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【中图分类号】R318.0-4 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949(2014)02-0316-02
基金项目:重庆市教委人文社科基金资助项目(10SKS02)
随着近20年来世界范围内高新技术的迅猛发展,职业教育在形式和数量上都有了突飞猛进的增长。基于此,联合国教科文组织(UNESCO)推出最新版本“国际教育标准分类”ISCED1997,虽然将高等职业教育仍定位于ISCED5为“第三级教育第一阶段”,但是作为“不直接通向高等研究资格证书”(not leading directly to an advanced research qualification)获得的教育层次,它将初版中分属两个不同层次的大学专科(原ISCED5)和本科(原ISCED6)以及“所有博士学位以外的研究课程”(原ISCED7中的博士前课程部分)纳入了同一层次之中,从此突破了高等职业教育(尤其是在中国)仅仅局限于专科层次的教育瓶颈,为各类职业教育建立本科乃至硕士层次的教育提供了可能[1]。与普通本科教育并行的“立交桥式”发展之路由此拉开序幕。目前我国由于临床医学、中医学、口腔医学、药学等专业要求学生掌握一定的科学技术知识以达到“能进入一个高精技术要求的专门职业”。医学本科院校在医学主干专业的人才培养定位与水平上均高于医学类高职高专院校。本文将以生物医学工程学的国内外现状为例,来探索职业教育互补于普通医学本科教育的发展之路。
1生物医学工程国内外发展现状
生物医学工程学是理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学领域渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理与方法,从工程学的角度,在不同层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病治病、促进健康提供新技术手段的一门综合性的高技术学科。
1.1 80年代起生物医学工程学步入新起点 50年代是生物医学工程学发展的初期,工程技术与生物医学间的交差、渗透是从临床医学开始的,其中尤以人工器官的出现,可视为现代医学的一个重大特征。在经历了60年代的早期发展和70年代以医学影像技术为代表,所标志的生物医学工程学取得突破性进展的基础上,80年代起,生物医学工程学除继续向临床领域横向扩展外,开始在向纵深方向发展方面出现新的转折。如医学影像技术中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超声诊断装置、图像文档与通讯系统等;出现了全实验室自动化系统、体外碎石机和除颤器等治疗装置以及微波、射频、激光、超声等各种治疗技术。
1.2 90年代与更多的学科交叉、融合 组织工程:是生物医学工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学,以及临床医学等学科间的不断交叉、渗透与融合,而形成的新的前沿科学。所涉及的组织有软骨、皮肤、胰腺、肝脏、肾脏、膀胱、输尿管、骨髓、神经、骨骼肌、肌键、心瓣膜、血管、肠、等,其中皮肤已有初步产品进入临床应用。我国自90年代初开始了有关的基础研究工作,并列入了国家重点基础研究发展规划(973),成为国家的重点支持项目。生物芯片:在实施人类基因组计划的推动下,DNA微探针阵列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一时间内分析大量的基因,实现生物基因信息的大规模检测。微米/纳米技术:是指量度范围分别在0.1?100微米(?m)和0.1?100纳米(nm)内的物质或结构的制造技术。其最终目标是,人们将按自己的意志直接操纵单个原子、分子或原子团(小于10nm)、分子团,制造具有特定功能的产品,包括纳米材料学、纳米电子学、纳米机械学、纳米生物学、纳米显微学等等新的高技术群。我国在大尺寸纳米氧化物材料制备方面,已成功地研制出致密度高、形态复杂、性能优越的纳米陶瓷,从而进入了国际领先行列。日本研制出的“万能医用微型机器人”,可在不损害任何人体器官的情况下,沿着血管或胃肠道行进到发病部位进行检查,医生可指令机器人取组织样品、直接释放药物、清除血栓、切断或接通神经和进行细胞操作等精细手术。家庭保健工程(Home Health Care, HHC):美国、日本和欧洲等均已将HHC作为重要内容列人21世纪的生物医学发展战略,成为优先资助的领域之一。即将家庭保健管理系统、疾病早期预报、家庭治疗和康复仪器、家庭急救支援系统等技术和产品作为重点开发项目。我国开展HHC的研究与开发以家用治疗产品为最多。通过采用电话传输监护网的方式进行心脏监测和急救,已在我国北京、上海、天津、南京、广州等大城市相继开展起来。
1.3 生物医学工程学传统领域的发展 生物材料:自50年代出现合成高分子材料以来,生物材料取得了很大发展;如今,合成高分子材料,天然高分子材料,医用金属材料,无机生物医学材料,以及由活体材料和非活体材料构成的杂化生物材料,几乎在临床医学各个领域得到广泛的应用,并最终导致了标志着本世纪现代医学重大特征之一的人工器官的出现;在此基础上,90年代生物材料又在向着复合/杂化型、功能型和智能型的方向发展。医学影像技术:在生物医学工程学中,像X射线、超声波、磁共振、放射性核素、红外线等物理源的医学影像技术,对医学的发展起了很大的推动作用,数字化、网络化、综合化已成为目前医学影像技术的总体发展方向。生物医学工程学所涉学科尚有生物力学、医学电子学、人工器官等等。
2国内生物医学工程专业建设情况
生物医学工程专业属工科专业,具有很强的多学科交叉性和前沿性,强调数理科学、电子信息和计算机技术等理工科知识与生物医学知识的有机结合。本专业课程设置除数理化及工程基础课外,主要专业课程有:电路、信号与系统,模拟与数字电子技术,数字信号处理,生物医学传感器与检测技术,微机原理与应用,单片机在医学中的应用,生命系统分析与仿真,生物医学信号处理,生物医学仪器,医学成像技术,医学图像处理,医学超声波,工程生理学,人体解剖学,组织胚胎学,自动控制,计算机与信息系列课程等,并开设多个专业课程设计,做到教学与实验设计并重。目前国内开设生物医学工程专业的学校,一部分是医科院校,一部分是各大综合类院校。排名前十的有浙江大学、四川大学、上海交通大学、东南大学、西安交通大学、天津大学、清华大学、华中科技大学、南方医科大学、大连理工大学。而在香港大学,生物医学工程学由工程学院与医学院合办,学生将学习到有关工程和生命科学的原理,理解不同类型的先进医学工程系统之设计和运作,掌握工程技术在医学领域的应用。
3医学职业教育可以在生物医学工程专业中寻找“立交桥式”发展契机
医学职业教育类院校,应该与本科院校错位发展。以生物医学工程专业为例,应该培养计算机网络技术服务和各类大型医疗设备的操作与维护方面的专业人才;计算机网络技术包括:数字化医学中心,医学图象处理及多媒体在医学中的应用,生物信息的控制及神经网络生物医学信号检测与处理。要求学生深入掌握电子技术,计算机技术,信息处理理论医学与工程相结合的科研能力,解决生物医学领域中的科学研究,医疗仪器研制,产品开发以及大型医疗设备的操作,维修管理等问题,同时也能胜任其他领域的电子技术及计算机技术。学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识,受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练,具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。
3.1 生物信息技术 实现生物技术和信息技术以及其他学科的有机结合,发展生物信息高通量、高效、快速的提取方法,发展疾病检测的新方法和新技术,发展研究药物与靶标作用的新方法,发展基因组数据、蛋白质组数据和结构基因组数据的计算机处理、分析和可视化方法,解析生物大分子结构和功能之间关系等,提高生物信息处理、分析和利用的水平,为我国生命科学和生物技术的源头创新奠定基础。
3.2 医学图像与医学电子学 医学图像处理和分析、计算机辅助诊断和治疗、医学物理等,以及生物、医学和工程学等领域理论和方法,并通过这些学科的交叉形成了新型学科。
3.3 生物与医学纳米技术 包括纳米生物材料、纳米生物器件研究、纳米生物技术在临床诊疗中的应用、纳米材料与器件的计算模拟。
3.4 生物与医学纳米技术 生物医用材料研究,用于人体、器官的诊断、修复、替换或增进其功能。
3.5 医学信息学及工程 应用系统分析工具这一新技术来研究医学的管理、过程控制、决策和对医学知识科学分析。
4以生物医学工程为例,探讨医学职业教育的前景
生物医学工程专业修业年限为四年或五年。授予学位是工学学士。就业前景良好,由于科学技术的发展,各类大型医疗设备的应用越来越广泛,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。毕业后可从事医学机构中医疗器械的维护、使用、销售和和医疗电子系统的开发与维护,辅助医生观察、诊断、治疗疾病。职称由卫生部组织统一考试评定,颁发临床医学工程技术(初级士、初级师、中级等)证书。
医学职业教育不仅要解决国家发展急需的基层卫生人才的培养问题,更重要的是要引领区域经济向先进领域拓展,提升地方行业水平。建设西部教育高地,需要在技术类专业中大胆创新,走别人没有走过或者没有走出规模的路。其重要意义体现在以下几点:①医学应用技术类专业虽然具有办学成本高、难度大等不利因素,但也具有技术含量高、可直接转化为现实生产力的巨大优势。②医学应用技术类专业走向产业化,对引领区域经济发展、拓展地方行业布局和提升地方行业水平都具有重要的现实意义。③医学应用技术类人才培育专业群的建成,将为地方输出高素质的技能型人才,同时也能提供高水平的就业岗位,有助于拉动地方经济,整体提高地方生产力。④医学应用技术类专业人才的聚集,与提高区域人才质量、推动地方经济发展进程直接相关。斯坦福大学在成立之初不被看好,但坚持将硅谷建设与学校成长联系在一起,最终成为世界名校就是例证[2]。
5结语
在国家拉动内需、教育优先的有利政策指引下,在医学职业教育领域大力发展医学应用技术专业是切实可行的。用教学做一体化培养医学技术专业人才,为地方医学应用技术产业化发展提供智力支撑,其意义也是深远的。创立医学应用技术专业基本原则是按照专业设计,分步骤解决专业基本格局,建设教学做一体化生产性实训基地,逐步提升专业办学水平和内涵质量,最终构建具有影响力的专业群。在全国众多的医学类高职高专院校中同质化办学的现象非常突出,上海医疗仪器高等专科学校涉足生物医学工程领域外,还没有一所学校开设生物医学工程的相关专业[3]。现代医疗活动是建立在庞大的医疗仪器设备的辅助诊断和治疗基础上的,急需医学工程技术的大量人才。只有大力拓展医学相关技术领域的办学,才能真正在传统医学专业之外办出既有生命力又有制高点的医学职业技术教育。
参考文献
[1]Issenberg SB,Mcgaghie WC,Petmsa ER,Gordon DL,Scalse AJ.Features and uses of high―fidelity medical simulations that lcad to effective learning:a BEME systemic review.Medieal Teacher,2005;27:10-28.
关键词:学风建设;生物医学工程;本科专业
中图分类号:G641 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)08-0019-03
生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门新兴边缘学科,综合采用生物学、医学和工程学的理论和方法,运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题,为人类健康服务。
随着医疗卫生事业的迅速发展,生物医学专业的重要性突显,社会对生物医学专业从业人员的需求也迅速升温,该行业的社会地位也越来越高,前景一片光明。中国的生物医学工程专业本科教育走过了三年多的历史。目前,全国至少有117所高校开设了生物医学工程专业,其中58所高校开设了生物医学工程硕士点,92所高校招收本科生[1]。
作为一门交叉学科,生物医学工程专业的学生既要求掌握工程学(包括化学、机械、电子等)知识,还要掌握一定的生物医学知识,课程繁多、难度较大。同时这门交叉学科既需掌握理论知识,又需培养实践动手能力。因此,对于生物医学工程专业的学生而言,学风的建设显得尤为重要[2]。作者长期担任生物医学工程本科班级的班主任,对生物医学工程本科班级的学风建设有较深的心得体会。本文根据生物医学工程本科专业的特点,对该专业的学风建设进行探讨,揭示其内在的规律,提出生物医学等交叉类学科专业学生如何进行学风建设的思路。
一、生物医学工程专业学风建设面临的问题
同高校其他很多专业一样,生物医学工程专业面临一些共性的问题。例如,部分学生学习目的不明确,进取心不强,学习不够努力。主要表现为缺乏严谨的求学态度,学习上弄虚作假,投机取巧,作业抄袭,甚至考试作弊;课堂不认真听课,实验不参与操作;一些学生学习纪律松懈,上课迟到、早退,甚至出现旷课、缺课现象,还有极少数学生沉迷于电脑游戏,终日不思学习,致使学业荒废。
与其他专业相比,生物医学工程专业显现的最主要问题是学习目的不明确。不少学生对该专业仍然存在片面的认识,认为生物医学工程专业是一大杂烩的专业,所学课程繁多而没有确定的方向,就业没有明确的目标。另外,对于本校的生物医学工程专业来说,还有部分学生是从别的专业调剂到生物医学工程专业的,少数学生由于认识上的差异,对本专业不感兴趣,热情不高,甚至产生厌恶感。这样思想认识的存在,使学生学习缺乏动力,得过且过。这些问题严重影响到学生的大学本科学习。
二、生物医学工程类专业学风建设的尝试
生物医学工程专业本科生的学风建设,在与高校几乎所有专业学风建设一样,按照“科学发展观”的要求,加强思想教育、以学生为主体、严格管理、加强师资队伍建设,发挥教书育人作用等方面进行大量工作外,本专业还根据自己的特点和优势,重点开展了以下几个方面的尝试。
(一)加强学生对生物医学工程专业的认识,明确专业方向
通过入学专业教育、专业认识实习、学生教师恳谈会、研究生本科生座谈会、已毕业校友返校座谈会等形式加强学生的专业认识,特别是通过到医院、医疗仪器公司参观、座谈,让学生了解生物医学工程专业在社会上的现状及其就业前景,提高学习热情;其次,我们通过专业方向的细分,将培养方向定位于生物医用材料和医疗仪器,并在“本科生科研导师制”的活动中根据老师的研究方向进一步进行培养方向的定位,这样就让学生有了明确的专业方向和就业目标,学习目标也就更加明确。
(二)学生的学业生涯、职业生涯规划
从新生入学起,本专业就举办学业生涯、职业生涯规划大赛。教师们认真评阅每一个学生所撰写的“学业生涯、职业生涯规划书”,了解每一个同学的学业、职业目标,有针对性的在各方面加以指导,真正做到因材施教、“个性化培养”。教师每学期对照学生自己的“学业生涯、职业生涯规划书”进行检查、评估、指导以及修改。
(三)发挥本专业高学历、高素质教师多的优势
教风之于学风具有鲜明的导向性,高素质教师在学风建设中的作用是毋庸置疑的。在本专业教师队伍中,“海归”人才的比例达到58%,博士学历比例达到50%。从2002年起,本校通过重庆市“回归工程”引进了一大批高素质“海归”人才,这批人在国内外都有一定的影响,他们是学生心中的偶像,在教学、科研和对学生的引导等方面起到了巨大的作用。
在发挥高素质“海归”人才众多的优势方面,本专业老师每学期都要进行多次各类讲座,内容多种多样,从“欧美文化”到“科研,创造自己的成功”。通过这些讲座,“海归”教授以身说法,将海外高校优良的学风带进了我们的校园,学生也开拓了视野,了解到这些老师的成功是“坚强的意志、勤奋和努力”的结果;我们还开设了多门双语课称,例如“远程医疗”等,采用原版教材,进行原汁原味的英语教学,取得了很好的效果。
(四)在大二学生中实行本科生科研导师制
本校生物医学工程专业在重庆市乃至全国高校中率先实行了大二学生本科生科研导师制,重视发挥导师教书育人的作用,以教风促学风的作用。充分发挥“海归”人才和高学历人才的优势。从大二开始,学生进入老师的实验室,从文献资料的查找、英文文献的阅读与翻译基本训练着手,在教师的实验室中培养了科学研究和动手能力,增加了学习的兴趣。实践证明,参加导师科研活动的学生,无论是在就业还是继续读研究生进行深造这两方面,都较之没参加导师科研活动的学生拥有更大的优势。
(五)鼓励学生考研,促进学风建设
从新生入学教育开始,我们就提倡、鼓励生物医学工程专业的本科生为考研做准备,并在其后的一系列活动,例如研究生本科生座谈会、教师学生恳谈会、考研动员会等活动中不断宣传,影响学生。考研与就业互不矛盾。考研与就业都需要在大学本科学习期间,掌握坚实的基础知识和专业知识。考研能够提高学生的层次。在社会上,研究生与本科生的差异是非常明显的,特别是,通过考研,学生可以考上重点大学乃至名牌大学,这对其自身的发展大有裨益。考研能够激发和保持本科学生的学习热情[3],有了考研这一更高层次的人生目标,本科学生学习才会有更大的动力,使之能把握学习的最佳时期,够持之以恒地努力学习。考研有利于本科学生巩固和掌握扎实的大学所学的理论知识。数学和英语在考研中有极大的权重,因此,要求本科学生要系统学习、牢固掌握、灵活运用数学、英语等基础知识,这样才能顺利考上研究生。我校本专业长期的学风建设实践表明,一个有考研目标的本科学生,在大学学习期间能够保持较强的学习意志、好精神状态,可以从整体上促进其学习。
本专业学生考研率、上线率和研究生录取率连续多年位列学校第一,2011年的数据分别为27.8%、22.2%、19.4%,十余名学生还考上了四川大学、华中科技大学等重点大学的研究生。
三、结束语
近几年来我校生物医学工程专业的学风建设,通过践行科学发展观,以人为本,以学生为主体,以教师为主导,两者紧密联系,发挥本专业的特点和优势,取得了一定的成绩。本专业从2006~2011届毕业生中,86.2%的学生通过国家计算机二级考试,英语四、六级通过率分别为62.1%、34.5%,在全校处于前列。2006、2008班级被评为全校优秀标兵班级。总之,通过以上措施,本专业的学风建设取得了长足的进步,为学校的本科教学评估和学校升格为大学做出了突出的贡献。
参考文献:
[1]Xiaohong Weng,Undergraduate Education on Biomedical Engineering of Comprehensive University in China.Yi Peng,Xiaohong Weng(Eds.):APCMBE 2008,IFMBE Proceedings 19,pp.629-632,2008 ?Springer-Verlag Berlin Heidelberg,2008.
[2]王秀华,楚同军,冯小苗.高校学风建设的实践与认识[J].江苏教育学院学报(社会科学版),2006,(11).
[3]陈富贵,龚文平,刘生国.抓学风建设是促进大学生考研的有效途径[J].江汉石油学院学报(社科版),2002,4(3).
[关键词] 生物医学工程 产业 必要性
一、国外生物医学工程产业现状概述
生物医学工程(是理、工、医结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学领域渗透的产物)产业是目前全球发展最快、贸易往来最活跃的产业之一。根据美国医疗卫生工业制造商协会(HIMA)的报道,世界医疗器械市场容量近年来连续以6%~7%的速度增长,1993年~1999年5年内,由929亿美元增加到1570亿美元,而2000年则达到2000亿美元,2005年全球医疗器械销售额达到了2500亿美元。全球范围内,BME产业的主要生产地在美国、欧洲和日本,美国是最大的生产、使用和出口国,其次是日本、德国和法国。美国专利局每年批准 BME专利达四五千件,并按年8%的速度增长,而且每年都有数千种新产品投入市场,高技术密集型产品层出不穷。20世纪90年代以来,日本的BME 产业发展速度也很快,年销售额增长率高于美国,达10%。日本制造的BME产品,安全性和可靠度很高,在世界市场上占有很高的比例,法国政府和医疗器械技术工业组织借助于国际市场出口技术和产品,出口额达医疗器械销售额的30%,并稳步增长,成为世界第四个医疗器械产业大国。BME产业在保障民众的身体健康和提高生存质量方面发挥着越来越大的作用,不久的将来,BME产业会形成国际间的大发展。全球范围内,BME产业的主要产地在美国、欧洲和日本,美国是最大的生产、使用和出口国,其次是日本、德国和法国。
二、我国生物医学工程产业现状
我国BME产业发展现状总体上与国际先进水平还有10年以上的差距,但是,随着电子技术、计算机技术与生物材料科学的发展及生物医学工程学科的兴起,我国BME工业获得了进一步发展的理论基础和技术源泉,从而带动了整个产业的技术进步和创新发展,走上BME科技产业的道路。从当前整个医疗器械国际市场的分配格局看,美国占40%,欧洲占30%,日本占15%~18%,而我国目前仅占2%,所以,中国需要后来者居上,扩大我们的市场份额。
1.产业结构
目前,全国有医疗器械生产企业6626家,专营企业约3500家。在这些企业中,涉及精密型医疗器械制造的企业约占60%,其中中外合资企业约40家,国外独资企业约100家;从业人数达到近30万人,构成了一个跨部门、多学科的新兴产业群。
(1)大中型企业是产业的主力军,但小型企业数量居多。根据国家统计局第一次全国基本单位普查,2891家医疗器械产业中,大型企业(固定资产投资8000万元以上)为18家,占0.6%;中型企业51家,占1.8%;小型企业2822家(1000万元以下),占97.6%。
(2)多种所有制企业及新兴的企业不断出现,使产业格局发生了质的变化。越来越多的军工转轨企业、科研单位和优秀科技人员投入BME产业中,由于改革开放,吸引了更多的外商到中国办企业,并将生产技术和产品引进我国。
(3)BME产业重点区域向沿海地区倾斜和延伸。20世纪80~90年代,全国BME产业总产值的80%被上海、北京、天津所占有,但20世纪90年代以后,上海、天津所占有份额有所下降,取而代之的是广东、江苏、浙江、山东、辽宁、上海和北京等省市,约占全国BME产业总产值的85%。
2.产品结构
我国目前已能生产包括医用电子仪器、光学仪器、超声仪器、激光仪器、放射仪器、医学影像设备等在内的47大门类,5000余个品种,3万个规格的产品,而且随着科学技术的发展还在出现新的门类。其特点是:(1)多层次的医疗装备市场,决定了多层次的产品结构;(2)产品门类基本齐全,同水平重复现象严重,未形成自己的品牌;(3)科学技术的发展和高新技术产品的涌现促进产品结构调整;(4)科技队伍壮大,人才聚集。
3.生物医学工程产业对我国社会发展的重要作用
虽然目前我国BME产业经济收入还不很大,总产值占医药工业的10%,不到全球销售额的2%,且我国BME产业技术水平与国外相比差距还很大。但近年来工业总产值、销售收入的增长速度很快,年增长率甚至超过某些发达国家。在国家扶植下发展新兴企业和企业集团,更多地采用新技术、新工业、新材料,BME产业必将成为我国国民经济发展中的重要产业。近年来我国BME产品层出不穷,每一个产品的出现都会引起国外厂商的震动,甚至降低进口产品的价格。所以,发展中国的生物医学工程产品,保护民族工业,抑制进口产品占领中国市场,BME产业将发挥着重要作用。
三、加快发展我国生物医学工程产业的必要性
1. 我国BME产品档次低,贸易逆差巨大
根据全国医保商会提供的数据,我国2000年医疗器械出口6.63亿美元,其中大部分是低档产品,大部分是高档产品,如核磁共振成像装置、X光发射器等,进口医疗器械11.23亿美元,出口额与进口额相比实现贸易逆差4.60亿美元。另据统计,我国90%的心电图机、80%的中高档监护设备和100%的高档成像设备及全自动分析仪等都是国外产品。因此,加快我国BME产业的发展已是关系到国计民生的大事。
2.我国人口众多,BME产品需求量大
随着社会的发展与进步,人民生活水平的不断提高,人们对生存质量和医疗保健越来越重视,因此,对BME产品的依赖性也越来越大。在发达国家,目前药品与BME产品的市场销售比例为1∶1,国际平均水平为1.9∶1,而我国的BME产品的销售却不及药品的五分之一。因此,我国的BME产业具有广阔的发展空间和巨大的潜在市场,到2010年预计为1200亿元。
3.我国加入WTO之后面临的严峻挑战
我国加入WTO后,经济全球化的发展将进一步冲击我国的BME产品市场,民族BME产业的发展将面临更加严峻的挑战。由于我国对医疗器械进口关税的不断降低,必须引导大型企业集团调整产业结构,组织力量研制开发高质量的BME产品,培育新兴的BME产业,已是刻不容缓。
四、我国生物医学工程产业未来发展对策
我国科技部已将该产业作为国民经济的一个新的增长点,制定了“十五” 计划和2015年前“生物医学科技产业行动纲要”,提出了发展战略目标,将该产业形成新兴产业,使其年增长率保持在15%~20%,2005年总产值达到了500亿元,2005年全球医疗器械销售额达到了2500亿,2015年总产值达1100亿~1300亿元,2010年我国医疗器械总产值将增加1000亿元, 占全球市场份额的5%,2050年我国医疗器械总产值将占全球份额25%,我国将成为世界一流的医疗器械制造强国.。我国生物医学工程产业的未来发展对策应是:
1.加强政府的政策引导和扶植,制定科学的产业政策
国家和地方政府应不断制定和完善有关政策、法规,保障BME 产业的持续、健康发展,形成新经济增长点和支柱产业;加快技术交易市场的建立和完善,为科技成果的转让提供条件;根据需求促进国产化BME产品的发展。
2.资金保障
加大对BME产业的资金投入,并使有限的科研基金起到催化剂的作用,引导BME技术研究的发展,对于BME 高新技术企业给予融资便利和税收优惠;积极吸引外资,加快我国BME 的产业化进程。
3.以企业为主体,加快科技成果的转化
在技术进步主要是服务于商业竞争目的的情况下,企业应成为产业发展的主体,把科技创新优势、产品技术优势、市场营销优势、经营管理优势和企业的社会资源充分整合起来。
4.构建BME产业技术创新体系
以企业为技术创新主体,充分发挥科研院所、大专院校的技术创新骨干作用,实行产、学、研结合,组织学科齐全、队伍精干、人材结构合理的BME科研和新产品开发队伍,构建开发有自主知识产权的BME高新技术产品。
5.加强对外合作与交流
积极参加国际间的技术交流与合作,学习国外先进的技术和管理经验,及时掌握BME技术在国际上发展前沿状况和趋势。积极引进、消化、吸收国外先进技术,强化“产品国际化.意识,在新产品开发上要和国际接轨,增强我国BME产品的竞争力,缩小与发达国家之间的差距。
生物医学工程学(Biomedical Engineering,BME)是综合物理学、生物学、医学和工程技术科学的理论和方法,多层次研究人体结构、功能和各种生命现象的理、工、医密切结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。21世纪是生命科学与医学的世纪,随着知识时代的来临,生物医学工程技术得到了日新月异的发展,正以前所未有的迅猛态势渗透于社会的方方面面。如何培养“宽知识、厚基础、强能力、高素质”的医工结合人才是生物医学工程学教育迫切需要解决的重要课题,但是传统的实验授课方式与培养创新型高素质医工结合人才的目标严重冲突,只有改进实验教学方法,才能达到实验教学效果的最优化,促使学生智力和多种能力不断发展,满足时代的要求。
2.实验教学现状分析
目前,在国内开设生物医学工程专业的高校仍然主要以传统授课式讲解(Lecture-Based Learning,LBL)的实验教学模式为主,实验教学中存在如下问题:(1)实验教学由教师做主角,实验设备、实验材料、实验设计,甚至于实验记录都是老师早就准备好的,实验结果也是教师了然于胸的。学生缺少自主性,抹杀实验课的学生主体地位[1]。(2)传统实验教学内容偏重验证型实验,综合型、设计型、创新型实验较少。实验项目的设置常常是按照教学大纲的要求机械设定,忽略实验项目之间的有机结合性和连贯性,存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷。(3)传统实验教学没有考虑学生的学习兴趣,学生通常没有积极参与解决问题的意识。(4)原有实验教学大纲中设置的演示性、验证性实验比较多,不仅造成课程拥挤,而且使基础学科与实践脱节,学生对知识的运用能力差,缺乏横向思维。
因此,在生物医学工程实验教学中引入国际上先进的PBL(Problem-Based Learning)教学模式,结合传统LBL学习策略,探索PBL+LBL教学法,是一个达到师生双赢的教学设计[2],必将在促进高等教育实验教学改革、实验室管理改革与发展、培养具有实践能力的复合型医工结合人才等方面具备重要意义。
3.实验教学改革的研究方法
温州医科大学作为浙江省省属高校里最早开设生物医学工程专业的学校,越来越重视生物医学工程专业实验课程的改革。我们在着手分析各门实验课程特点的基础上,寻找PBL与实验课程的结合点,辅以LBL实验教学模式,并在日常实验教学中进行实践,在这一框架下重新组织实验教学内容并进行实验教学模式改革。
3.1实验教学模型的构建
本课题研究组根据我校生物医学工程实验教学的师资力量和现有实验室资源,按照专业教育人才培养目标,引入PBL教学模式,结合传统LBL教学方法,分教学内容、教学目标、教学活动、教学环境、教学评价5个方面提出基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式的理论模型。
3.2实验课程设计及应用研究
为了使PBL+LBL教学模式在生物医学工程实验课程中实施的效果可以更直观,笔者以生物医学工程专业实验课程当中重要的一门专业基础实验课程《医学电子仪器实验》其中一个实验项目“心电信号的测量”为例,根据提出的基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式理论模型进行应用研究。
《医学电子仪器实验》教学内容设计:①实验的系统知识:学生进行PBL+LBL实验教学模式后,可以习得生理学、信号与系统、数字信号处理、电子技术基础、医学传感器等一系列内容,增加知识覆盖面。②实验的问题设计:在实验室现有设备基础上,如何进行心电信号测量、血压信号测量和血氧饱和度测量?
《医学电子仪器实验》教学目标设计:①实验前需要掌握的知识:导联组合方式、人体心电信号提取、过压保护电路设计、电极和导连线串入的高压信号处理、导联切换电路、前置放大电路、多级放大电路、模数转换电路,等等。②实验的能力培养:可以充分调动学生的学习热情和求知欲,培养学生的创新和自主学习能力,让学生掌握更多电路设计知识和综合检测等技术。③实验后的习惯培养:培养学生解决问题的能力、习得系统化的文化知识并培养良好的学习习惯,为终身学习奠定基础。
《医学电子仪器实验》教学活动设计:①实验前资料搜集:实验前,实验教师通过LBL教学方法讲解实验的基本原理和要求后,学生首先通过查阅有关参考书和利用图书馆资料,结合实验课程网络资源的资料,了解心电信号的特点,明确测量心电信号的临床意义,独立设计详细的实验操作方案。其次教师要求学生查阅实验有关的文献资料,让学生了解心电信号的采集过程,比较不同参考资料的实验方法,在本实验室现有条件下选择适合的仪器,设计心电信号采集电路。②实验中的小组讨论:学生分组讨论是PBL+LBL教学法的关键。笔者让学习成绩较好的与较差的学生混合编组,每组5~8人,使大家相互带动,共同提高。通过小组讨论和实验指导教师引导使学生认识实验中必须解决的关键问题。在以上问题的基础上,各小组对实验如何操作进行讨论,形成实验的初步方案。然后教师对各小组实验操作方案点评,确定最终的实验操作方案。③实验的操作与总结:各小组学生将依据讨论制订的最终方案进行实验。在实验操作结束后,由教师组织全班学生对各小组实验结果进行比较、讨论,对实验中未解决的问题和新发现的问题进行探讨、交流,将《医学电子仪器》的理论知识与实际临床问题联系起来,进一步深化学生对理论知识的掌握。
3.3实验教学考核评价机制改革
实验最后成绩包含如下几个部分:资料搜集、小组讨论情况、参与实验方案制订、实验操作、实验结果的分析处理。本课题组将以上实验成绩有关的几部分效果评价权重分配为(过程评价:资料搜集(5%)、小组讨论情况(10%)、参与实验方案制订(15%)、实验操作(20%);结果评价:实验结果的分析处理(50%)),实施考核实验过程评价与实验结果评价并重的评价方式。这样的设计有利于对教学效果和教学目标的实现情况进行随时评估,学生根据评估结果可以随时反思自己仍存在的问题。
3.4实验教学考核方法评估
笔者选择生物医学工程专业2012级学生开展实验研究,共4个班级120名学生,在2013~2014学年第二学期和2014~2015学年第一学期进行实验课程教学中应用PBL+LBL实验教学模型,对实验前后得到的实验成绩数据进行统计,并用SPSS 10.0软件进行分析和T-student检验,P
笔者通过设计问卷调查及组织访谈的形式,在实验教学活动结束后,采用不记名的方法,从如下几个方面调查学生对PBL+LBL实验教学模式的效果评估。共发出调查问卷120份,回收率为100%。
在PBL+LBL实验教学模式给学生带来的收获方面的问卷调查中,问卷中有96.5%的同学表示解决实践问题的能力得到了提高,只有2.5%持不确定的态度,1%的同学认为自己并没有什么收获;在PBL+LBL实验教学模式对增强自学能力、拓宽知识面及增加信息量有多大影响的问卷中,95%的同学表示各方面能力得到了一定的提高,收获颇丰;在PBL+LBL实验教学模式对学生以后学习和工作的帮助方面,表明大约91%的学生认为该课程对今后学习和工作非常有帮助、有帮助和有一定帮助;大约87%的同学对应用PBL+LBL实验教学模型感到非常满意、满意和基本满意,表明实验教学模式的设计获得了学生的普遍认可;大约84%的同学对实验教学的评价方式持非常满意、满意和基本满意的态度,表明PBL+LBL实验教学模型评估方式获得了学生的认可。
关键词:教学改革;生物力学;医学院校
生物力学课程具有医工结合的特色,是首都医科大学的特色专业基础课,也是各医科院校多专业的必修课或选修课。课程的基本教学目的是让学生了解生物力学方面的研究概况,掌握基本概念和原理,初步培养一定的科研素质,一方面拓展学生的知识面,掌握一定的交叉学科知识,开阔思路,另一方面也是今后专业发展的必备基础。
但由于课程内容涉及面广,交叉性知识多,不同专业学生基础背景各异,加之课程学时有限,因此在有限的时间内让学生高效的了解、掌握、熟悉尽可能丰富的内容,是一件不易的事情,必须在教学方法和课程内容设置上做出有效恰当的设计与改革,合理运用现代化教学手段,充分调动学生的学习主动性和学习兴趣, 发挥主观能动性, 达到培养学生的创新意识, 科研能力和综合素质综合提高的目的。
因此,在教学大纲指导下,在不改变课程基本设置的前提下,对生物力学课程的教学方法做出恰当有效的设计与改革是提高教学质量,调动学生学习主动性的唯一途径。
1 教学内容的改革
生物力学课程在国内本科教育阶段开展较晚,在医学院校更是凤毛麟角,首都医科大学属于较早的开课单位,起初作为生物医学工程专业的必修考查课出现,而后在康复治疗学专业,7年制口腔专业,各专业研究生中相继开设,并且目前对于7年制口腔专业已经变为一门必修考试课程。课程本身的特点以及授课对象使得本门课程不存在一本放之四海皆准的合适教材,前期只能提供给学生参考书,2005年我们教研室自编了一本讲义"生物力学基础",涵盖的内容比较多,经过两轮课程教学实验发现,该教材偏难了点,虽然不同专业学生可以有选择的选讲,但还不是太适合,因此教学内容上也需要进行改革。
各专业绪论部分均由知识面广的老教授讲解,多年的教学经验和渊博的知识结构,可以拓展学生的视野,带动学习的兴趣。
1.1生物医学工程专业 历年的教学效果来看,针对生物医学工程专业的学生,由于今后的从业道路很少从事生物力学相关研究工作的,因此他们觉得这门课程对于他们是一门副科,没有多大的实用价值,所以重视度不够,态度和学习的积极性也不太高,内容的理解不是很透彻。由于他们数学基础相对不错,所以理论部分适当增加了深度,锻炼其逻辑思维能力,拓展知识面,广而不深,专题研究性的报告内容增加,结合医院设备科的需要展示生物力学的应用。
实验部分课时12学时,开设综合设计性实验2~3个,要求学生独立完成至少2个,从实验的准备、实施、分析、善后等要求学生自己操作,培养学生的动手能力。
1.2康复治疗学专业 本专业学生缺少高等数学,线性代数等数学背景知识,因此删减浅化了数学基础繁杂的公式,只给出基本概念性的内容,加大了应用性知识的讲授,如增加了上下肢康复辅具的设计,步态分析的具体事例等,同时额外增加了课外实习参观环节,以弥补缺乏实验的不足。
1.3 7年制口腔专业 对7年制口腔专业,理论要求掌握程度稍高于康复治疗学专业,稍低于生物医学工程专业,口腔力学部分结合临例分门别类内容丰富,同时由于他们还未接触临床,所以还要区别于口腔专业的研究生。而对于研究生,简化基础知识的讲解,分专题来讲:比如,膝关节相关生物力学研究、步态分析的临床应用、青光眼的研究现状等。
在首都医科大学本课程是唯一对7年制口腔专业的必修考试课,足见本课程对此专业的重要性,将来的应用性很强,所以需要涉及口腔专业的方方面面内容。
2 教学方法的改革
以提高教学效果为目的,创新教学方法。启发式,提问式、讨论式、情景模拟式等教学方法综合使用,激发学生学习兴趣,培养学生理论联系实际的能力和创造性思维。打破传统的以教师教授为主的单向教学体系,即"填鸭式教学方法",建立教师和学生、学生和学生知识反馈交流系统。
在一定的基础知识介绍完之后,以教师为主导组织教学过程,突出学生的主体,启发学生积极思维,进行延伸思考;在课堂上直接提问进行回答,回顾已学知识或者运用某一知识点可解决什么临床问题?尽可能的发挥学生的合理想象力;同时在部分章节设置了讨论主题,如评价一种骨折固定方式好坏的标准?不拘泥于一二三的条框,可以设定自己是1个骨折患者,你会从哪些方面去考虑对自己的治疗等等。最后一次课是分组专题汇报,围绕课程内容自行选题,查阅资料,制作PPT进行汇报,同组随机选择1人代表本组汇报,成绩算作本组的成绩,其他组成员可以随时提问,同组任何成员可以补充,这样不但增加了大家的知识面,同时培养了团队精神,还使得每个人都需要认真参与,否则将会影响本组的整体成绩。在学生解释不太清楚的地方老师来补充,在提高了学生的同时也使老师增长了知识,需要不断拓展自己的知识面,经过2~3轮课程的教学,会大大丰富知识结构。
同时,生物医学工程专业的生物力学课程申请批准了双语建设项目,因此加大了双语教学的力度,同时在网络上建立了和学生互动的平台,学生可以随时在网上和老师交流。
3 考核方式的改革
生物学硕士,生物制药高级工程师,台湾竞成实业有限公司海口公司总经理。
多年来,赵勤一直致力于生物医药制品的应用研究,主要研究的课题是“生物医学工程的外用技术”及“生物活性物质的包裹应用技术”。他把医学皮肤机理与生物工程医学的外用技术结合起来,推行“给生命以美丽,给美丽以生命”的生物活性护肤理念。
赵勤与国内外专家一起,开发出一系列生物活性护肤品,技术已达到国际领先水平,在健康美容护肤品市场上拥有良好的口碑。目前,赵勤正与北京大学合作研究“纳米与包裹”的生物护肤品技术课题。
来自深海的美丽之源
赵勤带领着他的研发团队,在美丽的海南岛,尽享南海之滨天时地利的自然资源,将丰富多彩的海洋生物资源利用起来,开发出包括抗老化、除皱、祛痘、脱敏修复等功效的一系列生物活性护肤品,深受社会认同与各界好评。赵勤的团队秉承“科技服务创新”的经营理念,时刻把产品品质放在首位,是目前国内专业生产生物活性护肤品的队伍,其产品采用当今国际最新生物技术生产,不论是安全性还是功效性都居于国际领先地位。
生物活性成分,能有效推进新陈代谢,加快细胞再生速度。运用特殊技术包裹的生物活性成分,能与皮肤细胞完美融合。活性成分中的控释和缓释载体能够根据皮肤的呼吸和代谢状况释放营养功效成分,使其完全被皮肤深层细胞吸收,并且具有非常好的安全性。
赵勤的团队生产的海洋生物活性护肤品,不含铅、汞、激素、药物等任何有害成分,有非常高的安全性,敏感性皮肤的人群亦可使用。
会呼吸的活性生物面膜
赵勤研制生产的“会呼吸的活性生物面膜”系列产品,其理念来自宝岛台湾,集现代海洋生物技术、分子技术、生物医学工程技术之大成,应用细胞活性再生原理,填补了目前国内和国际市场的空白,为广大爱美人士带来了切实的福音。
“会呼吸的活性生物面膜”以天然深海脂质蛋白体为原料,通过生物分子有机链接后直接形成与皮肤透气结构功能相同的半透明生物膜。深海脂质蛋白体作为富含弹力蛋白和海洋超氧化物歧化酶的稀世珍品,具备超强的抗老化能力,能够有效降低动物内脏和肌肤的衰退程度。生活在深海的生物,在高压和低温的生存条件下遭受创伤时,其体内的脂质蛋白体能够快速地修复肌肤创面。
皮肤是人体最大的器官,需要代谢和呼吸,脂质蛋白体作为面膜载体,具有与皮肤细胞相融的透气功能,能长时间贴用。面膜中被包裹的生物活性成分和营养成分与空气和皮肤接触时开始释放,同时将皮肤毛孔内的代谢物、杂质及有害微粒析出,就此产生皮肤与面膜之间的生物交换,形成了“呼吸”的过程。
随着年龄的增长,人体的新陈代谢会变得缓慢,肌肤弹力蛋白流失、皱纹蔓延、色素沉着等老化现象在所难免。脂质蛋白体独有魅力之处,就在于它能帮助皮肤生成弹力蛋白,在全面延缓皮肤衰老、增强皮肤弹性、消除皱纹、减褪色素沉着等方面,具有显著功效。流光溢彩、如诗如画的动人肌肤,将不再是青春年华的追忆与抱憾终生的渴求。
抗冻蛋白造就冬日柔美肌肤
寒冷的南极冰海深处,生活着许多勇敢坚强的鱼类,它们即使在身负创伤的情况下,也能在较短时间内痊愈如初,这引起了科学家们的浓厚兴趣。大量严谨科学的分析测试表明:南极鱼类体内普遍存在着一类大分子物质――抗冻蛋白。
抗冻蛋白能够使动物体液的冰点降低至所在海域海水温度以下,这不仅能够显著提高动物细胞的抗冻耐寒能力,还能使受伤细胞快速愈合,是低温环境下物种生存发展不可或缺的有机成分。
在充分认识了抗冻蛋白的物质结构、运行机理和抗冻作用后,人类通过现代生物技术,已陆续从深海生物中分离出多种不同类型的抗冻蛋白,应用于生物活性护肤品中。赵勤带领着他的团队,采用上述技术研制生产的深海热滞抗冻蛋白霜,能够有效促进皮肤微循环,修复受损肌肤,尤其在抗冻、防冻方面具有显著功效,是秋冬季节无与伦比的保健护肤佳品。北风肆虐的冬季,不必再苦苦期盼春天的到来,一样拥有娇嫩柔美的肌肤。
1.国内外BME产业发展现状概述
BME产业是目削全球发展最快、贸易往来最活跃的产业之一。20世纪80年代以来,全球BME产业(医疗器械)销售额增长率一直保持在6%〜10%的水平。BME产品的国际贸易额以每年25%的速度增长,销售利润可达50%以上。因此,美国、日本、德国和法国等发达国家投入了大量的人力和财力发展BME高科技产业,抢占国际市场。全球范围内BME产业的主要产地在美国、欧洲和日本,美国是最大的生产、使用和出口国,其次是日本、德国和法国。
随着电子技术、计算机技术与生物材料科学的发展及BME学科的兴起,我国BME获得了进一步发展的理论基础和技术源泉,从而带动了整个产业的技术进步和新发展,走上了BME科技产业的道路,但与国际先进水平的差距仍然非常明显,主要表现为民族产业不强,高精尖的BME产品依赖进口现象严重,加快了医疗费用的高速膨胀;由于我国BME产品档次低、可靠性不高、缺乏创新能力等原因,难以与国外产品抗衡;BME产业虽然数量众多,但组织规模不大和产品档次低,难于参与国际竞争,但我国人口众多,BME产品和BME专业技术人员需求量又相当大。所以根据中国BME产业现状,改革中国的高等医科院校的BME教育和培养现有的BME技术人员,已经刻不容缓。
2.我国BME技术人才队伍建设基本情况
2.1 BME技术人员人才梯队建设现状
知识结构,我国BME技术人员从专业来说,绝大多数是改行的,而且多数为中专或无学历,主要靠自学或多年从事本职工作积累的实践经验,普遍缺乏计算机、电子类和机械类知识。近年来,部分本专科毕业生开始步入企业、医院工作,这是好的趋势。
年龄结构。各医院或BME产业从事BME技术的人员绝大多数为中老年一代,年轻人员所占比例少。
人数比例。据文献报道,我国县级以上医院有1400多所,共有BME技术人员约5万人左右,从人员数目配置水平上来看,发达国家300张床以上的医院配置工程技术人员5人,500~800张宋以上的医院要配置工程技术人员10~20人,而我国平均每个医院配置工程技术人员不足4人。
职称结构。在被调査的人中,职称晋升工程系列的人员主要是医科院校毕业的学生,中初级及其以下职称人数所占比例较大,职称结构不尽合理。
2.2 BME技术人员人才队伍管理现状
管理思路我国在医疗仪器设备正常运行的质量控制和质量保证方面既无国家具体法律规章制度,又无专门人才。许多医院还是过去的设备科,无医学工程科,工程技术人员编制少、整体素质差。
管理机制由于计划经济传统体制的影响,各医院领导对于投入的所有资产的地位、作用及管理的重要性认识不足,造成管理不善。
继续教育现有人才得不到应有的重视,使得他们在培训、进修、职称评定、经济收入等方面都不如临床科室。
人才流失由于工作环境、工作条件以及经济待遇等普遍较差的原因,使得本已缺乏的BME技术人才还在不断外流,特别是近几年来毕业的有较深厚专业基础的高层次人才更是难以留住。
3.我国医科院校BME本科教育现状及存在问题分析
我国BME作为一门专门学科开始于20世纪70年代末,主要集中在工科院校的信息技术类的BME专业教育,后来,一些医科院校相继开展了BME专业教育,并发展迅速。医科院校则注重医学与工程结合、工程技术在医学中的综合应用,但因为培养目标和课程设置上的原因,目前的医科院校BME专业本科应用型教育发展缓慢,其毕业生比较适合于进入医疗设备科研、生产单位工作或者继续进行深造,却未能有效提供医院大量需要的一线应用型人才,与国外相比仍有相当大的差距,还有许多需要我们进行改革的地方。
3.1 我国BME学科培养目标不能全面实现
主要表现在课程体系上,就是过分侧重工程科学知识,轻视工程实践训练;注重专业知识的传授,轻视综合素质与能力的培养,不重视社会人文、经济、环保等方面知识的作用。在教学方法上,基本上是一种“分析模式”,强调垂直思考、抽象学习、简化分解、追求确定性、个人独自工作等。培养模式单一,一刀切、趋同化现象严重。师资队伍普遍存在着重科研、轻本科教学;重理论研究、轻工程研究,教师本身缺乏生物工程实践经验和能力;学科间的交叉融合很少或者几乎是空白。教育内容侧重精英教育,经济、法律、环保、人文等教育要求偏低,这些对于BME专业本科教育目标的顺利实现是很不利的。
3.2 我国BME学科发展不平衡
在研究方面,引进、消化、跟踪研究多,创新性研究较少;理论方法等应用性基础研究多,取得自主知识产权的应用研究较少。在学科建设和发展方面,主要集中在信息技术型BME学科,对材料技术型BME学科、生物技术型BME学科和医疗器械型BME等学科几乎没有涉足。其根本原因在于医科院校BME学科,虽然理工和医学能够紧密结合,医学大背景深厚,能发现对医学发展有实际意义的研究课题,避免了完全跟踪国外研究,有助于形成有自主知识产权的成果和产品,但是工程力量相对薄弱,科研投入不足,严重地制约了学科发展的平衡性。
3.3 专业设置偏少
目前的BME本科教育的专业设置面比较集中在信息技术型BME专业,只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容。医科院校以医学作为基底学科,植入某些工程学科知识,并以医学应用为目的建立相关课程体系,而对于生物学中涉及的细胞及分子生物学、神经生物学、发育生物学及生物技术;对于工程技术中诸如电子学、材料学、控制技术也均较少涉及,这些都不利于医科院校BME这一交叉学科的发展。各医科院校的研究生培养(科研方向)
基本以生物医学信号的检测处理、医学成像、医学图像处理、医学仪器研究为主,部分涉及到分子电子学、分子光子学、生物力学、生物医学材料、人工器官、组织工程等方向,只有少数大学比较集中在纳米材料、生物医学材料以及人工器官和生物医学图像处理。研究生培养的专业面相比本科生的专业面宽广。
3.4 医工结合不突出
由于受到认识和理论上的因素、文化心理上的因素、管理体制上的因素以及国家政策上的因素等方面的限制,工程与医学的有机结合在教学上体现的还很不够,综合院校往往具备更深的理工基础而缺乏医学背景,医科院校与临床结合紧密,但工程力量又显得薄弱。虽然近年来,不少医科院校与综合性大学合并,为BME专业工程背景的教育和研究提供了条件,但由于体制和教育模式的限制,学科的交叉和融合并没有得到根本解决。其原因主要有二:一是实践环节的学时数由于体制改革进程的不定性和教育投资的不足而受到消弱。二是有医学工程实践经验的教师不足,企业有经验的工程师难以进入人才培养的环节。
4.BME技术人才队伍建设的建议和思考
4.1 医院加强BME技术人才队伍建设
人才队伍建设。应在建立BME技术人员引进、培养、淘汰机制的基础上,加强建立BME技术人才梯队的文化内涵建设,提髙BME技术人员的医学文化修养,培养敬业精神,重视BME技术人员梯队培养和知识更新,逐步改变现有在职BME技术人员知识结构、年龄结构、人数比例以及职称结构。
人才队伍管理。医疗仪器设备是医院资产的核心,必须加强对医院BME技术人员队伍的领导与管理,发挥BME技术人员的作用,提高维修质量,降低维修成本,改变管理思路,结合单位情况制定科学规范的医疗仪器设备正常运行的质量控制和质量保证制度,组织制订或督促执行医疗仪器设备维修管理制度,组织审查维修机构工作规划并监督实施,审批维修开支等。另一方面,要健全管理机制,逐步改变BME技术人员工作环境、工作条件以及经济待遇等普遍较差的现状,改变“重医轻工”的传统观念。
继续教育。注重改变BME技术人员在培训、进修、职称评定、经济收入等方面都不如临床科室的状况。继续教育的方式可以采取自学为主,同时采取其他灵活多样的继续教育方式,鼓励广大在职人员注重收集各种相关信息,逐步改善在职人员的知识结构和专业技能。如扎实的基本理论知识、熟练使用必要的常用检测仪器及仪表、全面掌握各种基本元器件性能及其测试方法、熟练的原理图阅读和问题分析、自学以及熟练阅读外文资料的能力等。
4.2 我国医科院校BME高等教育的发展思考
学科培养目标。当前应突出强调的侧重点应该包括:工程实践能力;表达交流沟通能力与团队合作精神;终生学习能力,职业道德及社会责任;社会人文和经济管理、环境保护等知识。课程体系在继续保持教学与自然科学基础学习的基础上,更强调理论与实践结合、知识与能力结合,在内容上,着重强调加强工程实践训练,加强各种能力的培养,强调综合与集成,自然科学与人文社会科学的结合,工程与经济管理的结合;在教学观念和教学方法上,放手让学生去实践,鼓励创新,充分发挥学生学习的主动性;对于教师队伍,加强选拔和培养,向社会公开招聘,在学历和实践经验方面要求要严格,同时要十分重视每个教师的业务素质培养,为教师创造一些学习机会和培训条件等。
学科发展与专业设置。我国的BME高等教育首先要从社会需求的角度出发,拓展学科建设方向,逐步建立起适合于多学科合作发展的运行模式。其次要充分利用高等院校的科研优势设置课程体系,尽快从单一学科中解放出来,把握学科交叉、融合发展的必然趋势,做到优势互补,在培养人才素质上形成自己的特色,创出自己的名牌,用自己创造的特色和质量去参与竞争。美国BME课程特别是专业课程既能体现学科本身涉及面广的特点,又具有相当的灵活性,又能结合科研优势,突出重点,是很值得我们借鉴的。
医工结合与交叉复合型人才培养。BME是多学科的交叉学科,专业人员需要同时具备医学和工程技术两类知识和经验,靠以往的医生与工程师来组成专业技术人员队伍是无法适应学科发展需要的。所以必须从现在起,特别重视BME教育工怍,加强现有专业点的建设,提高教学质量,改革现有教材,制定科学的人才培养计划。首先,各学科的交叉和融合是我们必须牟牢记住的关键点。以医、工、理为基础,为实现多学科的交叉和融合奠定坚实的基础。其次,构建科学的教育体系结构。根据专业设置和学科研究方向确定知识结构的主干,同时注重拓宽知识范围,使学生既能有相应的BME专业知识又具备在其他领域中发展的基础,从而实现真正意义上的理工生物医学的交叉和融合。
中华人民共和国医疗器械注册证是我国对医疗器械生产者、销售者和使用者实施全面管理的基础。根据国家对医疗器械一词的定义可知,医疗器械涵盖了现代医学在人类疾病诊断、治疗和康复过程中所使用的全部工具和辅助设施(包括各种医疗设备、手术器械、医用耗材、体外试剂、病房用具和医疗工程)。医院作为医疗器械的使用者,同时对医疗器械的管理也肩负了十分重要的任务。随着人类对健康保障要求的提高,现代医疗器械的发展进程明显加快,导致医院在用医疗器械的数量和种类随之急增;同时,由于医疗器械的生产、使用、维护、维修、管理和质量控制等越来越复杂,故这一管理任务必须由医院的某个职能部门来实施,也就是日常所说的“维修科”、“器械科”或“设备科”等;目前,我军正式改称“医学工程科”。由此不难看出该部门有了自己的学科建设方向,即“临床医学工程学”已被提上了议事日程。从以下几个方面可以看出医学工程科发展的现状和必要性。
1 医学工程科的现状
1.1 医疗器械的种类和数量增多
各医院年度设备采购经费逐年递增说明了这一点,例如国内某医院从1987年设备采购经费仅600万元左右,到2007年则高达6000多万元。
1.2 医疗器械的复杂性增加
表现为材料、生产工艺、维护和维修复杂;评估选型和采购决策困难;计量和质控要求严格,否则,医疗质量难以保障。
1.3 学术和管理界已高度重视该学科
2002年11月科学出版社出版了由姜远海主编的《21世纪高等医学院校教材-临床医学工程技术》一书;2007年1月人民卫生出版社出版了由杨虎主编的《临床医学工程教程》一书;同年,中国医学考试网公布了《2007年临床医学工程技术专业考试大纲》[内容包括:(1)基础知识(医学基础知识、自然科学基础知识);(2)相关专业知识(管理基础知识、专业英语和计算机基础);(3)专业实践能力;(4)专业知识(医疗设备知识和医疗设备管理)]。
2 临床医学工程学主要内容
2.1 临床医学工程学基础内容
2.1.1 临床需求与论证
临床需求主要包括购新、维修及医疗器械的改造升级等,不论那一种需求,都有必要对其学术效益、社会效益及经济效益进行全面的论证,其中学术效益是根本。就学科建设而言,可以把学术效益看作春天播种的种子,实际上也就是能否解决特定学科建设及其医疗、教学和科研的问题,同时兼顾医院整体发展的问题;经过夏天的辛勤劳动,到了秋天你才能收获经济和社会效益这两个果实。
2.1.2 选型与评估
主要是一定要保证所采购医疗器械的技术先进性、可靠性和可维修性,为此对计划购置的厂商的医疗器械产品要进行纵横两个方向的评价;同时,对医疗器械的安全防护、节能性和配套性等问题也应当高度重视。2007年10月国家卫生部办公厅就城市医疗机构卫生装备评估选型推荐了第二批32品目362种规格型号的医疗器械产品,在选型与评价时可供参考。
2.1.3 采购计划
医疗器械购置计划应当有长远规划、中期计划和年度计划。制定医疗器械购置计划应当坚持经济性原则、有效性原则和先进性原则;其程序应当包括: (1)使用部门提出申请;(2)收集产品信息初步汇总;(3)分析研究产品信息确定方案;(4)拟定方案提出预算;(5)综合平衡确定计划。
2.1.4 产品标准
医疗器械产品标准是一个完整的体系,包括有国家标准(GB)、行业标准(YY)和产品注册标准(有国产、进口两种);国际上一些非营利专业组织的相关标准具有重要的指导意义,而欧盟和美国标准也往往具有较大的参考意义。
2.1.5 集中招标采购
可参考《招投标法》等相关法律法规以及各级管理部门的相关规定。
2.1.6 安装、调试与验收
(1)安装与调试:主要内容一是使用环境的技术要求;二是安装调试的程序(验收合格后进行;参加安装调试的人员要做好安装调试的各项准备工作;对大型设备安装调试、使用和维修人员进行技术培训;调试时要按照说明书进行;调试过程中操作人员要多操作,多熟悉,尽快安排 “考机”;安装调试完成,仪器能够正常运转,应予签收;医疗设备的保修)。(2)验收:一是验收前的准备工作:包括:验收资料的准备;验收人员和部门的准备;制定验收方案;建立验收记录和验收报表;做好辅助设备的准备;验收工具的准备;对于进口医疗设备需申请商品检验;对于进口计量设备需申请计量检定。二是验收的程序:包括:开箱;清点;查验外形;检查机内组件;重点检查精密易碎部件;在验收过程中,所有与合同要求不符的情况都应当做好有关记录并拍照、录像以备索赔。
2.1.7 维护与维修
(1)维护:一般指周期性地对特定的医疗设备进行的预防性维护(Preventive Maintenance,PM ),这一系列周期性的科学维护工作主要包括: ①操作性能测试及调整;②电气安全测试;③外观、控制部件及内部清洁、、更换易耗元件。(2)维修一般可分成下面三种情况:①保修:新机带的,或新机过保后买的,过保后买的则可能采购成本非常高,且服务情况也无标准可言;②自修:一般大型设备较难,主要由图纸、密码和备件供应所引起;③第三方维修:目前,医疗器械维修的社会化问题已被提上了议事日程,虽成本较低但风险较大。
2.1.8 报废
要确定标准的技术鉴定程序和分级审批程序。
2.1.9 信息和档案管理
(1)按国家《医疗器械分类目录》进行信息的收集和归档;(2)将医疗器械分为:医疗设备、手术器械、医用耗材、体外试剂、病房用具和医疗工程,在此基础上进行分类建档、管理,管理原则是按I、II和III类进行,以确保医疗质量。
2.1.10 计量
加强医学计量监督管理是卫生法规建设的主要内容,也是提高医疗水平、促进医学技术发展的必要手段。医院应将计量工作纳入年度工作计划,加强法律、法规等文件的宣传教育,增强法制观念,对于计量检定不合格的设备应严禁使用,强制检定器具损坏修复后必须进行计量检定。对于设备陈旧老化、超过使用年限,经计量检定不合格的设备应进行报废处理;对超过使用年限,但计量技术指标仍然合格的设备应缩短计量检定周期,确保使用设备的良好运行。
2.1.11 不良事件监测与报告
医疗设备不良事件是指获准上市的、合格的医疗设备在正常使用情况下发生的导致或可能导致人体伤害的任何与医疗设备预期效果无关的有害事件。伤害事件分一般伤害与严重伤害。严重伤害的含义是指下列情况之一:(1)危及生命;(2)导致机体功能的永久性伤害或机体结构永久性损伤;(3)必须采取医疗措施才能避免的永久性伤害或损伤。
2.2 临床医学工程学要求
前面简述了临床医学工程学的基本内容,随着医院的发展,对该学科提出了更高的要求,主要包括以下几方面:(1)医疗器械质量安全控制的基本原则是:标准是基础,计量技术是手段,医疗器械的质量安全是目的。内容包括:①例行强检;②验收检测(新设备);③状态检测(日常工作之一);④稳定性检测(日常工作之二);⑤维修后检测(日常工作之三)。(2)充分发挥医疗器械的现有功能的基本原则是:用技术和管理手段保障设备正常和有效运行。(3)积极改进医疗器械的现有功能的基本原则是:应用新技术新方法优化现有性能。(4)积极开发医疗器械的新功能的基本原则是:应用新技术新方法拓展其新的应用领域。(5)医疗器械的临床试验。
上述要求,往往受人员水平、硬件条件和管理水平的影响,有一定难度,但通过努力在一定程度上是能够达到的。
2.3 临床医学工程学高级阶段内容
为满足医院医疗、教学和科研的需要,对临床医学工程学科提出了更高的要求,也即设计或开发新设备、新器械和新耗材。是该学科的努力方向。
关键词 毫米波;生物雷达;生命体征采集
中图分类号 R45 文献标识码 A 文章编号 1674-6708(2016)172-0168-01
生命体征是用来判断病人的病情轻重和危急程度的指征,主要包括心率、脉搏、血压、呼吸、瞳孔和角膜反射的改变等。其中体温、呼吸、脉搏和血压被称为人体四大生命体征。在医院临床诊疗过程中,医护人员不但要全面了解生命体征的意义,还要及时地掌握病人的生命体征的变化,以便及时地采取有效的措施进行救治[ 1 ]。
本文分析了临床生命体征的重要性及当前医院临床生命体征采集在特殊情况下的问题,提出一种临床非接触式采集生命体征方式,作为临床护理生命体征采集和监护的另一种思路和尝试,是临床护理的一次探索和一种新流程的研究。
1 特殊情况临床生命体征采集的难度及问题
在临床护理工作中,目前生命体征检测最常见的方式就是通过电极或者传感器接触人体采集信号,但是对于急诊抢救病人、情绪不稳定病人、大面积烧伤病人等特殊患者,接触式采集生命体征难以及时、直接进行,并且容易对人体施加一定刺激,既给患者造成痛苦,又容易影响检测结果的准确性。
因此,部分临床科室,例如烧伤科、抢救室、重症监护室急需增加非接触式的生命体征监测和采集手段。从近几年国内外在医疗行业物联网投入和物联网手持终端的发展可以看出,基于物联网的体征检测和监测向着更加安全智能化方向发展,进一步减少病人刺激,降低体征数据录入差错率,非接触性生命体征检测和监测未来阶段将会是将来的发展趋势。毫米波生物雷达技术的发展,为临床此类需求的实现提供了技术支持。
2 毫米波技术及其发展
毫米波位于射频高端,超宽带雷达生命探测体质具有较大的相对带宽,毫米波超宽带生物雷达综合运用了雷达技术、电子技术、计算机技术、生物医学工程技术,隔一定厚度的介质(如空气、衣服、墙壁、废墟等)、在不接触人体的条件下提取一定距离上人体微弱生命特征信号(如呼吸、心跳、血流、肠蠕动等),对经人体反射后的回波信号进行解调、积分、放大、滤波等处理,可得到与被测人体生命特征相关的参数。
生物雷达技术近年来发展迅速[ 2 ],国内进行超宽带雷达研究主要用作传感器来检测运动的目标而作为报警器使用,并提及该体制的雷达能够应用于医学领域。生物雷达的研究主要集中在两个方面:一是研究生命探测,即关注检测区域内是否存在生命,这一方面国内与国外研究进展基本保持同步;二是研究生命体及其器官的活动与探测到的生理信息间的关系,即关注生命体状况。对生命探测研究,包括生物雷达探测方式和生命信号的提取等,已取得较好进展,在临床监护方面具有特殊的应用价值[3]。
3 毫米波技术在临床应用的探索
无锡市第三人民医院采用毫米波技术,对超宽带生物雷达在临床采集生命体征的应用进行了探索。
3.1 系统设计
毫米波生物雷达性能指标:频率24G;探测角度左右70°、上下30°;采样间隔3s;连接方式为串口,波特率:115200;整体电流450mA;功耗2.7W,探测信号功率1W。
整个装置包括雷达天线、毫米波雷达前端、信号检测与处理电路、数据采集与传输电路、串口连接笔记本电脑显示。采集的信号经模拟电路滤波和多级放大后,接入数字处理电路中经后续处理,得到呼吸和心跳的波形,最后传输到电脑显示。
3.2 实验对象
在知情并征得同意的前提下,请无锡市第三人民医院肝胆外科病区5位患者作为测试对象,其中三男两女,平均年龄为47岁,体内无起搏装置。
3.3 实验方法
测试者采用坐姿测试,分别正前方0.5m、0.7m处放置生物雷达,高度与坐姿时人体心脏高度一致,测试开始前测试者先静坐3min,保证测试数据稳定。测试的同时进行接触式心律采集,其数值做为标准值进行比较。
3.4 实验结果
依据测试对象、距离和测试时间不同,测试数据共23组,其中距离0.5m测试17组,获取呼吸和心跳有效数据各211个;距离0.7m测试6组,获取呼吸和心跳有效数据各60个。数据汇总如表1。
3.5 讨论分析
从测试数据可以看出:
1)本文临床测试采集的数据基本达到实验要求,可非接触式连续采集呼吸和心跳的生命体征数值。
2)原理上,心跳引起的体动大大小于呼吸引起的体动,且两者都为低频信号,存在重叠,所以心跳监测难度较大。本次实验,心跳测量值较好符合接触性测量值,和接触性测量值相比较,误差值在正负两端基本呈现平均分布的状态。
3)心跳和呼吸的测量值准确性,和测试距离关系较大,随着距离的增加,误差也快速增加。
4)从测量情况看,在测量过程中,测量对象在静止时测量精度较高,有动作时误差变大,数值波动较大,甚至出现部分数据获取不到的情况,这在两种距离的测量中都出现过。在临床环境中,由于监测对象的位置、角度、体动状态的不可预测性,此方式暂时还不能代替接触式监护,直接应用到临床实际。
4 结论
利用毫米波雷达技术进行非接触方式的生命体征采集,在医院临床进行测试研究,实现了非接触生命体征自动采集的流程,为今后进一步临床应用及推广打下基础。
目前,由于技术限制,在测试过程中,测试对象的距离、角度、状态都会影响测量数据的精确性,现在研究的成果在临床测试误差较大,设备测量精度和环境要求暂时还达不到临床使用标准。
采用毫米波生物雷达技术非接触采集生命体征,目前精度和稳定性还比不上传统接触式生命体征采集,还有很多组件、功能和算法需要继续优化。但随着硬件技术的不断提高和信号处理能力的不断增强,采集的信号经处理会有较好的效果。非接触临床监护作为生物雷达技术的分支领域,由于其非接触、无干扰、无约束等优点,非接触生理监护在未来的临床应用中必然存在广泛的应用前景[4]。
参考文献
[1]路国华,王健琪,杨国胜,等.一种人体生命体征检测的新方法[J].北京生物医学工程,2001,20(4):275-278.
[2]张杨,焦腾,荆西京,等.生物雷达技术的研究现状与新进展[J].信息化研究,2010(10):6-10.