”“数字信号处理”“生物医学信号检测与处理”“单片机原理与接口技术”等。另外凭借医学院校的优势还开设了一些医学方面的基础课,生理学、人体解剖等。为了提高教学质量,更好的达到教学效果,所开设的这些课程基本上都需要做实验演示,以增强形象性效果和形象性验证。实验教学在大学教育中是必要手段。几乎每门课的实验教学都需要用到各种各样的电子仪器,主要包括示波器、信号发生器等。在传统教学中基本上都是使用相对独立、功能固定的电子仪器,不能够随意更改它们的结构和功能。对于需要电子计算机之类的课程而言,一般都得配备几十套教学仪器来供教学使用,这些仪器设备还需要不断更新维护,教学成本比较高。另外,在医学院校对于和医学相关的专业课程很多实验实际操作比较困难,效果不理想。中国的医学教育资源本身很紧张,另外医院的设备多是大型设备,体积庞大,价格昂贵,操作使用复杂,临床使用要求高,一般院校很难满足大型医疗设备的教学使用需要。因此,在医学院校的教学中就出现很多问题,比如医学实验教学中的人体生理参数采集等演示效果不好,所以,传统的医疗仪器教学只能偏重于理论讲解,不够生动,即使有个别实验模具,其教学效果也不理想。在当前学校经费较少的情况下,如果大量增加常规仪器、仪表的配置,学校财力难以支付。这样容易造成实验教学效果不理想,对提高学生学习兴趣,培养创新及实践能力都有一定影响。随着现代测试功能和计算机技术的密切结合,出现的虚拟仪器技术可以帮助我们克服一些硬件上不能解决的难题,弥补传统仪器教学的不足。

    2虚拟仪器在课程中的应用

    2.1虚拟仪器简介

    虚拟仪器(VirtualInstrument,VI)是一种新兴的仪器,一种功能意义上的仪器,在以通用计算机为主的硬件基础上,由用户自己设计定义虚拟的操作面板,测试功能由软件来实现的一种计算机仪器系统[2]。其实质是以计算机为核心的仪器系统与电脑软件技术的密切结合,将仪器装入计算机。通过软件将计算机硬件资源与仪器硬件融合,通过软件编程来实现传统仪器中的由硬件电路完成的功能,利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制端,利用计算机强大的软件功能来管理仪器系统,完成对信号数据的运算、分析处理等,可以多种形式输出结果,少量的硬件模块则为虚拟仪器的正常运行提供信号I/O接口设备来完成不同要求的测试。虚拟仪器具有传统仪器没有的性能高、扩展性强、开发时间短、开发成本低等优点,具有很强的灵活开放性。不同领域的科学家和工程师都借助虚拟仪器来解决工作与课题中的实际问题。所以,虚拟仪器自诞生以来就在测量、航空航天、自动化、远程教学和生物医学等世界范围的众多领域内得到了广泛应用[3]。LabVIEW是美国NI(NationalInstrument)公司推出的一种基于图形化编程的软件开发工具,将功能强大的图形化设计平台LabVIEW与相关硬件结合应用于教学上,能够使传统理论教学与实际有效结合,帮助学生完成从理论到实践的学习。LabVIEW软件平台结合数据采集卡等相关硬件可以开发出示波器、信号发生器等常用的电子仪器,不仅可以代替传统仪器且摆脱了传统电子仪器功能单一、更换维护麻烦等缺点[4]。将基于LabVIEW的虚拟仪器应用在教学中极大提高了教学效率,已经逐渐成为一种新的手段。

    2.2在医疗仪器教学中应用

    “医学仪器原理”是生物医学工程专业的一门专业必修课。该课程涉及了医学和电子学、计算机、信号处理、传感器技术等方面的知识,是一门实践性很强的科目。作为生物医学工程专业的学生,要掌握常见的医疗仪器的基本结构、工作原理,而且还要具有一定的创新思想和科研水平,有开发和设计高水平的医疗电子仪器的素质[5]。因此做好实验教学是学生提高学生实验水平和综合能力的关键。医学仪器原理实验主要将人体生理信号的检测及处理分析作为教学内容,包括了人体血压信号、心电、体温、呼吸、脉搏等生理参数的测量。生物医学信号由传感器转变成电信号,因为人体生理信号比较微弱要先经过信号的放大、滤波等预处理,再进入数据采集卡。信号通过数据采集卡采集到计算机上以后,利用LabVIEW的图像化语言进行编程,实现对数据的各种分析,包括数值分析、频谱分析等,再通过仪器软面板把结果显示在电脑上。我们以人体呼吸测量为例,这种设备一般只在医院常见,用于教学中的仪器基本上没有。因此讲过理论原理后,学生不能够真正透彻的明白,无法满足教学上的需要。我们利用少量硬件设计结合LabVIEW软件编程构建了一个人体呼吸测量系统,采用阻抗式呼吸测量原理,硬件电路主要涉及放大和滤波环节,限于篇幅就不详细说明了。图1为基于LabVIEW平台搭建的呼吸测量面板图,针对学生教学取得了很好的效果,同学们一致反映对呼吸测量的原理有了更透彻的认识,并且能学习新的软件技术,扩展知识面。在LabVIEW环境下进行实验教学只需要根据实际情况,比如是呼吸测量还是心电测量等,通过软件编程及很少的硬件连接便可完成实验任务,即节省了实验成本,又利于实验设备更新,让教师和学生脱离了传统教学仪器功能单一的框框,更重要的是可以充分提高学生积极性和发挥创造性,像搭积木一样,根据不同的测试需要,在计算机上构建一个基于虚拟仪器技术的测试测量装备,这样做还能够充分的节省高校技术资源[6]。

    2.3在信号处理类课程教学中应用

    生物医学工程专业设置的信号处理类课程主要有:“数字信号处理”“信号与系统”“生物医学信号检测与处理”等。这些课程中往往涉及大量抽象的概念、公式,老师上课的时候也只是讲解推导公式或证明算法,学生没有直观印象,无法把函数公式与实际波形相联系,理解起来非常困难,从而很大程度的影响了教学效果。我们以“数字信号处理”课程为例作一简单介绍。“数字信号处理”是一门理论性很强的,以算法为核心的科目。为了使学生深入理解教材上提到的理论算法,需要通过仿真实验来验证那些理论。LabVIEW软件平台的特点之一就是具有丰富的运算且灵活高效的信号处理功能,LabVIEW图形化信号处理平台由多个信号处理与数学函数库组成,包含小波变换、滤波器设计、时频分析、图像处理等工具包,将信号处理的各种功能转化为VI函数,给使用者提供了方便、简单的编程途径,从函数库调用这些现成的VI函数就可以迅速完成信号处理。学生能一目了然地看到程序的运行情况,也可以比较不同的参数对结果的影响。在数字信号处理教学中滤波器是重点知识,也是教学难点。在以往的教学中发现学生普遍对于滤波器的作用弄不明白,另外根据学习的理论知识怎样设计出有实际应用价值的数字滤波器也不清楚。在讲授滤波器时,在LabVIEW中信号处理函数面板中的滤波基本函数栏进行选择,在虚拟仪器前面板上放置多个图形显示控件,完成对滤波器的设计,还可以同时显示多个滤波器的滤波结果,这种学习方式简单明了,学生很容易理解抽象的概念从而掌握所学知识。另外LabVIEW图形化的编程语言有助于学生在比较短的时间内开发出相对复杂的数字信号处理程序,增加了同学们的自信,提高了其学习积极性。虚拟仪器技术强大的功能可以使其对学生开展形象、直观的教学方式,灵活的应用于教学中,不仅可以帮助学生深刻领会抽象的理论知识,扎实掌握所学知识,同时还可以提高他们的学习兴趣,达到最佳教学效果。

第3篇：生物医学工程定义范文

关键词：脉搏波速；小波去噪；脉搏波传导时间

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）03-0135-02

Abstract：Pulse wave velocity is an important index to measure cardiovascular disease. It is of great significance to the measurement of blood pressure and the prevention and treatment of cardiovascular disease. In this paper， removing noise from pulse wave signal using wavelet transform method， wavelet reconstruction of pulse wave reference point selection accuracy is greatly improved， to improve the measurement accuracy， and have high stability and repeatability.

Key Words：pulse wave velocity；wavelet denoising；pulse wave time

脉搏波波速是衡量心血管病变的重要指标，对血压的测量以及心血管病的监测有重大意义，是临床疾病诊断与治疗效果评估的重要依据之一[1]。脉搏信号十分微弱，测量过程中易受人体运动，外界噪声干扰影响，因此要对其降噪处理，保证有用信号的提取。小波变换因其多分辨率和优异的去噪性能被广泛应用于信号去噪处理[2]。本文提出了一种基于小波变换的脉搏波速法无创多模量血压模型，应用小波变换对脉搏波信号进行去噪，以获得特征明显的脉搏波信号，从而准确计算脉搏波波速[3]。

1 脉搏波导速度的测量原理

本次研究中，脉搏波传导速率测量方案如图1所示。图1中L为手臂动脉两测量点间的动脉长度，TPTT定义为同一脉搏波到达两测量点的时间间隔，则脉搏波传导速度。

2 小波变换原理

由于小波分析继承了Fourier变换的优良特性， 并弥补了Fourier分析的许多不足而得到了快速发展和广泛的应用[4]。小波基的平移、展缩功能，使小波具有灵活可变的时间-频率窗，在高频时，时间窗变窄，而在低频时，时间窗变宽，可以聚焦到分析对象的任意细节， 非常适合于分析非平稳脉搏信号。图2为小波变换原理示意图。

3 小波实验

小波去噪的一般步骤为：（1）信号预处理；（2）小波分解高频系数阈值量化；（3）一维小波重构。

对含噪信号小波分解前，首先需要选择一种适合去噪信号的小波。因为对同一信号，用不同小波分解重构效果不同。对于连续性较好的信号，采用db5 小波去噪较好，且理论上来说，小波尺度函数与信号越相近，去噪效果越好。以MATLAB 小波工具箱中脉搏波的信号为测试对象，对原始信号进行加噪处理，用db5小波对含噪信号进行去噪处理。对采样到的袖带压数据进行db5 小波5层分解，对高频系数采用软阈值固定去噪，去噪后再进行小波重构得到去噪后的信号。其实验前含噪脉搏波信号如图3所示，db5小波分析结果如图4所示。

从图中可以看出，经过小波处理后重构的脉搏波信号变得非常的平滑，噪声基本上被滤除，保证了后期处理对信号信噪比的要求。

4 脉搏波波速测量结果

在对脉搏波进行小波去噪之后，能够更准确地选取脉搏波特征点，大幅提高了脉搏波传导时间的提取精度，并计算出脉搏波波速。对同1名实验者，同时在其左右两侧手臂测量9次其脉搏波传导速度，实验结果如表1所示。

测量数据的稳定性可以通过标准偏差来衡量。对九次测量所得的18组脉搏波速结果进行计算可知，其标准差为0.0899，表明本方法所测得的脉搏波传导时间具有较高的稳定性和重复性。

参考文献

[1]顾亚雄，杨涛，包科，等.脉搏波波速法无创血压测量中多模量血压计算模型研究[J].中国生物医学工程学报，2016，35（6）：691-698.

[2]张丽琼，王炳和.基于小波变换的人体脉搏信号去噪处理[J].陕西师范大学学报（自科版），2004（S1）：84-86.

第4篇：生物医学工程定义范文

2生物材料的类型与应用生物材料种类繁多,到目前为止,被详细研究过的生物材料已经超过一千种,在医学临床上广泛应用的也有几十种,涉及材料学科各个领域。依据不同的分类标准,可以分为不同的类型。

2.1以材料的生物性能为分类标准根据材料的生物性能,生物材料可分为生物惰性材料、生物活性材料、生物降解材料和生物复合材料四类。

2.1.1生物惰性材料生物惰性材料是指一类在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,主要是生物陶瓷类和医用合金类材料。由于在实际中不存在完全惰性的材料,因此生物惰性材料在机体内也只是基本上不发生化学反应,它与组织间的结合主要是组织长入其粗糙不平的表面形成一种机械嵌联,即形态结合。生物惰性材料主要包括以下几类:(1)氧化物陶瓷主要包括氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷.氧化铝陶瓷中以纯刚玉及其复合材料的人工关节和人工骨为主,具体包括纯刚玉双杯式人工髋关节;纯刚玉—金属复合型人工股骨头;纯刚玉—聚甲基丙烯酸酯—钴铬钼合金铰链式膝关节,其他人工骨、人工牙根等。(2)玻璃陶瓷该材料主要用来制作部分人工关节。(3)Si3N4陶瓷该类材料主要用来制作一些作为替代用的较小的人工骨,目前还不能用作承重材料。(4)医用碳素材料它主要被作为制作人工心脏瓣膜等人工脏器以及人工关节等方面的材料。(5)医用金属材料该类材料是目前人体承重材料中应用最广泛的材料,在其表面涂上活性生物材料后可增加它与人体环境的相容性.同时它还能制作各类其他人体骨的替代物。

2.1.2生物活性材料生物活性材料是一类能诱出或调节生物活性的生物医学材料。但是,也有人认为生物活性是增进细胞活性或新组织再生的性质。现在,生物活性材料的概念已建立了牢固的基础,其应用范围也大大扩充.一些生物医用高分子材料,特别是某些天然高分子材料及合成高分子材料都被视为生物活性材料.羟基磷灰石是一种典型的生物活性材料。由于人体骨的主要无机质成分为该材料,故当材料植入体内时不仅能传导成骨,而且能与新骨形成骨键合。在肌肉、韧带或皮下种植时,能与组织密合,无炎症或刺激反应.生物活性材料主要有以下几类:

(1)羟基磷灰石,它是目前研究最多的生物活性材料之一,作为最有代表性的生物活性陶瓷—羟基磷灰石(简称HAP)材料的研究,在近代生物医学工程学科领域一直受到人们的密切关注.羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2]是脊椎动物骨和齿的主要无机成分,结构也非常相近,与动物体组织的相容性好、无毒副作用、界面活性优于各类医用钛合金、硅橡胶及植骨用碳素材料。因此可广泛应用于生物硬组织的修复和替换材料,如口腔种植、牙槽脊增高、耳小骨替换、脊椎骨替换等多个方面.另外,在HA生物陶瓷中耳通气引流管、颌面骨、鼻梁、假眼球以及填充用HA颗粒和抑制癌细胞用HA微晶粉方面也有广泛的应用.又因为该材料受到本身脆性高、抗折强度低的限制,因此在承重材料应用方面受到了限制.现在该材料已引起世界各国学者的广泛关注。目前制备多孔陶瓷和复合材料是该材料的重要发展方向,涂层材料也是重要分支之一。该类材料以医用为目的,主要包括制粉、烧结、性能实验和临床应用几部分。

(2)磷酸钙生物活性材料这种材料主要包括磷酸钙骨水泥和磷酸钙陶瓷纤维两类.前者是一种广泛用于骨修补和固定关节的新型材料,有望部分取代传统的PMMA有机骨水泥.国内研究抗压强度已达60MPa以上。后者具有一定的机械强度和生物活性,可用于无机骨水泥的补强及制备有机与无机复合型植入材料。

(3)磁性材料生物磁性陶瓷材料主要为治疗癌症用磁性材料,它属于功能性活性生物材料的一种。把它植入肿瘤病灶内,在外部交变磁场作用下,产生磁滞热效应,导致磁性材料区域内局部温度升高,借以杀死肿瘤细胞,抑制肿瘤的发展。动物实验效果良好。

(4)生物玻璃生物玻璃主要指微晶玻璃,包括生物活性微晶玻璃和可加工生物活性微晶玻璃两类。目前关于该方向的研究已成为生物材料的主要研究方向之一。

2.1.3生物降解材料所谓可降解生物材料是指那些在被植入人体以后,能够不断的发生分解,分解产物能够被生物体所吸收或排出体外的一类材料,主要包括β-TCP生物降解陶瓷和生物陶瓷药物载体两类,前者主要用于修复良性骨肿瘤或瘤样病变手术刮除后所致缺损,而后者主要用作微药库型载体,可根据要求制成一定形状和大小的中空结构,用于各种骨科疾病。

2.1.4生物复合材料生物复合材料又称为生物医用复合材料,它是由两种或两种以上不同材料复合而成的生物医学材料,并且与其所有单体的性能相比,复合材料的性能都有较大程度的提高的材料。制备该类材料的目的就是进一步提高或改善某一种生物材料的性能。该类材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造,它除应具有预期的物理化学性质之外,还必须满足生物相容性的要求,这里不仅要求组分材料自身必须满足生物相容性要求,而且复合之后不允许出现有损材料生物学性能的性质。按基材分生物复合材料可分为高分子基、金属基和陶瓷基三类,它们既可以作为生物复合材料的基材,又可作为增强体或填料,它们之间的相互搭配或组合形成了大量性质各异的生物医学复合材料,利用生物技术,一些活体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子被引入了生物医学材料,大大改善了其生物学性能,并可使其具有药物治疗功能,已成为生物医学材料的一个十分重要的发展方向,根据材料植入体内后引起的组织反应类型和水平,它又可分为近于生物惰性的、生物活性的、可生物降解和吸收等几种类型。人和动物中绝大多数组织均可视为复合材料,生物医学复合材料的发展为获得真正仿生的生物材料开辟了广阔的途径。

2.2以材料的属性为分类标准

2.2.1生物医用金属材料生物医用金属材料是用作生物医学材料的金属或合金,又称外科用金属材料或医用金属材料,是一类惰性材料,这类材料具有高的机械强度和抗疲劳性能,是临床应用最广泛的承力植入材料。该类材料的应用非常广泛,及硬组织、软组织、人工器官和外科辅助器材等各个方面,除了要求它具有良好的力学性能及相关的物理性质外,优良的抗生理腐蚀性和生物相容性也是其必须具备的条件。医用金属材料应用中的主要问题是由于生理环境的腐蚀而造成的金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的退变,前者可能导致毒副作用,后者常常导致植入的失败。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金等三大类。此外,还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。

2.2.2生物医用高分子材料医用高分子材料是生物医学材料中发展最早、应用最广泛、用量最大的材料,也是一个正在迅速发展的领域。它有天然产物和人工合成两个来源,该材料除应满足一般的物理、化学性能要求外,还必须具有足够好的生物相容性。按性质医用高分子材料可分为非降解型和可生物降解型两类。对于前者,要求其在生物环境中能长期保持稳定,不发生降解、交联或物理磨损等,并具有良好的物理机械性能。并不要求它绝对稳定,但是要求其本身和少量的降解产物不对机体产生明显的毒副作用,同时材料不致发生灾难性破坏。该类材料主要用于人体软、硬组织修复体、人工器官、人造血管、接触镜、膜材、粘接剂和管腔制品等方面。这类材料主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸酯、芳香聚酯、聚硅氧烷、聚甲醛等.而可降解型高分子主要包括胶原、线性脂肪族聚酯、甲壳素、纤维素、聚氨基酸、聚乙烯醇、聚己丙酯等。它们可在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变,其降解产物能通过正常的新陈代谢或被机体吸收利用或被排出体外,主要用于药物释放和送达载体及非永久性植入装置.按使用的目的或用途,医用高分子材料还可分为心血管系统、软组织及硬组织等修复材料。用于心血管系统的医用高分子材料应当着重要求其抗凝血性好,不破坏红细胞、血小板,不改变血液中的蛋白并不干扰电解质等。

2.2.3生物医用无机非金属材料或称为生物陶瓷。生物医用非金属材料,又称生物陶瓷。包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。此类材料化学性能稳定,具有良好的生物相容性。一般来说,生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三类。其中惰性生物陶瓷和活性生物陶瓷在前面已经简要作了介绍,而功能活性生物陶瓷是近年来提出的一个新概念.随着生物陶瓷材料研究的深入和越来越多医学问题的出现,对生物陶瓷材料的要求也越来越高。原先的生物陶瓷材料无论是生物惰性的还是生物活性的,强调的是材料在生物体内的组织力学环境和生化环境的适应性,而现在组织电学适应性和能参与生物体物质、能量交换的功能已成为生物材料应具备的条件。因此,又提出了功能活性生物材料的概念。它主要包括以下两类:(1)模拟性生物陶瓷材料该类材料是将天然有机物(如骨胶原、纤维蛋白以及骨形成因子等)和无机生物材料复合,来模拟人体硬组织成分和结构,以改善材料的力学性能和手术的可操作性,并能发挥天然有机物的促进人体硬组织生长的特性。(2)带有治疗功能的生物陶瓷复合材料该类材料是利用骨的压电效应能刺激骨折愈合的特点,使压电陶瓷与生物活性陶瓷复合,在进行骨置换的同时,利用生物体自身运动对置换体产生的压电效应来刺激骨损伤部位的早期硬组织生长。具体来说是由于肿瘤中血管供氧不足,当局部被加热到43~45℃时,癌细胞很容易被杀死。现在最常用的是将铁氧体与生物活性陶瓷复合,填充在因骨肿瘤而产生的骨缺损部位,利用外加交变磁场,充填物因磁滞损耗而产生局部发热,杀死癌细胞,又不影响周围正常组织。现在,功能活性生物陶瓷的研究还处于探索阶段,临床应用鲜有报道,但其发展应用前景是很光明的。各种不同种类的生物陶瓷的物理、化学和生物性能差别很大,在医学领域用途也不同.尤其是功能活性陶瓷更有不可估量的发展前途.临床应用中,生物陶瓷存在的主要问题是强度和韧性较差.氧化铝、氧化锆陶瓷耐压、耐磨和化学稳定性比金属、有机材料都好,但其脆性的问题也没有得到解决。生物活性陶瓷的强度则很难满足人体承力较大部位的需要。

2.2.4生物医用复合材料此类材料在2.1.4中已有介绍,此处不再详述

2.2.5生物衍生材料生物衍生材料是由经过特殊处理的天然生物组织形成的生物医用材

料,也称为生物再生材料.生物组织可取自同种或异种动物体的组织.特殊处理包括维持组织原有构型而进行的固定、灭菌和消除抗原性的轻微处理,以及拆散原有构型、重建新的物理形态的强烈处理.由于经过处理的生物组织已失去生命力,生物衍生材料是无生命力的材料.但是,由于生物衍生材料或是具有类似于自然组织的构型和功能,或是其组成类似于自然组织,在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要作用.主要用于人工心瓣膜、血管修复体、皮肤掩膜、纤维蛋白制品、骨修复体、巩膜修复体、鼻种植体、血液唧筒、血浆增强剂和血液透析膜等.

3.生物材料的性能评价目前关于生物材料性能评价的研究主要集中在生物相容性方面.因为生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题.它是指生命体组织对生物材料产生反应的一种性能,该材料既能是非活性的又能是活性的.一般是指材料与宿主之间的相容性,包括组织相容性和血液相容性.现在普遍认为,生物相容性包括两大原则,一是生物安全性原则,二是生物功能性原则.生物安全性是植入体内的生物材料要满足的首要性能,是材料与宿主之间能否结合完好的关键.关于生物材料生物学评价标准的研究始于20世纪70年代,目前形成了从细胞水平到整体动物的较完整的评价框架.国际标准化组织(ISO)以10993编号了17个相关标准,同时对生物学评价方法也进行了标准化.迫于现代社会动物保护和减少动物试验的压力,国际上各国专家对体外评价方法进行了大量的研究,同时利用现代分子生物学手段来评价生物材料的安全性、使评价方法从整体动物和细胞水平深入到分子水平.主要在体外细胞毒性试验、遗传性和致癌性试验以及血液相容性评价方法等方面进行了一些研究.但具体评价方法和指标都未统一,更没有标准化.随着对生物材料生物相容性的深入研究,人们发现评价生物材料对生物功能的影响也很重要.关于这一方面的研究主要是体外法。具体来说侧重于对细胞功能的影响和分子生物学评价方面的一些研究。总之,关于生物功能性的原则是提出不久的一个新的生物材料的评价方面,它必将随着研究的不断深入而向前发展.而涉及材料的化学稳定性、疲劳性能、摩擦、磨损性能的生物材料在人体内长期埋植的稳定性是需要开展评价研究的一个重要方面。

4生物材料的发展趋势展望生物材料科学是20世纪新兴学科中最耀眼的新星之一。现在,生物材料科学已成为一门与人类现代医疗保健系统密切相关的边缘学科。其重要性不仅因为它与人类自身密切相关,还因为它跨越了材料、医学、物理、生物化学和现代高科技等诸多学科领域。现在对于该材料的研究已从被动地适应生物环境发展到有目的地设计材料,以达到与生物组织的有机连接。并随着生命科学和材料科学的发展,生物材料必将走向功能性半生命方向。生物材料的临床应用已从短期的替换和填充发展成永久性牢固种植,并与其它高科技(如电子技术、信息处理技术)相结合,制备富有应用潜力的医疗器械。生物材料的研究在世界各国也日益受到重视.四年一次的世界生物材料大会代表着国际上生物材料研究的发展动态和目前的水平。分析认为,以下几个方面是生物材料今后研究发展的几个主要方向:

(1)发展具有主动诱导、激发人体组织和器官再生修复功能的,能参与人体能量和物质交换产生相互结合的功能性活性生物材料,将成为生物材料研究的主要方向之一。

(2)把生物陶瓷与高分子聚合物或生物玻璃进行二元或多元复合,来制备接近人体骨真实情况的骨修复或替代材料将成为研究的重要方向之一。

(3)制备接近天然人骨形态的、纳微米相结合的、用于承重的、多孔型生物复合材料将成为方向之一。

(4)用于延长药效时间、提高药物效率和稳定性、减少用量及对机体的毒副作用的药物传递材料将成为研究热点之一。

(5)血液相容性人工脏器材料的研究也是突破方向之一。

(6)如何能够制备出纳米尺寸的生物材料的工艺以及纳米生物材料本身将成为研究热点之一。

第5篇：生物医学工程定义范文

关键词：模糊神经网络，训练函数，学习函数，性能函数

中图分类号： TP391 文献标识码： A

模糊神经网络（ fuzzy neural network，FNN） 是模糊逻辑推理与BP神经网络的结合，利用误差信号反向传播、调节权重，具有良好的自适应性、自组织性和很强的自学习能力，是数据分类和模式识别的有力工具，目前，模糊神经网络在临床疾病诊断中的应用日益广泛[1-4] 。消化道系统中的急性胰腺炎、胆囊炎（胆石症）、急性胃肠炎等疾病之间，由于有很多相似的症状体征，从而极容易引起误诊，为了能对这些疾病进行准确的辅助诊断，本文将消化道系统中急性胰腺炎、胆囊炎（胆石症）、急性胃肠炎等疾病的诊断技术引入模糊神经网络，借助模糊神经网络的模式识别来进行诊断。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集了2011年1月～2012年10月南昌大学第四附属医院的100例消化道系统疾病患者的各种检测结果，100例患者中胆结石伴胆囊炎患者30例，急性胆囊炎10例，急性胃肠炎32例，急性胰腺炎28例，诊断结果均得到病理证实。

1.2 数据预处理 提取胆结石伴胆囊炎患者、急性胆囊炎患者、急性胃肠炎患者、急性胰腺炎患者的血液分析及生化筛查等39项检测数据和7项临床症状为第1层的输入向量。7个临床症状通过利用模糊数学的"降半梯形"结构的录属函数来赋值：

其中， yji为第i 个对象对第j 类症状的隶属函数 ，其定义域为[0 ，λ（2）m （i）] 。

1.3 模糊神经网络模型的建立： 由3层前向BP神经网络组成。第1层为数据预处理层，先提取患者的46个特征值再对其进行模糊化处理；第2层为隐含层；第3层为输出层，输出层为消化道系统的四种疾病，其结构如下图（图1）：

2 模糊神经网络临床诊断的实现

2.1 网络训练 从全部样本中随机抽取70 例（胆结石伴胆囊炎21例，急性胆囊炎6例，急性胃肠炎23例，急性胰腺炎20例）作为训练组，15例作为验证组（胆结石伴胆囊炎6例，急性胆囊炎3例，急性胃肠炎2例，急性胰腺炎4例），15例为测试组（胆结石伴胆囊炎3例，急性胆囊炎1例，急性胃肠炎7例，急性胰腺炎4例）。用MATLAB 2012a编程，分别对FNN 进行训练，并用完成训练的网络模型进行验证和测试。网络的训练函数为trainlm，学习函数为learngdm，误差性能函数为mse，各层的传递函数为logsig，训练次数设置为1000。

2.2 仿真诊断结果 通过神经网络的训练、验证和和测试，在训练次数达到40次时，训练、验证和和测试误差同时达到最小，其中验证误差稍大一点，但也只有2.99 ，见图2：

从图2中可以看出，模糊神经网络（FNN）具有较快的收敛速度，只用了40次训练，就使训练误差、验证误差、测试误差都同时达到最小，从而使仿真诊断测试的准确率能大大提高。为了能了解模糊神经网络临床诊断的效果，于是把训练组、验证组和测试组的诊断结果进行对照，见表1：

3总结

将神经网络技术与模糊理论结合构起来进行医学知识处理是一种很好的方法，这种方法也适用于其他它领域的知识处理，该系统的识别能力与训练集关系密切，若能搜集更多的典型病例，系统的识别能力将进一步提高。

参考文献：

[1]黄永锋， 岑康等. 模糊神经网络在颅脑磁共振图像分割中的应用研究[N]. 中国生物医学工程学报， 2003， 22（ 6） ： 508-512.

[2]徐力平，尚丹. 模糊神经网络在肺癌CT 诊断中的应用[N]. 郑州大学学报（医学版），2014，49（2）：191-194.

第6篇：生物医学工程定义范文

20世纪30年代,量子力学、量子化学及高分子化学链理论的确立,为自然科学和工程技术的发展奠定了新的基础。40年代在各种应用研究领域已呈现出有深远意义的重大进展。例如半导体器件的发明,高分子材料的诞生和电子计算机的研制成功等。此后,电子技术的迅猛发展,不仅带动了其它工程技术,而且还以其为先导相继涌入了医学领域,从而出现了一门融理、工、医的新型的边缘学科——生物医学工程学,并推动了诸多医用高新技术的发展。例如20世纪50年代研制出了许多人工脏器(人工肺、人工心脏瓣膜、人工血管)。1957年开展了人工心脏的研究。1959年植入式心脏起搏器应用于临床。光导纤维的出现使纤维内窥镜得以发展。

在医学影像领域出现了用于动态观察的照相机,红外成像也开始用于临床。1958年自动生化分析仪研制成功。1960年世界上第一台激光器问世,不久激光也进入了生物医学领域并被广泛应用[1]。然而,由于技术的迅速发展及其在医学领域取得的巨大成功,在令人倍感振奋之时,也使人们陷入了对技术盲目追求的误区。在这种思想的影响下,一些新的医学技术迅速而不加任何限制地广为传播[2,3]。而另一些人又对医学技术持有怀疑看法。早在1816年听诊器刚刚发明不久,一些使用它的医务人员即对其产生了怀疑和不信任。1827年一位评论家写道:“听诊器的应用程度远远超过了我们对这项技术本身的了解。”1850年甚至有怀疑者将“新的诊断辅助器械描述成危险仪器”[4]。

虽然绝大多数人都肯定医学技术给人类健康带来的好处,然而还存在相当多的不确定因素,包括技术本身的特性,以及该技术是否应该使用,使用的程度,使用的成本效益等[5]。在技术的广泛应用中,人们还发现由它带来的众多未预料到的消极影响和不良后果,尤其是新的或不成熟的技术的应用,更是如此。这些不良后果涉及医疗、经济、社会、伦理、法律及政治等等相关领域,例如对生命安全和健康的威胁、人口性别比例的失调、生态的失衡、环境的污染、医疗费用的过度上涨、医患关系的淡漠等等。在此历史背景下,人们开始意识到有必要对医学技术进行科学地控制和管理,而其基础即是要对医学技术及其产生的各种影响进行全面性的评估。医学技术评估也就随之应运而生了。技术评估(TechnologyAssessment)兴起于20世纪60年代中期,是从对技术的重要作用和未知后果的评价开始的。技术评估这个术语是在1965年由美国的EmilioDaddario议员正式提出的。最初技术评估多集中在工、农业等技术领域,评估的题目有海底石油钻探、农药、汽车污染、核电站、超音速飞机等。1972年,美国国会颁布了技术评估法案,并据此建立了技术评估办公室(OTA)[22]。在正式的医学技术评估出现之前,即曾对医学技术的安全性、有效性、成本和其它的影响开展过评估性研究。在早期的技术评估中也曾涉及到医学技术,如对人工心脏及多阶段健康筛查的评估等。

于是,在美国国家科学基金会(NSF)的要求下,美国国家研究委员会(NRC)将技术评估的概念进一步扩展到生物医学技术领域,实施了体外受精等技术的评估。1974年,OTA提交了一份有关药物生物平衡的报告,1976年OTA卫生计划提交了第一份正式的卫生评估报告,这标志着医学技术评估的诞生[7]。目前,技术创新和医疗费用问题,从正反两方面推动了医学技术评估的发展。首先,在最近的30年中技术创新层出不穷,生物技术、生物材料、手术技能和计算机技术的突破带动了医学领域的进步。据报道,每年就有50种新药推出,新的器械、新的医疗方法和新的卫生保健的提供方式每时每刻都在增加[8]。面对这些众多的已经广泛使用的技术和新兴的技术,医生们、卫生系统的管理者们不知如何选择,才能最大地满足各方面的需求,而医学技术评估恰恰是为这些选择提供了科学的依据。其次,医学技术的迅猛发展,部分地造成了卫生保健费用的过度增长。

在西方发达国家,其卫生保健费用的增长速度超过了国民生产总值(GNP)的增长速度,国家卫生总费用已超出了社会经济所能承受的负担。如美、法等发达国家,50、60年代国家卫生总费用占GNP的3%-5%,90年代初增长到10%-14%[6]。据有关报道,美国每年卫生保健费用增长的1/2是用于技术的引入和使用[9]。各国政府都在努力控制卫生保健费用的增长,但是与此同时人们对卫生保健的需求却越来越高,通过对医疗技术进行评估选择适宜的技术,可较好地解决这种矛盾[5]。正因为如此,医学技术评估得到了普遍的认可并迅速传播。世界各地相继建立了国际性的医学技术评估机构。诸如,1985年国际卫生保健技术评估协会(theInternationalSocietyofTechnologyAs-sessmentinHealthCare,ISTAHC)正式成立,截止1998年,已有来自40多个国家的1200个成员单位[23]。1993年又建立了国际卫生技术评估机构网络(theInter-nationalNetworkofAgenciesforHealthTechnologyAssessment,INAHTA),目前有35个成员机构[11],而且还相继建立了其它的国际组织,包括卫生技术评估加拿大协调办公室(theCanadianCoordi-natingOfficeforHealthTechnologyAs-sessment,CCOHTA),该组织包含10个国家的技术评估办事处,还有为加强欧洲各国医学技术评估的交流与合作,建立的欧洲评估计划(EUR-AssessProject)[12]。在我国医学技术评估起步较晚。80年代引入技术评估的概念,90年代医学技术评估才日益受到人们的关注。

1992年4月和9月,卫生部先后在上海、杭州召开了“全国医药科技成果推广研讨会”和“医学技术评估高级研讨会”[6]。1994年1月,在上海医科大学(现复旦大学医学院)成立了全国第一家医学技术评估中心,并同时出版了首期《医学技术评估》内部专刊。目前我国共有4家相关的医学技术评估机构,即医学技术评估中心(复旦大学医学院),生物工程技术评估中心(浙江大学),医学伦理学研究中心(北京医科大学)和中国循证医学中心(华西医科大学)[10]。

2医学技术评估的定义

医学技术(国外又称卫生技术,HealthTechnology),是指应用于卫生保健领域和医疗服务系统的特定知识体系,包括用于疾病的预防、筛查、诊断、治疗和康复的药物、器械设备、医疗方案、手术方法、后勤支持系统和行政管理组织[10]。这里的医学技术是广义的,它不仅涉及到所有卫生专职人员应用的全部方法,还包括那些使卫生保健服务提供更加有效的后勤支持系统和行政管理组织。技术的用途也不限于诊断和治疗领域,在疾病的预防、筛查和康复中使用的技术也在其内。医学技术评估有多种定义,随着这个学科的不断发展,其定义也在逐步完善。1981年,美国国家医学技术中心将医学技术评估定义为“对医学技术的安全性、有效性、成本、成本-效益、伦理和法律方面的影响进行细致的评估,评估既包括对技术本身的评估也包含与其它竞争性技术的比较”[13]。1994年,英国国家卫生署(NationalHealthService,NHS)的卫生处进一步扩展了医学技术的内涵,定义为“医学技术评估是用来描述对各种卫生专职人员所应用的全部方法,包括促进健康的,预防、治疗疾病的,以及促进康复的和长期保健所涉及的方法的成本、效益和其它广泛影响的评估”。

同年,美国国会的技术评估办公室又提出另外一种定义,主要强调了技术评估的目的,即“医学技术评估是对一种医学技术、一组相关技术或与技术相关问题的结构化分析,为政策制定提供所需的决策依据”。目前,国际上最通用的定义为:医学技术评估是一个涉及多种学科的决策分析领域,它评估医学技术在开发、传播和应用过程中所产生的医疗、社会、伦理和经济影响[11]。医学技术评估定义的不断完善,恰恰反映了这一新兴学科尚在发展中。

3医学技术评估的目的

从上述定义可以看出HTA是一个决策分析领域,它通过多种途径辅助决策。

3.1为协调机构就药物、治疗方案或手术方法及其它技术能否进入市场,提供决策提据。例如为FDA提供药品和设备批准进入市场的证据。

3.2帮助医学技术的提供者和支付者,决定纳入卫生福利政策的医学技术,并确定合理的费用报销制度。

3.3协助临床医务工作者、医学技术提供者和消费者,做出卫生保健设施合理选择的决策。

3.4为医院、卫生保健网络和机构的管理人员,获得和管理医学技术提供帮助。

3.5协助政府卫生部门的官员,制订公共卫生计划。

3.6支持卫生保健产品生产者,进行产品的开发和市场营销。

3.7制定医学技术生产、使用、维护和再利用等方面的标准。

3.8为政府官员制定医学技术创新、研究、开发、调控、支付和推广等方面的政策提供依据[7,10]。

总之,医学技术评估可为不同层次的决策者提供所需的信息,例如为单位、地区、国家甚至国际间提供决策依据。通过为各种决策提供信息,达到的最终目的是影响医学技术的研究、开发、推广和应用,协助医学技术的选择,提高卫生保健系统的效率,使有限的卫生资源得到合理的配置,达到在最佳成本效益比的情况下提高卫生保健质量的目的。目前,循证医学发展十分迅猛,实际上循证医学也可视为是医学技术评估在临床领域的应用。

4医学技术评估的内容及类型

4.1医学技术评估的内容技术特性;临床安全性;有效性(效能、效果和生存质量);经济学特性(成本-效果、成本-效益、成本-效用和宏观经济学效应);社会适应性(社会、法律、伦理、政治方面的影响)[7,10]。

4.2医学技术评估的类型

4.2.1按照评估的内容范围可分为:全面评估和部分评估。前者是指一项技术按以上各方面均进行评估;后者是指对技术的一个或几个方面进行评估。最常做的医学技术评估是部分评估。医学技术评估现状的调查发现,全世界的HTA组织均进行技术的安全性、效能、效果和成本的评估,最多的是对技术效果、效能,其次是成本、安全性的评估。

4.2.2按所评估技术的物理特性可分为:对药品,对医疗器械和设备,对医疗方案和手术方法,对支持系统,以及对行政管理机构的评估。调查发现在美国89%HTA组织评估器械和设备,85%评估医疗方案,74%评估药物。

4.2.3根据所评估技术的用途可将评估分为:治疗性技术的评估、诊断性技术的评估、预防性技术的评估、康复性技术的评估和公共卫生技术的评估。调查显示,全球89%HTA组织进行治疗性技术的评估,84%评估诊断性技术,63%评估预防性技术,53%评估康复性技术,27%评估公共卫生技术[9,10]。

4.2.4按照所评估技术的不同阶段来分类:新型技术的评估,已普遍接受的或标准医疗技术的评估,陈旧技术的评估。全世界93%的HTA组织评估新型技术,83%的组织评价已普遍接受的或标准医疗技术,仅有44%评估陈旧技术[9,10]。

4.3衡量健康结局的指标

要对一种技术的安全性、效能、效果等进行评估,首先要对这项技术所产生的患者健康结局进行研究,通过综合患者健康结局的改变来得出对技术的安全性、效能和效果等方面的评价。健康结局的衡量指标存在一个发展的过程。首先应用的是患病率和死亡率,是传统的结局衡量指标。之后,应用健康相关的生存质量指标(Health-RelatedQualityofLifeMea-sures,HRQL),其特点是反映了技术对患者及其他相关人群的多方面影响,常用于••慢性病治疗性技术的评估。最后出现了生存质量调节年(Quality-AdjustedLifeYears,QALY),它是一种结合了所获得(失去)的生存时间和生存质量的健康结局单位,其特点是可直接进行技术之间的成本-效益比较。以上是评价除诊断性技术以外的技术的健康结局衡量指标。诊断技术的评价更加复杂,原因是诊断性技术与患者的健康结局之间是间接关系,无法直接应用现有的健康结局指标来衡量诊断性技术的效果,其衡量指标包括技术能力、诊断准确性、对最终诊断的影响、对治疗的影响、成本-效益等[7]。健康结局的衡量指标还在不断发展,这也代表了技术评估的发展。衡量指标越全面,越能更好地对多种竞争性技术进行比较,从而挑选出最为适宜的技术。

5医学技术评估的步骤医学技术评估的基本步骤包括:

5.1确定评估的题目

5.1.1确定备选题目

备选题目的确定在较大程度上是由机构的任务或目的决定的。不过也有机构通过对机构成员进行调查来获取题目,还有的公司或组织通过对各种技术信息资源(新药和新设备数据库、医学/技术期刊以及其它出版物)的广泛查找确定备选题目。

5.1.2设定评估优先级这一步是对评估的备选题目进行挑选的过程,以定出最终评估题目。在设定优先级时需要遵循一定的原则,要对技术及其针对的健康问题、项目本身的一些限制因素进行全面的考虑。最常用的是定性的方法,目前也有应用定量的方法来确定优先级的。

5.2明确评估问题

明确要评估的问题是技术评估过程中十分重要的一步,它对以后的一系列步骤都有影响。开展一项评估要清楚地理解评估的目的和评估服务的对象,这需要评估小组不断地论证、讨论和澄清。明确评估问题要对所评估的健康问题、技术、评估所涉及的患者人群、医务工作者和卫生保健环境和评估内容进行说明。

5.3确定评估的机构

这一步主要是决定评估项目实施的机构。有3种情况:第1种完全由发起评估的机构本身来实施,这主要见于大型医院、主要的保险公司等。第2种情况是完全依赖专业医学技术评估机构,可免费或交纳一定费用获得评估结果。第3种情况是本身实施一部分,从其它专业机构购买另外一部分的评估结果。在决策时,要考虑所评估的问题、可支配的资金、可获得的专家资源、时间的限制以及其它因素,权衡本身实施和购买的比例。

5.4搜集可获得的证据

证据的收集是进行医学技术评估的重大挑战之一。证据包括涉及特殊评估问题的数据、文献和其它信息。文献的检索和相关信息的搜集,是一项成功的医学技术评估所不可或缺的。对HTA有价值的信息资源种类繁多,包括期刊数据库、临床和管理数据的数据库、印刷版的索引和目录、政府报告和专题研究、专业目录/登记报告、公司报告和信息、研究/综述/Meta分析的参考文献、有关的国际互联网网站以及同事和其他专家。要做到对一项技术的客观评价就必须获得广泛全面的资料,而许多有价值的信息不能从经典的信息资源中获得,我们称其为灰色文献。有关文章介绍,灰色文献可以通过查找行业和政府专题研究、专业机构报告和指南、市场研究报告、政策研究机构研究报告、专业委员会的即时出版物、会议记录等等来获取。在利用灰色文献时,一定要仔细地阅读、筛选,注意其权威性和准确性。资料证据收集的越全面,就越能避免出现片面性,这样评估的结果才能越客观、越全面、越有价值。

5.5新的原始数据的获取

通常情况下,收集的现存的各种信息可能对于评价一项技术还不够充分,需要一些新的数据来补充不足的证据,这时就需要进行新的原始数据的收集。但是目前大多数的HTA并不涉及原始数据的收集。新的原始数据可通过临床试验、流行病研究等方法获取。通过在评估中将新的原始数据和搜集的现有的证据结合,来更全面、有效地评价医学技术。

5.6证据解析

从不同质量、类型各异的科学证据中演绎出实质性的结论,这对于任何的HTA都是一种挑战。评估人员需要一种系统的方法,来慎重地评价每一条搜集到的证据的质量。总体上说,证据的解析需要3步。

5.6.1研究分类

原始数据的收集方法种类繁多,但是用不同方法收集的证据其价值也不同,例如前瞻性研究优于回顾性研究,对照性研究优于非对照性研究等。根据研究的基本类型和特征,将所收集的原始资料整理成一个表明证据的表格,表格的项目涉及研究的设计(是否随机、是否是盲法、有无对照等)、患者健康结局衡量指标(患病率、死亡率、健康相关生存质量等)和推论的统计学指标(P值、可信区间等)。评估者通过它可以了解所搜集的不同研究的类型分布。

5.6.2证据评分

对证据的评分已经成为目前HTA的标准步骤之一了,但是不同的专业评估机构所用的证据评分体系不同。例如,美国的AHCPR认为对设计较好的随机对照试验的Meta分析中获取的证据最可信,证据的可信度最低的是病例报告和临床实例。评估成员可通过这些层次来对不同的研究分类,且对所得的证据进行分级。例如,AHCRP规定存在从Meta分析中得出的数据,定为一级(最强);而缺乏证据和只有病例报告、临床实例汇报的数据,定为四级(最弱)。通过对证据的评分可以使评估成员对证据有一个整体的认识。

5.6.3选择证据

在证据评分之后,评估成员可以选择证据来应用于评估。在证据的选择上评估专家们尚未达成一致,有的专家认为除随机试验以外的证据都不可取,有些专家却认为那些可靠性较差的试验可以使用,可以通过给不同的权重来体现证据的级别。

5.7综合证据

由于证据收集的研究类型各异,而且每项研究的目的不同,所以就要求评估人员综合有价值的信息。综合证据的方法有:非定量的文献评述、Meta分析及其它定量的文献分析方法、决策分析、小组决策或专家咨询(consensusdevelopment)。传统定性的文献评述存在许多片面性,目前评估人员更加青睐应用结构化强、定量的、经充分证实的方法。

5.8形成结论和建议

结论是评估的结果,建议是在评估以后得出的意见、观点。建议比结论的操作性更强,它可直接用于临床和政策制定。由于证据的价值不同,结论的可靠性也就有相应的差异存在。目前,评估的用户对于明确结论强弱有确切的要求,所以评估人员可以利用以前对证据的评分来确定结论的强弱。结论的强弱也分为一定的层次,但是它是双向的,支持的结论由强到弱,反对的结论由弱到强。

5.9传播结论和建议

评估的目的是为决策服务的,如何将评估的结论和建议传播给需要的各种决策者,对于HTA的成功也是至关重要的。传播的计划主要涉及3个层面:目标人群、采用的中介和实施的策略。例如,AHCRP采用小册子向患者传播评估结论,用快速的参考指南、临床相关手册的形式向医生宣传结论,通过全面的报告传播结论给研究者和政策分析者。据1995年调查,全球95%的HTA组织通过在公开出版的杂志上发表文献传播结果,美国还通过研究所和计算机网络系统如In-ternet传播[9,10]。

5.10监督HTA的影响

HTA的影响存在许多不确定性,正像它评估的技术一样,技术评估也会产生预期的影响和未预料的结果。它受许多因素制约,包括评估的目标组织及该组织的法律性、契约性或行政性的义务,环境因素,评估结论、建议本身,评估结果的传播等。例如,AHCPR进行的绝大多数HTA,其结果直接应用于HCFA的卫生保险覆盖的决策。而有些设计良好或有权威性的随机临床试验的结论和建议却没有被采纳[7]。以上介绍了HTA的10项基本步骤,但是这并不意味着每一次HTA都要进行所有步骤,它们可以实施其中的部分内容,且进行的顺序也无严格的要求,美国和中国都有一些评估实例可以证明这一点。[18,23]

6医学技术评估的方法

HTA方法可根据评估的内容来分类:

6.1功效与安全性的常用评估方法有,临床前期评价法、非正规的临床评价法、流行病学与统计学评价法、临床对照试验法与正规综合法等。

6.2生存质量的评估方法有,心理测试的健康指标测量和健康效用评价的方法。

6.3经济学评价方法有:成本分析、最小成本分析、成本效果分析(cost-benefitanalysis)、成本效用分析(cost-utilityanalysis)、成本效益分析(cost-effective-nessanalysis)、敏感性分析。

6.4社会适应性的评价方法有,无结构、半结构和全结构访问法、小组访谈法以及观察法等[14]。目前,评估的方法学是一个重要的研究领域。原因是评估的用户要求基于证据的评价、所得的结论要尽量减少片面性、要求尽量使用正规的定性和定量方法。同时还要求尽量缩短评估的时间、提高评估自身的成本效益,这些要求对评估研究者提出了新的挑战。最近,由于技术评估国际化的发展,各国需要交流评估经验和结果。在这种背景下,由EUR-ASSESS的方法学项目分组(ProjectSubgrouponmethodology),于1997年提出要建立一种为产生透明的、有力和有效的HTA所需的各种逻辑方法的经典结构。INAH-TA在2000年提出要统一和规范评估方法的议题。可见国际上的组织机构正在积极进行这方面的尝试[11]。

7医学技术评估的实施

7.1实施机构

医学技术评估的实施或发起机构种类很多,包括:调控机构,政府和私人支付机构,卫生职业组织,标准制定机构,医院、管理保健组织和其它卫生保健提供者,患者和消费者组织,政府政策研究机构,私人评估/政策研究结构,学术中心,生物医学研究机构,卫生产品公司,风险投资商和其它投资者。这些机构所进行的评估的目的、内容、方法各不相同。政府的政策研究机构进行的评价,是与国家层次上的技术政策的制定息息相关的;而卫生产品公司的评估可能是为公司的产品营销、公司的经济利益而进行的。

7.2实施所需的人力资源

在定义别强调医学技术评估是一个涉及多种学科的政策分析领域,而且在评估中使用的方法也涉及许多学科,所以就需要各种类型的专家来共同合作实施HTA。所需的专家有:包括放射、化验等在内的临床各科医生,医院、卫生组织的管理者,生物医学和临床工程师,药理学专家,患者,流行病学家,生物统计学家,经济学家,律师,社会学家,伦理学家,决策科学专家,计算机专家/程序号,图书/信息专业人员。对于一项确定的HTA,专家的选择要考虑到评估的目的、所评估的内容、可利用的资源等因素。

7.3实施的时机

实施HTA的时机很难把握,对于一项新技术越早发现它的不利影响,越早控制其传播和误用是评估人员所希望的,但是由于技术本身在发展、临床使用者的技术使用熟练程度在改变,使技术使用早期的评估结论可能产生偏差或错误。要避免这一点,就要对技术进行多次的HTA,不能只靠进行一次的HTA就盖棺定论[7]。

8医学技术评估的意义

HTA开展以来,是否促进了医学技术的合理使用和卫生资源的合理分配呢?答案是肯定的。在临床方面,1995年加拿大魁北克的医学技术评估委员会就21份HTA报告对卫生政策和医疗费用的影响进行了调查。结果表明,除3份报告外,其它的均产生了巨大的影响。1990年建议使用高渗造影剂来替代低渗造影剂,使医疗费用明显降低,净节约近1200万美元。对心导管再利用的建议节约医疗费用约600万美元,而取消术前常规胸片则节约了700万美元,并且,有关高档技术如器官移植、MRI等的HTA报告,对制定卫生政策和临床指南,以及合理配置资源均产生了显著的影响[16]。哈佛大学公共卫生学院分析了4种医疗方案,10年中:内皮细胞显影检查节约为1.3亿美元,精神分裂症的隔离节约为2.46亿美元,癌症病人的热疗节约为2.72亿美元,近视眼的角膜手术节约为4.77亿美元。加州大学洛杉矶分校公共卫生学院对另外3种治疗方法进行的评估表明,10年节省为:家用氧气600-2000万美元,心脏起搏器的电化监测为0.87-0.97亿美元,风湿性关节炎的血浆提取疗法为100-150亿美元[6]。而且,有些HTA本身就可以产生直接的临床作用,即通过参与评估所进行的临床试验,直接使患者受益[17]。例如某些癌症和艾滋病患者,通过参与HTA的临床试验尝试先进的治疗方法,即可能会直接受益。在预防医学领域,HTA也起着明显的作用。例如加拿大一项有关乳腺癌普查的HTA结果显示,对于50-70岁的妇女进行普查其成本-效果最佳,这使政府改变了过去对所有育龄妇女进行普查的政策,节约了相当的卫生保健经费,优化了卫生保健系统[10]。1978年美国对肺炎球菌疫苗的成本-效果评价,发现成本-效果比最佳的是65岁以上的老年人。国会据此修改了老年保健法,规定从1981年开始给老年人接种肺炎球菌疫苗。1988年OTA发表关于在老年人口中进行青光眼筛查的报告。报告中指出,这种筛查成本高,效益不确定。分析结果表明,识别和证实1例青光眼患者的成本在2000-1600美元。通过对技术评估结果的应用,减少一些没有效果的或不必要的医学技术的支出。据报道,美国国家卫生保健技术中心对老人保健项目覆盖政策的咨询工作,使项目开支每年节省几亿美元[6]。总之,在选择适宜卫生技术、合理利用卫生资源和优化资源配置上医学技术评估做出了相当大的贡献。

9医学技术评估的障碍

虽然总的趋势是鼓励广泛开展HTA,但是仍然有一些因素和情况不利于HTA,其中包括:

1)技术方面:存在对技术的盲目崇拜,尤其在美国一些人认为“技术是迫切的”,只要是新的就是好的,不管技术是否有效。还有一些技术权威人士在没有可信的证据情况下控制技术的使用。更有些人认为,技术评估的目的是阻止技术的创新和传播[7]。

2)医学方面:医生对于医学实践的惯性,他们习惯了长期形成的实践常规,其医学知识也已过时,且接受科学咨询的机会甚少,同时也缺乏对临床知识的批判态度,故产生了他们对旧的作法的惯性,这对于HTA结论的传播和利用是一种障碍[7]。再者,一些医生希望自己有选择技术的自由,不希望HTA来干涉他们的自由[19]。

3)商业方面:一些生物医学领域的企业认为,HTA限制了他们的医学创新获得最大经济利益的自由。他们一般通过法律程序来限制HTA。1997年加拿大的BMS(BristolMyers-SquibbCanadaInc.)药品公司CCOHTA来阻止其对该公司药品的技术评估报告的发表。类似的事情也发生在美国的Merck公司。目前国际的经济条例也对HTA是一种威胁,在经济条例中给予商业机构过多的权利。1998年WHO表示要关注与贸易相关的知识产权协定(theAgreementonTrade-RelatedAspectsofIntellectualPropertyRights,TRIPs)的有关问题。这些由商业目的引发的法律威胁,对HTA造成了严重的影响,包括评估人员在评估中将会过多考虑技术以外的社会因素,研究者、研究机构、出版商和基金组织不愿进行可能引起法律纠纷的评估等不利影响[20]。

4)资金方面:HTA的资金不足。一些医学研究人员不愿意将资金从基础研究转向HTA,还有一方面HTA要花费一定的经费用于应付技术生产商的[19,20]。总之,HTA的发展过程中确实存在一些困难和障碍,并且这些困难正在扩大且还会出现新的障碍,HTA能否在未来顺利地发展,将需要政府给予更多的关注和支持。

10医学技术评估的展望

第7篇：生物医学工程定义范文

论文摘要：随着医学成像和计算机辅助技术的发展，从二维医学图像到三维可视化技术成为研究的热点，本文介绍了医学图像处理技术的发展动态，对图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。在比较各种技术在相关领域中应用的基础上，提出了医学图像处理技术发展所面临的相关问题及其发展方向。

1．引言

近20多年来，医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一，其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高。20世纪70年代初，X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命，与此同时，核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础，带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用，使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展，同时将各种成像技术得到的信息进行互补，也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。

在目前的影像医疗诊断中,主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体,往往需要借助医生的经验来判定。至于准确的确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织的空间关系,仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此,利用计算机图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理,实现对人体器官、软组织和病变体的分割提取、三维重建和三维显示,可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分析,可以大大提高医疗诊断的准确性和可靠性。此外,它在医疗教学、手术规划、手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用。

本文对医学图像处理技术中的图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。

2．医学图像三维可视化技术

2.1三维可视化概述

医学图像的三维可视化的方法很多，但基本步骤大体相同，如图.。从#$/&’(或超声等成像系统获得二维断层图像，然后需要将图像格式（如0(#1&）转化成计算机方便处理的格式。通过二维滤波，减少图像的噪声影响，提高信噪比和消除图像的尾迹。采取图像插值方法，对医学关键部位进行各向同性处理，获得体数据。经过三维滤波后，不同组织器官需要进行分割和归类，对同一部位的不同图像进行配准和融合，以利于进一步对某感兴趣部位的操作。根据不同的三维可视化要求和系统平台的能力，选择不同的方法进行三维体绘制，实现三维重构。

2.2关键技术：

图像分割是三维重构的基础，分割效果直接影像三维重构的精确度。图像分割是将图像分割成有意义的子区域，由于医学图像的各区域没有清楚的边界，为了解决在医学图像分割中遇到不确定性的问题，引入模糊理论的模糊阀值、模糊边界和模糊聚类等概念。快速准确的分离出解剖结构和定位区域位置和形状，自动或半自动的图像分割方法是非常重要的。在实际应用中有聚类法、统计学模型、弹性模型、区域生长、神经网络等适用于医学图像分割的具体方法。

由于可以对同一部位用不同的成像仪器多次成像，或用同一台仪器多次成像，这样产生了多模态图像。多模态图像提供的信息经常相互覆盖和具有互补性，为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息，需要对各个模态的原始图像进行配准和数据融合，其整个过程称为数据整合。整合的第一步是将多个医学图像的信息转换到一个公共的坐标框架内的研究，使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应，称为三维医学图像的配准问题。建立配准关系后，将多个图像的数据合成表示的过程，称为融合。在医学应用中，不同模态的图像还提供了不互相覆盖的结构互补信息，比如，当CT提供的是骨信息，MRI提供的关于软组织的信息，所以可以用逻辑运算的方法来实现它们图像的合成。

当分割归类或数据整合结束后，对体数据进行体绘制。体绘制一般分为直接体绘制和间接体绘制，由于三维医学图像数据量很大，采用直接体绘制方法，计算量过重，特别在远程应用和交互操作中，所以一般多采用间接体绘制。在图形工作站上可以进行直接体绘制，近来随着计算机硬件快速发展，新的算法，如三维纹理映射技术，考虑了计算机图形硬件的特定功能及体绘制过程中的各种优化方法，从而大大地提高了直接体绘制的速度。体绘制根据所用的投影算法不同加以分类，分为以对象空间为序的算法（又称为体素投影法）和以图像空间为序的算法!又称为光线投射法"，一般来说，体素投影法绘制的速度比光线投射法快。由于三维医学图像的绘制目的在于看见内部组织的细节，真实感并不是最重要的，所以在医学应用中的绘制要突出特定诊断所需要的信息，而忽略无关信息。另外，高度的可交互性是三维医学图像绘制的另一个要求，即要求一些常见操作，如旋转，放大，移动，具有很好的实时性，或至少是在一个可以忍受的响应时间内完成。这意味着在医学图像绘制中，绘制时间短的可视化方法更为实用。

未来的三维可视化技术将与虚拟现实技术相结合，不仅仅是获得体数据的工具，更主要的是能创造一个虚拟环境。

3．医学图像分割

医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象，图像分割技术主要基于以下几种理论方法。

3.1基于统计学的方法

统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯（Gibbs）分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义Markov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率(MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合(SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。

3.2基于模糊集理论的方法

医学图像一般较为复杂，有许多不确定性和不精确性，也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中，其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标，通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数，用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值，从而得到最优聚类。Venkateswarlu等[改进计算过程，提出了一种快速的聚类算法。

3.2.1基于模糊理论的方法

模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C-均值(FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而,FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K-均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K-均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。

3.2.2基于神经网络的方法

按拓扑机构来分,神经网络技术可分为前向神经网络、反馈神经网络和自组织映射神经网络。目前已有各种类型的神经网络应用于医学图像分割,如江宝钏等利用MRI多回波性,采用有指导的BP神经网络作为分类器,对脑部MR图像进行自动分割。而Ahmed和Farag则是用自组织Kohenen网络对CT/MRI脑切片图像进行分割和标注,并将具有几何不变性的图像特征以模式的形式输入到Kohenen网络,进行无指导的体素聚类,以得到感兴趣区域。模糊神经网络(FNN)分割技术越来越多地得到学者们的青睐,黄永锋等提出了一种基于FNN的颅脑MRI半自动分割技术,仅对神经网络处理前和处理后的数据进行模糊化和去模糊化,其分割结果表明FNN分割技术的抗噪和抗模糊能力更强。

3.2.3基于小波分析的分割方法

小波变换是近年来得到广泛应用的一种数学工具，由于它具有良好的时一频局部化特征、尺度变化特征和方向特征，因此在图像处理上得到了广泛的应用。

小波变换和分析作为一种多尺度多通道分析工具，比较适合对图像进行多尺度的边缘检测，典型的有如Mallat小波模极大值边缘检测算法[6

3.3基于知识的方法

基于知识的分割方法主要包括两方面的内容:(1)知识的获取,即归纳提取相关知识,建立知识库；(2)知识的应用,即有效地利用知识实现图像的自动分割。其知识来源主要有:(1)临床知识,即某种疾病的症状及它们所处的位置；(2)解剖学知识,即某器官的解剖学和形态学信息,及其几何学与拓扑学的关系,这种知识通常用图谱表示；(3)成像知识,这类知识与成像方法和具体设备有关；(4)统计知识,如MI的质子密度(PD)、T1和T2统计数据。Costin等提出了一种基于知识的模糊分割技术,首先对图像进行模糊化处理,然后利用相应的知识对各组织进行模糊边缘检测。而谢逢等则提出了一种基于知识的人脑三维医学图像分割显示的方法。首先,以框架为主要表示方法,建立完整的人脑三维知识模型,包含脑组织几何形态、生理功能、图像灰度三方面的信息；然后,采用“智能光线跟踪”方法,在模型知识指导下直接从体积数据中提取并显示各组织器官的表面。

3.4基于模型的方法

该方法根据图像的先验知识建立模型,有动态轮廓模型(ActiveContourModel,又称Snake)、组合优化模型等,其中Snake最为常用。Snake算法的能量函数采用积分运算,具有较好的抗噪性,对目标的局部模糊也不敏感,但其结果常依赖于参数初始化,不具有足够的拓扑适应性,因此很多学者将Snake与其它方法结合起来使用,如王蓓等利用图像的先验知识与Snake结合的方法,避开图像的一些局部极小点,克服了Snake方法的一些不足。Raquel等将径向基网络(RBFNNcc)与Snake相结合建立了一种混合模型,该模型具有以下特点:(1)该混合模型是静态网络和动态模型的有机结合；(2)Snake的初始化轮廓由RBFNNcc提供；(3)Snake的初始化轮廓给出了最佳的控制点；(4)Snake的能量方程中包含了图像的多谱信息。Luo等提出了一种将livewire算法与Snake相结合的医学图像序列的交互式分割算法,该算法的特点是在少数用户交互的基础上,可以快速可靠地得到一个医学图像序列的分割结果。

由于医学图像分割问题本身的困难性，目前的方法都是针对某个具体任务而言的，还没有一个通用的解决方法。综观近几年图像分割领域的文献，可见医学图像分割方法研究的几个显著特点：（1）学者们逐渐认识到现有任何一种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结果，因而更加注重多种分割算法的有效结合；（2）在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情况下，半自动的分割方法引起了人们的广泛注意，如何才能充分利用计算机的运算能力，使人仅在必要的时候进行必不可少的干预，从而得到满意的分割结果是交互式分割方法的核心问题；（3）新的分割方法的研究主要以自动、精确、快速、自适应和鲁棒性等几个方向作为研究目标，经典分割技术与现代分割技术的综合利用（集成技术）是今后医学图像分割技术的发展方向。

4．医学图像配准和融合

医学图像可以分为解剖图像和功能图像2个部分。解剖图像主要描述人体形态信息，功能图像主要描述人体代谢信息。为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息，常常需要将有效信息进行整合。整合的第一步就是使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应，这一步骤称为“配准”。整合的第二步就是将配准后图像进行信息的整合显示，这一步骤称为“融合”。

在临床诊断上，医生常常需要各种医学图像的支持，如CT、MRI、PET、SPECT以及超声图像等，但无论哪一类的医学图像往往都难以提供全面的信息，这就需要将患者的各种图像信息综合研究19]，而要做到这一点，首先必须解决图像的配准(或叫匹配)和融合问题。医学图像配准是确定两幅或多幅医学图像像素的空间对应关系；而融合是指将不同形式的医学图像中的信息综合到一起，形成新的图像的过程。图像配准是图像融合必需的预处理技术，反过来，图像融合是图像配准的一个目的。

4.1医学图像配准

医学图像配准包括图像的定位和转换，即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准，配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。20世纪90年代以来，医学图像配准的研究受到了国内外医学界和工程界的高度重视，1993年Petra等]综述了二维图像的配准方法，并根据配准基准的特性，将图像配准的方法分为两大类：基于外部特征（有框架）的图像配准和基于内部特征（无框架）的图像配准。基于外部特征的方法包括立体定位框架法、面膜法及皮肤标记法等。基于外部特征的图像配准，简单易行，易实现自动化，能够获得较高的精度，可以作为评估无框架配准算法的标准。但对标记物的放置要求高，只能用于同一患者不同影像模式之间的配准，不适用于患者之间和患者图像与图谱之间的配准，不能对历史图像做回溯性研究。基于内部特征的方法是根据一些用户能识别出的解剖点、医学图像中相对运动较小的结构及图像内部体素的灰度信息进行配准。基于内部特征的方法包括手工交互法、对应点配准法、结构配准法、矩配准法及相关配准法。基于内部特征的图像配准是一种交互性方法，可以进行回顾性研究，不会造成患者不适，故基于内部特征的图像配准成为研究的重点。

近年来，医学图像配准技术有了新的进展，在配准方法上应用了信息学的理论和方法，例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准，在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。例如Luo等利用最大互信息法对CT-MR和MR-PET三维全脑数据进行了配准，结果全部达到亚像素级配准精度。在医学图像配准技术方面引入信号处理技术，例如傅氏变换和小波变换。小波技术在空间和频域上具有良好的局部特性，在空间和频域都具有较高的分辨率，应用小波技术多分辨地描述图像细貌，使图像由粗到细的分级快速匹配，是近年来医学图像配准的发展之一。国内外学者在这方面作了大量的工作，如Sharman等提出了一种基于小波变换的自动配准刚体图像方法，使用小波变换获得多模图像特征点然后进行图像配准，提高了配准的准确性。另外，非线性配准也是近年来研究的热点，它对于非刚性对象的图像配准更加适用，配准结果更加准确。

目前许多医学图像配准技术主要是针对刚性体的配准，非刚性图像的配准虽然已经提出一些解决的方法，但同刚性图像相比还不成熟。另外，医学图像配准缺少实时性和准确性及有效的全自动的配准策略。向快速和准确方面改进算法，使用最优化策略改进图像配准以及对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方向。

4.2医学图像融合

图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性,对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。不同的医学影像设备获取的影像反映了不同的信息：功能图像（SPECT、PET等）分辨率较差，但它提供的脏器功能代谢和血液流动信息是解剖图像所不能替代的；解剖图像（CT、MRI、B超等）以较高的分辨率提供了脏器的解剖形态信息，其中CT有利于更致密的组织的探测，而MRI能够提供软组织的更多信息。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起，可以为临床提供更加全面和准确的资料。

医学图像的融合可分为图像融合的基础和融合图像的显示。（1）图像融合的基础：目前的图像融合技术可以分为2大类，一类是以图像像素为基础的融合法；另一类是以图像特征为基础的融合方法。以图像像素为基础的融合法模型可以表示为：

其中，为融合图像，为源图像，为相应的权重。以图像特征为基础的融合方法在原理上不够直观且算法复杂，但是其实现效果较好。图像融合的步骤一般为：①将源图像分别变换至一定变换域上；②在变换域上设计一定特征选择规则；③根据选取的规则在变换域上创建融合图像；④逆变换重建融合图像。（2）融合图像的显示：融合图像的显示方法可分成2种：空间维显示和时间维显示。

目前，医学图像融合技术中还存在较多困难与不足。首先，基本的理论框架和有效的广义融合模型尚未形成。以致现有的技术方法还只是针对具体病症、具体问题发挥作用，通用性相对较弱。研究的图像以CT、MRI、核医学图像为主，超声等成本较低的图像研究较少且研究主要集中于大脑、肿瘤成像等；其次，由于成像系统的成像原理的差异，其图像采集方式、格式以及图像的大小、质量、空间与时间特性等差异大，因此研究稳定且精度较高的全自动医学图像配准与融合方法是图像融合技术的难点之一；最后，缺乏能够客观评价不同融合方法融合效果优劣的标准，通常用目测的方法比较融合效果，有时还需要利用到医生的经验。

在图像融合技术研究中，不断有新的方法出现，其中小波变换在图像融合中的应用，基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展，三维图像融合技术的研究也越来越受到重视，三维图像的融合和信息表达，也将是图像融合研究的一个重点。

5．医学图像纹理分析

一般认为图像的纹理特征描述物体表面灰度或颜色的变化,这种变化与物体自身属性有关,是某种纹理基元的重复。Sklansky早在1978年给出了一个较为适合于医学图像的纹理定义:“如果图像的一系列固有的统计特性或其它的特性是稳定的、缓慢变化的或者是近似周期的,那么则认为图像的区域具有不变的纹理”。纹理的不变性即指纹理图像的分析结果不会受到旋转、平移、以及其它几何处理的影响。目前从图像像素之间的关系角度,纹理分析方法主要包括以下几种。

5.1统计法

统计分析方法主要是基于图像像素的灰度值的分布与相互关系,找出反映这些关系的特征。基本原理是选择不同的统计量对纹理图像的统计特征进行提取。这类方法一般原理简单,较易实现,但适用范围受到限制。该方法主要适合医学图像中那些没有明显规则性的结构图像,特别适合于具有随机的、非均匀性的结构。统计分析方法中,最常用的是共生矩阵法,其中有灰度共生矩阵(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩阵。杜克大学的R.Voracek等使用GLCM对肋间周边区提取的兴趣区(regionofinterest,ROI)进行计算,测出了有意义的纹理参数。另外,还有长游程法(runlengthmatrix,RLM),其纹理特征包括短游程优势、长游程优势、灰度非均匀化、游程非均匀化、游程百分比等,长游程法是对图像灰度关系的高阶统计,对于给定的灰度游程,粗的纹理具有较大的游程长度,而细的纹理具有较小的游程长度。

5.2结构法

结构分析方法是分析纹理图像的结构,从中获取结构特征。结构分析法首先将纹理看成是有许多纹理基元按照一定的位置规则组成的,然后分两个步骤处理（1）提取纹理基元；（2）推论纹理基元位置规律。目前主要用数学形态学方法处理纹理图像,该方法适合于规则和周期性纹理,但由于医学图像纹理通常不是很规则,因此该方法的应用也受到限制,实际中较少采用。

5.3模型法

模型分析方法认为一个像素与其邻域像素存在某种相互关系,这种关系可以是线性的,也可以是符合某种概率关系的。模型法通常有自回归模型、马尔科夫随机场模型、Gibbs随机场模型、分形模型,这些方法都是用模型系数来表征纹理图像,其关键在于首先要对纹理图像的结构进行分析以选择到最适合的模型,其次为如何估计这些模型系数。如何通过求模型参数来提取纹理特征,进行纹理分析,这类方法存在着计算量大,自然纹理很难用单一模型表达的缺点。

5.4频谱法

频谱分析方法主要基于滤波器理论，包括傅立叶变换法、Gabor变换法和小波变换法。

1973年Bajcsy使用傅立叶滤波器方法分析纹理。Indhal等利用2-D快速傅立叶变换对纹理图像进行频谱分析,从而获得纹理特征。该方法只能完成图像的频率分解,因而获得的信息不是很充分。1980年Laws对图像进行傅氏变换,得出图像的功率谱,从而提取纹理特征进行分析。

Gabor函数可以捕捉到相当多的纹理信息,且具有极佳的空间/频域联合分辨率,因此在实际中获得了较广泛的应用。小波变换法大体分金子塔形小波变换法和树形小波变换法(小波包法)。

小波变换在纹理分析中的应用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波变换(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各种小波变换被用于抽取纹理特征。传统的金字塔小波变换在各分解级仅对低频部分进行分解,所以利用金字塔小波变换进行纹理特征提取是仅利用了纹理图像低频子带的信息,但对某些纹理,其中高频子带仍含有有关纹理的重要特征信息(如对具有明显的不规则纹理的图像,即其高频子带仍含有有关纹理的重要特征)得不到利用。使用在每个分解级对所有的频率通道均进行分解的完全树结构小波变换提取特征,能够较全面地提取有关纹理特征。

由于医学图像及其纹理的复杂性，目前还不存在通用的适合各类医学图像进行纹理分析的方法，因而对于各类不同特点的医学图像就必须采取有针对性地最适合的纹理分析技术。另外，在应用某一种纹理分析方法对图像进行分析时，寻求最优的纹理特征与纹理参数也是目前医学图像纹理分析中的重点和难点。

6．总结

随着远程医疗技术的蓬勃发展，对医学图像处理提出的要求也越来越高。医学图像处理技术发展至今，各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势，其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平，与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。多维、多参数以及多模式图像在临床诊断（包括病灶检测、定性，脏器功能评估，血流估计等）与治疗（包括三维定位、体积计算、外科手术规划等）中将发挥更大的作用。

参考文献

[1]P.Suetens.FundamentalsofMedicalImaging[M].CambridgeUniversityPress，2002．

[2]刘俊敏，黄忠全，王世耕，张颖.医学图像处理技术的现状及发展方向[J].医疗卫生设备，2005，Vol26

（12）：25-26.

[3]田娅，饶妮妮，蒲立新.国内医学图像处理技术的最新动态[J].电子科技大学学报，2002，Vol31（5）：

485-489.

[4]周刚慧，施鹏飞．磁共振图像的随机场分割方法[J]．上海交通大学学报，2001，Vol35（11）：1655．

[5]ZhangHM，YuanZJ，CaiZM.SegmentationofMRIusinghierarchicalmarkovrandomfield[J].Journalof

Software，2002，Vol13（9）：1779.

[6]林亚忠，陈武凡，杨丰.基于混合金字塔吉布斯随机场模型的图像分割[J].中国生物医学工程学报，

2004，Vol23（1）：79.

[7]聂生东，陈瑛，顾顺德．磁共振颅脑图像快速模糊聚类分割算法研究[J]．中国生物医学工程学报，2001，

Vol20（2）：104．

[8]江宝钏，张钧良．基于BP神经网络的MRI分割[J].微机发展，2000，Vol1：67.

[9]AhmedMN，FaragA.Two-stageneuralnetworkforvolumesegmentationofmedicalimages[J].Proceedings

ofIEEEInternationalConferenceonNeuralNetworks，1997，Vol28（3）：1373.

[10]黄永峰，岑康，司京玉等.模糊神经网络在颅脑磁共振图像分割中的应用研究[J].中国生物医学工程

学报，2003，Vol22（6）：508.

[11]CostinH，RotariuCR.Knowledge-basedcontourdetectioninmedicalimagingusingfuzzylogic[J].

InternationalSymposiumonSCS’03，2003，1：273.

[12]谢逢，罗立民，田雪琴.基于知识的人脑三维医学图像分割显示方法[J].生物医学工程学杂志，1997，

Vol14（2）：124.

[13]王蓓，张立明.利用图像先验知识与Snake结合对心脏序列图像的分割[J].复旦大学学报（自然科学

版），2003，Vol42（1）：81.

[14]RaquelVC，VeronicaMB，OscarYS.Couplingofradial-basisnetworkandactivecontourmodelformulti

spectralbrainMRIsegmentation[J].IEEETransactionsonBiomedicalEngineering，2004，Vol51（3）：459.

[15]LuoXP，TianJ，LinY.Analgorithmforsegmentationofmedicalimageseriesbasedonactivecontour

model[J].JournalofSoftware，2002，Vol13（6）：1050.

[16]HallpikeL，HawkesDJ.Medicalimageregistration:Anoverview[J].BrInstituteRadiol，2004，Vol14（6）：

455-463.

[17]PetraA，ElsenV.MedicalImagemaching:Areviewwithclassification[J].IEEETransMedImage，1993，

Vol12（3）：26-39.

[18]LuoShuo-qian，LiXiang.Implementationofmutualinformationbasedmulti-modalitymedicalimage

registration[A].EngMedBillSocProc22ndAnnIntConfIEEE[C].NavyPierConventionCenterChicago，

Illinois，USA：TheInstituteofElectricalandElectricalandElectronicsEngineers，Ind，2000，2：1447-1450.

[19]SharmanR，TylerJM，PianykhOL，etal.Afastandaccuratetomethodtoregistermedicalimagesusing

waveletmodulusmaxima[J].PattRecogLett，2000，21：447-462.

[20]LesterH，ArridgeSR.ASurveyofhierarchiclnon-linearmedicalimageregistration[J].PatternRecognition，

1999，32：129-149.

[21]卢健，胡志忠，杨如乃.医学图像融合技术的研究[J].上海生物医学工程，2006，Vol27（3）：163-167.

[22]王新成.高级图像处理技术[M].北京：中国科学技术出版社，2001.

[23]RVoracek，HPMcAdams，puterAidedDiagnosisofInterstitialLungDisease:aTexture

FeatureExtractionandClassificationApproach[J].ProcofSPIE，1998，3338：1502-1509.

第8篇：生物医学工程定义范文

关键词：医疗器械；市场营销学；课程内容

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2014）01-0008-04

市场营销学理论诞生于19世纪末的美国，是从经济学分化出来的一门独立学科。随着医疗器械行业的发展，医疗器械生产、销售的实际需要，市场营销学知识已逐渐渗透到医疗器械学科之中，形成一门专业性的市场营销分支学科，是一门内容涉及生物医学工程学、哲学、数学、经济学、管理学、行为科学等学科的医疗器械市场营销学。它将伴随着世界范围内医疗器械经济发展与企业经营管理而出现的机会与优势而产生和发展，并且有着在社会生活、经济生活、医疗卫生行业、个人或家庭广泛的服务利用的需求，必将成为本世纪发展最快的管理学科之一。

一、医疗器械市场营销学课程历史沿革

戚鹏等人认为，“教材建设工作在实践中出现的主要问题是教材内容、创新性的滞后，教材建设与教学改革实践相脱离，教材重复建设严重，缺乏对教材编写质量的监控”[1]。就市场营销学课程教学来讲，起步较晚，1978年改革开放后，才开始从国外引进市场营销学编著、杂志和国外学者讲课的内容译稿。医疗器械市场营销学更是黑洞，开设医疗器械市场营销学课程的高校只是近十年来的事，且并不多见.即使开设此课程的高校也没有教材，所用教材几乎都是教师自编，湖北科技学院与国内多数高校一样，采用自编自用教材。2011年7月，人民卫生出版社出版《医疗器械营销实务》十二五规划教材，供高职高专医疗器械类专业用，可视为教育史上第一部医疗器械市场营销学教材，它只为今后教材建设提供最初的式样和铺垫，也能为编著出版一部供医疗器械类专业使用的《医疗器械市场营销学》优质教材提供研究基础。

二、医疗器械市场营销学课程内容体系的构架

（一）课程内容目标与体系设计

医疗器械市场营销课程内容总体设计，在“管用、够用、实用”的整体设计指导思想和“边教学、边探索、边选材、边优化”的内容建设原则的影响下，探索医疗器械市场营销课程内容，本着以营销理论为主干线，融洽医疗器械知识特点，在市场领域中形成专业性营销学分支学科，突出以医疗器械市场营销目标、任务为中心组织选择教学内容，以医疗器械营销对象为载体而设计营销知识点，达到以点带面，把握理论知识与实践知识匹配、实践知识与岗位技术匹配、营销知识与管理能力匹配的关联性，并充分考虑职业教育对理论知识学习的需要，融合相关职业资格证书对营销知识、技能的要求，完善课程内容构建体系。

（二）课程性质定位与适用专业

医疗器械市场营销学课程内容探索，实质是课程性质的择向。作为非营销类专业或医疗器械类专业使用，在其使用策略选择方面，它针对不同学科或专业来说，可以是一专业基础课，也可以是一专业的主干课；从另一个角度上讲，可以作为医疗器械营销或其他专业的必修课程，也可以成为选修课。当然，医疗器械市场营销学作为新学科、新课程的面世，依内容体系的整体设计，其课程性质应定论为是一门具有系统理论知识与技能的综合性、应用性学科。适应什么专业用？课程性质的定位已阐明，它主要适用于生物医学工程专业、医用电子仪器与维护专业、医疗器械制造与维修（维护）专业，药剂设备制造与维修（维护）专业、医学影像设备与管理专业、眼视光学专业使用；也可供医疗器械营销专业、药学营销专业及从事市场营销或销售管理人员参考。

（三）课程范畴教学要求与学时

医疗器械市场营销学是一门建立在经济科学、行为科学、现代管理理论基础之上的应用学科，具有综合性、实践性特点，属于管理学科范畴。课程教学基本要求，采用课堂讲授、案例分析与讨论等教学方法与手段相结合，使学生比较系统地掌握医疗器械市场营销学的基本理论知识和基本方法，牢固树立以顾客为中心的医疗器械市场营销观念，培养学生应用医疗器械市场营销知识解决企业营销问题的基本能力，为学生毕业后能较好地适应医疗器械市场营销管理工作的需要打下坚实的基础。

关于学时分配，医疗器械市场营销学的先修课程是医疗器械监督管理、经济学原理等课程，明确了这些课程，有了这些课程的知识，其营销学的学时配量也就有了基础和方向目标，一般要求是按其在专业课程体系中所占地位与实际需要而分配学时数，其课时量策划，医疗器械类本科专业必修课配量48学时，专科类专业以36学时为宜；如果作为本科专业选修课来开设，学时分配宜36学时为度；公共选修课就不用分专业，教学形式可多样化，分配18学时左右，当然这都是个商榷的课时量，仅是个参考的标准。

（四）课程内容体系的架构

四年多来医疗器械市场营销课的教学实践，探索课程内容与结构体系，以总结性概括出适合理工医类专业特点，体现出医疗器械行业开发生产、营销管理的思想方法，针对医疗器械类专业的差异，已将基本内容的精选与结构框架设计分为10个主体模块部分，并在每个模块后备用中英对照的关键词、模块思考题、典型案例与思考分析，以助知识认知、识记与保持，达到理解、掌握与应用知识、技能的目的。

1.医疗器械市场营销概述。（1）目标与要求：了解市场营销的基本概念，营销理论产生的历史背景与阶段特征、内涵及其外延，市场营销学的性质、研究对象和方法；掌握医疗器械营销的含义、内容，熟悉医疗器械营销与医疗器械监督管理关系、医疗器械营销学与其他学科的关系，研究医疗器械营销学的意义。（2）教学内容：市场与市场营销概念，市场营销学的产生和发展，市场营销学的性质、研究对象和方法，医疗器械营销的含义、内容与范围，医疗器械营销与医疗器械监督管理关系，医疗器械营销与其他学科的关系。

2.医疗器械市场营销环境。（1）目标与要求：了解市场营销环境对市场营销活动的影响，环境和企业营销行为的关系、市场营销环境的分析方法，掌握市场营销环境的概念、微观环境和宏观环境的主要构成，应用分析、评价市场机会与环境威胁的基本方法，分析企业面对市场营销环境变化所应采取的对策，熟练掌握营销环境的分析方法及其应用。（2）教学内容：医疗器械市场营销环境概念和特点，医疗器械市场宏观环境分析，医疗器械市场微观环境分析，医疗器械企业内外环境SWOT分析。

3.医疗器械市场购买行为分析。（1）目标与要求：了解消费者市场的含义、特点以及影响消费者购买的主要因素，掌握消费者购买一般行为模式和决策过程，消费者购买行为的因素及其作用机理；学会运用消费者购买行为理论分析中国消费者的购买行为类型及其特征。了解生产者市场、中间商市场和非营利组织市场的含义和基本特征，市场营销组织的演变，掌握生产者购买决策的参与者，影响生产者购买决策的主要因素和生产者购买决策过程的阶段特征，运用生产者、中间商和非营利组织的购买行为类型及其相关原理，分析中国组织市场购买行为的特殊性[2]。（2）教学内容：消费者市场的概述，医疗器械消费者市场购买行为分析及其购买决策过程，医疗器械组织市场购买行为分析。

4.医疗器械市场调查与预测。（1）目标与要求：了解医疗器械市场信息对企业法的重要性，掌握市场营销信息系统含义与构成，掌握市场营销调研与预测过程和方法、步骤；预测市场的需求，应用市场营销调研和预测结论为企业市场营销决策服务。（2）教学内容：医疗器械市场现况调查与分析，医疗器械市场需求的预测[3]。

5.医疗器械市场营销组织、计划与控制。（1）目标与要求：了解市场营销组织的演变、组织形式及其对现在和将来的事务的具体安排职能，掌握营销计划内容与实施，市场占有率的主要指标及其意义，明确计划是企业进行营销管理的重要依据，通过计划的制订与实施能够协调营销活动，掌握面向对象的营销技术，加强营销管理，从而实现营销目标；掌握营销控制，面对现在和将来，开展营销质量监控，实施营销质量评估[4]。（2）教学内容：医疗器械市场营销组织，医疗器械市场营销计划，面向个人或家庭消费者、经销商、医疗卫生机构推销医疗器械实务，医疗器械市场营销控制。

6.医疗器械目标市场营销战略。（1）目标与要求：了解市场细分、市场选择、市场定位营销战略各步骤的教学目标与要求及其联系，理解市场细分的作用和依据，应用市场细分原理和市场定位方法，处理企业目标市场营销中存在的各种问题。（2）教学内容：医疗器械市场细分，医疗器械目标市场选择，医疗器械市场定位。

7.医疗器械市场营销组合策略[5]。（1）目标与要求：了解产品的概念及其营销价值，掌握产品组合策略和产品生命周期的阶段特征及其营销策略，学会应用新产品开发过程、新产品采用与扩散过程以及产品生命周期理论，解决企业市场营销实践存在的各种问题；了解医疗器械定价的主要影响因素，掌握定价的一般定价方法和基本策略，学会应用价格变动的反应及价格调整原理，分析医疗器械行业的价格大战及其利弊得失；熟悉分销渠道和物流的含义及作用，掌握分销渠道选择的主要影响因素，分销渠道和物流管理，以及各类中间商的作用，并应用分销渠道理论来解决当前企业营销的现实问题。掌握促销的含义与作用，促销组合的基本内容以及各种促销方式的主要特点，理解广告的设计原则和人员推销的基本策略，公共关系和营业推广的主要活动方式，应用促销组合理论，分析中国企业促销实践中存在的问题。（2）教学内容：市场营销组合策略内涵、构成、特点与作用，医疗器械产品策略，医疗器械定价策略，医疗器械分销策略，医疗器械促销策略。

8.医疗器械招投标与融资租赁[6]。（1）目标和要求：了解医疗器械招投标、融资租赁的基本概念、形式、特点及其流程，掌握合同签约与履约的法律责任。（2）教学内容：招标、投标及其融资租赁的基本概念，经营租赁、金融租赁与融资租赁，融资租赁的会计处理，医疗器械招投标的种类、范围与形式，医疗器械融资租赁方案设计与实施，合同签约与履约。

9.医疗器械市场国际营销。（1）目标与要求：了解国际市场营销与国际贸易，掌握国际市场营销与国内市场营销的区别，国际市场营销环境的内容及其在国际市场营销活动中的重要作用，选择国际目标市场的基本标准，揭示和分析进入国际市场的主要方式和基本营销策略。（2）教学内容：医疗器械国际市场营销概述及其演进，国际市场营销与国际贸易、国际市场营销与国内市场营销的比较，医疗器械国际市场营销宏观环境分析，医疗器械国际市场目标选择与进入方式、关税知识，医疗器械国际市场营销组合策略与组织形式，我国医疗器械企业国际市场营销问题与对策。

10.创新理念与特色营销。（1）目标与要求：了解关系营销理论知识，掌握关系营销与传统营销的关系；掌握绿色产品市场，树立绿色营销观念，服务营销的定义、分类，服务营销组合策略，了解网络营销特点，运用网络营销策略；了解体验营销特点，学会让目标顾客观摩、聆听、尝试、试用等方式体验医疗器械企业提供的产品或服务，让顾客实际感知产品或服务的品质或性能。了解文化营销内涵，掌握文化营销特征。（2）教学内容：关系营销的概述及其运作；绿色营销的内涵及其特征；服务营销营销概念、分类及其服务特征，服务营销组合与质量管理；网络营销特点与运行方式；文化营销内涵及其特征，文化营销层次与功能；医疗器械体验营销的产生与发展，体验营销特点营销策略；水平营销的概念与传统营销的区别。

三、医疗器械市场营销学课程内容设计的实践探索

（一）近几年课程教学实践成效

几年来，医疗器械市场营销学的教学内容，在满足教学需要中选材，在不断充实内容中优化知识体系。已在2008级、2009级、2010级、2011级医用电子仪器与维护专业（必修课）和2010级、2011级生物医学工程专业（专选课）的教学中，通过课程试教、试改与内容精选的程序运行中，使课程教学改革深化，课程内容优化，课程结构体系完善，积累了不少的教学经验。从理论教学上讲，仍采用课堂班级授课，辅导课是利用业余时间完成，实践教学主要途径是每年参加一次区域性或省、市大型医疗仪器、设备展览会，5―6次医疗器械市场调研、营销案例分析，也有平时的课堂案例短时讨论。

（二）多种教学方法与手段的综合运用

主要教学方法。医疗器械市场营销学教学鉴于目前还没有正式出版教材，书市上典型营销案例也较少，教学参考也处于短缺状态，教学仍以课堂理论教学为主，适量结合实践教学。理论教学要求学生在掌握理论知识的基础上，阅读有关医疗器械市场营销案例资料。讲授要求少而精，讲重点和难点，启发引导学生自学；也可运用医疗器械典型案例进行课堂讨论式学习；实践教学要求学生参与营销多种形式的实践来提高教学质量与效果。

主用教学手段。采用讲授与自学结合，案例分析与讲堂讨论结合的方式。基本策略是课堂讲授与案例分析相结合，借助课堂讨论、计算机模拟、情景模拟、社会实践、市场调查、营销策划、营销咨询与培训等多种形式，培养学生的营销知识应用能力、营销决策能力和营销创新能力。在教学中，增加案例教学的比重，安排案例分析作业，给学生接触实际、运作分析的机会，达到实践操作的训练目的。

（三）课程考核目标与单科成绩计算法则

课程结业考核。实行试卷考核的传统模式，采用百分制计分。对于非营销学专业学生来讲，可以通过营销学理论知识的记忆、理解，加深对医疗器械市场营销学课程系统性认知，体察其课程内容的整体概貌。但这方法有引导学生死记硬背书本的基本概念、难以考量出掌握知识的实际水平的缺陷。

考核成绩计算。采用闭卷考试，卷面成绩占50%；医疗器械年展会和医疗器械营销案例分析是学生实践课考核的资料与标准，成绩占30%；平时上课考勤、课堂纪律等项占20%。综合计算单科结业成绩，满分100分。

（四）课程考核命题设计

医疗器械市场营销课程是生物医学工程专业、医用电子仪器与维护专业开设的一门专选课、专业必修课程。课程考核试卷命题标准参照全日制普通高校同专业、同层次、同课程教学大纲要求的结业水平，以《课程教学进度计划》中所规定的知识内容和目标层次要求编制。试卷分大题型，以各大题学时分布与该门课程教学中所占的学时数对应，各大题考分分布以考试内容所占全卷的总分分值，体现教学时数的短长，体现知识单元在整个学科领域中的重要性。全卷知识考点涵盖医疗器械市场营销学课程内容体系，符合培养应用型人才目标的要求，并保证多数考生能够在规定考核时间内完成全部试题回答，其试题难易度、期望考试质量与实际命题目标测试要求相符合。

（五）课程内容构建质量与效果的实证分析

课程内容构建质量与效果的实证分析，其实证的内容和方式方法是多方面的，本例见证于采用课程内容选择与内容结构体系调研，课程教学考核的质量分析等手段举证比较。

1.课程内容及其结构体系实证分析。调研对象与方法，以调研开设医疗器械市场营销学课程的必要性、学时数、医疗器械市场营销学课程内容及其结构体系设计问卷调查表。2011年7月以来，先后通过网络调查、问卷调查、回校面谈等多样化的方式方法，向毕业生和在校生共发放调研问卷46份，实际收集有效电子版、纸质版问卷共37份，无效卷3份，有效卷回收率约占80%。

调查结果。对医疗器械类专业开设医疗器械市场营销学课程的必要性回答，有19人认为很有必要开设，14人认为可以开设，4人认为没有必要开设；对开设医疗器械市场营销学课时的回答，23人认为开设36学为好，10人认为54学时合适，4人认为36学时多了；对近三年开设医疗设备营销课程教学内容选择、知识含量与内容结构安排的认知，24人认为内容管用、够用、实用，13人认为内容基本上管用、实用，内容缺少不够用。

实证分析一。从教学学时看，认为36学时多了的观点认为，医疗器械专业毕业生就业主要是医疗器械使用、维护与维修，做售后服务性技术工作，学点营销知识就可以了，没有必要深学；持36学时不够用的观点认为，医疗器械产业是关系人身安全与健康的“朝阳产业”发展迅猛，将会推动医疗器械营销专业人才的需求量，这个需求量就包括数量和质量，需要懂得医疗器械营销学专业知识，才能适应市场营销工作。最后的结论佐证了开设36学时比较合适，其点击36学时的人数也占多数（62%，23/37）。

实证分析二。从教学内容方面看，撇开认为内容基本管用、够用的观点而来讨论其认为内容不够用的说法。认为内容不够用是因为医疗器械行业是一个较大的支柱产业，营销学涉及的学科知识面宽阔，只有足够学时、丰富知识内容才能构成知识内容结构体系的科学性和系统的连贯性、实用性，才能更好地融入特色营销、家庭医疗保健仪器营销，体验营销知识内容。

结论，教学内容的充实性，内容知识的宽度、深度及其结构体系的科学性，是个漫长的建设与优化过程。对已持有的不同学说，可能是当时的问卷调查表没有把本专科分类设计而形成的调查自身误差，还有待以后进一步研究。

2.课程考核与考试质量实证分析[7]。在医疗器械市场营销学课程内容探索研究，以教学实践为手段，并在教学实践中选材，2010年以来，对课程内容构建质量与效果的考核，用教学测量来举证分析。以2010级医用电子仪器与维护专业医疗设备营销课程结业考核为例，考核资料来源于湖北科技学院课程考试质量软件录入医疗设备营销课程结业考核分数，自动生成考核结果及其成绩分析、质量分析数据。

考核结果，本专业共有35人参加考试，最高分92分， 最低分61分，平均分75.8分，标差8.37，偏差0.12，峰度2.18，区分度 0.23。

考试成绩分析，从成绩分数段分布频数看，高分或低分的学生数相差也不远，大约处于持平，频数曲线显示中间高、两边低状态，近似于正态分布，大部分学生考试分数在均值75.8±8.37的范围内，考核结果与结论反映学生对课程知识系统掌握和理解程度。

考试质量分析，从试题总体上看，以偏度与峰度见证，偏度值为0.12，表明考试成绩的分配，属于正偏态，偏态程度属中下等。峰度值为2.18，本次考试成绩的分配曲线属于近似于正态曲线，为扁平而略带尖的顶峰度。再从区分度看，它是衡量、鉴别学生水平能力差异的指标，本次考试区分度值为 0.23，在区分范围 0.4～0.5之外的下限，表明考试质量没有较好地区分学生实际水平。

参考文献：

[1]戚鹏，邢鹏.高校教材建设工作问题及对策分析[J].高

校教育管理，2009，（4）.

[2]蒋长顺，乔忠.安徽省医疗器械产业发展问题及对策研

究[J].淮南师范学院学报，2011，（3）.

[3]胡亚荣，金浩宇.把握企业需求提升医疗器械专业学生

就业能力[J].卫生职业教育，2012，（18）.

[4]王能河.中国医疗器械市场营销能力评估指标体系构建

研究[J].中国市场，2012，（5）.

[5]吴锦.浅谈药店会员制创新营销策略研究[J].价值工

程，2012，（17）.

[6]金兴，乔忠，王能河.医疗器械营销实务[M].北京：人民

卫生出版社，2011：179-210.

第9篇：生物医学工程定义范文

其实很多人认为，我们身体生活的是一个世界，而我们大脑中存在着另一个完整的世界，而这个世界神秘之处在于谁也不知道那些头皮底下正在发生的故事。那里驰骋的是无尽的想象。只要不把这些想法付诸行动，外人永远不可知晓。

比如在现实中，当你懒洋洋的想不用遥控器就把电视关掉，幻想着把桌子上的咖啡移到自己的面前，当这些虚拟场景有一天实现时，你一定会欣喜若狂。

这是一个完全抽象却让人欲罢不能的故事。

故事中没有时间、地点、人物，主人公是我们的大脑或者说是虚无缥缈的意念，而配角则是隐藏在空气中看不见的电波，这两者将给我们上演一出老套却又刺激的大片——“隔空取物”。

说它老套是因为电影无数遍地重复过此类场景，说它刺激是因为当我们亲身经历之时，那种莫名的恐惧和兴奋主宰着整个故事情节。

过去五年中，人类成功实现“隔空取物”的梦想数不胜数，但有3件事情是我们必须了解的。：

第一件，2006年，清华大学生物医学工程系研制出一套系统—这个系统连接大脑和外部设备，两名参与者不需要用任何肢体动作，只需要用意念，便控制了两个受控的机器狗在地毯上踢了半天足球，这次“主人公”大放异彩。

第二件，2010年，澳大利亚国立大学的研究人员利用光束，把一块玻璃移动了近2米，其中光束的作用占了主导地位，可以说这次“配角”抢了“主角”的戏。

第三件，2011年，NEC可以说把“隔空取物”第一次用于方便人类生活中。他们所发明的MP3可以帮助使用者真正实现不用操控机器就可以简化流程。比如当我们觉得歌曲可以停止播放的时候，我们不需要把它从兜里拿出来，或从桌子上拿起来关掉，只需要轻轻拍打连接在身上的传感设备，就可以随意调节音量，以及关闭系统。

一个“介质”，一个“世界”

NEC的这种新技术，是通过两只手腕上的加速传感器实现的。只要我们轻拍上臂，或者轻拍下臂，因为拍打位置与手腕处传感器的距离不同，传感器就利用这种细微的不同之处，可以推断出拍打位置，然后将该位置所对应的“指令”发送给便携设备，从而实现“隔空自控”。

脑机接口系统(brain-computer interface,简称 BCI)。在学术上，这种技术被定义为“人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道”。

正是这套系统在未来将深刻地影响着我们的生活。

早在20世纪70年代，脑机接口系统概念开始出现，其目的是为了帮助那些脑瘫或者残疾人能够正常活动，研究者推出一种叫“脑电放大器”的工具，捕捉人们脑中形成的微弱意念，不断放大加强，甚至解读它，然后使这种意念进入相关仪器中。

但距离奇迹的出现，还差一小步。因为“介质”的缺失，要达到“隔空取物”，脑机接口系统还必须配齐另一种设备。否则，残疾人的手不会自己动起来，桌子上的杯子也不会无缘无故飞起来—而这个“介质”必须是可控的物质。