生物医学技术范文
生物医学技术范文第1篇
(一)背景及意义
二十一世纪我国将面临人口众多、交通拥挤、医院容量有限,以及由于独生子政策导致的日益严重的人口老龄化等一系列严重的社会问题,远程医疗技术的发展可望为我们提供一个缓解上述问题的有效途径。最简单的远程医疗形式是通过PSTN(公共电话网络)进行心电(ECGs)的远程解释,但目前的远程医疗技术研究与试验则是伴随当前IT技术的发展而发展的一个范围更加广泛,意义更加深远的新兴领域。它是现代通讯技术和计算机与现代医学相结合的产物,它利用电子通讯及多媒体技术实现远距离医学检测,监护,咨询,急救,保健,诊断,治疗,以及远距离教育和管理等等。远程医疗旨在通过提供一种管理良好、高效和跨越时空障碍的全新医疗保健服务模式,最终达到共享医疗保健资源,降低医疗保健费用,提高医疗效率和质量的目的。另外,在战场救护,交通等意外事故危重病人的紧急处理等方面,远程医疗技术也有很大的应用价值!广义地讲,远程医疗是指医护人员利用通讯和电子技术来跨越时空障碍、向人们提供医疗保健服务。根据不同的应用,远程医疗又可分类为远程监护,远程治疗,远程会诊和远程教育等等。
(二)发展过程
最早的远程医疗雏形可以追溯到1905年Einthoven等人利用电话线进行的心电图数据传输实验。但真正具有一定实用价值的远程医疗系统在50年代才开始出现,该系统可以通过电话线和专用线传送简单的医学数据。而在70~80年代远程医疗开始利用电视系统传输医学图像,即以远程放射医学(Tele-radiology)为主。随着现代微电子学、通讯技术、计算机及网络技术的发展,在90年代人们开始实践与评估该系统在远程医疗咨询、远程教育、远程专家会诊等多方面的应用。近几年来,随着医用数字影象设备如CT、MRI、B超以及DSA等的迅速普及,促使越来越多的医院采用数字图像存储通讯系统(PACS,PictureArchivingandCommunicationSystem),逐步实现医院的无胶片管理,为普及远程医疗奠定了良好基础。当前,远程医疗系统技术的技术支持有:交互视频影像设备(interactivevideo),高分辨监视器(high-resolutionmonitors),计算机网络(computernetworks),蜂窝电话(cellulartelephones),高速开关系统(high-speedswitchsystems),以及以光纤和卫星通信为核心的信息高速公路等。需要说明的是,在目前的中国,由于网络的普及面仍然十分有限,在一些中小县城市,既缺少高水平的医疗专家又缺少足够带宽的信息网络,患者的经济能力也十分有限。在这种背景下,基于电话线的远程医疗服务在一定程度上满足了当前的需求,显示出了一定的发展空间,值得国内的医疗电子企业重视。
(三)适宜范围和初步的临床效果
远程医疗技术(Tele-medicine)最大的作用在于它对农村和不发达国家的那些得不到良好服务的人群提供健康护理服务。在这些地方,合格医生的缺乏是一个很大的问题。其他需要远程医疗的地方包括:边远的兵站,需要保密的地方,出院后病人的监护,家庭监护,病人教育,医学教育等。有些医学部门,如放射学(radiology),病理学(pathology)和心脏病学(cardiology),他们需要高保真的电子医务数据和图像为诊断服务,因而特别适合于采用远程医疗。随着远程医疗技术的成熟,它能够提供服务的医学部门和范围也会随之相应地增加。比如,以下这些领域的远程医疗实践正在逐步增多:矫形外科学(orthopedics),皮肤病学(dermatology),精神病学(psychiatry),肿瘤学(oncology),神经病学(neurology),儿科学(pediatrics),产科学(obstetrics),风湿病学(rheumatology),血液学(hematology),耳咽喉科学(otolaryngology),眼科学(ophthalmol-ogy),泌尿科学(urology),外科(surgery)等。总的来说,有关报告显示,远程医疗提供了医生与远端之间的可靠的高质量的数据和音频视频通信。通过将远程医疗和直接的医生诊断相比较发现,二者没有大的差异。这些初步的结果说明,远程医疗提供了与医院相当的服务质量。目前,远程医疗已被成功地用于直接的病人监护,它明显地改进了医生的诊断能力和对病人的处理选择。远程医疗在临床医学中的作用已被完全证实,它的使用情况已经超过了立法和行政部门的步伐。因此,在未来健康监护工业的发展策略中,远程医疗应是一个不可忽略的因素。一个重要的目标是实现两个“所有”:方便地实现所有的医学服务和面向所有的地方。
(四)远程医疗系统与信息技术
很显然,远程医疗(Tele-medicine)应当有许多不同的系统和技术要求(分级的)。但大致可分为两类:实时的(RealTime,RT)和先收集后处理的(store-and-forward,SAF)。对于RT交互模式,病人与现场医生或护理人员一起在远处,专家在医学中心。对于SAF模式,所有相关的信息(数据、图形、图像等)用电子方式传到专家处,在这里,专家的反应不必是立即的。在大多数情况下,几小时或几天后才能收到专家的报告。一种理想的远程医疗系统当然是同时具备RT和SAF两种模式,但显然这种复合模式意味着显著增加的费用。例如,一个理想的RT-SAF组合,需要在急诊室内或附近有一个基站,并在远处有多个对病人实施治疗计划的地方,那里带有诊断室或移动的监护单元。基站需要有控制系统或工作站、在线的医学数据库、视频相机和监护仪、微型耳机和话筒以及图形图像输入设备。在远端,需要有完全可移动的视频相机和监护仪、各种诊断设备、图形图像输入设备、PC或工作站等。如上所述,当前的技术可以使得远程医疗系统具有可靠的高质量的数据和视频-音频通信(在医学中心的医生和远端病人之间),能够提供与到医院就诊相当的服务。随着远程医疗的范围和广度的扩展,需要进一步关注的技术和临床问题包括:传输的图像、视频信息的知觉质量以及其他临床完善性所要求的程序;当前技术能够提供的检查的透彻性,以及远程医疗服务和当前临床常规检查的有机结合问题等。远程医疗当中的一个重要技术成份是通信系统,它的基本的传输介质是铜质电缆、光导纤维,微波中继,卫星转发。一个混合的网络可能是,卫星传送用于很远距离的情况,光纤用于视频图像,铜电缆传数据、信号和控制信息。RT、SAF两种模式的通信要求都可以预测。RT模式要求短时间内传送大量的信息,它强调的重点是传输、交换和交互的时间。它的决定性因素是容许能力(传输速率和带宽)。而SAF模式则对传输速率和带宽的要求不大。只要能将整块的数据传送就行。一般的多媒体远程医疗系统应具有获取、传输、处理和显示图像、图形、语音、文字和生理信息的功能。按照远程医疗系统的组成划分,它一般由三个部分构成:用户终端设备,医疗中心终端设备和联系中心与用户的通讯信息网络。不同的远程医疗应用,对通讯系统和系统终端设计又有不同的要求。相应的设备费用也依要求的不同而变动较大。
(五)相关的有待解决的技术问题
仍然有待解决的,与远程医疗全面、广泛地实施有关的关键技术问题包括:数码医院的建立,目前有些医院己有医院信息系统(HIS)和图像归档与通信系统(PACS—picturearchivingandcommunicationsystem)和DICOM(Digitalimagingandcommuni-cationsinmedicine)。医院现有的这些系统是远程医疗的重要组成部分,它们的扩展是建立远程医疗系统的一个有利条件。此外,还需要建立标准的医学信息库;开发功能可靠、操作方便的终端设备•以及接口技术问题,因为远程医疗系统涉及多种医疗设备与通讯系统的连接,建立通用的标准接口将会减少系统建立时的复杂程度和节省费用;系统加密问题,以确保医疗数据在通讯网络传输中的安全性,维护病人的隐私权;家庭以及偏远地区的宽频通讯问题,初期通讯网络的铺建应考虑到远程医疗的用途。目前,有关研究主要集中在:(1)人-机接口和通讯网络的研究,主要解决各种信息的有效上网和传送;(2)传感器技术的研究,目标在于研制有源、无线和小型的换能器,实现生理信号的方便而可靠、准确而无损的测量;(3)各种先进的数据与图像压缩方法的研究,在尽可能减低有用信息丢失的同时,达到尽可能高的压缩率,最终实现远程医疗数据与图形图像信息的的高效传输;(4)医学信息与数据传输安全问题的研究,为相应的立法等提供技术保证。
二、医学成像技术与三维医学图像处理
(一)医学成像技术
1895年德国物理学家伦琴发现了X射线,并被应用于医学,产生了以X光照片为标志的医学影象学。此后的整个20世纪可以说是医学成像的盛世。面对各种纷纷涌现的众多成像模式,我们不仅要问:这些成像技术各有何特点?它们的发展前景又如何呢?到目前为止出现的所有成像方法,几乎都与核或电磁有关。如果从利用的电磁波的频率高低上对医学成像模式进行分类,在静态场领域有电生理成像,低频领域有阻抗CT,高频领域有微波CT,光领域有光学CT,在更高的频率领域有X线CT。其中X线CT早已进入实用的阶段。此外还有利用磁场相互作用机制的磁共振成像技术(MRI)。加上最近受到重视的一些功能成像方法,如功能磁共振成(fMRI)和正电子发射断层扫描技术(PositronEmissionTomography,PET)等,如此众多的医学影象手段提供了大量的有关病人的各种信息,包括形态的和功能的、静态的和动态的等,被广泛应用于诊断和治疗,成为现代化中必不可少的手段和工具。
1•电阻抗断层成像技术
电阻抗断层成像技术(ElectricalImpedanceTomography,EIT)是近些年来兴起的一项医学成像技术。其基本思想是利用人体组织的电特性差异形成人体内部的图像。它通过体表电极向人体送入一交流电流,在体表不同部位测量产生的电压值,由此重检一幅电极位置平面的人体组织电特性图像。这种图像不仅包含了解剖学信息,更为重要的是,某些组织和器官的电特性随其功能状态而改变,因此图像也包含了功能信息在内。此外加上对人体几乎无创伤、廉价、操作简便等优点,EIT受到了日益广泛的关注。但由于受到数据采集系统和算法等因素的限制,目前该技术并不十分成熟,基本处于实验室阶段。EIT技术根据测量目标的不同可以分为两类:静态EIT和动态EIT。静态EIT以测量对象内部电阻(导)率的分布为成像目标;而动态EIT则是测量对象内部的电阻(导)率的相对变化量的分布为成像目标。由于动态EIT技术只需反映阻抗的相对变化量,相应地,其算法简便、快速,可以实时成像,而且系统对具体目标形状有较高的鲁棒性。虽然由于假设条件难以满足、推导过程不严格等缺点使得动态EIT的成像质量不高,但由于其对人体形状和电极摆放位置的适应性强、能反映变化的信息等优于静态EIT的这些优点,它已被用来进行临床研究。相信随着算法的改进和成像质量的提高,动态EIT有望在临床上发挥更大的作用。
2•电生理成像技术
电生理成像技术指基于体表电磁信号的观测,进行的体内电活动情况成像的技术。具体有心电磁和脑电磁问题两大类。但两类问题在技术上是密切相关的,它们分别是利用测量得到的心电图(Electrocardiogram,ECG)和脑电图(Electroen-cephalogram,EEG)来研究人体的功能。这里以脑电为例,其中又可以分为两个层次,一为脑电源反演,一为成像。在成像方面,人们希望能从头皮上获得的空间分辨率较低的电位分布推算出皮层表面上空间分辨率较高的脑电电位分布,因也称为高分辨率EEG成像。人们相继发展了等效源方法(Sidmanetal,1992;Yao,2000),有限电阻网络法(杨福生等,1999),和球谐谱分析方法(Yao,1995)。脑电源反演就是利用测得的头皮电位,推算颅骨内脑电活动源的空间位置的一项技术。其具体方法有非线性优化算法和子空间分解算法。在这些方法中,大都是以某一时刻的电位观测值为已知信息,唯有子空间分解算法是直接建立在一段观测记录之上,从而较好地同时利用了观测记录中的时间和空间信息,因而受到了广泛的重视(Mosher,1992;尧德中,2000)。电生理成像技术与其它的医学成像技术如CT、MRI等相比,具有其不可替代的独特功能。它检测的是生物体的自发(或诱发)的功能信息,是一种真正的非损伤性的成像技术,且可以进行长期检测,而fMRI等只能检测诱发的间接的功能信息。另外一个优点就是它具有很高的时间分辨率。目前的一个重要发展方向是,电生理成像技术与其它影像技术相结合(如EEG与fMRI结合),实现优势互补,以得到两“高”(高时间分辨率和高空间分辨率)的结果,帮助研究人员进行更精确的分析和判断。
3•微波CT
微波CT可以说是一种比较新的成像模式,它是1978年才被提出来的。它的基本原理是:利用电磁波的传输特性,通过测定透过身体的电磁波来重建体内图像。微波CT大体可以分为两大类:被动测定型和主动测定型。被动测定型也可以称为无源型,利用的是由生物体发出的属于微波范围的那一部分电磁波,如人体热辐射等,最终获得热图像(因此,类似的还有红外成像);主动测定型也叫有源型,是用外部入射微波照射生物体,然后利用透过微波和反射微波重构图像,获得的是形态图像。微波CT作为一种医学成像模式,它的主要特点是,同X-CT相比更容易查出癌变组织;与超声相比更有利于肺的诊断;不存在电离辐射的危险性。微波CT需要解决的最大问题是如何提高空间分辨率。要想提高分辨率,必须缩短波长,提高频率,但波长愈短其在体内的衰减愈大。同时,微波在介质中传播时产生的衍射和散射会造成重建图像的模糊。所以提高微波CT的图像分辨率是一件极为困难的工作。随着技术的进步和图像分辨率的提高,微波CT将很有希望成为新一代的医学成像手段。
4•光学CT
光学CT也将是21世纪的重要研究领域。其基本思路是将光输入待测组织,测量其输出,重建该组织。由于人体对可见光是屏蔽的,但对红外或红外波段的光有一定的穿透能力,利用它进行断层成像。光学CT大致可以分为内禀(Intrinsic)光学成像、光学相干层析成像、光子迁移技术成像等几种。内禀信号指的是,由组织活动(如神经元活动)引起的有关物质成分、运动状态的改变而导致起光学特性发生变化,而这种变化在与某些特定波长的光量子相互作用后得到的包含了这些特性的光信号。通过成像仪器探测到这些光信号的某一时间间隔内的空间分布,进而重建组织图像。无损伤内禀光学成像方法近年来正加紧研究,以期用于人脑功能的研究。光学相干层析成像,即将光学相干剖析术(OCT)用于成像,它是采用低相干的近红外光作为光源,采用特制干涉仪完成光的相干选通,这样接收到的信号就只包含尺度相应于相干长度的一薄层生物组织的信息。若同时加以扫描,就能得到三维剖析图像。OCT技术从提出至今虽然只有短短几年的时间,但已表现出极为诱人的应用前景。目前它已在视网膜及黄斑疾病的早期诊断,皮肤、肠、胚胎检测等领域发挥出巨大的作用。这种技术已成为国内外在生物光学方面的一个活跃点。利用灵敏的探测器和适当的重检算法,就可以确定测量组织的光学特性。通过检测组织的光学特性,可用于肿瘤诊断、代谢状态动态监护、药物分析及光动力学治疗等场合。光子迁移技术成像(PhotonMigrationImaging,PMI)利用的是在红光和近红外光谱区,生物组织的某些不同成分对于光的散射和吸收表现出不同特性,而且在不同生理状态下的组织光学参数也不大相同。高频调控的正弦入射光经组织传播后,由于吸收和散射延迟了光子行程时间,引起了相位和光子能量密度的变化,显著和精确的相位变化体现了吸收的变化。光学方法正处于迅速发展之中,一方面,与XCT、MRI等其它成像方法相比,光学CT具有价格低廉、运行安全,另一方面,它体积小重量轻,特征信号容易获得,技术发展成熟。光学CT还有一个吸引人的优势是,它在空间分辨力和时间分辨力这两个基本的成像性能上可以说是首屈一指,目前已达约5mm的物方象素和每秒25帧以上的视频速度。因而可以预料,光学CT会在医学研究和临床等方面发挥越来越大的作用。
5•正电子发射断层扫描技术
正电子发射断层扫描技术(PositronEmissionTomography,PET)作为一种传统的核医学成像技术,它的历史可以追溯到1932年,在那一年CarlAnderson在研究宇宙射线所拍的云室照片时发现了β+的存在;此后不久ErnestLawrence发明了可发射β+核素的回旋加速器,这些是实施PET的两个不可缺少的前提条件。PET的成像原理是,将由发射正电子β+的核素标记的药物由静脉注入人体,随血液循环至全身。正电子与人体内的电子相遇并湮灭产生两个背对背的γ光子,这对具有确定能量的光子可以穿透人体,被体外的探测器接收,从而得到正电子在体内的三维密度分布及这种分布随时间变化的信息。PET的标记药物很丰富,且这些核素的半衰期都很短,病人所受到的辐射剂量可以说是微乎其微,并可在短期内进行重复测量。尽管PET具有近乎无损的测量、三维动态成像、定量检测化学物质分布及实现真正的功能成像等独特的优点,但早期由于对短寿命核素认识的不足及探测技术缺乏等原因,直到1976年第一台全身(whole-body)PET才正式投入市场并应用于临床。此后PET才真正开始进入了一个蓬勃发展的时期。目前全世界已有上百家的PET中心,利用PET进行临床医学、基础医学、脑科学等方面的研究。在临床方面,主要用于诊断神经类疾病、心脏疾病、癌症等,也可辅助设计治疗方案和评估药物疗效,并可用于探讨一些神经类疾病的发病机制。因为各种精神类疾病,如癫痫、精神分裂症、痴呆等,以及脑肿瘤、脑血管病等,都将引起血流、葡萄糖和氧代谢的异常,PET即可通过测量这些生理参数来诊断疾病。同时,PET的独特优点也给神经科学提供了观测手段,被越来越多地用来研究人类的学习、思维、记忆等的生理机制,帮助人类进一步了解自身。因为给正常人不同的刺激(如光、语言等)或让其进行不同的活动(如记忆、学习、喜怒哀乐等),也将引起不同脑区域的血流和代谢的变化,进而帮助研究脑的功能。相信在不远的将来,随着PET技术的进一步成熟,PET将会成为诊断和研究上不可缺少的工具。
6•X-线成像技术
X-线成像技术可以说是在医院当中应用的最传统、最广泛的一种医学影象技术。X-线图像建立在当X-线透过人体时,各种脏器与组织对X-线的不同吸收程度的基础上,因而接收端将得到不同强度的射线,传统的做法是将之记录在胶片上得到X胶片。随着电子技术的发展,这种传统方法的弊端日趋突显出来。当X-线图像一旦形成,其图像质量便不能做进一步改善;不便于计算机处理,也不便于存储、传输和共享等。在评价20世纪X成像技术时,多数资深专家均认为影像的数字化是最新、最热门及最重要的进展。数字化成像可以利用大容量磁、光盘存储技术,以数字化的电子方式存储、管理、传送、处理、显示医学影象及相关信息,使临床医学彻底摆脱对传统硬拷贝技术的依赖,真正实现X-摄影的无胶片化。目前采用的直接数字化X-线影象的方法主要有两种:直接X-线影象探测仪(DirectRadiographyDetector,DRD)和平板探测仪(FlatPanelDetector,FPD)。DRD最早由Sterling公司申请专利,现已进入商品化阶段。FPD由Trexell公司研制成功。这两项技术的发展方向均是设法进一步提高分辨率和实时性。数字影像可以说是伴随着计算机技术的发展应运而生。1981年第15届国际放射医学会议上首次展出了数字放射新产品。进入90年代中后期,国外已经推出了多种新型的数字化X-线影象装置;传统X-线装置中的X-线乳腺影像设备也已数字化。到目前为止,市场上的数字化的X-线影像设备已占70%以上。可以预期,数字化的X-线影像设备将逐步成为市场的主宰,并将使21世纪的X-线诊断发生令人瞩目的变化。
7•磁共振成像(MRI)
在磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)领域,自从1946年哈佛大学的E•M•Purcell和斯坦福大学的F•Bloch发现了核磁共振现象并因此获得1952年诺贝尔物理奖起,直到70年代初,它一直沿着高分辨核磁共振波谱学的方向发展,成为化学、生物学等领域研究分子结构不可缺少的分析工具。1972年R•Damadian注册了第一个关于核磁共振成像的专利,提出了磁共振成像的思想,并指出可以用磁共振成像仪扫描人体检查疾病。1982年MRI扫描仪开始应用于临床。由于质子(1H)结构简单,磁性较强,是构成水、脂肪和碳水化合物的基本成分,所以目前医学上主要利用质子(1H)进行MRI成像。其成像主要利用磁共振原理,以一定宽度的射频脉冲磁场使具有磁性核的原子产生共振激发;被激发的原子核的退激时间的长短反映了磁性核周围的环境情况。通过测量生物组织退激过程中磁化强度的变化,即可获取反映内部结构的图像。磁共振成像由于其空间分辨率高、对人体危害性小、又能提供大量的解剖结构信息等优点而被广泛应用于临床诊断。随着技术的发展和需求的提高,动态成像或功能成像是未来世纪MRI的研究方向(functionalMRI,fMRI)。一个成功的应用是用外面的造影剂或内生的血氧度相关效应(BOLD)描述视觉皮层的活动。BOLD的成像原理是基于血红蛋白的磁化率随脱氧过程而急剧变化。在静脉血管内脱氧血红蛋白浓度发生变化时,会在血管周围引起磁场畸变,而这种变化可以被探测记录下来。在功能神经科学研究领域中,BOLD成像有很多优点。这类研究完全非侵入性,产生的图像数据与解剖结构的数据是完全配准的。BOLD技术已经发展得比较好,它在解释大脑在正常和病理状态的功能方面很有前途。迄今为止,fMRI虽然只有短短几年的历史,但理论与实验都已取得了许多有重要意义的结果。它的最大优点是无损伤(不用外源介质),可以直接进行反复的非侵入性的功能测量。与同样属于功能成像的PET相比,fMRI则是更新的技术,成像速度比PET快,而且提供了更好的空间分辨率。fMRI未来的发展方向是,一要进一步加强对fMRI信号的实质的认识和理解,这是基本的前提。另一方面,从实验设备的硬件和软件的结合上进一步提高灵敏度和分辨率(包括时间分辨率和空间分辨率),这是核磁共振现象的本质决定的一个永恒的研究主题。除了以上与电磁或射线相关的成像技术外,还有基于超声波的多种结构、组织和功能的成像技术,这里不再详述。
(二)三维医学图像处理
医学图像处理是指对已获得的图像作进一步的处理,其目的或者是使不够清晰的图像复原,或者是为了突出图像中的某些特征信息,或者是对图像做模式分类等。随着技术的发展,医学图像的处理已开始从二维转向了三维,以求从中获得更多的有用信息。三维医学图像分析所包含的研究问题很广,目前主要有:图像的分割、边缘检测、多模式图像和数据的配准(Registration)和融合(Fusion)、虚拟现实技术、图像的快速重建和显示、图像处理算法性能评估、信息集成(Informationintegration)和传输技术等。所有这些的研究都可以集中到如下两个方面:
1•图像的融合和可视化
医学影象技术的发展为临床诊断和治疗提供了包括解剖图像和功能图像在内的多种图像模式。临床上通常需要将同一个病人的多种成像结果结合起来进行分析,以提高医学诊断和治疗水平。比如在放射治疗中,CT扫描可以用于计算放射剂量的分布,而MRI可以很好地定位病灶区域的轮廓。常规的方法(如将几张图像胶片挂在灯箱上)使医生很难对几幅不同的图像进行定量分析,首先要解决的这几幅图像的严格对准问题。所谓医学图像配准与融合,就是通过寻找某种空间变换,用计算机图像处理技术使各种影象模式统一在一个公共坐标系里,融合成一个新的影象模式显示在计算机屏幕上,使多幅图像的对应点达到空间位置和解剖结构上的完全一致,并突出显示病灶或感兴趣部位,帮助医生进行临床诊断,制定放射治疗计划和评价等。近年来医学图像配准和融合技术的研究和应用日趋受到医学界和工程界的重视。对医学图像匹配方法的分类可以有多种不同的标准。1993年,VandenElsen等人对医学图像匹配的方法进行了分类,归纳出了多达七种分类标准。一般的匹配方法的实现步骤为:特征提取;特征配对;选取图象之间的几何变换、确定参数;执行变换。基于特征点选取的不同,匹配算法可以分为两种:基于外部特征的图像配准方法和基于内部特征的图像配准方法。基于外部特征的图像配准通常是在研究对象上设置一些标志点(如采用螺丝植入骨头方法固定立体定位框架等),使这些标志点在不同的影象模式中均有显示,然后以这些共同的标准点为标准对图像进行配准。这种配准方法因为不受图像畸变等因素的影响,所以精度很高,可达1~2mm,可以作为评估基于内部特征的图像配准方法的标准。但其植入式的特点会给患者带来一定的痛苦,一般仅限于手术室使用。目前的研究集中在基于内部特征的图像配准方法上,这种方法一般是用图像分割方法提取医学图像中相对运动较小的解剖结构,如点(血管分叉点等)、2D轮廓线、3D曲面等。用这些提取出来的特征对之间的位置变化和变形来确定图像之间的变换和配准。配准的精度取决于图像分割的准确性。这种方法优点之一就是其回溯性,即以前获取的图像(没有外标记点)也可以用内部特征点进行匹配。目前,基于内部特征的图像配准方法比较成熟并已广泛应用于临床。但目前大多数模糊动态图像的精确分割和特征提取仍是一个尚未完全解决的问题。最近又发展了一种直接利用所谓的基于体素相似性的配准方法,又称为相关性方法,它是直接利用不同成像模式的灰度信息的统计特性进行全局最优化匹配,不需要进行分割和特征提取。因此这种方法一般都较为稳定,并能获得相当准确的结果。但是它的缺点是对图像中的噪声信号敏感,计算量巨大。在目前出现的各种相关性算法,如互相关法(correlation)、联合熵法(jointentropy)、相对熵法(relativeentropy)等算法当中,临床评估的结果是相对熵法(又称为互信息法,mutualinformation)是最精确的。医学影像的三维重建和可视化也是一个值得关注的问题。常规影像如CT、MRI等得到的均为组织的二维切片,医生很难直接利用它们进行分析、诊断和治疗。三维医学图像的重建将有助于观察复杂结构的立体形态;有利于医生制定放射治疗计划;有助于神经外科手术的实施;有助于对不同治疗方案进行评估等。对三维图像重建算法的研究,近几年来国内外学者进行了许多探讨。目前通用的做法是,先从切片图像中提取出物体轮廓信息,重建三维结构,再由计算机图形学中的光线跟踪法(RayTracing),根据一定的光照模型和给定的观察角度、光源强度和方位来模拟自然景物光照效果,计算物体表面各点的灰度值,最终构成一幅近似自然景物的三维组织或器官图像。目前各种各样的图像所涉及的数据量越来越大,各种算法也越来越复杂,所以处理时间也较长,而用户则希望实时、快速地得到图像处理结果,及时用于诊断与治疗。因此,医学图像处理的加速也是一个主要的研究方向。为了提高系统的运行速度,当然有许多方法可以考虑。除了算法上的改进外,应用多处理器进行医学图像处理与分析的加速是一种不错的方法。在有些情况下可以直接利用DSP进行加速。
2•基于影象的计算机辅助治疗方法及系统
发展各种医学影象的最终目的就是为了更细致的了解人体的结构和功能,辅助医生对病人做出诊断和治疗,提高人类的生活质量。目前以此为目标的研究主要有:基于影象的三维放疗计划系统、立体外科手术仿真系统、医学中的虚拟现实系统等。在过去的放射治疗时,先有医生根据CT或MRI胶片上的定位标志点来计算病灶的三维坐标,然后根据病灶位置和形状布置焦点,经计算机计算出等剂量线,在灯箱上用打印输出的剂量线与胶片上的病灶进行对比,如不吻合则重新规划焦点。反复重复直到满意为止。最后计算出每个焦点的治疗时间。总的说来这个过程很不方便,而且可能会引起很大的误差。目前临床上开始采用的三维放射治疗计划系统则大大方便了肿瘤医师的工作。在整个治疗计划的计算机化过程中,可以说是涉及到了三维医学图像处理的各个环节,如图像配准与融合、轮廓提取、三维重建等。三维放疗计划系统的推出不仅提高了医生的工作效率,而且精度大大提高,是以后肿瘤治疗中心制定放疗计划的常规工具。今后放射治疗的方向是适形放射治疗(ConformalRadiotherapy,CR)。该方法通过旋转照射或静态多射野照射,使得高剂量区剂量分布的形状在三维上与靶区(病灶)的实际形状一致,同时尽可能地降低靶区周围的健康组织和重要器官(如脊髓)的照射量,从而大大提高治疗效果。CR由于能够调整射野内的射线强度分布,故又称为调强放疗(Intensity-modulationRadiotherapy,IMRT)。调强算法根据医生指定的限制因素计算每个射野的最接近医生要求的强度分布,是一个典型的多参数优化问题。1989年,英国科学家S•Webb首次提出采用模拟退火法求解最佳强度分布。此后各种调强算法可以说是层出不穷,成为当今放疗中的一个热点。随着多叶准直器技术(Multiple-LeafCollimator,MLC)的发展,医生可望给出单次肿瘤致死剂量,起到外科手术的效果。虚拟现实(VirtualReality,VR)就是力求部分或全部地用一个计算机合成的人工环境代替一个现实世界的真实环境,让使用者在这个三维环境中实时漫游和交互操作。VR是综合人机界面、图形学、传感技术、高性能计算机和网络等的一门新兴学科,涉及学科面广且发展十分迅速。VR在医学领域的应用前景非常广泛,Rosen认为,VR将构成最终实用的手术模拟器。随着医学成像可视化和虚拟现实技术的发展,科学家们已经有可能建立起一个具有部分人体特性的虚拟人体。由美国国家医学图书馆(NLM)发起的可视人计划(VisibleHumanProjects,VHP)正是基于这样的目的。虚拟人体可以提供模拟的诊断、治疗、计算机成像、内窥镜手术等等。例如在内窥镜手术中,外科医生通过观察电视屏幕来操作插入病人体内的手术器械。虚拟环境技术可大大改善这种手术过程。事实上,虚拟内窥镜系统(Virtualendoscopy)是目前发展比较快的一个方面。
三、网络化医学仪器人才的培养
生物医学工程专业的范畴很广,各高校的侧重点各不相同。我校本学科专业与其它高校相比具有明显的时代特色。我们一向以电子学、计算机科学为支撑平台,强调与生物医学、医疗仪器相结合,在医疗仪器的智能控制、管理方面有很强的优势。随着以上医学信息技术的发展,我们提出了依拓本校的优势专业如通信、计算机、自动控制、仪器测试等,在我校生物医学工程学科培养网络化、智能化医学仪器方向人才的设想。
(一)培养网络化医学仪器人才的依据
计算机及网络技术飞速发展,世界正进入一个数字化的时代。在医疗领域,数字诊断设备也逐渐成为一种新标准,被越来越多的医院和用户所接受。各大厂商相继推出数字X光机、CT、B超等,在一些发达国家,已经取代常规设备成为临床诊断的主流。医疗设备已经到了一个更新换代的时期。而DICOM标准的制订,则使医疗信息实现了网络模式的资源共享和远程传输。无疑,数字化、网络化将是21世纪医学发展的主流。而远程医疗系统则以其迅猛的发展势头为人们勾画出了一幅“让每一位医生都成为专家,让每一位患者都能请得到专家”的美好前景。社会的需求为高等院校的人才培养提出了新的要求,同时具有医学知识和网络技能的复合型人才将会受到社会的广泛青睐。“网络化医学仪器”作为本学科领域出现的新方向,在国内外没有现成的模式可以借鉴,为此我们提出了以下建设计划。
生物医学技术范文第2篇
由于不同的生物组织对激光的吸收系数不同，因而他们吸收的光能量大小也不同。在均匀的入射光照射下，不同的生物组织产生的光声信号的强度也是不一样的。这些信号是生物组织内部信息的反映，包含着生物组织内部的成分、结构等信息，基于生物组织内部的光学吸收系数分布，就可以获得组织内部的组织结构、病理信息等。通过一定的方法对光声信号进行采集、处理，并重建出组织结构图形，结合生物组织中光学吸收系数的分布，可以定量分析组织结构的变化情况，即对生物组织进行功能成像，反映了组织内部微小的病变、血红蛋白浓度、血氧浓度等重要参数。
2基于非聚焦单阵元探测器的光声成像系统设计
光声断层成像系统采用非聚焦激光照射样品，并采用非聚焦超声换能器检测被样品照射区域周围的光声信号，从检到的光声信号，反演出成像区域生物组织的光吸收系数的空间分布，并且由此绘制组织被照射区域的光声图像。一般在光声断层成像的实验研究中，为了简化系统的复杂程，减少实验成本，提高实验稳定性，往往采用一个超声换能器对生物组织进行旋转扫描。
美国圣路易斯华盛顿大学的LiHongVWang在2003年时带领研究小组利用非聚焦的单阵元超声换能器对小鼠大脑进行光声断层成像，实现了对老鼠大脑皮层的高对比度成像，对大鼠脑部进行光声断层成像，血管成像结果与脑部解剖结果十分吻合。随后各式各样的单探头扫描实验系统用于小鼠的肿瘤生长、血管变化和关节成像。使用单阵元非聚焦超声换能器采集光声信号，对于每次采集到的距离换能器不同半径弧的光声信号光声信号，需对其求积分。因此不能采集单一方向的光声信号，需要围绕生物组织旋转换能器，采集样品各个方向的光声信号，最终通过数值计算模拟出光声图像。该实验装置由于只需一个超声换能器，信号采集电路比较简单，成本较低。但由于加入了旋转机构旋转超声换能器，实验装置的结构变得相对复杂，采集数据时间稍长，而且引入了机械振动误差，成像结果受机械硬件影响较大。于是发展出阵列圆形扫描系统，采用这种方式的系统采集多个通道的光声数据。可以有效地减少信号采集时间，因此这种采集方式被大多数实验者采用。LihongV•Wang等首次用512个阵列的环形探头实现了高分辨率的大脑血管实时成像，并对小鼠脑中的光声造影剂进行了监控。V•Ntzi－achristos等也用64个阵元组成180°圆弧对小老鼠的腹部、胸部和心脏进成像，它的动态图像帧频能达到10Hz。
3结束语
生物医学技术范文第3篇
[关键词]糖芯片；微阵列；糖生物学；生物医学
1引言
生物体内的糖类物质大部分都以细胞膜上或细胞内糖缀合物的形式存在。糖缀合物包括了糖蛋白(O-连接的糖蛋白和N-连接的糖蛋白)、蛋白聚糖、糖胺聚糖以及糖鞘脂。其中，糖缀合物中的聚糖可以通过与聚糖结合蛋白(GBP)的相互作用参与许多复杂的细胞活动，例如，细胞表面的聚糖可以通过与糖基化蛋白结合参与细胞运输，粘附和信号传导[1]。为了探究聚糖是如何参与到生化反应过程中的，研究人员开发出了糖芯片(Carbohydratemicroarrays)技术，这一技术与基因芯片、蛋白质芯片技术等原理类似，主要应用高通量和微量样品的芯片分析方法检测糖体与生物大分子之间相互作用。糖芯片使用了由不同种类的聚糖组成的微阵列，通过固定使得聚糖密集且有序地连接在固体表面上。在此基础上利用荧光等信号检测糖分子和蛋白质或其他生物大分子的相互作用情况。
2糖芯片技术的原理与技术优势
2002年，Wang[2]等首次用微量点样法将48种微生物糖蛋白和多糖抗原点印在包被有硝酸纤维素膜玻片上的糖芯片中，通过这一程序，可以在单个微载玻片上构建大量的微生物抗原，便于病原体的检测。其后，大量的科研工作者对糖芯片技术进行了改进，发展出了物理吸附固定、非共价相互作用固定和共价作用固定三种糖体在固体介质上的固定方法[12]。相比于其他检测方法，糖芯片具有检测样品用量少、特异性高、高敏感性、高通量和长期稳定性等优点，其最大的突出优势就是用于芯片制备的样品和分析样品用量均比较少，这可以充分降低制备样品的难度。另外，糖芯片技术的另一个重要特征是附着在固体表面的聚糖显示为多价，可以通过簇效应与聚糖结合蛋白形成多价复合物，因此，与溶液中的单价聚糖呈现弱相互作用的蛋白质可以强烈地与微阵列上的聚糖结合，这使得糖芯片能够快速地分析由聚糖介导的生物大分子间相互作用。除此之外，由于受到寡糖合成的限制，糖分子库的容量一般不大，因此，只要针对某一研究体系构建大小合适的特定糖类型的糖分子库，并保证足够的结构多样性，就可以用于糖芯片的分析。
3糖芯片技术在生物医学领域的应用
近年来，糖芯片在生命科学与医学研究中的应用越来越广泛，在与糖缀合物相关的免疫学、医学微生物学、植物学的最新研究中潜力巨大。
3.1糖芯片可以快速分析凝集素和抗体的聚糖结合特性研究表明，许多疾病的发生是由于病毒细胞表面的凝集素对宿主细胞表面的糖类特异性识别造成的，阻止此类识别作用的抑制剂具备治疗这些疾病的可能性，糖芯片能以高通量的方式筛选出结合蛋白抑制剂[1]。2012年，Pond等[3]使用表面活性剂囊泡来设计糖芯片，并将其固定在硝酸纤维素玻片上，这一方法可以改变糖芯片表面聚糖分子的密度，为探究未知凝集素的结合特性提供了可能。糖芯片也被广泛运用于分析抗体的结合特异性，2012年，Blixt等[4]发现单克隆抗体对肿瘤相关寡糖如Tn抗原具有一定特异性，IgM型抗体与IgG型抗体在不同的条件下会与Tn抗原发生反应。2017年，Amon等[5]使用具有多种N-羟乙酰神经氨酸(Neu5Gc)聚糖的糖微阵列发现了兔抗人胸腺细胞球蛋白(ATG)能诱导产生抗Neu5Gc的IgG型抗体，证实了人体二次接触这类糖类抗原会出现免疫记忆，提供了研究ATG诱发的抗Neu5Gc抗体二次免疫应答的新方向。
3.2糖芯片可以应用于细菌等病原体的检测和药物研究2011年，Pieters等[6]使用糖芯片发现了细菌在粘附过程中表面携带的粘附素会与组织细胞或细胞外基质的糖缀合物结构结合。这一研究成果表明了细菌粘附抑制剂的设计和合成有可能为细菌感染的预防和治疗创造出新的治疗剂。2016年，王雪玉等[7]使用氨基糖苷类抗生素糖芯片，通过荧光信号强度分析研究了不同的氨基糖苷类抗生素与RNAs和蛋白质之间的相互作用。这一实验证实了可以应用糖芯片技术寻找出具备更好的药理学特性的新型氨基糖苷类抗生素。此外，聚糖微阵列也被广泛应用于分析腺病毒[8]和猿猴病毒40[9]等病毒病原体。
3.3糖芯片可以用于分析植物多糖的成分与功能2017年，Wood等[10]创建了含有植物细胞壁多糖的高密度糖微阵列，通过全基因组分析识别鉴定出了能够反映木聚糖、木葡聚糖、果胶和阿拉伯半乳聚糖多样性的分子标记。这一研究成果提供了关于植物细胞壁形成和重组的基因结构的独特解析。在此基础之上，对植物细胞壁多糖合成的遗传改良可以应用于食品加工、燃料转化等诸多领域。2018年，Louise等[11]使用全面微阵列聚合物分析(CoMPP)检测了芦荟和其它17个和芦荟密切相关的属植物叶肉组织的多糖组成，这一技术将糖微阵列技术的高通量能力与分子探针的特异性相结合，证明了CoMPP可用于分析和筛选芦荟等植物叶肉组织中的糖类聚合物成分。
4总结与展望
作为一种技术优势明显且应用范围广泛的化学糖生物学研究工具，糖芯片在疾病诊断、基因组研究、细菌检测、药物开发和临床疾病诊断等领域里显示出巨大的应用潜力，这将对人类的生活产生广泛、深远的影响。随着化学糖生物学研究的不断深入，糖芯片还会迎来越来越多的发展机遇。但是，伴随着机遇，糖芯片也面临着巨大的挑战，科研工作者正在不断地改进这一技术以及寻找新的应用方向。
4.1发展新的检测方法
目前，常用的检测分析方法有荧光光谱法、表面等离子体共振光谱法、质谱法以及同位素标记检测法等，但是糖芯片的检测效率有限，因此科学家仍需要寻找新的高效的检测与分析方法。
4.2改进表面固定技术
由于糖上的羟基亲和力不是很强，科学家需要发展新的糖体在固体介质上的固定方法，以提高糖芯片的检测效率。
4.3研究肿瘤细胞的糖抗原
Tn糖抗原在部分肿瘤细胞中会表达，如前列腺肿瘤[12]，生物化学家可以以此为方向应用糖芯片探究新的癌症疗法和开发更高效的癌症检测技术。
4.4糖的合成及发现
生物医学技术范文第4篇
生物医学透射电镜已越来越广泛地应用到各个医学及科研领域，透射电镜技术实验课教学也显得尤为重要，为了能够培养出更多实验能力较强、操作技能扎实的学生，实验教学的改革是必然的。
关键字：
透射电镜技术；实验教学；教学改革
在现代生物医学领域，电子显微镜技术与生物医学研究、临床诊断等多学科的结合变得越来越重要，已成为相关科研人员和医学工作者不可或缺的科学研究手段及临床诊断工作中的重要检测工具。生物医学透射电镜技术的实验教学主要有标本的制备、电镜的调整与使用、图像的观察与分析，教学内容丰富，专业性强、技术要求高、操作程序繁多。因此，提高实验教学的质量，具有十分重要的意义。
一、实验课程内容与临床、科研工作紧密结合
选择生物医学透射电镜课程的学生大多数都是基础医学、药学或临床专业的学生，尤其是研究生，对他们来说，学习电镜技术知识，除了应用于将来的科研工作之外，还要为临床工作提供可靠的辅助诊断依据。因此，只有将理论和临床应用完美的相结合，才能激发学生学习的兴趣和提高学生参与到实验课中的积极性。随着医学科学的不断发展，目前临床上应用电镜技术作为辅助诊断已越来越普遍。透射电镜技术对疾病的病情、病因的诊断，尤其是在肾脏病、肿瘤、血液病、肌肉疾病的诊断及分析等方面都取得了非常显著的成效。我们在生物医学透射电镜实验教学过程中，应结合大量的临床病例，从具体病例的取材方法、诊断情况、超微病理图片等内容，进行理论讲解和实验示教，加深学生们对电镜在病理诊断和临床应用方面的印象，为以后医学科研深入研究奠定扎实的理论和操作基础。为此，在电镜技术实验教学中，要密切联系相关的临床和科研工作。
二、培养熟练而又细致的实验动手能力，不断提高实验操作技能水平
科研离不开实验，而实验也是课程的重要组成部分之一，是学生对理论课所学的基础知识和基本技能的消化和体验。对于实验者来说，动手能力是不可缺少的关键素质之一。因此，培养学生熟练而又细致的实验动手能力尤为关键。在实验课前，教师将准备好的实验手册发给每个学生，要求学生按实验手册的要求温习实验内容，了解实验流程及所需仪器、器械、实验动物和试剂等。生物医学透射电镜标本的制备是实验课的重点，尤其是超微病理标本质量的好坏，将直接影响电镜观察和超微病理诊断的准确性，因此，对标本制备的每一个环节都要重视，而取材则为标本制备工作的第一步，第一步工作的好坏将直接影响到标本制备后续步骤及电镜观察结果。在实际工作中，标本的取材往往都是由送样者，即临床医生或科研工作者亲自完成，因此，如何正确取材视为实验课的重中之重。在实验课教学中，教师将对此部分内容进行重点讲解。如何正确取材，要求学生们先听老师讲解其重要意义，以及取材的注意事项和方法要领，再由老师进行示教，最后要求学生在老师的指导下，人人动手，进行一次完整的取材操作，在操作过程中要求学生边做边思考不同器官在取材时的特点及存在的差别。在制样过程中，有些步骤如包埋、半薄切片、定位、超薄切片及染色等，需要老师先示范，然后鼓励学生大胆实践，对制样中出现的问题及时指出并有效解决。在不断实践中总结经验，提高操作技能水平。生物医学透射电镜的镜下观察也是实验课的重要部分，教师应鼓励学生积极上机操作，对自己制备的标本所得超薄切片进行观察，并要求拍摄出不同倍数的电镜图片3～5张，根据拍出图片的质量，分析、总结实验过程中出现的一些问题，及解决的问题的方案。在实验课完成后，要求每位学生通过实验报告的形式记载整个实验的过程，学生们亲身体会到科研道路上的艰辛，为今后的工作做好充分的思想准备。由此可见，实验课对学生加深巩固理论知识、训练实践操作技能、培养科学思维分析能力起着理论课无法替代的作用。
三、电子显微镜的操作技巧及注意事项
电镜是大型精密仪器之一，电镜的观察尺度是纳米级的，电镜工作又是周期性较长、工作性繁复的工作，而且最后的结果仅仅反映在电镜图片上。因此，如何操作好电镜，使结果真实的被记录下来，就显得至关重要。在电子显微镜观察前，需要准备好记录本、笔等，将预观察的样品按顺序排列好，并做好一系列的电镜日常调试，如光斑对中、光阑对中、消像散等，尽量将电镜调至最佳工作状态。观察者要有相关的超微结构病理学理论知识，要对研究的相关文献进行查阅。电子显微镜观察时，按照样品的排列顺序，逐一将载网放置在样品杆上进行观察。电镜观察和光镜观察的原则和方法大致相近，应正确理解和应用放大倍数。因为电镜的放大倍数是通过透镜电流决定磁场强度而实现的，所以磁滞现象就会影响到放大倍数的精确性。一般磁滞造成的放大倍数误差为10%左右，因此电镜观察时应该在低倍下仔细浏览一遍，然后再对切片部位相对完好的部位进行进一步放大观察，放大倍数的增加要由低到高。在某些特殊情况时需要做由高倍到低倍调整时，对于带有CCD的电镜须注意应先将光强度调弱后再降低倍数。对已拍摄的电镜图片的倍数由Bar来表示更为精确。生物医学透射电镜观察的对象是超薄切片，切片厚度大约为50～70nm，和组织切片一样，所见的图像事实上是组织块或细胞团块的某一层断面，因此，需注意平面和立体的联系。例如，真包含物与假包含物的区别。在电镜观察过程中还要做好相应的文字记录以便于观察后进行分析。电子显微镜观察完毕后，刻盘并按要求关闭电镜，循环水必须在30分钟后才能关闭。
四、考试模式的改革
考试是检验教师教学效果和学生学习的一个重要衡量指标。传统考试仅限于试卷面上的考试，考试的题目大致包括选择题、填空题、名词解释、简答题及论述题等，这种考试方式能够检查学生对书本知识的掌握程度，但存在着很大的局限性。学生通常通过死记硬背将书本内容记住来应对卷面考试，但往往考试完毕后，书本上的知识就被抛之脑后，等到需要开展实验或正式做科研时，真正能够用的知识非常少。为了使学生能够达到学有致用，学有所用，学用结合，我们在原有的考试形式上进行了一些改革。经过多年的教学摸索与尝试，根据本课程重在培养学生实验技术这一特点，我们将传统的科目考试形式调整为卷面考试、读片考试、实验报告、综述这四个部分，每一部分占总分的25%，学生最终成绩通过此四部分成绩进行综合评估而定。卷面考试，主要包括名词解释、简答及论述题，其主要内容为课本上所学知识要点;读片考试为2张不同组织的超微结构电镜图片，要求学生按要求读片，并说明电镜图片的三要素:图片标题、描述内容、放大倍数;实验报告即为每次实验课后，对本次实验课的内容的回顾及自己在动手过程中遇到的问题及解决办法;综述的要求是根据本人研究课题写一篇与电镜技术相关的综述，要求学生通过查阅国内外相关文献资料完成此部分内容。综述的完成，能够进一步加深学生对电镜知识的掌握和应用，提高了学生课题设计的能力。这样新型的考试模式能够使学生更多的掌握生物医学透射电镜技术知识及应用，能够更公平的体现学生各自的所得成绩。生物医学透射电镜技术实验教学课是一门技术性极强的课程，针对这个特点，通过以上教学方法及考试模式的改革，可以针对性的提高学生学习的效率和动手的能力，激发学生学习的兴趣，培养学生良好的学习习惯和缜密的科研思路。
参考文献:
［1］汪克建，孙善全，徐晨．提高研究生电镜实验教学质量的几点体会［J］．山西医科大学学报，2010，12(03):296．
［2］路菊，李飞，陶忠芬．多种模式相结合在电镜技术教学中的体会［J］．现代医药卫生，2009，25(02):317．
生物医学技术范文第5篇
关键词:医学院校生物技术专业;人才培养方案;改革
21世纪是生物科学的世纪，更是生物技术的世纪．生物技术专业是一门关系民众生活各领域的专业，主要应用于医药、食品、生物能源与生物催化等领域，现已经成为本世纪初发展最快的高新技术产业之一［1］．《安徽省“十三五”科技创新发展规划》明确提出，要重点关注生物产业，狠抓生物制药、现代中药、生物育种、农产品精深加工等产业发展［2］．目前生物技术专业人才稀缺，严重阻碍了相关行业的迅速崛起，因此从事生物技术研发的人才倍受用人单位青睐．随着生物医药行业的蓬勃发展，在生物制药、生物制品、生物保健品、生物制剂等领域，生物技术的应用更加普遍．对既具有医学基础背景，又能从事生物技术产业研发的应用研究型医学生物技术高级复合人才的需求愈加强烈．自20世纪末开始，国内很多高校都陆续增设了生物技术专业，但办学层次和水平差异明显，此外学科定位与人才培养目标尚存在较大差距．分析发现，人才培养方案改革滞后成为了上述差距产生的主因．事实证明，为实现国际一体化，使生物技术专业教育具备国际趋势和中国特色，建立具有国际竞争力的本科教育体系，处理好学科发展和社会人才需求之间的关系，进行人才培养方案的改革势在必行［3－8］．应我校第十一五、十二五总体发展规划和办学定位要求，为拓宽办学途径，培养具有医学背景与生物学技术的“理医融合”交叉人才，2003年开始招收生物科学专业本科生，是安徽省首个在医学院校成立的生物科学专业．历经十余年建设，我系在学科建设、软硬件建设、本科生培养、师资队伍建设、教学研究、科学研究等方面取得了一系列显著成效．近年来，在生物科学专业积淀基础上，本系新开设了生物技术专业，旨在培养具有创新意识和创业精神的高素质的生物工程技术应用型人才．该专业的开设，进一步提升了生物学学科建设水平，并有效支撑了我校基础医学与临床医学学科发展．至今，我系第一届生物技术专业本科生即将毕业，在经历一轮实践之后，系部将要在原培养方案基础上进行改革．本文对将已有具体措施进行总结，并提出具有可行性的完善建议．
1课程设置与人才培养模式
具体措施:我校生物技术专业培养一批既掌握现代生物学基本理论和技术，又熟悉医学基本知识的生物医学复合型人才．所培养人才主要输送进入高校、科研机构、生物医药公司等单位，从事教学、应用型研究工作、或参与生物领域高新技术产品研发和推广．为贯彻人才综合素质的培养目标，我系科学完善人才培养方案并制定了“生物技术专业大学生综合素质拓展培养计划”．注重生物学与医学学科融合，综合课程的设置、实验课程体制改革，科研促进教学，强化并拓展多媒体辅助教学和网络教学．随着国家专业目录调整和学校的全面发展，在已有培养方案中，“知识－能力－素质”的培养得以显著体现．依托医学院校医学课程资源优势，结合生物学学科特点，及时调整医学相关课程和讲授学时．聚焦生物学和医学学科前沿不断更新教学内容，巩固重点课程在专业课程体系和学生知识结构中的地位，确立各门课程教学时间和教学力量的合理分配，增设与医学密切相关的内容．实现本专业核心课程省级精品化．强化基础理论知识，确定合理的通识课、学科基础课、专业方向模块课和选修课的比例．将单一的必修课模式调整为必修和选修课两种形式．减少必修课学时数，增加选修课，确保学生有更多的自主学习空间．结合实际情况进一步改革实验教学体系，增进现代生物探索性实验的科学性，扩大大学生创新性实验的覆盖面，形成宏观水平、细胞水平、分子水平等分层次的综合实验课程体系，从而训练学生的科研思维和科研操作技能．在校内率先启用学分制，使人才培养方案和人才培养模式进一步科学、合理．存在问题:近年来，由于国内生物学科相关专业人才普遍存在严峻的就业形势，尤其是在部分师范院校、农业院校等生物技术停招、限招等不利氛围下，我校生物技术专业生源质量略有降低，在校生专业思想不稳定．解决建议:为适应学科发展需要，我系应对全国综合性院校、师范院校、农业院校与医学院校开设生物类专业现状及招生情况进行广泛调研，并与用人单位展开深入交流．应进一步把医学课程与生物学课程有机结合起来，使生物学与医学学科之间相互渗透、相互融合、相互补充．应进一步明确医学院校生物学科相关专业人才培养目标，即需着重培养具备创新能力的复合型、实用型生物医学人才．
2注重实践教学环节
具体措施:实践教学是训练学生理论联系实际能力、创新能力，提升综合素质的主要教学环节．本系一贯重视教学基地建设，竭尽所能争取条件，根据专业建设和学科发展的要求，构建高水平实习平台．现已在北京、上海、天津、南京等地的高校、科研院所、企业等共31家单位建立了实习基地，较好地满足了学生的实践教学，保障了本专业人才培养需求．同时，注重对现有实习基地加强教学管理，精心遴选优秀带教老师，并逐步探索校企合作培养新模式，确保实践教学有序进行．参与制定了《蚌埠医学院实习管理手册》《本科毕业论文工作管理办法》，对学生实践教学情况及教师带教情况进行督导和评价．此外，制定《高水平生物医学实践教学基地评价及建设原则》，充分发挥产学研优势，通过调研企业综合实力，力争平均每年新增2－3个实习基地，定期选派教师带领学生到现有实习基地，如医学相关高校及科研单位、疾病预防控制中心、医院科研中心/中心实验室、生物制品研究所、生物医药制剂公司等单位进行见习锻炼．并实现以实习促就业，以就业带动新的实习基地开发．存在问题:随着生物医学技术发展，应用型人才的需求量激增，然而，高校生物学科相关专业在人才培养上仍存在结构性短板．另外，实习基地实践教学指导与管理能力参差不齐，目前尚缺乏完善的教学质量监督系统以及科学的评价管理体系．解决建议:进一步加强专业内涵建设，提高教学质量，注重学生管理;继续完善与人才培养目标相适应的高水平实践教学基地建设;根据生物学专业人才培养特点，针对现有实践教学基地进行系统分析，全面掌握影响人才培养质量的实习基地规模、科研条件、师资队伍层次、项目经费、等情况．掌握学生在实习基地学习、工作、生活条件、学生毕业论文质量与促进学生就业等方面状况．为实践教学环节的良好运行提供理论依据．
3教学科研平台建设
具体措施:生物学科是一门实验性科学，注重学生实践操作能力的培养．本系“生物医学实验教学中心”成立于2005年，为校、系两级管理实验室，2015年获批安徽省省级试验示范实训中心．依据生物学科进展前沿进行统筹规划和建设，确立以更新实验内容、补充仪器设备、优化育人环境为抓手，对学生进行基础性、综合性、先进性实验技能训练，使之成为创新人才培养平台．该中心负责生物科学、临床医学等各专业相关学科的实验教学和实验室管理．该中心按照“统一规划、统一建设、统一使用、统一管理”的运行管理模式，对实验教学课程的统筹规划与设计、各类实验教学资源的集中管理与共享、实验物资和仪器设备的集中采购以及实验教师的统一调配与考核．实验中心下设细胞生物学、分子生物学、生态学、生物技术和遗传学等学科实验室，同时还设置了与教学相关的细胞培养室、细菌室、图像分析室、染色体研究室等，实验室使用面积达1500m2;近年逐步配备了ECM2001细胞融合仪、尼康TE2000E全光谱激光共聚焦显微镜，奥林巴斯显微操作系统、奥林巴斯荧光倒置和正置显微镜及图像微机采集系统、ABI公司Q6Flex实时荧光定量PCR分析系统、染色体图像分析系统等各种先进仪器设备，满足了教学与科研需求．所有仪器均对教师与本科生全天候开放．存在问题:尽管实验条件和基础设施有了很大的提高和改进，而且各种专项本科教学研究经费每年都有增加，但随着近年来生物科学系招生规模的扩大，以及生物医学实验教学中心面向全院开设实验课程，所以实验教学资源还是存在一定的问题，如实验室空间严重不足，实验室与仪器设备均超负荷运转．解决建议:建议学校在校级层面考虑，与其他系部实验室共享．学校下拨的本科教学常规经费确略显不足，如每次实验消耗大量的试剂及用具，随着实验成本的不断提高，经费不足的问题更加突出．系部为保证教学质量，贯彻落实学校大学生素质教育的要求，积极向学校争取，并通过其他渠道申请省级质量工程建设项目进行补充，另外将加强试验仪器设备的信息化的管理，向全校开放，增加仪器设备使用效率．
4教学质量监控体系建设
具体措施:系部非常重视教学质量保障，不断加强教学质量保障体系建设，在理论教学、实践教学、培养过程、毕业论文(设计)教学管理、教师评价、人才培养方案修订等方面，建立了教学质量保障标准体系．成立了由系部领导、教学秘书、教研室主任教学管理队伍．教学质量保障的制度系统则是监控体系得以有效运行的保证．三期(期初、期中、期末)教学检查制度、集体备课制度、听评课制度、评教评学制度、教学档案管理制度、试卷命题与评阅检查制度、考试巡考制度、毕业(论文)设计检查制度、实习实训检查制度、学生学习预警制度、年度教学质量测评制度、青年教师导师制度、学生导师指导制度、教学能力人人过关制度、新进教师教学技能提升制度等．由高职称教师担任课程负责人，对该课程的改革全面负责．建立教学质量评估体系、教学质量监控体系和教学质量全程跟踪体系．通过学生网络评教、教学督导和校系领导听课评价以及教师自评等方式监控所有教学活动的进行．建立学生毕业论文双导师制，由实习基地带教老师和专业课老师共为指导教师，负责毕业论文的查新、开题、实施及论文的撰写．建立“四个到位的保障体系:确保本科教育教学“管理到位、投入到位、激励到位、监督到位”，为学生融“知识、能力、素质”全面协调发展创造优秀的成才环境．存在问题:教学质量反馈信息的利用率偏低，不利于教学质量的全面提高;课程数字资源建设的完成率、优秀率还有待提高．课程建设尚未完全达到学校数字资源建设的要求．解决建议:积极掌握和利用教学质量信息，以促进教学质量的提升．本科教学工作是系部工作的首要任务，因此，在年度教学考核、绩效考核与职称评审认定时应向本科教学倾斜，使教师能够积极地参与本科教学和教学改革，提高教学质量．继续在教学质量和人才培养方面下深功夫，夯实学生的专业基本理论、实验技能、创新意识，以确保学生的专业能力不断满足用人单位需要，提升就业质量与继续深造学生比例．
5施行本科生导师制
具体措施:师生关系是高校里最基本的人际关系之一．大学老师课外与学生交流机会较少，为加强教师对学生专业思想、学习、个人发展规划等方面的指导，从2015年起，我系在生物技术专业开始推行全程专业导师制，即从入学后就进入专业导师团队，参与导师科研;在就业和考研方面指导和培训，鼓励本专业的学生继续深造，在考研课程、报考学校和专业方面提供指导．存在问题:师生比较低，笔者作为第一届本科生导师制的导师，目前带教10人．高校教师不但要从事教学工作，还要从事科研等其它多项工作，使得这些教师难以完全落实本科生导师职责;导师指导方向存在局限性，制度实施过程中，导师基本上只是发挥了科研指导的作用．解决建议:采用开放式导师，导师资源短缺严重制约导师制运行，短期内难以解决．建议盘活校内的教师资源，拓展校外教师资源，同时可考虑尚有带教精力的离退休教师，以及高年级品学兼优的学生导师，以协助教师导师完成各种工作．完善导师制与辅导员制并行机制，建立完善的制度体系，充分发挥本科生导师的作用．
6加强师资力量建设
具体措施:师资队伍是学科专业建设和发展的基础，科学人才梯队配置、高水平学科带头人和高层次人才的引进培养工作是师资队伍建设的核心问题．本系师资队伍建设已步入规范化、制度化的发展之路．积极加强师资队伍建设，鼓励在职教师攻读博士学位和引进博士，提升教师的学历水平;通过内培外引，在教学团队建设、专业带头人、学科带头人和青年骨干教师培养等方面初见成效．所有高级职称教师均承担本科教学任务，增强课程吸引力的同时亦使得学生切实接受最新的科研进展和创新思维的训练．加强“专业课程群”课程管理模式下的教学团队建设．围绕课程群建设教学团队，教学团队负责人由教学名师担任，课程负责人由骨干教师担任，不同职称教师作为教学团队成员，职称结构合理．重视青年教师教学水平的提高，青年教师参加工作后，系部或教研室将指派1－2名具有丰富教学经验与科研能力的老师担任指导教师．鼓励教学经验丰富的老教师充分发挥传、帮、带作用，锤炼青年教师教学能力、授课方法，提升课堂教学实效．存在问题:教师队伍的学历层次较高，年龄结构较为合理，但具有医学背景、国外经历的教师数量偏少，具有正高级职称的教师比例还相对比较低，缺乏在省内外具有一定影响力的学科带头人、教学名师、教学团队和科研团队．学校设置了高水平科研人员引进计划，但没有引进高水平教学人才计划，所以缺乏高水平领军人才与高水平教学型人才队伍．解决建议:以全面提高教学科研人员整体素质为出发点，以培养教学及科研的“双优型教师”为根本目标，坚持通过引进、深造、进修等手段，不断优化师资队伍的学历、职称、年龄构成．重点引进或培养高水平博士，改善团队的专业结构，力争博士人才的比例达50%以上，正高级(教授)职称比例达30%．强化师资梯队建设，加大青年教师的培养力度，对新进缺乏医学背景的教师，在入职前两年选修基础医学和临床医学课程，积极推进团队骨干教师的培养，努力建设一支以中青年专家为学术带头人，以教授为中坚力量，学科、学历、年龄结构相对合理、学术造诣较高，科研创新能力强、教学经验丰富的教学、科研人才队伍．鼓励教师到国内外进修学习，加强教学与科研团队建设．努力建设适应未来生物学学科发展的学术梯队，特别注重对有发展潜力的青年人才的培养．积极组建科研团队，加强合作，为整体科研水平提升奠定基础，根据学科发展优势，积极培养在省内具有较大影响的学科带头人和青年骨干教师．通过生物技术专业人才培养方案改革，更好完成本专业人才培养目标，即培养德智体美全面发展，具有健全的人格、较好的人文修养、良好的身心和专业素质;掌握现代生物学与医学基本知识;具备系统的现代生物技术，创新意识、创造思维、创业精神和实践能力的高素质复合型人才．
参考文献:
［1］刘清波，张学文，陈智勇．农业院校生物技术部级特色专业建设探索［J］．高等农业教育，2012，11:48－50．
［2］安徽省“十三五”科技创新发展规划［R］．2016．
［3］教育部高等学校生物科学与工程教学指导委员会．生物技术专业规范［J］．高校生物学教学研究(电子版)，2012，2(1):3－10．
［4］陆健身．生物教育展望［M］．上海:华东师范大学出版社，2001．
［5］高校生命科学基础课程报告论坛组委会．高校生命科学基础课程报告论坛文集，2006［C］．北京:高等教育出版社，2007．
［6］高校生命科学基础课程报告论坛组委会．高校生命科学基础课程报告论坛文集2007［C］．北京:高等教育出版社，2008．
生物医学技术范文第6篇
生物技术制药这门课程的最终目的是获取用于疾病治疗或者预防的药物，培养可研发和生产生物技术药物的高素质复合人才。因此，在药学专业教学过程中要重点突出“生物技术”与“药学”的有机结合[5]。比如，在讲授基因工程药物稳定性这部分内容时，联系《药剂学》课程中的药物常用稳定性考察方法，对比生物技术药物一般为生物大分子的特点，引出生物技术药物的稳定性需要特别考虑其纯度及活性，不能简单地采用药剂学中介绍的动力学方程来测定。通过与药学其他课程的联系，可以加强学生对生物技术制药课程的理解，对新知识的接受速度更快，达到事半功倍的效果。
1查阅相关文献，及时更新课程内容
制药行业由传统的化学制药已经逐渐向新型的生物制药转变。生物技术制药发展日新月异，教材却远远落后于现实科技水平[6]。因此，需要教师平时阅读大量文献，知晓最新的生物技术在制药领域中的应用和发展趋势。如在教学内容中补充转基因药物、基因芯片技术筛选药物靶点、药学蛋白质组学、药物基因组学等。通过在教学过程中不断补充新知识，让学生及时了解生物技术在制药领域中的应用发展前沿，不仅可以拓展学生的眼界，还可以使学生意识到生物技术制药这门课程的诱人应用前景，树立学生的从业信心。
2优化教学方法
2.1采用多媒体教学
生物技术制药这门课程实践性很强，信息量很大，如果使用传统的板书和口授教学方式，学生会觉得学习枯燥无味。因此，最好在教学课程中多采用视频和Flash动画展示等现代化教学手段[7]。比如，在发酵工程这一章中，对于常见的大型发酵设备，可采用视频及图片的方式为学生展示；在介绍动物细胞工程时，可以给学生观看细胞培养的视频，使学生对细胞培养技术有个直观和具体的认识。另外，还可以查阅国外电子版教材，整理大量图片和动画，引入到课程当中，使得教学效果形象生动，提高学生学习效率。
2.2布置课后习题及思考题目
由于生物技术制药课程涉及多个学科，内容覆盖面广，知识量大，学生经常出现学习到后面忘记前面所学知识的现象。因此，作者在平时授课时，会给每一章节布置相应的课后习题，包括选择题、填空题、判断题及思考题，让学生可以及时巩固所学的知识，同时也方便期末复习，学生也一致反映这些课后习题极大地提高了学习效率。
2.3学生参与课堂教学
传统的口授教学是目前大学教师经常采用的教学模式，其可以在有限的时间内给学生提供大量的信息，缺点是采用了由教师到学生的“单向灌输式”教学模式，很容易引起学生的倦怠，以致学生对本课程学习失去兴趣。因此，作者在教学过程中引入互动式教学，布置专题给学生讨论[8]。比如在讲述转基因动物制药后，组织学生对当前社会的热门转基因作物的问题进行探讨，收到了很好的效果。学生积极地去查阅大量资料，包括文字、视频、专业文献、各界资深人士的看法等，在课堂上大家各抒己见，气氛极其热烈。虽然最后学生之间并没有达成统一意见，但是这个过程教会了学生用科学的、专业的视野看待问题，并理性地分析问题，培养学生科学理性的思维方式，将来进入社会时可以成为一个有科学素养的人，不会被社会上的谣言、谎言蒙蔽。
2.4科研辅助教学
当今大学教师不仅要从事教学，也要从事科研。科研是大学的根本，以科研促进教学是目前高校常用的教学手段，不仅拓展教学的深度和广度，还可以将抽象的科研具体化，提起学生对科研的热情[9]。例如，作者所在的课题组目前正在开展鼻咽癌基因治疗方面的项目，正好与生物技术制药课程中的新型生物技术制药这一章节相吻合。作者在课堂上给学生介绍本研究组的研究基础及一系列研究成果，学生对这些内容非常感兴趣，很想进入教师的实验室做科研，极大地提高了学生的学习热情和创新欲望。
生物医学技术范文第7篇
分子生物学技术是发展中的医学技术，技术质量虽然还有待提高，但其发展的速度确是新兴生物学技术中发展最快的。分子生物学技术的快速发展，在一定程度上大大提高了医学检测技术的工作效率，丰富了人们对生命的更细致了解，推动了医学检测领域的快速发展。本篇文章主要介绍了分子生物学技术，并仔细研究了分子生物学技术，在发展中存在的问题及发展现状，与此同时具体探讨了分子生物学的生物传感器技术。
关键词：
分子生物学技术；医学检验；应用进展
1分子生物学技术
现今的生物实验过程中，分子生物学技术分类繁多，其中的分子生物传感器是根据分子生物所结合的固定技术，利用生物识别原件衔接在换能器上，与此同时，待检测的物品会与生物传感器发生特异性的结合识别。然后分子生物传感器就会进行内部技术识别，然后将识别的分子通过信号的方式传输出去，传输的方式又分为电信号和光信号。剩余的待测物质会通过下一程序进行定性检测，再对物质进行检测分析。检测液体中会存在微量的蛋白物质、小分子物质和核酸等小分子物质，这些物质都可以用分子生物传感器来检测。另外，现代医学检测技术中所涉及的技术程序十分复杂，可以成为医学临床诊断和病例病情分析的重要依据。生物传感器就是利用分子生物学的技术，生物传感器对医学临床检测大有帮助，可以帮助主治医师的临床治疗。分子生物学技术，是以核酸生化为基础的新式检验方法，目前已经广泛应用于医学的各个领域。
2分子生物学技术存在问题及发展趋势
2.1技术复杂以及仪器要求过高
分子生物学技术是新兴发展的医学检测技术，目前在发展中仍然存在诸多的问题，还有待完善。其中分子生物学检测技术的技术过于复杂，此外，对检测的仪器的质量要求也颇高，检测时所用到的药品和反应器皿十分昂贵，这些条件的限制都严格的限制了分子生物学技术的发展。处理以上的问题需要合理的检测医学项目，分子生物学医学检测技术的灵敏度需得到极高的提升，但是目前医学检测的实际标准仍有待提高。举个简单的例子，比如说结核菌在培养时，没有必要挑选昂贵的培养器皿，常规的培养器皿即可。此外，临床疾病检查不可过度依赖于分子生物学技术的临床检测，此技术虽然可以提高医生的诊治效率，但是也存在技术纰漏，所以应该结合临床检查一并再得出结论。
2.2监测管理力度不够
分子生物学技术仍然存在诸多的问题，其中部门之间的检测管理力度明显不够，监管部门的责任十分重大，按照国际上的医学检验程序规定，医院应该制定较为严格的分子生物学技术监管制度。确保医学检验中不会出现重大的检测故障，此外，虽然分子生物学技术仍然存在诸多的问题，但是其发展的速度确是不容忽视。与此同时分子生物学技术在飞速发展的同时，我们应该加大管理力度积极推动分子实验室的建设，设定专门的管理监督人员，并完善监督管理机制，保障分子生物学技术临床试验的稳定持续发展。
3分子生物学技术在临床中的具体应用
3.1病原微生物检验
分子生物学技术应用于临床的病原微生物检验中，可以有效提高疾病的检测效率，其中PCR可以应用于液体物质检测，检测液体中会存在微量的蛋白物质、小分子物质和核酸等小分子物质，这些物质都可以用分子生物技术来检测。病原卫生物的体积极其微小，这无疑大大增加了检测的难度，利用分子生物学技术可以在存有大量的死菌中筛选出活菌。其技术的最大优点就是不受液体中其它微生物的干扰，准确查出病因并进行治疗。
3.2肿瘤及遗传病诊断
分子生物学技术可以应用于肿瘤和遗传病的临床检测，根据肿瘤和遗传病的病例分析，其疾病的源头就是存在着基因缺陷，基因片段属于分子学，分子生物学技术可以准确地找出基因缺陷片段。分子生物学技术通过研究肿瘤蛋白质的结构和功能，应用同位素标记法找出病变的蛋白质，然后应用分子生物学技术找出变异基因的片段。DN段结构复杂，具有特殊的双螺旋结构，在用分子生物学进行检测时，要注意不要破坏DNA的分布结构。
3.3免疫系统疾病诊断
分子生物学技术可以应用于免疫系统的疾病诊断，免疫系统的诊断关键就是明确基因片段是否正常，在研究人体免疫系统时，需要应用分子生物学技术进行基因片段检测。医学检测免疫系统疾病时，通过特定的活化酶和标记素来检测DNA的完整性，从而达到检测的最终目的。免疫系统疾病种类繁多，需要精准的分子生物学技术进行检测辨别。
4结语
综上所述，分子生物学技术如今广泛应用于医学检验中，其应用的标准与质量监督也逐渐引起医学领域上的焦点关注，尤其是医学卫生部门制定的聚合酶链式反应实验室管理，为推广PCR分子生物学医学检验技术起到了推动作用。分子生物学技术从一定程度上解决了医学检验程序中的交叉污染问题，提高了医学检验的检测效率，并提高了医学检验的技术水平。
参考文献:
[1]王海英.分子生物学技术在医学检验中的应用进展[J].当代医学,2011.
[2]李鹏.现代分子生物学技术在医学检验中的应用[J].临床和实验医学,2007.
生物医学技术范文第8篇
提高学生对免疫学课程的兴趣和认知程度，对于提高教学质量尤为重要.在教学过程中，主要通过以下两个途径培养学生的兴趣.1)通过增加案例提高学生兴趣通过涉及社会生活的免疫学知识案例，使学生认识到免疫学的发展过程就是人类不断战胜疾病的过程，认识到学习这门课的重要性.比如，通过“皇家病”、肿瘤等案例，学生进行了广泛的讨论、深入的思考，这些案例不但激发了学生学习免疫学的兴趣，而且提高了学生学习免疫学的积极性.2)通过提出实际问题提高学生兴趣在课堂教学中，提出大量的实际问题，让学生带着问题学习课堂内容，对提高学生的学习兴趣很有必要.例如，通过介绍浙江婴儿小睿睿接种预防结核病的卡介苗失败并导致死亡的案例，提出以下问题：卡介苗是预防儿童栗粒性肺结核和小儿结核性脑膜炎的疫苗[2]，为什么小睿睿接种后会出现异常？这里面深层次的原因是什么？从而提高了学生的学习兴趣，达到引发学生积极探究的目的.
2紧密联系实际调整教学内容
教师选择教学内容时必须考虑人才培养目标、授课对象等因素，并以此对教学内容进行调整.新乡学院生物技术专业的学生学习免疫学的目的是打下一定的理论基础，为将来的生产实践服务，因此，虽然《动物免疫学》教材是“面向二十一世纪教材”，内容充实丰富，但是对照新乡学院生物技术专业的人才培养目标，教学内容仍需稍作调整，才能满足生物技术专业的教学需要.目前，笔者根据教学实际情况调整了部分教学内容，删除了与生物技术专业缺乏联系的免疫遗传和临床免疫学的部分内容(包括免疫球蛋白的基因及其多样性的遗传机制、T细胞受体的基因控制、移植免疫、感染免疫等)，增加了免疫学技术在现代生物学应用方面的内容，重点是免疫学相关技术的知识，如标记酶技术、金标试纸条技术、血清学技术等及这些技术在生产实际中的应用.另外，我系结合人才培养目标，注重培养服务于地方经济发展的地方性人才.例如，我校与本地的部级重点高新技术企业(华兰生物工程股份有限公司)签订了建立生产实习基地的协议，为培养学生的动手实践能力创造了有利的条件.课堂教学还增加了该公司的生物制品的生产工艺及其理论，以帮助学生更快地适应未来的工作岗位.
3增加知识交叉拓展知识结构
免疫学的发展过程就是探究动物机体免疫系统与自身、非自身抗原作斗争，清除抗原和维持自身稳定的过程[3]，因此，学习免疫学课程就必须增加病原学等学科的知识背景.在病原学知识方面，我们增加了与人们日常生活密切相关的病原方面的知识，例如，增加了乙型肝炎病毒、流感病毒、严重急性呼吸综合征病毒、艾滋病病毒、结核杆菌、幽门螺杆菌、布氏杆菌等病原的特点、疫苗制备及机体对病原的免疫识别、清除过程等方面的内容.增加其他学科知识的目的在于促进知识的交叉融合，拓展学生的知识结构，并使学生对免疫学知识了解得更加清晰.例如，增加艾滋病病毒方面的内容不仅可以使学生了解该病原，而且可以使学生了解到该病原的免疫学方面的知识，拓宽知识面.
4开展直观教学激发学生兴趣
机体免疫系统发挥作用的机制是非常复杂的，学生很难理解简单的文字描述，而采用多媒体教学可以使教学内容更加生动、直观、形象[4].因此,在讲解抽象的教学内容时，通过集视频、动画、声音、图片、文字于一体的免疫学多媒体课件的运用，能将抽象难懂、枯燥无味的内容变得生动、形象、易懂，使学生易于接受.现代教育技术手段的采用增强了教学内容的直观性，调动了学生的学习兴趣.
5创新教学模式鼓励学生参与
传统的教育模式强调的是教师的主导地位，学生只是一味地接受老师灌输的知识，这种教育模式容易导致思维空间狭窄，分析解决问题的能力差[5]，而采用参与式、探究式和启发式等教学模式就可以克服这些缺点.参与式教学强调学生参与到课堂讨论中，有利于调动学生在课堂上参与教学的积极性；探究式教学打破了原有的教学内容次序，使教学更富逻辑性；启发式教学注重激发学生的探究激情，引导学生探究和体验知识的产生过程，使教学任务由单纯讲授知识本身转向启发学生获得知识的方法和科学思维方法[6].笔者在教学中大量地运用这些教学模式，取得了很好的课堂效果.下面通过教学案例来说明启发式教学的实施过程.在课程的讲授过程中，提出生活或生产实际中与课程内容相关的问题，让学生带着问题听课，启发学生思考，鼓励学生回答这些问题，在课堂内开展针对性讨论，从而提高学生的参与度，不仅有利于学生理解、记忆和掌握教学内容，而且有利于学生分析、解决问题能力的提高.在讲授细胞毒型(Ⅱ型)变态反应时，提出以下问题：电视剧《蓝色生死恋》中恩熙得了白血病，在进行骨髓移植时，为什么要进行血型的配型？为什么给不同血型的患者输全血后会发生输血反应？为什么相同血型的患者输全血后也会发生输血反应？针对上述问题，学生各抒己见，并进行了讨论.通过这些教学模式的实践，学生不仅理解和掌握了所学知识，而且提高了参与课堂教学的积极性.
6结束语
