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生物医学工程概括范文1
1实验教学在创新型人才培养中的作用
创新是民族进步的灵魂,培养创新型人才是高等教育的根本任务。就高等学校而言,创新能力培养是随着新一轮技术革命和知识经济的来临,社会经济、文化发展对高级专门人才所应具有的特征提出的新要求。创新型人才具备的素质概括起来应该具有以下几个方面的能力:与人合作、共事和沟通的能力;分析、批判和发现的能力;参与、分享和表达的能力等等[2,3]。实验教学作为高等教育的重要环节,是提高学生实践能力的重要途径,对学生创新能力的培养起着更为重要的作用。实验教学的目的是帮助学生掌握实验的基本技能、提高学生实际的动手能力、加深学生对所学理论知识的理解。在此基础上,实验教学可以引导学生通过实验发现问题、分析问题,通过对实验数据的分析处理,从实践的探索中找到解决问题的方法。同时,帮助学生在实验的基础上,发现新方法,探索新观点,掌握新技术。实验教学的根本目的就是培养学生的创新能力。因此,电子学实验教学体系建设必须以培养学生的创新能力为目标[4]。
2电子学实验教学改革实践
围绕创新教育的目标,我们从实验教学方法、实验教材、实验教学内容、实验设备管理和实验教学场地等多方面积极探讨电子学实验教学改革并加以实践。
2.1改进实验教学方法,更新实验教材
传统的电子学实验教学方法突出“验证性”,主要是老师指导学生做实验,目的是为了验证某一定理或结论。实验过程一般是老师首先介绍实验的目的和实验器材的使用方法,然后把实验涉及到电路做相关的讲解,然后学生开始搭建电路,测量实验数据。通过验证性实验可以更好的反馈学生学到的理论知识,但这种实验方法也很容易让学生产生依赖性,学生只是根据老师的讲解机械的操作,学生很少去想实验为什么这样做,有没有更好的方案,在实验过程中一直处于被动地位,不利于学生创造性的发挥。因此,我们逐步改变老师在实验中的角色,突出学生在实验中的主体地位,老师由传统的讲解者、传递者、灌输者转变为学生学习的指导者、帮助者、促进者。老师把主要精力由传递知识转化到如何教导学生自己学习的方法上,指导学生动的“从哪里”和“怎么样”获得自己所需要的知识,掌握获得知识的工具和处理获取信息的方法,不断激发和培养学生学习的积极性和主动性。同时,在基于注重基础、强化实践的原则下,针对医学院校工科专业的特点与实际需求,我们在2011年编写了清华大学出版社十二五规划教材《电子学实验教程》,以利于因材施教[5]。
2.2优化实验教学内容,培养学生创新能力
随着电子技术的飞速发展,电子的新技术、新知识、新产品不断涌现。面向电子技术发展的方向,我们更新电子学实验教学大纲,优化实验教学内容。降低了电子学实验中验证型实验的比重,逐步将实验分为基础验证型试验、设计型试验和研究型实验三部分。在设计型实验中老师根据专业特点提供一些设计课题,只给出实验的任务和设计原理,提供一定的参考电路和参考资料,由学生根据要求自行设计电路,并组装调试完成。学生可以根据自己的情况选择难易不同的实验项目进行设计。学生在实验过程中首先利用计算机仿真软件对电路进行分析和设计,然后根据设计、完成电路,最后利用实验仪器对电路进行测量和调试,在设计性实验的过程中提高学生独立思考的能力;在研究型实验中老师根据课程内容和学科发展,提出若干研究主题,并向学生介绍这些主题的基本情况和研究背景,学生可根据自己兴趣自由选题。在老师的指导下,学生通过查阅资料进行综合性的研究分析,给出主题的研究策略,提交研究论文。研究型实验主要是为了发挥学生在学习中的主体作用、扩宽学生的知识面、培养学生思考创新的能力,对学生综合素质的提高起到了积极的作用。在辅导学习进行研究型实验同时,辅导老师也可以更好的掌握本专业的发展方向和发展动态,提高自身的业务水平[6,7]。
2.3建立预约开放式的实验室管理模式
为保障电子学实验教学改革的顺利进行,我们建立了预约开放式的实验室教学管理模式。电子学实验中心配备专职的实验教学人员,实行实验室预约开放制度,学生通过电话或网络提前预约实验时间和实验内容,实验室提供实验设备、实验材料和技术资料,同时提供相应的指导或协助,从而充分利用实验室资源,提高学生动手能力,培养学生创新精神。充分利用学校构建的教学平台系统,学生可以在教学平台中找到所有实验室设备、教学多媒体课件的资料。同时,指导学生使用学校购买的中国期刊全文数据库、超星电子图书馆、万方数据知识服务平台等资料数据库,扩宽学生视野,有效补充电子学教材和实验室资料的不足。基于教学平台,建立实验预约与教学管理网络平台,有效地提高实验室的利用效率、管理水平和管理效果[8,9]。
2.4实行实验课程学分制
传统的实验教学模式中,我们通常将学生的考勤和实验报告作为评定学生实验成绩的主要依据。导致一些学生过分重视实验数据的准确性,忽略了做实验本身的目的是培养自己的实践能力,而不是片面地追求实验数据与理论的误差。同时由于实验成绩在课程最终评定成绩所占比例较低,也造成一些学生不认真对待实验,或是直接抄袭其他同学的实验数据。因此,我们将电子技术学实验课程与理论课程分离,将实验单独设课(2学分),引起学生的足够重视。同时,改变依靠实验报告评定成绩的该方法,从多方面考察学生的实验能力来评定学生实验课程的成绩。首先,采取抽取选题的方式进行实际能力操作的考核,这部分成绩占实验总成绩的60%;然后,以设计性实验和综合性实验的报告来考察学生综合利用所学知识和科研工作能力的依据,根据报告质量给定成绩占25%;最后将平时考勤和实验报告的成绩占实验总成绩的15%。通过考试改革使学生进一步认识到实验课程的重要性,而不是仅仅将实验课看做理论课的附属[10]。
3电子学实验教学改革实践效果
在实验教学改革的过程,我们明确教学思路,秉承着实验的一个重要特点“动手、观察、思考、感悟、发现”。不段提高电子学实验教学的质量,取得了明显成效。通过实验教学可以帮助学生巩固和加深理解所学的原理知识(表1所示为(2005级~2008级)生物医学工程本科电子技术学理论课程考试成绩统计表),同时,开阔了学生的视野、增强了学生的兴趣、提高了学生的动手能力和科研能力,学生从事电子学技术应用研究的兴趣有了空前的提高,学生科技活动也空前活跃。生物医学工程本科专业学生在山东省第五届~第八届大学生机电产品创新设计竞赛和第十二届“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛中取得了优异的成绩,多次荣获一等奖[11]。
生物医学工程概括范文2
【关键词】 现代 电子技术 医院 医学 精密设备
科学技术的发展是一个载体,承载着医学技术和电子技术双方面的发展,而这两个专业的结合,也助力医学精密仪器的完善。即使这是两个单独的学科,但这两个学科也是相辅相成的。所以说,现如今电子医用设备在医院具有着广泛的应用。
一、对于电子医学的概述
电子医学是一种学科,这种学科不是单一的,而是综合了有关医学、电子技术学科、工程学科等等多种学科有关知识而诞生的一种新学科。[1]这门学科在一九五零年前后成为了一门单独的研究学科,尤其是当电子学的蓬勃发展,使得医学使用的仪器精确到分子等级,更加让医学仪器更加的精密。
二、现代电子技术在医院精密设备中的应用类型
现如今电子技术的发展已经是有目共睹,凭借方便携带和最低功能耗电量的优点,这种技术手段已经完全突破了以往“医用”定义的约束,除了生病了之后要看医生,现在的医院已经深入到家庭之中,目的也比仅仅是看病,也可能是保健。同时,这种电子技术制造出的仪器除了用于家庭之外,在医院使用在精密的仪器中,也可以增强检测的精确度,从而提升医疗的水平,从而造福患者。那么,这种电子技术在实际中都应用在哪些方面呢?
2.1 传感技术在精密医用仪器中的应用
电子传感技术是一种新兴的电子科学技术,可以制作成为传感器,这种仪器是一种能够感应到或者应和需要测量物质的物理性能,并且遵照其中的一些程序把这种物理性能转化成为一种可以识别的信号。[2]这种信号可以提供数据,并且把这些数据输入到计算机当中,让计算机对于这些数据进行检测、调控,也是测量体系中的一种先前仪器,这种仪器是由理、化、生、医学、通信科学等等多种学科穿插而制作成的新型高等科技产物,通过这种仪器而输出的物理量可以进行精密的分析,最后对于患者着身体素质有着一定的判断。
利用这种技术,可以制作成一种生物芯片,这种芯片是聚集了数百万的生命信号,能够对于不同生物映射出不同的反应,有着多种多样的操作性能(比如说样品取得、生物和化学反应、细胞亲和度测验等等),能够对于脱氧核糖核酸或者是核糖核酸分子、蛋白分子、生物中的存活的细胞或者是生物或者人的软组织以最快的速度进行分析的微型器件,也可以概括成为在芯片上的微型实验室。[3]这个芯片所用的材料可以采用诸如硅之类的半导体常用的材料,也可以是其他材料,比如说玻璃、塑料等非金属材料。不光是医学,传感器这种技术已经在各种领域都进行这广泛使用,为人类造福。
2.2 全新无线网络数据通信技术在医学精密仪器中的使用
全新无线网络数据通信技术又称为zigbee技术,这种技术是一种距离比较近的、操作非常简单、功能消耗非常低、速率非常低、成本非常低的双向无线沟通的电子技术。一般应用在距离比较短、功率消耗相对来说非常低而且传播速度不是非常快的多种多样的仪器之中,达到传播数据的目的,或者是应用于具有一定周期循环的数据、有间隔的数据和不需要太多反应时间的数据。[4]普遍来说,伴随着沟通需要距离的加大,仪器的复杂程度、功能消耗或者说成本也在进一步的提升,所以就现如今来讲,全新无线网络数据通信技术还是非常实用的。
在医学环境里面,全新无线网络数据通信技术一般使用于时间比较长的护理工作中,可以利用这种技术制造出医学工具来增进医护工作者和患者的沟通,让医护人员即使不整天守在患者的床边,也能及时的掌握患者患病的数据,从而对于患者有着最好的治疗效果。这属于一种远程进行监督护理的方法,可以对患者进行监督和管理、行动进行监督和管理、对于安全进行监督和管理等等,在时间和空间上都为医患双方都提供的便利。
全新无线网络数据通信技术应用在患者活动的环境中,能够让患者脱离自动监控装置的管束,从而给予患者最大的行动能力。同时,这种技术也可以应用于多种医疗产品中,以更好的传递数据和信息。
2.3 电子技术在家庭方便携带的医疗仪器中的广泛应用
医院最想要使用的仪器就是对于健康可以随时进行检测的无线仪器,运用无线电网络技术或者是蓝牙等通信技术,让患病的人可以随时随地都能够携带这种仪器,从而可以进行自己的日常生活,携带在身上的无线传感网络具有着十分低的价格和动手操作性能,一般不会收到干扰,并且具有很低的功率。拥有这样的仪器就意味着患者再也不用进行住院治疗,就可以随时的让医生进行检测。但是这种仪器需要非常的精确,才能得到完美的实施,所以要完全依靠电子技术的支持。[5]
除了检测数据、远程监控患者之外,医院在病人身体检查方面要应用的仪器也需要非常的精密,这样才能更好的对于患者的病情记性全面的把握,从而对症下药,还患者一个健康。
三、现代电子技术在医院精密设备中的应用的现状和发展前景
电子技术所制造的医院精密仪器可以应用与医学的各方各面,比如说检测、放射科、远程监控等等,把各种各样的电子技术使用在最前沿的医学仪器的开发当中,比如说要让x光使用仪器的功能提高,就可以让其分辨率增高,要让医学仪器更加的清晰,从而完全让患者病变的部位显示出来,就可以采用让对比度升高或者是采用灰阶的模式,这样才能让患者所因为医学检查所受到的伤害减少,也在减少仪器体积的同时增加检验的精确度。[6]这种电子设备就可以使用在核磁共振成像、超声波诊断设备、电子窥镜设备等等上面。
现在的电子技术应用于医院精确仪器设备中,可以提供更多患者的身体信息,是现如今在医学上应用最广泛的使用仪器,这些精密仪器包含心电图仪器、脑电波仪器、胃电仪器等等对于人体生理信号的仪器,在这些仪器中可以检测到人体的体内温度、脉搏数、血压、血糖等等。电子技术在医学精密仪器上的应用也让现如今医学诊治技术产生了多种分支的局面,凭借多种多样物理原因诊治的设备,在临床上面也起到了非常重要的作用,也有着十分广泛的应用。
四、结束语
电子技术越来越多的应用于医学仪器,这是一个好的现象,但这即使一个医学发展的机遇,也是一项对安全的挑战。对于这些精密仪器要做好使用和管理,因为我们国家对于这些医学仪器的安全性能没有予以足够的重视,在安全使用方面也没有一定的管理制度,所以要加大管理力度,让电子技术在医疗设备的应用成为患者的福音。
参 考 文 献
[1] 张慧. 医学高职医疗仪器维修技术专业《电子技术》课程改革效果初探[J]. 沙洋师范高等专科学校学报,2010,11(6):41-43
[2] 钟丽莎,李佳凌,黄志伟,曹高飞,肖波. 生物医学工程专业“电子技术课程设计”教学改革初探[J]. 福建电脑. 2013(1):169-169,168
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生物医学工程概括范文3
关键词:医院信息 数据挖掘 概念 探究
中图分类号:TP311.13 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2016)05-0000-00
近年来,随着计算机信息技术的迅猛发展,计算机信息技术在医学领域的广泛应用,为医学领域注入了新的生命力和活力。同时生物医学工程研究的快速发展,为医用测量仪器技术的进步奠定了坚实的基础。医院数据主要是各类医疗保健数据,例如病案数据、体检资料以及医药人才资源等数据,这些数据作为医院重要资料,对提升医疗水平具有十分重要的作用。数据挖掘又被称为资料勘探和数据采矿,主要是通过对每个数据的分析,从数据分析中找出其规律,一般可以将数据挖掘分为三个步骤,分别为数据准备、规律寻找以及规律表示。数据挖掘技术在医院信息管理中的应用,为医院创造了良好的社会效益和经济效益,利用医院相关数据资源的分析,可以为医院制定科学的发展规划和管理策略提供科学的理论依据,有效降低了医院的运营成本,对促进医院实现可持续发展目标具有十分重要的。
1 数据挖掘的基本概述
随着计算机信息技术的迅猛发展,使得数据库的容量越来越大,海量数据库中蕴藏了大量的具有参考性和的信息,这些信息为制定决策规划提供了科学的理论依据。计算机信息技术广泛应用于医学领域,实现了对医院信息数据的分析和积累,对制定医院管理策略奠定了坚实的基础,为实现医院可持续发展目标提供了充分的保障。
数据挖掘通常与计算机科学有关,通过计算机技术进行数据统计、分析处理以及情报检索。所以数据挖掘与数据库具有非常紧密的关系,主要应用于统计学知识发现方法从大量、不完全以及随机数据中,提取隐含在其中的可利用的信息的处理过程。其中,发现知识的方法可以使数学的,也可以是非数学的,将获取的知识应用于信息管理、过程控制以及数据自身维护,对实现数据发掘目标具有十分重要的作用。
统计学在数据挖掘中占据着非常重要的地位,主要是因为数据挖掘借用了统计学的思想和方法,数据挖掘技术中的理论方法,很多都是从统计理论发展而来。数据挖掘为统计学提供了一个新的应用领域,为统计学的进一步发展创造了巨大动力。数据挖掘常用方法主要包括分类、回归分析、神经网络方法以及Web数据挖掘等,这些方法可以从各个角度对数据进行深入的分析和挖掘。数据挖掘的步骤可以概括为八个方面,分别为理解数据和数据的来源、获取相关知识与技术、整合与检查数据、去除错误或不一致的数据、建立模型和建设、实际数据挖掘工作、测试和验证挖掘结果以及解释和应用,从数据挖掘的步骤可以看出,进行数据挖掘需要进行大量的准备与规划工作,只有进行充分的准备、规划工作,才能为数据挖掘最终目标的实现提供充分的保障。
2 医院信息数据挖掘及实现技术的探索
2.1 医院信息数据挖掘以及实现技术的应用现状
计算机信息技术在医院的广泛应用,对医院海量信息数据资源的分析和整理,对制定医院科学发展规划和提升医院医疗水平具有十分重要的作用。但是,目前我国医院信息系统还存在一些问题,这些问题的存在对数据管理和数据挖掘技术目标的实现形成了极为不利的影响作用。主要是因为数据分散和数字鸿沟的存在,其中数据分散指的是医院应用软件系统相互独立,无法直接交换数据,导致信息数据共享性比较差,对医院医疗水平的提升会形成极为不利的影响作用。而数字鸿沟则主要是因为数据挖掘对数据进行采集的时候,需要对不同结构的数据进行连接,在数据连接过程中会涉及到数据类型的转换和字符编码的转换,由于数据类型转换不畅,导致数据真实性和可靠性出现问题,对医院数据信息的利用也会形成极为不利的影响作用。
2.2 医院信息数据挖掘及实现技术的探索
医院信息数据挖掘技术的发展,形成了非常多成熟的软件产品,将这些软件产品应用于医院信息管理中,可以真正实现数据统计各种算法。尤其是随着医院信息化标准的政策出台和实现,有效提高了数据挖掘技术实现的可行性,对医院医疗水平进一步提升奠定了坚实的基础。以医院相关数据EXCEL文件为数据源,实现数据的采集和获取计算结果,从而实现整合SPSS Clementine的重要目标。研究表明,数据挖掘技术主要由3个层次和4个软件组成,其中,操作系统指的是用JAVA语言进行开发,运行于Windows操作系统之上,基础软件主要是由SPSS Clementine和JAVA平台组成,利用SPSS Clementine对数据进行分析,再根据指定要求对数据进行计算和分析,从而获得具有可参考性的分析结果。而应用层则指的是通过用户操作和调用其他应用程序模块,控制、完成整个数据挖掘计算的分析过程,为医院制定规划策略和提升医疗水平奠定坚实的基础。
3 结语
综上所述,医院信息数据挖掘及实现技术的探索,将数据挖掘技术应用于医院信息管理中,可以为医院制定规划策略提供科学的理论依据,也可以为医院医疗水平的提升奠定坚实的基础,从而真正实现医院可持续发展目标。
参考文献
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[2] 宁维赛,林亚忠,林顺和等.商业智能在医院辅助决策系统中的应用与实践[J].中国数字医学,2014(1):41-43.
生物医学工程概括范文4
1更新教学理念
超声医学是一个年轻的专业,又是一个发展迅速的专业。随着超声医学在临床的广泛应用和价值的不断提高,本、专科及超声医学继续教育中超声专业的教学内容有不断增加的趋势,充分利用有限的时间,给学生介绍本学科各种技术的成像原理,显示疾病的手段和临床应用,让学生全面了解本学科的各种先进技术和每一种技术的临床应用范围以及超声医学的新进展,可以激发学生的学习兴趣和求知欲望。
2注重培养学生的临床思维能力
超声诊断是通过对图像进行观察分析,从而做出疾病诊断。妇产科超声图像比较复杂,怎样才能对复杂的图像进行正确分析从而诊断疾病,除了必须掌握解剖学、病理学、组织学等医学基础及超声成像基础知识外,还必须掌握妇产科学及妇产科急诊等临床相关学科的知识,掌握妇产科病史的采集方法,具备一定的临床思维。超声诊断的临床思维特点是以形态学思维为主导,经过分析概括后形成解剖和病理的概念,再结合临床资料分析、判断,对疾病做出诊断。因此,必须注重培养学生的临床思维能力,以便使学生在超声检查时能够结合临床资料进行综合分析判断。
3加强多媒体课件的应用
近年来,随着超声影像技术的日益数字化,多媒体课件的制作也日益简单,这为超声医学影像教学提供了极为有利的条件[1]。教师在课堂上可以通过多媒体给学生形象地演示超声影像课件、对照大体解剖图谱及典型病例图像等,教学省时省力、学生易懂易记,且资料齐全详尽,内容形象直观,达到了事半功倍的效果。例如,讲解卵巢良性畸胎瘤,其声像图错综复杂,除了表现卵巢囊肿的特征外,由于其内容物的含量及分布不同造成了畸胎瘤的各种不同声像图特征都具有特异性。先复习畸胎瘤的组织学来源,再讲解其典型的声像图,如星花征、类实质性、脂液分层、面团征等,生动形象,化繁为简,学生看后过目不忘,教学效果得以极大改善;同时,这在客观上也提高了授课教师的综合能力,教师必须广泛了解国内外相关学科的新进展,并结合自己的临床知识精心备课,认真做好多媒体课件,才能进行主次分明、内容详尽的讲解,并适时更新,以提高课堂效率。
4与相关学科紧密结合
妇产科超声诊断的基础是妇产科学、解剖学、组织学、病理学,如果没有妇产科学知识,超声科医师就对疾病的发展、转归认识不足,漏诊率高;如果没有解剖学知识,超声科医师就无法准确获取超声图像;如果没有组织学、病理学知识,超声科医师就无法对病变进行准确诊断,造成“知其然不知其所以然”的结果。在讲授每一章节前都应指导学生对相关的妇产科学、解剖学、组织病理学知识进行复习,同时注意指出部分超声解剖内容与大体解剖内容的差别,这样有利于学生建立整体概念和空间概念,有利于这部分内容的学习。在讲授每一种疾病的超声声像图时都应结合其病理学进行讲解。同一种疾病会有不同的病理结构,其超声声像图也会有所不同,要着重讲解这些内容,加深学生对图像理解的深度。超声知识与临床知识的结合也非常重要,钱林学[2]提出“临床知识是理解超声图像的钥匙”,讲解图像内容要结合临床诊断知识,可进一步加深学生对某一疾病超声图像的理解和对超声知识的记忆。此外,超声图像与其他影像学图像的结合教学也很重要,多种影像进行比较就是一种特别的教学手段,不仅可将同一种疾病显示的不同影像图像进行对比,还可将不同检查方法进行比较,从而总结出某类疾病的最佳检查手段。超声不是一门孤立的学科,通过将超声知识、基础知识、临床知识以及其他影像学知识结合起来讲解,可以使学生融会贯通,增强横向思维能力,用联系的、发展的眼光看待疾病,增强对疾病的整体认识,加深对所学内容的理解和掌握。
5加强师资培养
师资力量是衡量教学水平的重要标准之一,在教学中占有举足轻重的地位。培养教师使其不仅具有扎实的超声医学知识,而且还要及时掌握新技术,同时具备扎实的临床基础、影像医学中其他专业的知识(如放射学、核医学等)。定期参加由临床、放射、超声、病理等多学科组成的联合讨论,使得超声科医师具有完整的、系统的、不断扩展更新的知识体系,从而培养出一支具有丰富的超声医学、临床实践及教学经验的高素质医师队伍。
6提高学生的外语水平,强化其科研意识
生物医学工程概括范文5
【摘要】 本文将当前国内外主要止血材料进行了分类,简要概括这些材料性能及特点,并介绍了一些国内外常用的战创伤止血敷料,分析当前止血敷料的研究现状,并展望未来止血敷料的发展,为使用者了解应用止血敷料提供参考。
【关键词】 创伤;战伤;止血;敷料
Abstract: In the following article,the major haemostatic materials both at home and abroad are clearly classified,and the functions and features of these materials are briefly summarized.Moreover,it presents the introductions of some common haemostatic dressings for war injury,the analysis of the latest research results and the prospect of haemostatic dressing.This article provides reference to those who need to know about the application of the haemostatic dressing.
Key words:trauma;war injury;haemostasis;dressing
失血是战伤伤员死亡最重要的原因之一,一般分为体内出血和体外出血,体内出血大部分是因为脏器破裂,体外出血基本是由于动静脉损伤。如果能及时有效地止血,对挽救伤员生命,稳定伤情,为后续治疗创造条件十分重要[1]。而敷料作为止血材料,是指盖在伤口上、有保护作用的覆盖物,可以协助控制出血,防止感染并吸收分泌物,止血敷料对于及时止血有着重要的意义。本文就当前常用的止血敷料作简要综述。
1 止血材料的分类
1.1 传统棉制品材料 一种简单的脱脂棉、纱布,经过灭菌后使用,加压止血,其历史最长,用量最大[2],价格低廉,使用方便,但只对创面起物理保护作用,没有凝血因子,且容易黏连创面。
1.2 生物医用高分子材料 所谓高分子一般是指由许多重复单元共价连接而成、分子量很大的一类大分子,相关材料也称为聚合物,往往具有黏弹性。医用高分子材料属于一种特殊的功能高分子材料,通常用于对生物体进行诊断、治疗以及替换或修复、合成或再生损伤组织和器官,它分为天然生物材料和合成高分子材料。
1.2.1 天然生物材料 从自然界现有的动、植物体中提取的天然活性高分子,如甲壳类、昆虫类动物体中提取甲壳质壳聚糖纤维,从海藻植物中提取的海藻酸盐,蚕丝经再生制得的丝素纤维与丝素膜等,这些纤维有很高的生物功能和生物适应性,在保护伤口、加速创面愈合方面有强大优势,无毒、无刺激性,有良好的血液、组织相容性[3]。其中海藻钙敷料是由柔软的海藻与酸钙纤维制成,顺应性好,与血液和伤口分泌物中的钠盐接触时,即转化为一种凝胶物质,对控制渗血非常有效[4]。
1.2.2 合成高分子材料 通过选用不同成分聚合物和添加剂,改变表面活性状态等方法,进一步改善其抗血栓性和耐久性,从而获得高度可靠和适当有机反应的生物合成高分子材料,包括聚酰胺、聚氧树脂、聚乙烯、硅橡胶、硅凝胶等。其中凝胶材料有3层结构,内层类似高分子材料,中层为塑料薄膜,外裹一层胶合材料,含有止血因子,对渗血有良好控制作用[4],局部刺激和疼痛相对较小。
1.3 人工纤维蛋白敷料 是一种人工合成的纤维蛋白敷料,纤维蛋白是一种高度不溶的蛋白质多聚体,是像细针一样的晶状物,而纤维蛋白原是发现最早的一种凝血因子,在肝脏中合成后进入血浆,以溶解形式存在,每100ml人血浆中含量约0.3g。纤维蛋白原转变为纤维蛋白是整个凝血过程最基本的变化,它经历三个环节:纤维蛋白原的水解;纤维蛋白单体的聚集;血凝块形成。纤维蛋白止血敷料是比较简单、实用的止血方法[5],人工纤维蛋白含有凝血因子,能够更好地起到止血的作用,避免从人体血浆中提取纤维蛋白原。
1.4 矿物质敷料 是一种从天然矿物或人工合成物质中提取的分子筛物质,如沸石、石墨、无机生物活性玻璃材料等[6],它具有优良的吸附性和引流性,无毒、无害、无过敏反应,能迅速止血,中和渗出液并有抗炎、抑菌、抗菌的作用,诱导上皮再生。
1.5 液体类敷料 液体敷料可采用喷涂、刷涂或其他方法薄薄地将其涂覆在皮肤上作为保护层或药物载体,包括α氰基丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸烷氧基酯类、纳米壳聚糖颗粒喷雾敷料等[6],具有防水、透气、成膜稳定、不易污染等特点,使用时不受伤口面积、部位、形状限制。
1.6 金属类敷料 金属类敷料主要有银敷料、锌敷料和铝敷料。其做法有:金属与纤维混织;用含有金属离子的溶液处理纤维;真空蒸镀法,在敷料表面镀一层金属膜;把金属混合在黏合剂中。金属材料与伤口湿润环境接触时,可不断释放金属离子,形成一种有利于伤口愈合的生理环境,不黏创面。
2 国外几种常用的止血敷料
2.1 Liquid FS止血敷料 即液态纤维蛋白密封剂,它是一种包含氢氧化物的干冻生物制剂[7],使用时需要解冻,时间大约1分钟,它不能控制大面积的静脉出血和高压力的动脉出血,因为大量的出血将稀释冲掉药品。
2.2 DFSD止血敷料 即固态纤维蛋白密封敷料,是为了弥补液态纤维蛋白密封剂的不足而设计的,更加柔软且具有弹性,能贴附在任何形状的伤口上,使其在2~3分钟内形成纤维蛋白凝块,达到止血目的[8],在减少失血量、提高存活率方面比液态更具优越性。
2.3 QuikClot敷料 是一种从沸石或沸石类似的天然或人工硅酸盐中提取的分子筛物质[9],是一种强力吸收剂,可选择性吸收多种气体和液体,也可吸收血液中的水分。其止血机制非常简单,它就像一块超级海绵,能短时间内吸收伤口流出血液中的水分,不吸收红细胞、血小板和其他凝血因子,使凝血因子浓缩并立即发挥止血作用,吸收同时还释放一定热量,使伤口感觉微麻,不仅镇痛而且还加强止血效果。在伊拉克战场得到广泛运用。美专家认为:QuikClot敷料的出现彻底改变了130多年来外伤止血效果不佳的局面。
2.4 HemCon止血敷料 它的主要成分是壳多糖(chitosan),此种绷带设计供军队战斗使用,甚至在极其恶劣的天气和地形亦可使用。它可使伤口形成结实的有黏附性血块,而后转运伤员,此绷带制成适宜大小,以塑料膜为被衬层,撕去容易,数分钟内可止住大出血。直至目前为止,HemCon已发运了超过13000条绷带,在伊拉克和阿富汗被特种部队首先使用。
2.5 Silverlon抗微生物敷料 是在尼龙纤维上利用合浸方式,使银颗粒附着在纤维表面,是一种金属类敷料。它的抗菌谱广,能有效抑制对抗生素有抗药性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和顽固细菌,低过敏性,能减小疼痛和瘢痕,价格便宜。
2.6 Costasis喷雾剂 是一种内含牛结缔组织胶原蛋白和凝血酶的敷料[10],内含4个重要的血液凝血因子:胶原、凝血酶、患者自身的血小板和纤维蛋白原,喷于创面后形成一层胶膜,不仅可以促进凝血,还能被组织吸收,且不需包扎[11]。
2.7 Biohemostat止血敷料 是一种控制高压出血的敷料[12],成本低廉、柔软、有良好的弹性和亲水性,预期能取代止血带治疗枪弹伤和穿刺伤。Biohemostat贴附在伤口表面,其专有聚合物可在180秒内吸收超过它自身重量1000倍的分泌物,由于敷料的快速膨胀扩张,在出血部位造成反压力,迅速止血。
3 国内几种常用的止血敷料
3.1 聚乙烯海绵[2] 含有一种具有生物相溶性、吸水、吸油性的聚乙烯醇(PVA),不含纤维,黏着力强、耐水、弹性好、有广泛的吸收性,是一种好的密封材料。但容易黏连创面,引起二次损伤[13]。
3.2 泡沫塑料绷带[2] 在聚氯乙烯、聚苯乙烯和酚醛树脂等合成树脂中,加入一种“发泡剂”并加热塑制。它具有超强吸水能力,压缩后吸水可膨胀,且不存在纤维脱落的缺点。硬泡沫塑料绷带代替不舒服的石膏绷带,非常方便。
3.3 真空镀铝聚酯薄膜[2] 是以聚酯薄膜为原料,经真空镀铝精制而成。在创面封上一层薄膜,能降低感染,促进伤口痊愈,能较快止血。同时,对于皮肤的烧伤、创伤具有很好的疗效。
3.4 几丁质敷料 是一种以纯天然生物甲壳质为原料,制成的几丁质天然生物功能敷料,本品具有良好的生物相容性、无毒、无刺激、无致敏,具有促进炎症消退、止血、镇痛、引流、加速伤口愈合和抑制瘢痕生长的作用。广泛用于所有外科手术的术后处理运用、产科的断脐、急诊包扎、结扎手术等。
3.5 超细纤维止血敷料 是一种生物可吸收性止血敷料,该敷料以明胶为主,采用特殊纺丝工艺纺制的混合料纤维。该敷料很柔软,具有一定的强度及伸长性,对人体组织无毒、无刺激,不造成和其它组织黏连,具有促进皮肤伤口愈合,缩短伤愈合时间的作用,试验证明,其止血和吸收效果优于壳聚糖纤维敷料、明胶海绵、止血纱布等。
3.6 “血盾”速效止血粉 是军事医学科学院与深圳鸿华药业公司共同研制的新一代紧急外伤止血产品。速效止血粉的特点是直接作用伤口时具有选择性的吸收血液中的水分子,而不吸收血液中其他成分,导致血小板和血凝因子的浓缩,同时吸水后产生的热量增强了血小板的凝聚速度和凝聚能力,从而达到快速止血。速效止血粉产品实现了30秒钟内止住动、静脉流血的功效。
4 几种内出血止血敷料
4.1 FS foams 即纤维蛋白密封泡沫,它含有人工纤维蛋白原(1.9mg/ml)、人工凝血酶(36IU/ml)、氯化钙,在盐水中重新组成,经化学反应转变成泡沫[14],直接喷在出血表面,可以控制腹部钝性或穿透性损伤,在关闭结肠造口术中证明是一种有效的辅助密封剂。
4.2 Floseal 是一种结合明胶颗粒和特殊凝血酶的特别设计[7],是一个高黏度的凝胶止血剂,可用于局部或挤压受伤引起的大面积弥漫性出血,软硬组织都可以,在2分钟内控制出血,直接作用于伤口表面,但不能注入血管。
4.3 Hemadex 是一种新型内出血控制剂,运用了微孔聚合物颗粒技术[15],加快血液的分子筛脱水和自然凝血过程,可达到伤口出血部位立即止血的效果。
5 止血敷料的展望
当前,世界上局部战争不断,自然灾害、恐怖袭击等仍然威胁人类,流血在所难免,所以止血敷料的发展具有重要意义。传统敷料虽有一定的吸湿和保护作用,但愈合过程中易黏连伤口,造成二次损伤,并且透气性能较差,止血能力不足等。随着时间的推移,无纺布、止血粉等的出现,一些新的敷料在透气性能上、免伤口黏连、止血时间上已经取得了很大的进步。未来敷料的发展将着重在于:加强内出血止血敷料的发展;止痛、促进创伤修复方面;储存方面,要求能适应各种恶劣环境,如海水、低温、高温[2];中药敷料的发展,如云南白药,其成分中的三七和白芨[16]具有良好的止血凉血功能;还有智能敷料的发展,日本研制的一种含离子型活性药物的敷料,它可以通过渗出液的多少对活性药物中的离子交换程度进行制约,自动控制药物的释放速度。随着社会环境的变化,人们对敷料的要求越来越高,我们要把平时创伤救治敷料与战时急救敷料相互结合,为人类生命安全作好保障。
参考文献
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生物医学工程概括范文6
关键词:医用电子学;虚拟实验;构建主义;教学模式
医学电子学是我校生物医学工程、信息管理、医学检验和医学影像专业的必修课程,而医用电子学实验课程是其中一个核心组成部分。医用电子学实验能够强化学生对医学电子仪器内部电路的理解,提高学生的实践动手能力,对进一步学好后续的现代医学诊疗仪器、分析仪器、检验仪器课程具有重要意义。然而,多年的实验教学实践反映实际的教学效果并不理想。其主要影响因素是:①医学电子学实验课程的内容实践性较强,知识的广度、跨度较大[1,2],但是实际的课程设置学时少,这给老师的授课和学生的学习带来了很大的挑战;②医学生普遍数理基础较为薄弱,逻辑推理分析能力和实践动手能力不强,这使得很多学生在学习该课程的过程中容易缺乏兴趣、动力和信心;③大部分教师还是沿用传统的教师授课和示范操作的教学模式,很多学生都是被动地接受知识,跟着老师的步骤完成实验。这使得学生没法自主思考,参与元件选型,没法真正地从动手实践、应用层面去理解电子元件基本特性,典型基本电路原理。
针对上述问题,很多医学院校的老师进行了积极地改进和探索。文献[3-6]从教学理念的转变、教学方法的创新、实验内容的优化以及教学仪器的改进等方面深入探讨了提高实验教学效果的有效手段和应该注意的问题。文献[7,8]侧重于应用虚拟仿真技术来进行教学模式改革,主要是从其开发实现方案、意义和使用等方面进行了详细地分析。然而,目前把网络虚拟仿真技术和先进的教学理念组合起来优化医用电子学实验教学模式的案例并不多见。本院的教学改革课题组成员从构建主义的教学理念出发,设计了一个医用电子学交互式在线虚拟实验平台,并借助该平台尝试了一种新的教学模式。经过一年的教学实践表明,与之前的教学模式相比,该教学模式更受学生的欢迎,在提高了教学质量的同时也进一步提高了学生的自主创新能力。
1医用电子学交互式虚拟实验平台的设计方案
1.1建构主义设计理念 建构主义起源于儿童认知发展理论,由于个体的认知发展与学习过程密切相关,因此利用建构主义可以比较好地说明人类学习过程的认知规律。其主要内涵可以概括为如下三个方面。①学习在本质上是学习者主动建构心理表征的过程。②教学过程是教师和学生对世界的意义进行合作性建构的过程。③建构主义学习环境由情景、协作、会话和意义建构四个要素构成。建构主义的教学策略是以学习者为中心的,其目的是为了促进学习者与情景的交互作用,使学习者能够主动地建构意义。在这个过程中,教师起的是帮助者、组织者、引导者、促进者的作用[9]。
1.2平台具体设计开发方案和流程 在充分吸收构建主义教学理念的基础上,该平台的设计方案可以分解为虚拟实验模型设计和实验平台实际开发设计两大部分。虚拟实验模型设计部分的流程是首先由一线资深教师在确定虚拟实验项目的基础上,通过对实验教学目标分析和对学习者的自学体验需求分析,确定虚拟实验的类型;其次根据实验内容分析形成虚拟实验的理想模型,即思想中的虚拟实验场景及操作过程;最后将虚拟实验类型和虚拟实验理想模型结合形成虚拟实验模型,写成技术文档。而实验平台实际开发设计部分的流程是首先由软件开发小组按软件开发理论将虚拟实验模型转化为实验功能模型,即虚拟实验开发的具体功能描述;然后根据实验功能实现模型结合真实实验特征选择开发技术并制定详细软件模块设计方案;最后进行详细具体地开发。
1.3平台结构和功能 该平台主要包含了基本实验模块、开放式在线实验模块、交互式聊天模块和毕博在线网络课程的在线测试模块。基本实验模块主要包含了本实验课程的七个实验内容,与以往虚拟实验平台不同的是,该模块更改了以往虚拟实验平台直接提供仪器进行仿真的设计,而是根据不同专业学生的知识背景精心设计导入实验项目页面,同时在进行虚拟仿真的时候,提供了元件选型和参数设置功能,给学习者提供了较多的选择、交互和思考。开放式在线实验模块基本涵盖了数字电路和模拟电路的经典电路实验,它为学生地自主拓展学习、创新能力的培养提供了一个很好的平台。交互式聊天模块具备学生群聊和一对一聊天的功能,学生在遇到问题时可以利用该平台与其他的同学的相互协作、相互讨论、甚至可以直接向老师请教。毕博在线网络课程的在线测试模块包含了每个基本实验的课后小测试,主要用于验收和评估学生对每个实验知识点的掌握程度。
2基于医用电子学交互式虚拟实验平台的实验教学模式
该平台开发基本完成之后,本院的教学改革课题组成员从构建主义的教学理念出发,借助该平台,进行了教学模式改革的探究。该教学模式倡导在整个教学过程中以学生对实验所涉及的知识进行自主、主动地建构为主,而教师主要起到组织、指导、帮助和促进的作用。利用平台,教师可以为不同专业学生的知识背景为学生创设熟悉的情景,在必要时为学生遇到的问题进行相应的指导和帮助,而学生可以利用该平台主动地进行元件的选型和参数设置,在自主构建中学习实验内容,同时在遇到问题是也可以及时与其他同学或者老师进行协作学习和会话交流。
该模式具体的教学组织过程包括了实验预习、实验课实验和课后测试三个阶段。在实验预习阶段,学生根据自己的专业登录平台浏览实验项目目的和要求,接着通过自主仪器选型和参数设置进行虚拟实验完成实验预习报告,过程中遇到问题可以通过平台与其他同学或者老师进行讨论和交流;在实验课实验阶段,学生自主进行实验,做好实验数据的记录工作,教师不做具体讲授和示范,仅仅对学生的实际操作和实验数据记录进行答疑;在课后测试阶段,学生根据虚拟实验数据和实际实验数据进行误差分析完成纸质的实验报告,并登陆毕博平成实验在线测试。
3结论
经过一年的教学实践和学生问卷调查情况表明,该教学模式相对于以前的教学模式更受学生的欢迎,同时学生期末考试的通过率和优秀率增高,实验仪器的损坏率下降,教学质量有了很高的进步。然而,现代网络技术日新月异,如何利用好这些新技术来提高实验教学的质量是一个值得不断深入探究的课题,也是教学模式改革的一个趋势。因此,本课题组成员还将继续完善该平台的交互细节,力求为学生创建一个自主构建知识的环境,于此同时,积极专研目前较为新颖的云计算[10]等技术,持续深化实验教学模式的改革。
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