医学检验技术的前景范文

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20世纪80年代中期，分子生物学技术进入人类的生活，自此之后，分子生物学的发展取得了突飞猛进的成果，已经逐步成为医学领域不可或缺的诊疗手段之一[1]。分子生物学技术作为检验医学的最新方法，已被检验学科的各领域所应用，近年来，分子基因芯片技术、分子蛋白组分析技术等技术都为检验学科提供了新的发展思路，为此，笔者根据自己的一些临床经验，从与检验医学相关的技术与发展进行简单的分析介绍：

1、聚合酶链式反应（PCR）的应用

PCR是一种体外酶促合成特异DN段的方法，是分子生物学中最常用的技术。基因的克隆、分离和核苷酸序列分析等都用到PCR技术，也可以应用与突变体和重组体的构建以及基因表达调控的研究，也涉及到基因多态性的分析、肿瘤机制的探索、遗传病和传染病的诊断等诸多方面。PCR的操作步骤分别是高温变形、低温退火、适温延伸，作为一个循环周期，多次循环反应，使目的DNA得以迅速扩增。传统的操作技术与这些衍生出的新PCR技术（定时定量PCR、原位PCR技术等）相比，都具有灵敏度高、操作简单、省时省力等特点。

2、分子生物传感器的应用

现代检验医学中，分子生物传感器被广泛应用于临床，成为了临床诊断和病情分析的重要依据，其应用的主要范围在体液微量蛋白、小分子有机物等多种物质的检测。分子生物传感器的工作原理是利用如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜、微生物、细胞等生物物质作为识别元件固定在转化器上，当待测物与生物识别元件发生特异性反应后，将生化反应转通过转化器将所产生的反应结果转变成可定量的物理、化学信号等，从而进行生命物质和化学物质检测和监控[2]。这样一来我们可以设想如果分子生物传感器能够在体内实施监控，那么对于患者来说是个很大的福音。

3、分子生物芯片技术的应用

随着医学科学技术的飞速发展，传统的医学检验技术显然已经不能跟上生物学的脚步，对于临床上更微量、更迅速的检验要求已经满足不了。生物芯片技术把传统医学检验技术的复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量等不足都解决了，其原理是把分子间特异性地相互作用，将大量探针分子固定于支持物上，通过缩微技术，实现对细胞、蛋白质、基因及其它生物组分的检测。这一技术是通过不同的探针阵列和特定的分析方法，使其应用更加广泛和有价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序等均为“后基因组计划”时期基因功能的研究以及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，在基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药等个性化方面也同样取得了重大突破[3]。

4、分子生物纳米技术的应用

分子纳米技术的发生和发展，使人们在防治和治疗疾病上又向前迈了一大步，改善了人类的整个生命系统。纳米技术可以探测机体内化学或生物化学成分的变化，适时地释放药物和人体所需的微量物质，及时消灭侵入人体的细菌和病毒，修复畸形的基因，扼杀萌芽的癌细胞。近来有学者将抗体连接的纳米磁性微球与高效率、快速的化学发光免疫测定技术相结合的自动检测系统，成功用于血清中人免疫缺陷病毒1型和2型（HIV-1和HIV-2）抗体的检测[4]。

5、分子蛋白质组学的应用

人类基因组的测序成功为蛋白组学的研究提供了一个很好的平台，但目前仍有很多新发现的基因编码蛋白质功能未知的，比如目前癌基因的发现，虽然在一定程度上得到了很大发展和进步，但癌症的发病原因、诊断和治疗等方面还存在一些未解决的问题。

6、展望

目前检验医学中的发展趋势是定量PCR和PCR的全自动化。体外基因扩增技术除PCR以外，还衍生出LCR，链置换扩增系统（SDA），转录扩增系统（TAS），自限序列扩增系统（3SR）等技术也将由科研逐步进入临床领域[5，6]。所以说现代医学分子生物技术的前景是美好的，各种新技术的应用也在不断涌现，并且成熟的运用到临床医学检验中。

参考文献：

[1]王海英.分子生物学技术在医学检验中的应用发展[J].当代医学，2011，17（6）16.

[2]Yuregir，Sahin，Yilmaz，et al.Fluorescent in situ hybridization studies in multiple myeloma[J].Hematology，2009，14（2）：90-94.

[3]SkladalP，EiccardiCS，YamanakaH.Piezoelectric biosensors for real time monitoring of hybridization and detection of hepatitis C virus[j].J virol Meth，2004，117（2）：145-151.

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虚拟仿真技术，又称虚拟现实技术，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，通过计算机、仿真、人工智能等多种技术，给使用者创造一个三维虚拟世界，并可通过头盔显示器、数据手套等辅助传感设备，让使用者沉浸于一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，可直接参与并探索仿真对象在所处环境中的作用与变化，达到身临其境的效果。三维虚拟仿真技术在教育、工业、医学等多个领域都得到了广泛的运用，教育部《关于开展国家级虚拟现实实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号）提出：虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。近年来，全国各个高校根据本学科及本专业特色，建设了贴合专业的虚拟仿真实验中心，法医学是公安院校刑事技术专业的主干课，是一门对专业与实践要求都很高的学科，学生的动手操作能力与专业知识在培养目标中都非常重要，公安院校重点培养专业的应用型人才，为此，我们利用虚拟仿真技术，建立了法医三维虚拟仿真实验教学平台，本文将从三维虚拟仿真技术在法医学教学中的必要性、建设内容与应用、建设前景等几个方面进行阐述。

1虚拟仿真技术在法医实验教学中应用的必要性

目前，公安院校传统的教学模式与实训方法在培养学生的动手能力，尤其是现场勘验能力方面有着明显缺陷，既往的教学方法主要通过教师课堂讲授知识，检验学生学习效果也是以试卷考试方式为主，侧重学生专业理论知识的掌握情况，虽然也开设一定的实验操作课，但因实验场地、设备等条件的限制，实验内容简单、过时，无法与公安实战紧密结合，且一般情况下，实验教学要求在规定场所规定时间内完成，制约了实验教学的深度与广度；法医学专业课的学习场地局限于校园，而如命案、杀人、交通事故、灾难事件等真实犯罪现场的实验实训场景难以模拟，学生在实训中不能体验真实现场的现场勘验和尸体检验过程，实训教学缺乏生动性；再加上任课教师自身常年从事单纯的教学工作，并非实战部门的法医，缺乏实战经验，实训教学效果不太理想；在实习阶段，因为公安实践中案件的突发性以及现场勘查的及时性等特殊要求，学生所能获得的实践锻炼机会也十分有限。因此，学生毕业走上工作岗位后面对真实案件时，难以迅速担任现场勘查等专业任务，一般需要经过较长时间的学习、摸索才能胜任。三维虚拟仿真实验突破传统实验教学模式的限制，将传统的学习变成直观展示、动态可变的虚拟仿真的沉浸式体验学习，使学生可以沉浸于虚拟的案件现场，模拟勘查员或者法医进行现场勘查与尸体检验，提高学生学习的积极性和主动性，也给教师的教学提供了方便，大大提高了教学质量。同时，搭载智慧教学系统的三维虚拟仿真实训平台也可打破时间与空间的限制，最大限度地利用碎片化时间反复进行模拟操作，从而达到熟练掌握操作步骤的目的，虚拟仿真实验教学建设顺应了教育信息化的发展趋势和现实需要，更符合公安院校学生学习法医学的需求。

2法医三维虚拟仿真实验教学系统的建设内容

2.1虚拟仿真实验教学管理平台的建设

在学院智慧校园的基础上建设三维虚拟仿真实验教学管理与共享平台，通过此平台可以进行实验教学开课、选课管理、实验教学过程化管理（课前预习、课中考勤、实验过程考核、线上实验报告、实验成绩评分）、在线学习（视频课件学习、在线练习、在线考核、在线答疑、虚拟仿真实验、课程导读）、实验教学资源开放共享、实验室仪器设备管理、开放实验管理等，同时可根据学院的需要对接云平台上第三方虚拟实验课程资源或自建课程资源，为学院虚拟实验教学环境提供应用平台。另外，此平台可以与学校已经建设完成的校级实验室开放管理平台、远程视频管理系统无缝对接，实现虚拟仿真实验教学管理与共享管理平台的智能管控，实现实验教学的“虚实结合”，“智能、智慧型”管理。如图1。

2.2三维虚拟仿真命案现场勘查系统的建设

通过虚拟仿真引擎工具为技术开发平台，结合3D建模、计算机网络、动画模拟、人机交互等手段，结合二维和三维多种方式，仿真模拟一个现代小区场景，提供一整套三维场景，包含犯罪现场场景（外景、中心现场场景）、指挥中心场景、法医解剖室、讯问室场景、痕迹实验室场景、声像实验室场景、专案组场景、物证技术室内场景等场景，虚拟仿真还原真实案件的全过程，包括接报案、立案、现场勘查、尸体检验、现场走访、案情分析、物证技术检验、侦查措施与侦查技术的应用、抓捕、讯问、结案等环节的案件侦查综合实验。通过三维仿真技术，以第一人称的形式模拟现场勘查的整个过程，包括现场巡视、拍照、获取现场视频资料、寻找案发中心现场，在现场勘查时，对现场勘查箱里的常见工具、设备、试剂进行三维建模，通过对这些工具、试剂和设备仿真模拟操作，模拟在现场勘查中的发现、固定、提取、包装并记录现场生物物证以及足迹、手印等痕迹物证，通过虚拟命案现场的仿真操作，选择不同的提取方法来实现物证的发现提取方法，从而掌握现场检材的正确勘验方法，系统根据学生的操作流程及规范，对操作错误的地方进行启发性指导，并在后台进行记录、扣分等处理方式，加强学生对易错环节的记忆。打造不同性质不同类别的案件虚拟仿真勘查操作系统，具有紧贴公安实战、案件现场高度还原、操作深度参与的特点。通过对虚拟物证的反复操作训练，让学生对各类物证的发现、固定、提取及包装能更规范、更全面，进而掌握案件现场勘查的基本技能与勘查思维。如图2。

2.3建设三维虚拟仿真尸体检验系统

通过三维虚拟仿真技术，操作者以第一人称的形式，进入现场内，完成案发现场的初步尸体检验，模拟办案的常规步骤，进入虚拟仿真的法医病理解剖实验室（如图3），并通过对解剖工具进行三维建模，模拟法医分别对尸体进行衣着检验、尸表检验及尸体解剖，模拟检验、记录衣着情况，衣服损伤情况等，尸表检验则对建模的尸体进行常规尸体外表检验、创伤检验、尸体现象等的模拟检验，尸体解剖则模拟选用不同解剖工具对人体体腔、器官进行解剖检验，模拟检验还需记录各种阳性发现和阴性结果，并尽可能全面提取组织、体液、毛发、指甲等生物检材以备检。通过虚拟操作尸体解剖检验了解人体的基本结构以及损伤特征，三维虚拟仿真的尸体检验系统能将抽象的人体结构与损伤逼真地呈现出来，通过虚拟操作，加深了无医学基础知识的公安院校学生对法医学知识的理解，提高学生规范保护、处理尸体以及物证的能力。图3三维虚拟法医病理解剖实验室上述的现场勘查系统与尸体检验系统在虚拟操作时分为教学模式和考核模式。在教学模式下，让学生重复实验操作练习，并提供实验操作流程的详细指导，学生能够根据操作提示一步一步进行练习，如果学生操作错误，系统会根据学生的操作流程及规范，对操作错误的地方进行启发性指导，并在后台进行记录、扣分等处理。考核模式下则不提供指导，系统统计学生错误点自行扣分，老师可导出成绩到指定的虚拟实验管理平台，在操作实验的过程中，对带有摄像头的电脑，可间断性的采集正在做实验的同学头像并进行存档，用以监控学生的整个实验过程。虚拟勘验结束之后学生可进入现场调查访问、实验室物证检验、办案人员案情分析等场景，物证检验环节则将学生在现场勘查、尸体检验过程中提取的物证进行检验分析，包含手印分析、足迹检验、生物物证的DNA检验等，学生需根据检验结果、调查访问情况等对案情进行综合分析与研判，对案件性质、死者死亡原因、致伤物等作出判断。最后，系统根据学生的操作和答题情况给出得分和成绩分析，实现整个虚拟实验过程性评价。

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第二：从检验技术上来讲，检验医学正在向自动化、信息化、分子化、标准化和床边化发展。

自动化技术；LAC分为两类：一类是模块式自动化，将一定的自动化分析仪组合，完成组合项目，应用较多的形式。一类是TLA，将临床实验室中各种独立的自动化仪器以特殊的物流传送设备串联起来，在信息流的主导控制下，构成流水线作业的组合。也称为临床实验室自动化检验流水线。可以提高工作效率，降低成本，缩短检测周期，提高工作质量，减少差错的发生，有利于提高科研水平和人员素质。

信息技术：LIS是集计算机和现代化管理思想为一体的综合技术。可用于患者标本的识别、检验申请、样本分析、结果报告、质量控制、行政后勤，科研总结等数据管理。

生物传感器：是可将生物信息，如蛋白质、细胞器、活细胞、组织、微生物等转换为分析信号的器件，如床旁分析POCT，具有很好的应用前景。

分子生物学技术、聚合酶链反应、生物蕊片、飞行质谱又叫蛋白质指纹图谱技术。广泛地用于多种疾病的诊断，尤其是癌症，肝癌的敏感性和特异性为91%和89%，卵巢癌的敏感性和特异性为82%和98%，乳腺癌的敏感性和特异性为93%和91%。免疫标记技术更多被人接受和应用，将成为21世纪免疫标记技术的热点。

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质谱技术在该领域的发展已十分成熟。我国很多地区和医院都已采用LC-MS，利用衍生化法检测氨基酸、肉碱等化合物，可同时筛查十几种新生儿疾病（疾病种类可增加）（见表1）。质谱技术能够做到筛查效率高、结果可靠，费用相对低廉，这是常用分析方法例如细菌抑制法、放射免疫分析法、酶联免疫吸附试验、时间分辨荧光免疫分析法、荧光酶免疫分析法等不可企及的。可以预测，随着临床对于疾病的认识和方法的建立，筛查项目的数量将会逐渐增加。以我国每年2200万新生儿中有苯丙酮尿症患儿1700例和先天性甲状腺功能减低症患儿5000例计算，及时诊断和治疗有着十分重要的社会意义和经济效益。

具有临床意义的内源性和（或）外源性化合物的监测

内分泌激素和营养素的监测对个体的疾病诊断、预测和评价健康状态都是非常有帮助的。以维生素D及其代谢产物为例，国内外最新研究认为，维生素D与心血管疾病、代谢性疾病[5]和肿瘤等疾病的发生间具有一定相关性。目前，临床以检测25(OH)-D总量来表示维生素D状况，虽然25(OH)-D水平在体内波动小，相对而言，浓度较高易于测量，半减期较长(~3周)，但LC-MS检测法比放免法、酶免疫法等快速且灵敏，更耐用。1,25(OH)2-D3是维生素D状态最好的监测指标，但其在体内含量极低且不稳定，目前已开发出可用以检测1,25(OH)2-D3的LC-MS法，比放射免疫分析法有更高的特异度和灵敏度，且安全。另外，临床要求监测儿童体内极低量性激素变化情况，但免疫法检测低于试剂盒检测下限的数据波动很可能不能反映体内真实水平。质谱技术可为我们提供pg甚至是fg级的检测限，但需注意高分辨带来的高背景噪音问题，应综合考虑。

治疗药物监测

作为临床个体化治疗重要组成部分，对于一些血药浓度与疗效关系密切、有明确的有效浓度范围、治疗窗较窄、体内代谢个体差异大、药物中毒症状与疾病症状难以鉴别、用于长期治疗和抢救的药物等情况下，临床需测定体液中药物的浓度，指导临床个体化治疗，让患者利益最大化而风险最小化。美国病理学家学会研究表明，采用LC-MS法检测结果更具有真实性和实验可信度，已成为治疗药物监测必备的分析方法。目前，临床实验室仍以免疫分析为主要方法，质谱分析法由于自动化程度不足和缺少认证试剂在近期内难以取代前者，但依旧是实验室非常好的参考方法。

微生物鉴定

感染性疾病的病原学诊断仍以微生物的分离培养作为“金标准”，但能培养成功的仅为少数，且病原体（尤其是真菌）的培养周期较长，费用颇高，因此微生物非培养技术正是为满足难培养或者感染早期诊断需要所建立的方法，包括蛋白质组学、基因组学、宏基因组技术、DNA指纹技术、分子杂交及生物芯片技术等。此处介绍应用MALDIBiotyper高通量微生物鉴定系统，通过鉴定病原体自身独特的蛋白质组成，在MALDI-TOF质谱仪中得到指纹图。该系统另一个重要的组成部分是已包含3千多种微生物蛋白特征指纹图谱数据库，通过特征模式峰的匹配值作鉴定。质谱技术鉴定微生物的优点在于其操作简单（微生物单个菌落前处理简单）、快速且高通量（每1.5h可检测100个样本），灵敏度高（100ng蛋白即可检出），准确率高(<5u，m/z：~10000u)，成本经济（<1欧元），稳定性及重现性好（微生物蛋白指纹谱峰主要集中在2～20ku质量范围内，这些持续高表达的蛋白质受微生物生长环境和状态影响很小），以上优点使得质谱技术在病原体临床诊断方面具有广阔的应用前景。同时，我们也需要认识到质谱技术的限制性，虽然其在微生物检定中可快速、准确、早期地诊断感染性病原体，但仍不能替代药敏实验。合理、正确、综合地将有限的实验数据变为高效的诊断信息才是检验的目的，质谱技术的加入不仅没有妨碍反而极大程度地推进了检验医学的发展。

生物标志物研究

由于质谱技术的高灵敏度、高准确率及易于自动化等特点，毫无疑问地成为解决蛋白质组学关键手段之一，在生物标志物研究中是必不可少的一种手段。生物质谱技术在其中扮演了重要角色，其测定生物大分子的相对分子质量高达400ku，准确率高达0.100%～0.001%，远高于目前常规应用的十二烷基硫酸钠电泳和高效凝胶色谱技术。利用肽质量指纹谱技术，结合蛋白质数据库检索，可实现对蛋白质的快速鉴别和高通量筛选，寻找新的生物标志物。同时，利用生物质谱的准确相对分子质量测定，可实现对二硫键和自由巯基及蛋白质翻译后修饰如糖基化等的快速定位与确定，包括SNPs在内，生物质谱已实现对数十个碱基寡核苷酸的分子量和序列进行测定，应用浸入分裂法结合MALDI-TOF质谱可对基因组SNPs进行分析，该法既节省时间，又适于高通量分析，有利于特异性基因的定位、鉴定和功能表征。

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【中图分类号】R473【文献标识码】A【文章编号】1672-3783(2012)03-0339-01

近20年来，医学检验在我国的发展趋势日益强大，它涉及临床医学、基础医学、医学物理学、化学、生物学、管理学、经济学、经营学等多学科内容。在医学体系里，它主要作用表现为：对疾病的诊断、疗效及病程的监测和预后判断提供准确、及时的实验数据和检测手段，并能结合临床提供咨询和对数据的综合分析与评价，使之转化为临床诊断信息。随着科技在医学界的广泛应用，临床医学对该学科的依赖和需求日益增强。本文将简要在各方面探讨其发展趋势，并对一些不足之处提出一些建议。

1 检验医学发展现状

1.1 检验人员素质普遍提高。据笔者了解，目前，全国共有27所院校设有医学检验专业，有3个博士点和17个硕士点，每年毕业的学生上千人。近20年来，高等医学检验教育在国内经历了创业、发展、壮大的历程，在学科定位、人才培养模式和培养目标等方面的框架已基本形成，围绕整个培养目标所构建的课程体系和实施的教学内容、教学方式等也有一些定式，现已形成培养目标明确，具有普通检验本专科、硕士和博士研究生（医学科学学位）、本硕连读七年制（医学专业学位）、成人检验本专科、高职检验本专科等层次齐全、形式多样的教育体系。在岗的检验人员也逐步通过成人教育达到了专科和本科学历，人员素质得到了普遍提高。

1.2 质量控制管理体系逐步趋于完善。我国的质控管理虽然起步较晚，但某些学科如临床生化已形成了较合理的质量控制体系，“全程质量管理”的概念近年来在检验界倍受重视。分析前质控、分析中质控及分析后质控都有了一定的发展，保证了结果的准确性和可比性。

1.3 与时俱进，设备和技术得到良好发展。随着改革开放的深化，经济实力的增强以及与国外技术交流和信息沟通加快，促进了检验仪器的大量引进和运用，使医学检验实现了自动化、微量化、标准化，结果更加快速、客观、准确，提高了工作效率。同时，随着新技术的发展和方法学的改进，新的检测项目不断增多，原来无法测定的项目得到了准确测定，以疾病为中心，以人体器官为中心的检验组合项目的综合运用，广范围、多角度地为临床提供了丰富的诊断信息。

2 目前医学检验发展中存在的主要问题

与发达国家相比，我国的医学检验水平还是存在几个重要问题：

2.1 理论体系不够完善。近年来，我国医学检验领域的发展主要集中在“硬件”的建设上，对检验医学的理论研究重视不够，我国的医学检验目前在一定程度上还只能称之为“实验医学检验学”尚未形成具有自己特色的新的理论体系，与其他学科的交流融合不够，人员科研意识淡薄，科研能力较低，阻碍了检验医学获得更大的发展，这个带有普遍性的问题应引起重视。

2.2 没有对人员进行合理搭配。现在医学院中许多临床科室人员臃肿，检验队伍力量分散，不能形成应有的“合力”。这种现象带来了诸多弊端，如（1）在同一医院内重复配置人员设备，造成人力、物力资源的浪费;（2）无法进行系统、科学的质量控制，难以保证检测结果的准确性和可靠性;（3）从事各项目检验的专业人员由于力量分散，缺乏统一的管理，很难使其业务素质得到整体提高。

2.3 质量控制工作不好。质量控制是保证检验质量最重要的关键之一，没有质量的检验不仅不能对临床诊断和治疗提供可靠信息依据，甚至还会造成误导，给患者带来痛苦和损失。

2.4 高素质人才缺乏。尽管我国医学检验教育发展已经历了近50年的漫长时间，但在我国占人口大多数的农村地区的基层乡镇医院中，高级医学检验人才严重缺乏，制约着医学检验技术的发展和应用，影响临床医疗工作的质量。医学教育必须为社会输送更多更好的各类高层次人才，以满足人民群众日益增长的卫生服务需求。

3 对医学检验发展的一些建议

3.1 加强信息化和科学化发展。信息技术是廿一世纪发展趋向，集成电路、光导纤维、电子计算机，人工智能以及国内、国际的互联网络将实现实验室之间，实验室与临床、医院间、图书馆之间，市内、国内、国际的信息交流，远程多媒体教育，远程实验室诊断系统会得到广泛的利用。因此，在临床检验领域，建立以收集加工信息，实现信息共享为目的的信息系统已是必然趋势。

3.2 向自动化和集中化发展。随着计算机技术和现代检验学的发展，临床及科研部门对临床实验室的要求进一步提高，许多以往依靠人工进行检验的项目逐渐被自动化仪器代替，无论检验的速度或检验项目的数量均比以往大大提高，如果仍然采用人工方法进行检验结果的登录、计算、报告，就不能适应实验室的正常运作，解决的途径是采用电脑技术特别是电脑网络技术。同时，由于芯片技术、干化学测定技术的发展，各种微型便携式分析仪器也会不断增多，给长期随访病人和家庭使用带来极大方便。

3.3 提高检验人员素质。未来的检验医学向着自动化、信息化发展，应根据社会和检验医学发展的需要，培养适应新时代的高素质检验人才。立足专业需要，转变教育模式现代医学检验，靠的是先进的技术和仪器设备，检验人员不仅要熟练利用自动化仪器提供可靠的实验数据，更重要的是能对实验结果作出相应的分析解释，正确有效地将实验资源转化为更高层次的临床信息。加强人文社会科学的教学力度，拓宽专业口径，改变现有专业口径过于狭窄，知识面过于狭窄的人才培养模式，以增强检验人员的创新能力和适应能力，从根本上促进检验医学的发展，适应现代化检验发展和挑战。

参考文献