生物医学工程学进展范文

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当前我国国内在技术标准、贷款担保、进口税收等方面的滞后政策，很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。2012年继美国次贷经济危机之后，经济的低靡带引起高昂的技术资金消费和人市饱和也进一步给了生物医学带来了一定的打击。因此，迫切需要比照发达国家经验，找出国内相关政策存在的缺陷，有针对性地提出扶持政策，实现我国生物医学产业的跨越式的发展，从而实现生物医学技术的人才进步和技术提高。

自2005年以来，中国生物医学市场成为继美国和日本之后世界第三大市场，并且在以每年14%左右的速度迅速增长。制药业和生物医学工程是当代健康产业的两大支柱，在20世纪90年代，以美国为代表的发达国家生物医学产业与制药业的销售额比例已经达到1∶1，而在我国目前这个比例为1∶6，这也预示着我国生物医学产业具有广阔的发展空间和巨大的潜在市场。但令人忧虑的是，我国主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。据不完全统计，仅美国一国生产的生物医学产品就占了全世界总量的40%以上，欧洲占了30%左右，日本占了15%～18%，加起来几乎垄断了世界市场。而在中国，生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%。

生物医学产品一般技术含量都比较高，且市场准入严格，迄今为止不少关键技术都还被发达国家的大公司所垄断。国内生物医学领域缺乏自主创新，大多是因循已有知识和技术，跟踪国外具体工作， 技术储备匮乏；对引进技术缺乏深入的消化吸收和创新，对引进国外产品全力仿制，寄希望于以市场换技术，结果丢了市场而未换到技术。因此，我们在技术结构上落后于国际先进水平，产品技术水平、 产品质量难以满足临床使用的高要求，大多数产品难以参与市场竞争，高性能产品更难以与国外产品匹敌，有待进一步发展。

参考文献：

[1]杨子彬 基础医学卷-生物医学工程学{M}. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社

[2]生物医学工程学 作者：邓玉林 出版社：科学出版社：第一版（2011年1月6日）

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1.医院中生物医学工程科现状

生物医学工程科在医院中的职能大致包括以下四个方面：医疗设备的物流管理、财务核算管理、质量控制技术管理和采购管理。然而由于起步较晚，我国临床医学工程的发展还落后于发达国家。目前各级医院临床医学工程部门工作开展质量参差不齐，各医院之间缺乏纵向、横向协作机制，医学工程学科工作开展缺乏系统性的规范。与相关科室之间职能划分不明确；医学工程技术人员知识结构和队伍阶梯结构不合理；缺乏有效的进修培训机制，知识老化快；缺乏有效的工作质量考核体系，维护维修工作效率低下；医学工程人员在医院中的地位和待遇得不到有效提高，工作缺乏积极性。最终导致人才流失，在生物医学工程队伍面临萎缩的同时，生物医学工程科在医院的生存和发展也面临挑战，其主要表现在以下几个方面。

1.1 管理体制问题

自20世纪70年代我国建立生物医学工程学科实体以来，全国各级医院也相继组建了生物医学工程学科，但相当多的医院至今仍延续着创建之初的机构名称，如器械科、仪器室、药械科、维修室等，地方医院均称为设备科，部队医院又称为器械科，只有少数几家医院称为临床医学工程科。另外，在其组织结构和管理体制上也比较混乱，有的归属后勤系统，有的归属医技部门，也有的直接隶属医院总务科，这种管理体制严重束缚了生物医学工程的发展。

各医院的生物医学工程科其功能、职责也不一样。首先，就其采购范围而言，有负责全院的医疗仪器、设备的采购；有负责包括总务方面的设备采购（如空调、冰箱等）；也有负责全院医用消耗品的采购。内容各式各样，杂乱无章，往往按医院的传统和经验办事，没有一个明确的职责范围。

其次，在日常工作中，只重视医疗仪器、设备的采购、维修和日常管理，而忽视了医院仪器、设备安全性、可靠性的管理与监测；忽视了医疗仪器、设备的功能开发与利用；忽视了医院整体软、硬件的规划管理与技术管理，从而成为医院的一个纯采购部门。

由于临床医学工程在我国还是一个新生事物，仍然处于〃创业〃阶段，因此至今为止还没有形成一套完整的医疗设备管理法规，也没有建立我国自己的临床医学工程师法。在医疗仪器、设备的采购、验收、使用、维修、报废和培训等方面缺少一套严谨、规范、科学的管理制度。

1.2 生物医学工程技术人员队伍问题

生物医学工程技术人员是生物医学工程的主体和体现。由于历史原因，生物医学工程技术人员在医院设备管理中的地位与作用是很微妙的，在医院早期设备管理任务较少，医学工程技术人员主要来源于电工、钳工、电器维修人员的改行，主要工作是器械、仪器、设备的维修，地位等同于一般工人。随着医院的发展，20世纪80年代初期部分医学院和工学院相继开设了医疗器械维修及生物医学工程专业，毕业后学生纷纷进入医院从事医疗仪器设备的维修工作。很多医院特别是大型医院的设备管理部门取名为生物医学工程科，医学工程技术人员的地位有了很大的提高，等同临床医疗技术人员，有了自己的学会和职称晋升。21世纪初随着医院后勤服务社会化改革，有的医院将医学工程技术人员划入后勤服务，有的医院将设备管理部门也划入后勤服务里面，医学工程技术人员的地位落入低谷。现代医疗设备技术含量越来越高，大规模集成电路器件的采用，机械化生产电路板，使故障的查找难度增大或即使找到故障也无配件更换，许多厂商特别是大型设备厂商已将医疗设备售后维修作为一项重要收人，对医院实行维修垄断，不提供完整技术资料和配件来源，配件专用性很强，兼容性很差，制约了维修工作开展，出现了维修能力危机，岗位危机，医学工程技术人员在医院是否有存在的必要，已存疑问。

1.3 医学与工程相结合的问题

医院拥有门类齐全的现代化医疗仪器设备，这为工程技术人员提供了得天独厚的资源条件。然而在现有的模式下，医学工程技术人员大多集中在临床医学工程科或设备科内，技术人员只在需要维修时才被动与各类医学仪器接触，因此对所接触的仪器熟悉程度并不很高，不易形成对某台或某类医疗仪器的深入研究。同时，生物医学工程人员一般掌握的医学知识不多，而临床医生在工程方面的知识比较贫乏，他们在临床上发现了和工程相关的医学问题不能很好的与工程技术人员交流和沟通，更谈不上解决，从某种意义上说，这就导致临床医学与生物医学工程不能很好地结合，不能够充分发挥二者的优势。

2.医院中生物医学工程发展和创新的对策

到目前为止，生物医学工程科在医院中已经成为专业性很强的职能科室，在医院现代化建设中所起的作用越来越重要。深入研究探析生物医学工程学科在医院中的作用、发展及创新，对医院现代化建设和学科自身的发展都有极其重要的现实意义和深远的战略意义。面对目前医院中生物医学工程出现的问题和面临的挑战，变革和创新势在必行。

凡事预则立，不预则废。对医院生物医学工程科的发展和创新必须进行系统科学的分析，进行科学规划，为达到设计总目标，列出的各阶段的分目标并逐步落实。先定奋斗目标具体分析各人的特长实力，合理开发利用人力资源。结合实际加强理论研究和创新工作，形成对医学工程学科发展有指导意义的完整学科系统，进而真正做到科学论证、合理购置、科学使用、严格质控、科学维修、严密计量。本文就医院生物医学工程科如何发展和创新提出了以下几点发展对策。

2.1 转变工作模式，明确工作职责

首先要改变观念、转变工作模式，要将目前以〃采购、维修〃为中心的单一化工作模式向以〃质量保证、安全监管、技术保障〃为中心的多元化工作模式转变；要明确临床医学工程学科在医院中的职责和任务，即除了当前的常规工作，如设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外，还应包括以下主要工作：在用设备的质量检查、质量保证和质量评估；医疗设备的安全性能测试、监管和保证；预防性维护、保养和故障维修；医疗设备的医学计量及维修后的计量与性能测试；对医院临床医学工程技术人员的技术培训与考核；开展临床科学研究等。

2.2 改变现有管理体制，使医疗设备效能最大化

医院的发展，是靠先进的科学技术，严格有序的科学管理；创新才是飞跃，是发展的根本。不创新将是死水一潭，所做的工作只是原地打圈圈没有得到提升；创新的科学管理能使有限的资源进行优化组合，合理配置，最终实现更大范围资源的科学合理共享，产生出比以前高出几倍的效率，管理出效率更出效益是众所周知的；各类医疗仪器是一种服务和增值于一体的物质资源，是科技应用于临床医学的成果，是医院现代化水平和技术实力的标志，是现代大医院发展壮大的基础。国内大中型医院都具有少则几千万元多则几亿元的现代化医疗设备，但若没有真正利用现代化科学管理理论进行科学管理，让配置更加科学合理，就不会让它的作用得到更好的发挥。现在对医院的评价仍用旧观念和过时的方法，即把医疗设备的总值作为一个很大的指标，总认为医疗设备的总值越大，管理水平就越高，各类效益就越好，医院就越强，呈现出重购买轻管理的现象，致使部分设备不适合本地区常见病或不适合医院对该学科的需求，而使用率下降或闲置损坏，造成对医疗设备资源的浪费。

管理没有跟上是造成设备浪费的原因；用科学的管理理论进行管理，明白不同的理论适合不同医疗系统的管理，注重理论和实践的结合，更重要的是加强创新观念的开发，和本地区医院及厂商进行适度沟通，利用灵活多变的形式进行开发利用，使医疗设备效能的发挥达到最大化。

2.3 加强人才培养，提高自身素质

生物医学工程人才的培养是本学科发展的关键。因此，在日常的工作中，我们要不断地加强人才队伍的建设，通过各种培训班、业务讲座、出国深造等途径，提高生物医学工程人才队伍的业务技能和外语水平。同时，通过调整人才梯队、整合岗位编制、聘请优秀人才等措施，以保持一支高素质、高水平的生物医学工程人才队伍。

2.4 健全各项制度，提高学科地位

在提高生物医学工程人才队伍自身素养的同时，要形成重视临床医学工程学科的大环境：国家有关部门应尽快建立〃医学工程师法”规范临床医学工程机构的名称，明确界定医学工程人员的职责范围，制定科学的、合理的人员编制，并制定相应的技能培训、考核以及职称晋升、聘任等相关制度；要建立一个良好的激励机制，对生物医学工程师的权利、义务和奖惩做出明确的规定；同时还要关注生物医学工程师的科研成果、技术革新和工作业绩，以稳定生物医学工程队伍，提高和发展我国的生物医学工程学科，促进医学现代化发展。

2.5 开展生物医学工程的临床研究，走医工结合的发展创新之路

这里所说的医工结合之路有两方面的含义，其一，应使生物医学工程技术人员具备较深厚的工程学和医学两方面的基础理论知识，因为生物医学工程学科是连结医学与工程学之间的桥梁，若"两岸〃基础不扎实则桥本身也不会牢靠。其二，在平时的工作上应注重与临床医生的交流和沟通，注重工程和医学这两个学科之间的交叉和渗透。现代医学科学发展到今天，医学与工程学之间的关系就如同舟与水之间的关系一样，没有"工程之水” “医学之舟"将寸步难行，只有二者有机地结合，才能成为一个和谐的整体。

医院中的生物医学工程是一个以设备保障为基础，面向临床提供工程支援服务的专业。工程人员要充分利用传统与现代传媒加强工程信息的交流，既可使工程人员掌握各种现代卫生手段，反过来也可促使医院工程人员为病人及医护人员提供更多更新的工程信息知识。充分发挥医院工程人员的专业特长，加强工程人员在充分沟通临床医疗工作中的作用。

生物医学工程科仅以引进设备为主不足以发挥自身作用，应积极研究开发临床疗效好而市场没有的常规设备，有超前发展的意识，使本科向服务于临床、服务于科研的方向发展，为临床提供治疗、诊断的新手段。以临床使用设备为基础，从设备使用人员入手，询问不合理因素，对其进行创新和改进；也可结合临床开展专科新设备的研究，改善常用设备，启用新技术，进行设备经济效益和社会效益的研究，以治疗和诊断效果为最终目的，与临床合作，在开发研制新设备中会有新发现新进展新突破。

总之，生物医学工程是综合运用现代工程技术研究成果、解决医学上有关问题的一门新兴学科，是工程技术渗透到生命科学领域、深入到医学中的一门边缘交叉学科，已成为医学发展日益强大的推动力。而医学的发展，反过来又促进生物医学工程学科的发展。二者之间已构成了相互依赖、相互促进的依存关系。所以，要取得科研成果，必须以维修为基础，以科研为主导，走理工医全面发展的道路。只有这样，才能促其巩固和发展，才能占有本身应具有的学术地位，才能促进生物医学工程学科的发展和创新。

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中图分类号：R318.08文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0410005-02

0 前言

聚乙烯醇（PVA）是由醋酸乙烯酯经过醇解，水解或氨解而得到的水溶性高聚物。PVA水凝胶是线性高分子通过交联形成三维网状结构，再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质。PVA水凝胶由于具有低毒性，吸水量高，机械性能优良（高弹性模量和高机械强度）以及生物相容性[1]好等优点，在生物医药，食品工业，渔林业等方面备受瞩目。本文简述了PVA水凝胶的制备方法、改性研究及应用，同时详细介绍了PVA水凝胶“反复冷冻解冻法”的机制、特点，与生物大分子明胶的共混改性及在生物医药方面的应用[2-7]。

1 PVA水凝胶的制备

PVA水凝胶的合成根据交联机制可以分为物理交联法，化学交联法和辐射交联法三种。物理交联目前报导中使用最多的是“反复冷冻解冻法”[8-9]和“冻结部分脱水法”[10-11]通过物理交联得到的水凝胶物理机械性能有很大的改善，交联过程可逆，但是透光性不好。可通过改变溶剂类型或使用混合溶剂等方法来改善。日本Hyon[12]等人用水和DMSO有机溶剂，通过冷冻处理得到透光率高的PVA水凝胶。化学交联主要采用化学交联剂，通过共价键或配位键的作用使PVA分子链之间形成凝胶。通过化学交联制得的水凝胶，保水性和某些力学强度有一定提高，但是透明性不好且含水量不高。辐射交联主要是利用γ射线、电子束、X光及紫外线等直接辐射PVA水溶液，或辐射用物理交联法制成的PVA水凝胶。经辐射制得的水凝胶因不需要添加任何添加剂，所以PVA纯度高，光学透明性好，但力学强度不高，抗蠕变性差，同时强烈的反应条件常常造成某些优异性能的损失。将辐射交联制得的PVA水凝胶经一定的物理处理过程可以使凝胶部分结晶化，从而提高了机械强度[13]。

2 “反复冷冻解冻法”PVA水凝胶成胶机制及性能特点

2.1 “反复冷冻解冻法”PVA水凝胶成胶机制

此法是将一定浓度的PVA水溶液浇铸于模具中，在-10℃～-40℃的条件下冷冻成型。时间为一天左右。然后将试样在室温下放置1～2小时融化，上述冷冻，解冻过程反复数次（一般为三到五次），可以得到弹性好，具有一定的机械强度、不透明的水凝胶。

此法的成胶机制目前比较成熟的有以下两点[14]：1）凝胶化是网络形成的结果且在凝胶化初始阶段形成高分子聚集区和非聚集区。2）凝胶在水溶液中形成首先是高分子氢键的作用。

这种物理交联所制备的水凝胶是分子链间通过氢键和微晶区等物理交联点形成的三维网络结构。当PVA溶液冷冻处理时，分子链运动减弱，链之间的接触时间变长，链之间的距离缩短，有利于分子链上的羟基间形成氢键缔合，同时PVA在低温下结晶作用，促使了物理网络交联点的形成，使形成了完善程度不一的结晶结构。柳明珠等认为当在室温下解冻时，由于交联点仍然稳定，所以该凝胶不会溶解。当反复冷冻处理后，少量可以活动的链段及未交联的分子链进一步交联，使得结晶结构不断完善，进而形成不溶于水的凝胶。Willcox研究表明：链段中微晶的形成，多数由第一次的冷冻解冻中决定。编排链段成3～8纳米的间距，被分隔与平均距离为30纳米的不规则的网格中。

2.2 “反复冷冻解冻法”PVA水凝胶成型条件及特点

“反复冷冻解冻”法制备的水凝胶具有高强度高弹性，含水率也较高。凝胶的成型条件取决于PVA的分子量，浓度，冷冻条件、解冻条件及循环次数。潘育松等人研究表明：此方法制备的PVA水凝胶的拉伸强度和拉伸模量随凝胶的浓度和冷冻解冻次数的增加而增大。最高拉伸强度可达2.27MPa。但当浓度大于20%时，溶液粘度较大，分子量较大时影响微晶的形成显著。所以常用浓度在7%～15%之间。冷冻温度不仅影响冷冻动力学而且影响界面间相平衡。冷冻温度一般在低于-10℃下进行。我们实验发现，15%的PVA溶液在-20℃下具有好的物理及力学性能，所以-20℃是常用的冷冻温度。此方法制备的PVA水凝胶不使用有毒性的有机交联剂，保持了良好的生物相容性，属于可逆性水凝胶，随着环境参数的变化，可以使物理交联点改变，还可以被溶解。因为方法简单，所制水凝胶与化学交联无明显差别，因此近年来备受亲睐，在许多领域，极具开发潜力。

3 PVA水凝胶的改性方法及与明胶复合的研究

3.1 PVA水凝胶常用的改性方法

PVA水凝胶常用的改性方法有：1）化学改性法：通过接枝等化学方法，改变PVA分子链的化学结构，或把水凝胶接枝到具有一定强度的载体上。如将利用苯酐或琥珀酸酐与PVA酯化，可得到侧链含有羧基的PVA。这种PVA还可以与双官能团的化合物如芳香族二环氧甘油醚反应，得到交联的PVA。这种立体网络结构使PVA薄膜的化学稳定性和选择性提高[19]。2）物理共混法：利用高分子链间分子间作用力形成分子聚集体，从而制备出性能优良的复合体系。但复合的材料要有良好的互溶性。例如董彦博[20]等以丙三醇为增塑剂，加入一定量的淀粉，对PVA膜进行了改性，研究表明，加入淀粉后薄膜的水溶性得到很大改善。3）与无机填料或有机小分子复合：其中无机填料包括生物活性陶瓷颗粒，如磷酸三钙，生物活性玻璃等。不仅保持了生物活性，同时提高了力学性能。有机小分子经常用复合剂，来降低PVA水凝胶的摩擦系数，改善摩擦性能。4）与生物活性分子的复合：一般通过生物活性分子的水溶液或悬浮液同PVA溶液共混，制得成型凝胶或用生物活性分子的溶液淋洗水凝胶，让生物活性分子扩散进去。常用的生物活性分子有胶原质，透明质酸盐、纤维素、壳聚糖，海藻酸盐等。

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W023 上海管理科学

X038 上海海事大学学报

H292 上海海洋大学学报

G330 上海护理

X006 上海交通大学学报

H022 上海交通大学学报农业科学版

G066 上海交通大学学报医学版

M021 上海金属

G343 上海精神医学

G283 上海口腔医学

J031 上海理工大学学报

H282 上海农业学报

A043 上海师范大学学报自然科学版

G069 上海医学

G596 上海针灸杂志

G946 上海中医药大学学报

G389 上海中医药杂志

A515 深圳大学学报理工版

G329 神经疾病与精神卫生

G070 神经解剖学杂志

G319 神经损伤与功能重建

J052 沈阳工业大学学报

V011 沈阳建筑大学学报自然科学版

H024 沈阳农业大学学报

G071 沈阳药科大学学报

G202 肾脏病与透析肾移植杂志

F203 生理科学进展

F001 生理学报

F042 生命的化学

F215 生命科学

F046 生命科学研究

Z034 生态毒理学报

H784 生态环境学报

S784 生态经济

Z014 生态学报

Z028 生态学杂志

Z023 生态与农村环境学报

F049 生物多样性

F003 生物工程学报

G401 生物骨科材料与临床研究

F016 生物化学与生物物理进展

F224 生物技术通讯

F204 生物加工过程

F012 生物物理学报

F213 生物学杂志

G006 生物医学工程学杂志

G332 生物医学工程研究

G603 生物医学工程与临床

G624 生殖医学杂志

G072 生殖与避孕

C033 声学技术

C054 声学学报

V043 施工技术

E302 湿地科学

E636 湿地科学与管理

A615 石河子大学学报自然科学版

T933 石化技术与应用

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2生物医学工程专业课教学中任务驱动型课堂教学设计

2．1紧贴教学大纲进行任务设计教学的最终目的是使学生对知识的深度和广度的掌握达到相应标准要求。任务驱动型教学中任务的设计是关键，通过系统的“任务链”的设计，使学生在学习知识的过程中层层深入，因此在生物医学工程专业课教学中要紧扣教学大纲进行任务设计。教师需要根据教学内容进行总任务、章节任务、课题任务等大小不同任务的设计，而且要根据教学重点和难点对任务的难度进行量化。只有紧贴教学大纲，紧扣培养目标，在任务设计中才能相互关联，具有统一的目标指向，而且每一任务都以前面的任务为基础或出发点，后面的任务依属于前面的任务，这样，每一课或每一教学单元的任务系列构成一列教学阶梯。

2．2结合学科新进展进行任务设计生物医学工程属新型交叉学科，学科知识更新快。这要求教师在对教材现有内容准确传授的同时，补充专业领域内新知识和新进展，并将这些新知识和新进展结合教学目标，转化成新的“任务”。与学科新进展紧密结合，可以避免“任务”内容设计陈旧，可以使学生在完成任务的同时，通过查阅资料主动了解目前的学科进展和前沿，培养学生的科研兴趣和探索未知领域的科学意识。

2．3结合实际应用需求进行任务设计在教学过程中以实际应用需求为例进行引导，是一种生动形象的教学方法。同样在任务驱动型教学中，将任务的设计与实际应用需求紧密结合，可以给学生提供一种更为真实和现实的场景。通过任务设计创造出接近真实的场景，可以提升学生对任务的兴趣，而且也是一种理论与实践相结合的最好体现。例如，可以将教研室中的科研项目或医院中的一些现实需求，与教学内容有机结合，指导学生把所学的知识灵活运用到这些“实际任务”中，解决现实问题，提高学生的应用能力、实践能力。

3任务驱动型教学方法实施中应注意的问题

对教师的素养提出更高的要求。任务驱动型教学法中教师的角色是教学过程的组织者和引导者，要求教师具有丰富的理论和实践经验。为了使任务设计体现专业课程的系统性以及学科发展的前沿性，教师应不断提升自身的素养，提高教学水平，增强自己驾驭任务教学的能力。这就要求教师一方面注意不断补充新知识，更新完善自己的知识结构，另一方面要提升自身的科研或应用实践水平。只有教师的素养提高了，才能使任务驱动型教学更加生动。任务设计要注重趣味性。任务驱动型教学法的目的是通过任务的驱动，增加学生自主学习的兴趣和意识，所以在任务的设计中要紧贴大纲，考虑学生的认知能力和现有知识结构，尽量不要设计那些让学生有负重感的任务，任务设计的难度要以大部分学生能完成为原则。同时为激发学生的学习热情，任务的设计要具有趣味性和多样化，首先是任务内容自身的趣味性，其次可以通过组织形式，如师生互动、分组比赛、一题多解等方式增加任务的趣味性。

任务设计要难易适宜。学习是一个循序渐进的过程，在进行任务设计时考虑所涉及知识点的难易度、连贯性。过于简单的任务不能激发学生的潜能，过于复杂的任务则会打击学生的自信心。其次考虑到每个学生的基础和能力也有不同，所以在任务分配时可以考虑分组实施，最大程度地调动每个学生的积极性，让学生尝试成功的体验。生物医学工程专业课程具有知识连贯性和交叉性强的特点，教师在教学设计时更需要将抽象的理论知识进行具体化和应用化分解，将每个分配给学生的“任务”变得具有可操作性和可实现性。任务完成后要定期评价。评价和总结是提升和促进教学的关键，任务驱动型教学在学生完成任务后，要对每个“作品”进行评价。评价时侧重于实践过程和知识应用能力的点评，不需要太重视结果的表现形式。这样的评价和总结重点在于帮助学生提升分析问题和应用知识解决问题的能力，这对学生而言是一次再学习的过程，也是一次激励的过程。如果缺少这一环节，任务驱动型教学就会变得有头无尾，学生在任务完成后就会降低积极性和驱动力。