生物醫學測量技術精選(九篇)

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第1篇：生物醫學測量技術范文

生物醫學工程是利用工程技術研究生命科學現象,運用工程手段解決生物醫學基礎理論及臨床應用問題的綜合性專業[1]。其中“生物醫學傳感器與測量”課程的教學是專業教學體系的核心組成部分。近年來,隨著微電子技術、新材料技術和電子信息技術的飛速發展,各種新型生物醫學傳感器不斷涌現,原有的教學內容顯得有些陳舊。筆者結合科研背景,提出“興趣引導,自主學習,實踐探索”的指導思想,嘗試對本課程教學內容和教學方法進行改革。

1教學內容的改革

本課程原有教學內容主要是對各種傳統物理類傳感器原理和測量電路的講授,基本上移植了自動化類專業的傳感器教學內容。我們根據生物醫學專業特點,對該課程的教學內容進行了調整,除了介紹應變式、電感式、電容式、壓電式、磁電式和光電式等經典的物理類傳感器的基本原理和測量電路外,增加了這些傳感器在醫學上應用內容,如多普勒頻移血流計、電容式心音傳感器和光電式脈搏傳感器等內容。此外,還補充了近年發展起來的一類新型的傳感器———生物傳感器內容。生物傳感器融合了生物學、化學、物理學和信息學等相關學科,在國內外已經發展成為一個活躍的研究領域。所增加的生物傳感器的主要內容有:生物傳感器的基本概念和類型,生物分子識別元件及其生物反應基礎及生物敏感材料的固定化。這三部分是生物傳感器的基礎。在此基礎上,講授了電化學生物傳感器(包括酶電極、微生物電極、免疫電極、親和電極、介體電極和生物組織電極等內容)、光學生物傳感器、熱生物傳感器、壓電晶體生物傳感器、半導體生物傳感器、表面等離子體生物傳感器、光纖生物傳感器及分子印記生物傳感器和基因芯片,這些內容都是生物傳感器近年來最新研究成果[2]。新內容的補充可以拓展和豐富傳感器的類型,特別是生物傳感器利用生物反應巧妙的實現生命信息的探測和轉換內容。

2教學方式的改革

2.1多媒體與傳統板書結合

多媒體教學是現代主流的教學方式,可以提高教學效率[3]。但我們發現如果單純依賴多媒體教學,學生認為只要拷貝教師的課件就可以掌握上課內容,所以往往不會做筆記,忽視了教師講授的知識。針對本課程特點,我們采用多媒體教學和傳統板書教學手段相結合的方式。例如對于傳感器的結構、外形及應用采用多媒體的圖片和動畫展示,增加學生的印象,而對于傳感器的基本原理及測量電路中的公式推導,采用傳統板書的方式,提醒學生做筆記。

2.2理論講授與教學道具相結合

在本課程的講授中,我們非常重視培養和引導學生的學習興趣。通過將傳感器的內容講授與生活中的應用聯系起來,使學生發現原來所學習的傳感器就在自己身邊。比如在講解壓電式傳感器時,向學生展示電子打火機和醫院B超中的超聲源等。在講解電化學生物傳感器時,向學生展示常用的測試血糖的試條就是一個電化學生物傳感器。

2.3實驗和課程設計相結合

在理論教學過程中,我們根據上課內容和教學進度,穿插安排實驗教學,同時根據學生興趣,自選題目進行生物醫學傳感器與測量的課程設計[4]。通過實驗教學,讓學生掌握傳感器的測試性能、使用方法和測量電路等基本操作技能。另外,通過布置實驗作業給學生幾個測量參數,讓其通過自己選擇不同的傳感器和測量電路來實現。比如對溫度的測量,有的學生用熱敏電阻,有的用雙金屬片,有的用紅外光電探測器等方式來實現測量。學生不但學習了專業知識,而且還理解了針對同一個目標,可以有多種方式來實現的思想。除了實驗教學外,我們還給出若干個設計題目或讓學生自擬題目,讓學生根據所學內容進行課程設計。學生通過查閱課外資料和文獻,購買元器件搭建電路,可以發揮自己的能力進行課程設計。

第2篇：生物醫學測量技術范文

通過評閱國內外研究所、高校和企業的最新研究文獻，分析生物醫學傳感器的研究進展，闡述移動醫療中傳感器的研究和發展方向。生物醫學傳感器的不斷創新和發展，從種類、精度及應用等各方面均獲得高度關注，可總結歸納為電生理類、生化檢測類、心肺監測類及運動監測類。移動醫療是現代醫療發展的必然趨勢，移動醫療離不開通訊網絡、智能終端以及生物醫學傳感器，其技術進步為移動醫療的迅猛發展奠定了基礎。

[關鍵詞]

移動醫療；生物醫學傳感器；電極；動態血壓

隨著移動通信技術的飛速發展，移動醫療產業正飛速發展。移動醫療是指通過移動通信技術、智能終端及便攜式生物醫學傳感器技術的集成，提供方便快捷的生化檢測、實時生命體征監測等移動遠程醫療健康服務。并可集合臨床醫療數據，為醫務人員、研究人員和患者提供醫療信息服務。生物醫學傳感器分為電生理類、生化檢測類、心肺監測類以及運動監測類。

1可移動與穿戴監測設備

1957年，Holter首先嘗試在臨床使用無線電遙測技術的心電圖儀，并使用磁帶記錄，這正是現在24h心電圖設備的原型[1]。在移動醫療方面，便攜式產品成為了開發研究的重點。隨著現代微電子和機械加工技術的發展，使得可以制作出家用型的更加緊湊和方便的設備，如生命體征監測腕表，具有動態血壓、心率、血氧及呼吸等監測功能[2-7]。可移動穿戴監護系統，包括生物傳感器，便攜式數據處理、存儲器，數據顯示單元。生物傳感器或電極可以是傳統方式佩戴，也可以設計成嵌入衣服或緊貼皮膚。無線通訊技術的發展也使得各單元之間可通過無線藍牙等技術連接，避免了使用繁雜的連接線。

2電生理類傳感器及電極

2.1電生理測量的新型電極

通常測量心電圖(electrocardiogram，ECG)、肌電圖(electromyography，EMG)及腦電圖(electroencephalogram，EEG)等電生理信號均采用電極直接與皮膚接觸的方式，如何提高信噪比、穩定性、不刺激皮膚成為研究重點。臨床上較常用的是濕式凝膠電極，而干式電極可以保證電極長期運動下的穩定性，其研究有了很大的進展，但干式電極的可靠性還有待進一步研究。電容型電極，可通過衣服采集ECG信號，由硬幣大小的非接觸式電容式生物電極和低功率放大器組成(940μW)。Prance等[8]使用電容型電極和一個超高阻抗電位傳感器，輸入電容10pF、輸入電阻1015Ω，用來測量人體周圍40cm范圍內的電場，可以檢測到與ECG同步的波形信號。雖然40cm空氣間隙的測量效果比10cm空氣間隙的噪聲大許多，但仍可以獲得較好的結果；并可以同時測量呼吸信號，盡管目前呼吸測量結果還不非常穩定，但此種真正意義上的非接觸式傳感器將成為電生理測量的新方法。易彎曲的干式表面電極，使用時可以不需要電解質凝膠，也不需要對測量表面進行預處理[9]。Gargiulo等[10]發明的導電橡膠電極和高輸入阻抗的放大器，使用藍牙通訊24h不間斷的采集心電信號，可應用于塑身和游泳訓練中及監護運動員健康，防止運動員猝死。新材料碳納米管或微米線陣列電極，Ruffini等[11]通過真空鑄造的方法研制出直徑6μm、長110μm的微米線微陣列電極，這些微米線可以刺破表皮角質層，增加導電性。采用真空鑄造的方法比傳統的電沉積或光刻、電鑄和注塑(德文Lithographie(LI)、Galanoformung(G)、Abformung(A)，LIGA)方法成本更低。

2.2心肺監測可穿戴傳感器

鑒于監測心肺功能的重要性，可穿戴是監護設備成為近數十年來的研究目標。其中包括測量反映心肺功能的基本生理指標，如心電、血壓及呼吸等。其在小型化、微型化方面具有顯著改進。歐盟“第五框架信息科技計劃”中的健康計劃，提出實現心電和呼吸等生命體征的實時監測。為用戶研究開發穿在身上的織物傳感器，且不會帶來任何不適感。織物傳感器采用具有導電性和壓敏電阻特性的智能纖維和紗線編織而成。與常規方法相比，該系統具有很高的可靠性和滿意度，并且可以長時間的應用于康復訓練或者更高強度的環境中。Mitchell等[12]設計了1件T恤，嵌入織物壓敏電阻傳感器和Zigbee無線發射模塊，用于監控呼吸，呼吸信號可實時顯示，結合無線生物反饋系統可以用作呼吸訓練(治療呼吸道疾病，如囊性纖維化)。Rantala等[13]設計出用于監測呼吸和潮氣量的光學傳感器，傳感器具有16根光纖，光強會隨著呼吸運動引起的光纖彎曲形變而發生變化，通過換算可以代表潮氣量。Fletcher等[14]使用光電體積傳感器用來探測脈搏振動，結合研制的皮膚電傳感器測量手腕處的信號，可用來評估自主神經的活動。在傳輸方面提出了同時采用兩種類型的網絡系統，即內部IEEE802.15.4網絡系統，用于為多個傳感器提供服務；另一個是使用藍牙網絡與手機通訊。關于血流動力學檢測，移動血壓監護儀(ambulatorybloodpressuremonitor，ABPM)已成為商業化研究成果中最成功的案例之一。雖然這種設備非常方便實用，間隔30min或者更長的時間來測量一組血壓值。然而，該儀器測量的血壓數據量將<48次。而由于人體每次心跳搏動的差異，一日的血壓變化卻可能達80000～100000種，ABPM只能采集全部血壓數據的0.05%，不能完全滿足動態采集的需要。因此，如何測量與心跳同步的血壓變化，同時采集心輸出量數據，并能結合其他心血管數據，將是非常重要的。通過詳細分析血液動力學的響應，可以研究心血管系統在應對各種日常壓力時的自主調節能力。Nakagawara[15]基于體積補償法和心電導納法，開發了與心跳同步的血壓動態監測系統；Ogawa等[16]已將該系統應用于心血管應激反應研究，使用Gregg等[17]的方法分析日常活動中單次心跳的變化，成功分離了主動、被動和混合壓力。

2.3生化檢測傳感器

迄今在移動醫療領域中，人們研制了很多種類的可穿戴生理監測的系統。然而，很少有監測生化參數的傳感器。如能準確、便捷的檢查生化參數，將為更好的監測個體的健康情況乃至診斷疾病帶來可能。Yang等[9]直接將生物傳感器印制在內衣上，可以監測微量的化學物質，亞鐵氰化物(0～3mmol/L)、過氧化氫(0～25mmol/L)及還原輔酶NADH(0～100mmol/L)。此外，“BIOTEX”的歐盟計劃[18]資助開發了一種基于織物的可穿戴生物傳感器，用于監測汗水的pH值和Na+含量。該傳感器由一個織物泵，一個pH值敏感染料和LED光電探測器組成，其中織物泵由超吸水材料制成，可不斷從人體皮膚吸入汗液，LED光電傳感器用來檢測由汗液內溶質含量改變而導致的pH敏感染料顏色變化。同時，還使用金電極和離子敏感膜制成Na+傳感器來監測汗液里Na+含量。在生化檢測中，血糖測量對糖尿病患者是非常重要的，但現今的方法大部分都是有創的，需要在手指上針刺取血，采用光化學法或電化學法進行檢測。在不需要血液樣本方法里，經皮提取分析物質是其中一種值得關注的方法，市場推出的一種血糖檢測裝置GlucoWatchBiographer即是采用離子滲透法。然而，這種方法也有對皮膚刺激較大之類的缺陷。因此，需求度最高的是開發無創血糖測量儀器，如基于表面等離子體共振等光學技術、光聲測量、光學相干斷層掃描以及漫反射光譜法等。不同于需要復雜儀器的技術，近期開發的一種采用分光光度測量技術的方法，命名為“脈沖血糖測量”，是基于高速近紅外光譜結合多變量分析的方法。雖然這種方法的微型化檢測儀器尚未研制出，但完全無創的血糖儀在糖尿病患者的日常監護中有著廣泛的需求和前景。

2.4運動監測傳感器

在老年醫學、康復、運動訓練和常規醫療保健領域，運動或步態監視的重要性受到廣泛認可。在康復領域，醫師必須評估如站起、散步或其他活動的運動特征，直接觀察和定量評估的方法最為理想。以往的方法是使用三維運動捕捉系統進行直接觀測，但這種方法往往具有一定的局限性，數據處理起來也較復雜，不大適合實際應用。一些可穿戴的設備使用加速度計、陀螺儀等傳感器，能夠監測運動、步態和姿勢；Motoi等[19]通過對矢狀平面、步態和步行速度的研究，可監測人們姿勢的靜態和動態變化。該系統使用加速度計和陀螺儀原理，并將三組微型傳感器分別固定在軀干、大腿和小腿上，通過測量相對與重力方向的角度變化分析運動狀態。每組傳感器上都有Ziggbee無線通訊模塊和SD卡，保證實時觀測和長時存儲。這套系統在定量評價康復計劃的效果和日常生活監測方面都有很高的可行性。Lee等[20]研究出運動訓練的傳感系統，將三軸加速度計和導電織物電極嵌入襯衫中，可同時監測運動以及實時心電圖，并建立了基于IEEE802.15.4和Zigbee傳感網絡。這種類型的傳感網絡配合傳感器的微型化改造，可以實現多種數據采集。

3展望

通過文獻評閱、調研國外近年來生物醫學傳感器的研究進展發現，多功能集成化、無創化及微型化是移動醫療中傳感器的發展方向；集成化創新，即將現有的種類的傳感器集成在同一可穿戴設備上是發展標志，但集成成為重要課題，既要求并行工作，又不能相互干擾等。無創化主要針對生化檢驗類傳感器，作為日常監測使用人們對無創無痛的要求也越來越高，新技術、新算法的發展為實現這一目標奠定了基礎。微型化的要求也是便攜性的要求，即隨時隨地都可以使用監測，對日常生活不產生影響，既要求體積小、重量輕，也不能降低準確性和精度。這些新思路對于我國的科研和產業發展具有借鑒意義。移動醫療的迅速發展，勢必將帶動便攜式、多功能傳感器的發展，同時，更多創新性的傳感器及傳感系統將更大程度的促進移動醫療的發展，從而根本上轉變現有的醫療服務模式，以患者為中心，實現隨時隨地的健康監護和健康管理服務[21]。

參考文獻

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郭維.穿戴式人體生理參數監測系統的研究與實現[D].吉林:吉林大學,2012.

劉光達,郭維,李肅義,等.穿戴式人體參數連續監測系統[J].吉林大學學報:工學版,2011,41(3):771-775.

王子洪,吳寶明,銀健,等.具有人體活動情景辨識的穿戴式心電監測儀的研制[J].生物醫學工程學雜志,2012,29(5):941-947.

張云浦,李玉榕,陳建國,等.基于MEMS傳感器的可穿戴式老年人跌倒監測系統的設計[J].生物醫學工程研究,2014,33(3):170-175.

第3篇：生物醫學測量技術范文

關鍵詞：生物醫學工程；嵌入式系統；教學方法

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）33-0112-02

Abstract： This article takes the Bio-medical Engineering of AHUCM Specialty as an example to summarize the problems occurred in the course of Embedded System Course.It condensed out a teaching method which combines the selection of teaching materials and professional construction，combines the selection of theory course and training objectives， combines the training of practical ability and school running characteristics and builds a new evaluation system. It will improve the teaching and practice of Embedded System Course in Bio-medical Engineering in order to meet the needs of the society.

Key words： Bio-medical Engineering；Embedded System；Teaching method

生物醫學工程（Bio-medical Engineering，BME）是綜合運用多門學科的理論和技術，研究和解決人類健康、疾病預防、診斷和治療等的新技術、新方法，是一門多學科交叉和滲透性強的新興學科，也是一門結合其他學科和技術快速發展的學科，本身具有高度的前沿性和先進性，高新技術的突飛猛進，要求我們不斷調整課程設置以適應社會的需求和時代的發展。隨著嵌入式系統在各個領域表現出強勁的生命力，并且越來越多的應用到醫療器械中，在本校開設的生物醫學工程專業（醫療器械方向）本科生教學中增加嵌入式系統的教學內容已勢在必行[1]。

根據IEEE（電氣和電子工程師協會）的定義，嵌入式系統是“控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行的裝置”。目前國內一個普遍被認同的定義是：以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統[2]。雖然側重點不同，以上兩種定義卻均體現出嵌入式系統是可以涵蓋機械等附屬裝置的軟硬件綜合體。鑒于醫療器械自身的特點，嵌入式系統不僅能夠在安全性、實時性、控制精度、數據處理能力以及與醫院管理系統匹配性等方面增強其性能，并使醫療器械呈現便攜式和網絡化的發展趨勢。

綜上所述，如何開展我校生物醫學工程專業的《嵌入式系統原理及設計》課程的教學工作，結合專業培養目標和我校辦學特色，值得我們探索和研究。經過兩年的教學實踐，我們發現教學過程中存在的若干問題，并總結了一些經驗。

1 教材選擇與專業建設相結合

因為嵌入式技術很強的行業相關性，高校應考慮基于理論且面向應用的教材，教學不會與實踐脫節。但由于新技術日新月異，導致很難找到一套普遍適用的系列教材。同時，嵌入式系統兼具軟硬件方面的知識與應用，各類教材的側重點不同。例如，以軟件開發為主，包括應用軟件和驅動程序開發，放棄硬件設計內容，并且在多種處理器、操作系統中選擇主流、有發展前景的ARM微處理器和嵌入式Linux作為主要授課內容，可選擇林曉飛等編寫的《基于ARM嵌入式Linux應用開發與實例教程》；周立功等編寫的《ARM嵌入式系統基礎教程》是目前嵌入式系統課程最為成功的教材之一，其配套資源非常全面，但其教學內容偏重硬件，擴展內容和工程案例較少，適合工程人員查閱。生物醫學工程既有側重于電子專業的嵌入式系統硬件電路設計，又有側重于計算機專業的嵌入式系統軟件開發，對于開展專業建設，提升專業內涵，穩定學生的專業思想，有很好的示范引導用。基于以上，本教研室首先確定以市場主流的嵌入式微處理器ARM9作為教學內容，采用高等院校規劃教材，北京航空航天大學出版社出版的《ARM9嵌入式系統設計基礎教程》，并結合實驗指導書、開發板使用手冊、應用程序開發手冊、系統移植手冊等內容，使嵌入式技術被更多學生掌握，也保證了硬件和軟件知識的完整性。為之后開展的醫療器械類專業課，建立了良好開端。

2 理論課程選擇與培養目標相結合

目前，嵌入式系統產品應用到醫療器械各個領域。CT、核磁共振等大型成像設備，彩超、經顱多普勒等超聲設備，心電、腦電等電子設備，全自動生化分析、免疫測試系統等檢測設備，呼吸機、麻醉機等監護設備均需要嵌入式系統的支持[3]。我校生物醫學專業主要偏重醫療器械方向，培養學生成為能從事醫學電子儀器、醫療器械開發設計和研制、醫療器械質量檢測和技術監督管理等工作。那么提高相關專業課與實際應用領域的關聯性，讓學生清楚地認識到嵌入式系統是如何應用到醫療器械領域的，是我們任課老師應該做到的。

所以，本人在教學過程中，穿插列舉嵌入式系統在醫療器械中的應用實例，不但使學生更容易理解相關理論知識，將兩者有機結合，而且為接下來開展的醫療器械方面專業課打下一定基礎。例如，基于嵌入式系統開發設計的便攜式電子血壓計不僅能夠有效縮小血壓計的體積，還能夠實現“傻瓜式”血壓測量，所返回的測量結果也更加準確。電子血壓計由氣袖、氣泵、傳感器、嵌入式控制器以及顯示器等部件組成。在使用其進行血壓測量時控制模塊主要是與氣泵傳感器相配合實現控制氣壓，采集、記錄、顯示參數的功能。依照血壓測量原理，控制器分別記錄血壓測量過程中的收縮壓和舒張壓即完成了一次血壓測量；基于嵌入式系統的多參數監護儀可以將傳感器采集到的人體生理信號轉換為可被嵌入式系統識別的數字信號，然后該數字信號經過濾波、放大、量化等預處理后即可被傳輸到處理模塊進行處理和分析。分析時，若信號超出人體正常參數范圍則系統將該信號所對應的參數標注為非正常，向相關醫護人員進行報警，同時將出現異常的各項數據存儲在存儲模塊中，以便于后續分析和診斷[4]。

3 實踐操作能力的培養與專業辦學特色的結合

國家科技部印發的《醫療器械科技產業“十二五”專項規劃》提出，要緊密圍繞疾病預防、臨床診療、健康促進的需要，重點開發新型中醫診療等醫療器械產品和系統等新型醫療器械產品。未來的幾十年，隨著醫療水平的逐步提高，醫療器械產業將進入高速發展的時代，我校應迎合國家和社會的需求，將高精尖的現代信息技術與自身具備的豐厚的中醫理論知識等專業優勢相結合，改進現有的并開發新型的中醫診斷儀器[5]。在開展實驗教學的過程中，可以根據學生具備的不同軟硬件基礎，也就是對先導課程（高級語言程序設計、微機原理與接口技術、單片機原理等課程）的掌握程度進行分組，基礎較差的學生主要進行基礎驗證型實驗，基礎稍好的學生進行設計綜合型實驗，而基礎較好并且對嵌入式系統興趣濃厚的學生可以進行研究創新型實驗，實現分層次教學。劃分后，各個層次的學生均能對如何學習這門課做出自我定位，從而產生興趣，反響良好。設計綜合型實驗和研究創新型實驗需與具體項目結合、與相關競賽結合、與中醫診療設備的發展方向結合，充分體現出本專業的辦學特色使學生深刻了解本專業的優勢特色和發展前景，并清楚地認識到其身上肩負的使命，有助于增強學生的專業認可度，調動其學習積極性。

同時，課堂教學不能與具體實踐脫節，醫療器械技術和設備發展很快，相關實驗設備又價格昂貴。我校的附屬醫院可以為本專業的學生提供現場觀摩學習的機會，其中各個科室配備的各類功能型號的醫療器械讓學生們可以看得到、摸得到、學得到，在現場體會嵌入式系統是如何成為醫療器械整體結構中不可或缺的功能模塊，發揮其特有的作用，使學生有更直觀的感受。

4 構建“形成性+終結性”評價體系

與傳統的終結性評價不同的是，本嵌入式系統課程的考核采用“形成性+終結性”的評價方式。包括分別占總成績50%和30%的理論考核和實驗考核，此外，平時考核占20%。這種考核方式改變了傳統的一役定生死的考核方式，逐步建立“平時表現、理論掌握、動手操作”三者并重的考核模式。平時表現包括課堂考勤、提問、課后作業、答疑等，其目的是培養學生學習的主觀能動性。理論掌握的考核主要通過期末考試的形式，其目的是督促學生增強學習的自覺性，建立正確的學習方法和學習態度。動手操作的考核主要是以學生做實驗時的表現和實驗的完成情況來評估的，制定一套可行的、量化的標準考核方法，定性定量的肯定學生的實際操作能力，可以有效提高其積極性和主動性。經過改良后的考核方式更加側重于評估學生的自主學習能力，建立其主體意識，對于改善學習效果起到了立竿見影的作用。

5 結語

嵌入式系統是一門多學科交叉、涵蓋內容廣泛、軟硬件兼有、產業前沿性較強、對實際應用能力要求較高的課程，不同類型的院校的不同專業，開展本課程的側重點也不盡相同。所以，開展嵌入式系統課程的本科教學，要想達到理想的效果，需要任課老師下一番苦功。總結來看，本專業是中醫類院校、醫藥信息工程學院中的生物醫學工程專業，偏重醫療器械方向，培養既有醫學基礎又有工科背景的專業型人才是我們的辦學特色，所以，在嵌入式系統課程中，加入中醫理論和醫療器械產業方面的知識內容對于開展教學會有很大幫助。同時，在選擇教材、設置課程內容、實驗實踐教學和建立評估體系等方面，也需要任課老師因地制宜，量體裁衣。

我國醫療器械產業是一個創新能力不斷增強、市場需求十分旺盛的朝陽產業。與此同時，也要看到產業發展的不足，提高技術創新能力、加強研發的產、學、研結合，已經成為當務之急。建國幾十年來形成的良好基礎，人民群眾保健康復對醫療器械的剛性需求，醫療器械相關學科技術人才的長期儲備，國家對醫療器械技術創新的大力扶持，都是促進醫療器械產業高速發展的保障和動力。我們作為開展生物醫學工程專業的院校和任課老師，應清楚認識到自己身上的責任與重擔，迎著大好的形勢，在探索中教學，在教學中成長，緊跟科學前沿，同時腳踏實地，總結經驗，吸取教訓，為產業輸送人才，為國家的醫療衛生事業安全有序的發展做出自己的貢獻。

參考文獻：

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[2] 黃智偉，等.ARM9嵌入式系統設計基礎教程[M].2版.北京：北京航空航天大學出版社，2013：1.

[3] 袁寶蕓，等.嵌入式系統技術在醫學領域的應用[J].中外醫療，2011（22）：182.

第4篇：生物醫學測量技術范文

關鍵詞： 《醫學超聲儀器》原理 生物醫學工程 教學內容 教學方法

超聲在醫學上的應用始于20世紀20―30年代蘇聯科學家Sokolov的超聲熱療工作。經過幾十年的發展，目前已形成了一門年輕并蓬勃發展著的交叉學科――醫學超聲學。該學科以研究超聲波在生物組織內的傳播特性與規律、設計制造用于醫學診斷和治療的超聲設備為目的，涉及物理學、生物學、材料學、電子技術、圖像處理、計算機等多個領域，是生物醫學工程學科的重要分支之一［1］。而醫學超聲儀器則是醫學超聲學發展的載體及最終成果的體現。

溫州醫學院從2009年起對生物醫學工程專業醫學影像設備與技術方向的本科生開設《醫學超聲儀器原理》，旨在使分流到該方向的學生熟悉并掌握現代醫學超聲儀器的基本原理、結構、技術方法和設計思路，具有初步的儀器設計理念及開發新一代產品的綜合能力，為學生踏上工作崗位奠定良好的理論與實踐基礎。

1.教學內容的優化設計

目前，國內高校大多將醫學超聲作為《醫學電子儀器》或者《醫學影像物理學》的一部分進行授課。獨立開設醫學超聲儀器相關課程的僅西安交通大學、南方醫科大學、上海交通大學等少數幾個高校。此外，上述高校由于辦學優勢不同，對學生的培養目標不同，對教學內容的選擇沒有統一標準。而且，目前國內醫學超聲儀器相關的本科生教材非常少見，且出版時間大多較早，內容較為陳舊，對學科前沿知識介紹較少。因此，如何根據我校的實際情況，合理安排教學內容，做到既難易適中又能體現學科前沿發展，就成了該課程開設初期碰到的一大難題。

1.1教材與課程教學內容

我校生物醫學工程專業分流后，課程增多，課時減少。《醫學超聲儀器原理》按教學計劃，理論36學時，實驗3學時，課時非常有限。講授內容需突出重點，去粗取精，點面結合。其次，生物醫學工程專業的主要目標是培養醫學儀器的操作人員、維護人員、銷售人員、設備管理人員和研發人員，授課過程中要既重基礎又結合實際。綜合各方面因素考慮，我們選擇西安交通大學萬明習教授主編的《生物醫學超聲學》作為教材。該書是目前國內對醫學超聲學的基礎理論、關鍵技術及超聲新技術發展介紹最為全面的一本專著，但內容較多且難，并不完全適用于3時的本科教學。因此，在教學過程中，我根據實際需要對其內容進行了相應篩選調整，并結合具體超聲儀器實例進行授課，真正做到既重基礎又結合應用實際。

具體課程內容歸結為如下8個章節［1］。（1）緒論：介紹醫學超聲儀器的分類，發展歷史、現狀及趨勢。（2）醫學超聲的物理基礎：介紹描述超聲波的重要物理參數，超聲波的傳播特性、波動方程、多普勒效應，超聲波的生物特性及安全劑量。（3）醫用超聲換能器：介紹壓電效應及壓電材料特性，醫用超聲換能器的種類與結構、聲場的形成與分布。（4）超聲成像基本原理及性能指標：介紹脈沖回波法成像原理，A、B、M型超聲診斷儀及其異同點，超聲信號形式及其特征，超聲診斷儀的基本結構及主要指標。（5）超聲波束的發射、聚焦與控制：以B型超聲診斷儀為基礎，介紹多陣元超聲換能器的組合發射方式，超聲波束的聚焦、掃描方法及控制手段。（6）超聲波束的接收、預處理與DSC數字掃描變換器：介紹B型超聲診斷儀超聲回波信號的前置放大、接收多路轉換、可變孔徑技術、相位調整技術、增益控制與動態濾波、對數放大、檢波與勾邊技術，以及DSC數字掃描變換器。（7）超聲多普勒血流測量與成像：介紹多普勒血流測量的基本原理，所需提取的主要參數，血流速度大小及方向的檢測方法，多種多普勒血流儀系統和各自距離選通的原理，彩色多普勒血流成像的基本方法和原理。（8）其他醫學超聲技術及發展：介紹超聲治療技術、超聲顯微技術、超聲CT，以及醫學超聲研究的新進展。

1.2實驗設置

由于條件限制，目前本課程僅設置3個學時實驗，目的是指導學生熟悉B型超聲診斷儀的操作。在教學實踐的第一學年，我們采取的是以學生為檢測對象，指導學生完成對頸部主動脈、肝、腎的縱向和橫向掃查，并對圖像進行分析，但是教學效果不很理想。原因有兩個：一是雖然學生有一些解剖學基礎，但是實驗中讓其獨立準確找到解剖學位置仍有一定難度；二是教學資源有限，男女生同組，實驗過程中進行腹部檢測時難免尷尬，學生積極性難以調動。因此在第二學年，我們借鑒了其他高校的經驗［2］，將檢測對象由人換成熟雞蛋，不僅可以形象地顯示超聲波在不同介質中的傳播特性，而且很容易探測到熟雞蛋的蛋白與蛋黃的切面圖，避免了上述兩個問題的存在。同時還可引導學生向雞蛋內注入色拉油等物質，模擬組織內部發生病變的狀況，極大地提高了學生的學習興趣，教學效果鮮明、生動、直觀。

2.多種教學方法與手段的有機結合

多媒體為主、板書為輔的教學方式的運用。隨著計算機應用的普及，具有方便、快捷、高效特點的多媒體教學方式已成為高校教學的主要模式，并為高等教育改革帶來了新的契機。多媒體教學方式綜合利用了文字、圖片、動畫、視頻等資源，因此在講授一些抽象難懂的知識點時能更形象、直觀，在活躍學生思維、激發學生學習興趣上作用顯著［3］。但是也存在一定的弊端，比如信息量大、節奏快，學生難免跟不上進度，只能被動接受，缺乏必要的思考過程，容易疲勞甚至產生抵觸情緒。在多媒體教學的基礎上，輔以傳統的板書，則可以有效解決這些問題。特別是在講授知識重點難點的時候，學生可通過教師板書的間隙思考或者記筆記，加深對知識的理解。

針對教學內容，靈活應用多種教學方法。例如，采用啟發式教學，在每一章節授課前先根據教學內容針對性地設置幾個問題，讓學生帶著問題聽課，在課堂中尋求答案，變“填鴨式”的被動學習為主動學習。再例如，在第5―6章講授B型超聲診斷儀時采用案例教學法，引入阿洛卡SSD-256型的B超儀為例子，每當講授完基本原理后即以該機型為例引導學生對其相應部分的電路進行分析，提高學生理論聯系實際的能力。同時，為了培養學生的學習興趣，可利用介紹本學科的發展動態，國內外重大研究成果、新方法、新應用等內容來激勵學生，讓他們充分認識到這門課程的實用性和重要性。

構建網絡教學平臺，積極加強師生交流。將課程教學大綱、進度表、課件、課后練習、課程通知等教學資源及時在網頁，方便學生課后瀏覽下載；設置課后互動模塊，方便學生提問交流；設置超聲百科模塊，方便學生了解學科前沿發展動態。網絡教學平臺的使用，提高了教學的靈活性，增加了師生之間的互動，獲得了學生很高的評價。

3.存在的問題及解決思路

經過兩個學年的教學實踐，我在《醫學超聲儀器原理》課程的教學中已積累了不少經驗，也存在不足之處，其中最突出的是實驗教學內容略顯單薄。針對這一問題，我已著手解決，將在原3個學時實驗的基礎上再設置相應的開放性實驗，如生物組織超聲參數的測量與估計、單陣元圓形超聲換能器輻射聲場分布特性測試與分析、彩色超聲多普勒血流儀的操作及數據分析等［4］。所設計的實驗項目將與課程教學內容密切結合，進一步有效地增強教學效果。

4.結語

醫學超聲儀器原理涉及多個學科，內容較為抽象，且課時量有限，因此教學難度較大。我在教學過程中根據本專業的實際需求，以著重培養學生的實踐能力和創新意識為目標，結合教學體會和學生的反饋信息，從教學內容優化、教學手段、教學方法等方面入手，經過兩年多時間的實踐，取得了較好的教學效果。

參考文獻：

［1］萬明習.生物醫學超聲學［M］.北京：科學出版社，2010.

［2］陳艷霞，孫媛，柴英，王桂蓮.醫學物理學B超實驗的新探索［J］.中國科技信息，2009，20：193.

［3］胡曉燕.淺析多媒體教學的利與弊［J］.中國醫學創新，2011，8（5）：146-147.

第5篇：生物醫學測量技術范文

會計學

【偽裝面具】會計是一種每天都和錢、數字打交道的職業，所以會計學屬于經濟學，每天學的是關于計算的課程。

【真實面目】會計學并不是經濟學，而是工商管理類專業，畢業以后拿的學位是管理學學位，而不是經濟學學位。會計學是在研究財務活動和成本資料的收集、分類、綜合、分析和解釋的基礎上形成協助決策的信息系統，用以有效地管理經濟的一門應用學科，可以說它是社會學科的組成部分，也是一門重要的管理學科。會計學的研究對象是資金的運動。

會計學、微觀經濟學、宏觀經濟學、管理信息系統、統計學、財務管理、市場營銷、審計學等都是主干學科。會計學專業的學生需要保持清晰的頭腦以及對數字的敏感性。而學生畢業后，必須掌握管理學、經濟學和會計學的基本理論；熟悉國內外與會計相關的方針、政策和法規和國際會計慣例。

【推薦院校】龍頭院校：廈門大學、北京大學、清華大學、中山大學、浙江大學、上海交通大學等；實力院校：天津財經大學、南京審計大學、首都經濟貿易大學、浙江財經大學 北京工商大學、廣東財經大學、云南財經大學、蘭州理工大學、河北經貿大學、金陵科技學院等。

【就業小貼士】目前來說，會計學專業最好的就業方向還是注冊會計師。每年注冊會計師資格考試的報名人數都保持在60萬人左右，而相關數據顯示，我國目前需要的注冊會計師人數約為35萬人，甚至更多，可見會計學是一個很有前途，但也是很具有挑戰性的專業。

醫學影像工程

【偽裝面具】專業的名字里面有“醫學”兩個字了，所以這是一個醫學類專業。

【真實面目】該專業確實與醫學類專業有著一定的關系，但它卻是實實在在的電氣信息類專業。學生畢業后授予的不是醫學學位，而是工學學位。醫學影像工程專業是一個集數學、物理、計算機科學、信息技術以及醫學科學于一體的交叉學科，具有鮮明的醫、工結合，以工為主的特點。

該專業的學生主要學學物理、電路分析、程序設計、醫學圖像處理、微機原理與應用、生理學、病理學等課程。主要培養能從事X線機、數字化X線機成像裝置、磁共振成像裝置、超聲成像設備等醫學影像設備的研制和技術支持的復合型高級應用工程技術人才。所以當你想學醫，發現臨床醫學等專業是當下比較熱門的專業，要求的分數很高，所以就選擇了和醫學沾邊了的專業――醫學影像工程，那你可以說得上是“誤入歧途”。

【推薦院校】龍頭院校：華中科技大學、安徽醫科大學、天津醫科大學、南昌大學、東南大學等；實力院校：蘇州大學、新疆醫科大學、重慶醫科大學、青海大學、蘭州大學、石河子大學、三峽大學等。

【就業小貼士】畢業后能夠從事醫學影像設備研究、科技開發、運行管理、經營銷售和提高影像設備診斷技能方面的工作。醫院會設有影像醫學中心、影像醫學部或影像醫學科，設置相關的儀器設備，并編制有專門的護理師、放射技師以及醫師，負責儀器設備的操作、影像的解釋與診斷，這些工作與放射科負責放射治療有所不同。

生物醫學工程

【偽裝面具】生物醫學工程專業屬于生物科學類專業，主要研究生物學方面的知識，如果不是生物類的專業，就是屬于醫學專業，是生物和醫學的交叉學科。

【真實面目】生物醫學工程專業和醫學、生物科學是有著“千絲萬縷”的關系。但是，生物醫學工程是運用工程技術手段，研究和解決生物學和醫學中的有關問題。所以，生物醫學工程專業并不屬于生物科學類，也不屬于醫學類，而是屬于電氣信息類，畢業后授予工學學位。

生物醫學工程總體來說有三個大方向：儀器、圖像、材料。可以說，生物醫學工程是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的新興邊緣學科，是跨學科的綜合性學科。

主要課程有：自然地理學、人文地理學、經濟地理學、地圖學、遙感技術、數據庫技術、地理信息系統原理、測量學、地理信息系統設計與應用、地理信息系統二次開發、程序語言相關課程等。

【推薦院校】龍頭學校：中山大學、東南大學、清華大學--北京協和醫學院、上海交通大學、華中科技大學、四川大學、北京航空航天大學、浙江大學、東北大學等；實力院校：天津工業大學、長春理工大學、河南科技大學、南方醫科大學、首都醫科大學、咸寧學院、廣西醫科大學等。

【就業小貼士】一般來說，生物醫學工程專業的同學本科畢業后有幾個方向：讀研究生繼續深造，如果想在這一領域搞科研，或有更深入的發展就要繼續深造，撇開別的不說，進大學和科研所的門檻基本都是博士，本科階段的學習只是個基礎；進入國家醫療器械司及各級醫療器械檢測所；進入各級醫院的醫學工程處、設備處、信息中心以及醫學影像科；去各大跨國以及國內醫療器械企業。

城市地下空間工程

【偽裝面具】該專業主要研究的是地下建筑，就業同樣也是往地下建筑這方面發展。

第6篇：生物醫學測量技術范文

關鍵詞：LPC2148；12導聯；ECG；ADS1258

1 引言

21世紀以來，心臟病已成為危害人類健康的主要疾病之一。據衛生部心血管疾病防治中心披露的信息顯示，我國每年有超過50萬人死于心臟病猝死。來自世界衛生組織統計信息顯示全世界每年有1700萬人死于心臟病；每3例因病死亡者中就有1例是心臟病患者。心臟系統疾病的防治和診斷是當今醫學界面臨的首要問題。

2 心電工作站工作原理

心臟是人體中血液循環的動力源泉，依靠心臟的有節律性的搏動，使得血液不斷在體內循環，以維持正常的生命活動。心臟在搏動之前，心肌首先發生興奮，在興奮過程中產生微弱的電流，該電流經人體組織向各部分傳導，由于身體各部分的組織不同，各部分與心臟間的距離不同，因此在人體的各部位表現出不同的電位變化。之后采用氯化銀電極對其采集，用浸過鹽溶液的電極可以與體表接觸將心電信號采集，再利用信號采集模塊對信號做進一步處理。

3 心電工作站硬件設計

3.1 系統設計總體框架

針對以上情況我們設計對本系統如圖1：

3.2 前置放大電路的設計

5 結束語

文章介紹的事一種低功耗、十六通道同時采樣12位A /D芯片ADS1258的心信號采集電路，并采用LPC2148芯片實現A /D輸出同時PC機進行串行通信，可以記錄12導聯心電信號，可以給診斷者提供更多的信息進行準確診斷。并且，此系統也適合普通患者在家中進行常規的心電數據記錄，普通患者由此可以進行自我診斷。

參考文獻

[1]肖詠梅，等.心電自動分析技術.生物醫學工程學雜志[J].2000，17（3）.PP： 339-342.

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[3]李剛，張旭.生物醫學電子學[M].北京：電子工業出版社，2006.

第7篇：生物醫學測量技術范文

論文摘要：目前應用于生物醫學中的納米材料的主要類型有納米碳材料、納米高分子材料、納米復合材料等。納米材料在生物醫學的許多方面都有廣泛的應用前景。



1應用于生物醫學中的納米材料的主要類型及其特性

1.1納米碳材料

納米碳材料主要包括碳納米管、氣相生長碳纖維也稱為納米碳纖維、類金剛石碳等。

碳納米管有獨特的孔狀結構［1］，利用這一結構特性，將藥物儲存在碳納米管中并通過一定的機制激發藥物的釋放，使可控藥物變為現實。此外，碳納米管還可用于復合材料的增強劑、電子探針（如觀察蛋白質結構的AFM探針等）或顯示針尖和場發射。納米碳纖維通常是以過渡金屬Fe、Co、Ni及其合金為催化劑，以低碳烴類化合物為碳源，氫氣為載體，在873 K～1473 K的溫度下生成，具有超常特性和良好的生物相溶性，在醫學領域中有廣泛的應用前景。類金剛石碳（簡稱DLC）是一種具有大量金剛石結構C—C鍵的碳氫聚合物，可以通過等離子體或離子束技術沉積在物體的表面形成納米結構的薄膜，具有優秀的生物相溶性，尤其是血液相溶性。資料報道，與其他材料相比，類金剛石碳表面對纖維蛋白原的吸附程度降低，對白蛋白的吸附增強，血管內膜增生減少，因而類金剛石碳薄膜在心血管臨床醫學方面有重要的應用價值。

1.2納米高分子材料

納米高分子材料，也稱高分子納米微粒或高分子超微粒，粒徑尺度在1 nm～1000 nm范圍。這種粒子具有膠體性、穩定性和優異的吸附性能，可用于藥物、基因傳遞和藥物控釋載體，以及免疫分析、介入性診療等方面。

1.3納米復合材料

目前，研究和開發無機—無機、有機—無機、有機—有機及生物活性—非生物活性的納米結構復合材料是獲得性能優異的新一代功能復合材料的新途徑，并逐步向智能化方向發展，在光、熱、磁、力、聲［2］等方面具有奇異的特性，因而在組織修復和移植等許多方面具有廣闊的應用前景。國外已制備出納米ZrO2增韌的氧化鋁復合材料，用這種材料制成的人工髖骨和膝蓋植入物的壽命可達30年之久［3］。研究表明，納米羥基磷灰石膠原材料也是一種構建組織工程骨較好的支架材料［4］。此外，納米羥基磷灰石粒子制成納米抗癌藥，還可殺死癌細胞，有效抑制腫瘤生長，而對正常細胞組織絲毫無損，這一研究成果引起國際的關注。北京醫科大學等權威機構通過生物學試驗證明，這種粒子可殺死人的肺癌、肝癌、食道癌等多種腫瘤細胞。

此外，在臨床醫學中，具有較高應用價值的還有納米陶瓷材料，微乳液等等。

2納米材料在生物醫學應用中的前景

2.1用納米材料進行細胞分離

利用納米復合體性能穩定，一般不與膠體溶液和生物溶液反應的特性進行細胞分離在醫療臨床診斷上有廣闊的應用前景。20世紀80年代后，人們便將納米SiO2包覆粒子均勻分散到含有多種細胞的聚乙烯吡咯烷酮膠體溶液中，使所需要的細胞很快分離出來。目前，生物芯片材料已成功運用于單細胞分離、基因突變分析、基因擴增與免疫分析（如在癌癥等臨床診斷中作為細胞內部信號的傳感器［5］）。倫敦的兒科醫院、挪威工科大學和美國噴氣推進研究所利用納米磁性粒子成功地進行了人體骨骼液中癌細胞的分離來治療病患者［6］。美國科學家正在研究用這種技術在腫瘤早期的血液中檢查癌細胞，實現癌癥的早期診斷和治療。

2.2用納米材料進行細胞內部染色

比利時的De Mey博士等人利用乙醚的黃磷飽和溶液、抗壞血酸或檸檬酸鈉把金從氯化金酸（HAuCl4）水溶液中還原出來形成金納米粒子，（粒徑的尺寸范圍是3 nm～40 nm），將金納米粒子與預先精制的抗體或單克隆抗體混合，利用不同抗體對細胞和骨骼內組織的敏感程度和親和力的差異，選擇抗體種類，制成多種金納米粒子—抗體復合物。借助復合粒子分別與細胞內各種器官和骨骼系統結合而形成的復合物，在白光或單色光照射下呈現某種特征顏色（如10 nm的金粒子在光學顯微鏡下呈紅色），從而給各種組織“貼上”了不同顏色的標簽，為提高細胞內組織分辨率提供了各種急需的染色技術。

2.3納米材料在醫藥方面的應用

2.3.1納米粒子用作藥物載體

一般來說，血液中紅血球的大小為6000 nm～9000 nm，一般細菌的長度為2000 nm～3000 nm［7］，引起人體發病的病毒尺寸為80 nm～100 nm，而納米包覆體尺寸約30 nm［8］，細胞尺寸更大，因而可利用納米微粒制成特殊藥物載體或新型抗體進行局部的定向治療等。專利和文獻資料的統計分析表明，作為藥物載體的材料主要有金屬納米顆粒、無機非金屬納米顆粒、生物降解性高分子納米顆粒和生物活性納米顆粒。

磁性納米顆粒作為藥物載體，在外磁場的引導下集中于病患部位，進行定位病變治療，利于提高藥效，減少副作用。如采用金納米顆粒制成金溶液，接上抗原或抗體，就能進行免疫學的間接凝聚實驗，用于快速診斷［9］。生物降解性高分子納米材料作為藥物載體還可以植入到人體的某些特定組織部位，如子宮、陰道、口（頰、舌、齒）、上下呼吸道（鼻、肺）、以及眼、耳等［10］。這種給藥方式避免了藥物直接被消化系統和肝臟分解而代謝掉，并防止藥物對全身的作用。如美國麻省理工學院的科學家已研制成以用生物降解性聚乳酸（PLA）制的微芯片為基礎，能長時間配選精確劑量藥物的藥物投送系統，并已被批準用于人體。近年來生物可降解性高分子納米粒子（NPs）在基因治療中的DNA載體以及半衰期較短的大分子藥物如蛋白質、多肽、基因等活性物質的口服釋放載體方面具有廣闊的應用前景。藥物納米載體技術將給惡性腫瘤、糖尿病和老年癡呆癥的治療帶來變革。

2.3.2納米抗菌藥及創傷敷料

Ag+可使細胞膜上蛋白失去活性從而殺死細菌，添加納米銀粒子制成的醫用敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠濃桿菌等臨床常見的40余種外科感染細菌有較好抑制作用。

2.3.3智能—靶向藥物

在超臨界高壓下細胞會“變軟”，而納米生化材料微小易滲透，使醫藥家能改變細胞基因，因而納米生化材料最有前景的應用是基因藥物的開發。德國柏林醫療中心將鐵氧體納米粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入腫瘤部位，使癌細胞部位完全被磁場封閉，通電加熱時溫度達到47℃，慢慢殺死癌細胞。這種方法已在老鼠身上進行的實驗中獲得了初步成功［11］。美國密歇根大學正在研制一種僅20 nm的微型智能炸彈，能夠通過識別癌細胞化學特征攻擊癌細胞，甚至可鉆入單個細胞內將它炸毀。

2.4納米材料用于介入性診療

日本科學家利用納米材料，開發出一種可測人或動物體內物質的新技術。科研人員使用的是一種納米級微粒子，它可以同人或動物體內的物質反應產生光，研究人員用深入血管的光導纖維來檢測反應所產生的光，經光譜分析就可以了解是何種物質及其特性和狀態，初步實驗已成功地檢測出放進溶液中的神經傳達物質乙酰膽堿。利用這一技術可以辨別身體內物質的特性，可以用來檢測神經傳遞信號物質和測量人體內的血糖值及表示身體疲勞程度的乳酸值，并有助于糖尿病的診斷和治療。

2.5納米材料在人體組織方面的應用

納米材料在生物醫學領域的應用相當廣泛，除上面所述內容外還有如基因治療、細胞移植、人造皮膚和血管以及實現人工移植動物器官的可能。

目前，首次提出納米醫學的科學家之一詹姆斯貝克和他的同事已研制出一種樹形分子的多聚物作為DNA導入細胞的有效載體，在大鼠實驗中已取得初步成效，為基因治療提供了一種更微觀的新思路。

納米生物學的設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人。納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內容，第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合體，這種納米機器人可注入人體血管內，進行健康檢查和疾病治療（疏通腦血管中的血栓，清除心臟脂肪沉積物，吞噬病菌，殺死癌細胞，監視體內的病變等）［12］；還可以用來進行人體器官的修復工作，比如作整容手術、從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機體正常運行或使引起癌癥的DNA突變發生逆轉從而延長人的壽命。將由硅晶片制成的存儲器（ROM）微型設備植入大腦中，與神經通路相連，可用以治療帕金森氏癥或其他神經性疾病。第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，可以用其吞噬病毒，殺死癌細胞。第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。這種納米機器人一旦問世將徹底改變人類的勞動和生活方式。

瑞典正在用多層聚合物和黃金制成醫用微型機器人，目前實驗已進入能讓機器人撿起和移動肉眼看不見的玻璃珠的階段［13］。

納米材料所展示出的優異性能預示著它在生物醫學工程領域，尤其在組織工程支架、人工器官材料、介入性診療器械、控制釋放藥物載體、血液凈化、生物大分子分離等眾多方面具有廣泛的和誘人的應用前景。隨著納米技術在醫學領域中的應用，臨床醫療將變得節奏更快，效率更高，診斷檢查更準確，治療更有效。

參考文獻

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第8篇：生物醫學測量技術范文

將微球投入溶液中，使其分布較均勻，并置于顯微鏡下觀察，得到清晰的微球顯微圖像。根據我們先前的工作，通過測定微球的外徑D以及其在溶液中所成像的黑環內徑的d，可以根據有關理論方程來確定微球或其周邊介質的折射率。因此，需要精確測定D與d。下面介紹我們用VBAI編寫的程序如何實現對微球像D與d的智能自動測定。進入VBAI的InspectionState編輯窗口，可以編輯整個程序的主要過程。我們的設計是:先在“Inspect”過程中對圖像進行預處理并找到物體，得到物體個數;然后在“GOON?”過程中判斷檢測到幾個物體，是否已經檢測完全部物體;隨后在“Measure”過程中對當前序號的物體進行檢測。進入每個過程進行具體步驟的編輯，只需雙擊右側工具中的相應操作，就可以將該操作加入程序中，在屬性窗口中對操作的各項參數進行設定。在“Inspection”過程中，我們首先打開圖片，選中循環取圖將依次獲取目標文件夾中的每個圖像文件。如要測量真實尺寸，則要對圖像進行標定，VBAI中Calibrateimage有多種方式。通常實驗室顯微鏡采用顯微標尺進行標定，選擇第一種模式，導入顯微標尺的圖像，標定完成后生成標定文件，檢測時自動讀取。

接著我們對圖像進行預處理，這將打開visionassistant窗口，可對圖像進行LUT變換、濾波、分割、形態學變換等多項操作，在本實例中將圖像處理為適合尋找物體的二值化圖像。然后對處理過的二值化圖片進行DetectObjects操作，得到物體數列。SelectImage操作將原圖像讀入，代替處理過的二值化圖像，為下一步檢測做準備。SetVariable的操作是將DetectObjects操作中檢測到的物體個數存入代表剩余物體數的X。“GOON?”過程中沒有圖像處理的具體操作，只在InspectionState編輯中有一個判斷，在指向end的箭頭定出編輯走向end的條件，為剩余物體數X＜1，當X≥1時將執行默認箭頭，走向“Measure”過程。“Measure”過程中，首先IndexMeasurements讀取之前DetectObjects中檢測得到的物體數列的的第X個物體。接著，要設置程序可以根據物體的位置、大小等自動建立相應的ROI，即檢測區域，由于要進行微球圖像直徑的檢測，因此區域類型選擇圓環形。然后就可以在檢測區域內進行圓的直徑檢測了，利用FindCircularEdge操作可以很方便地做到這一點。在直徑檢測中，程序在檢測區域內沿徑向生成一系列的檢測線，曲線為沿檢測線方向上灰度值變化曲線的一次導數曲線，反映了灰度值的變化速率，負數部分對應圖像由亮變暗，正數部分對應圖像由暗變亮，極值處即變化速率最快處，也就是邊緣所在位置。曲線上方的參數設定包括判斷邊緣的閾值，平滑算子的大小，取樣寬度，每條檢測線之間的間隔等。由于是根據擬合出的曲線確定邊緣位置，因此可以超越像素的限制，實現亞像素等級的超分辨率精確度。

檢測程序首先得到每條檢測線上的邊緣點位置，再根據所有邊緣點擬合出圓形邊界，計算出直徑數值，程序中給出精確到0．01個像素的結果。結果的穩定性還要取決于拍攝環境、光照、相機穩定性等。圖像中微球邊緣的黑環是由于光線折射造成的，根據我們先前工作，證明其粗細與微球與溶液的折射率比值成一定比例關系。因此，程序中通過分別測量各微球的D與d，調整FindCircularEdge操作中搜尋方向、邊緣種類等參數可以搜尋到內徑圓和外徑圓。在精確測定D與d值后，可自動根據我們先前工作導出的方程式，給出微球的折射率或是其周邊介質的折射率。Calculator是界面類似LabVIEW圖像化編程工具的一項功能，可以由用戶自己選擇輸入輸出量、制定復雜的運算程序等，本實例中為利用文獻的方程式計算出微球的折射率。DataLogging可以選擇需要記錄的數據寫入指定的txt或csv文件，以便后續的數據分析統計。最后SetVariable將變量X減1。VBAI應用編寫完成后可作為專用的檢測軟件使用，處理圖片時將需要分析的圖像放在同一目錄下，進入VBAI文件，指定該路徑，點擊RunInspectioninLoop，就可以自動完成所以圖片的分析，并得到記錄有數據的txt或csv文件。這樣生成的檢測程序智能、客觀、準確、快速，實現了圖像中微球的識別尋位、移動ROI建立、兩個直徑的測量、折射率計算、數據保存等操作的完全自動化運行。而且整個操作與運算排除了人為操作中的主觀性因素，精度亦達到亞像素水平，平均單個微球的測量時間僅需0．20s。為了檢驗其測定的準確性，在對拍攝系統和環境進行標定和控制之后，選擇合適的微球作為檢測對象進行多次檢測。同時，用以往常用的油浸法對微球折射率作對照測定，測得的折射率與本VBAI生成系統測定結果高度吻合，說明VBAI檢測程序的測量準確性可重復性較高。

2應用于細胞檢測

2．1背景

細胞是生物醫學研究的重要對象之一，通過分析細胞的顯微圖像我們可以得到很多有用的信息。紅細胞是人類血液中存在的主要細胞，一直是研究的熱點。正常的紅細胞呈雙凹圓盤狀，而衰老和不健康的紅細胞會呈棘形、雙凹消失等不規則的形態。通過觀察與分析顯微圖像中紅細胞的形態可以評價其健康程度。所以這里以紅細胞為例說明如何采用VBAI編寫適合于進行細胞圖像分析的技術過程。

2．2方法

將紅細胞懸浮于緩沖液中，置于顯微鏡下觀察，利用數碼CCD攝像頭拍攝下細胞的圖像。檢測程序上需要先尋找到各個細胞，再對每個細胞進行檢測，與微球檢測的過程類似，程序總體設計上依然可以利用上節中微球的檢測程序的設計，但需要根據有關圖像處理分析的內容更改具體的圖像處理分析操作。在圖像預處理操作中需要將原始圖像處理為適合物體識別的二值化圖像，利用VisionAssistant，先對圖像轉灰度圖像、適當的LUT處理，在分割處理上，由于細胞邊緣處明暗對比較大，邊緣銳利，因此選用基于移動窗口分割的算法可以較容易地找到邊緣。通過實驗比較證明，選用Backgroundcorrection分割，可綜合局部和全局的灰度變化信息。分割移動窗口大小設置為邊長接近細胞邊緣寬度2倍的正方形最為合適。分割完成后再對二值圖像進行一定的形態學變換操作，將邊緣盡量變得閉合并填充孔洞。最后進行DetectObjects操。接著將對細胞形態進行分析。首先根據DetectObjects操作中所檢測到的物體列表，對每個細胞進行檢測區域的建立，即設置ROI。然后依然使用FindCircularEdge操作，在該操作中調整參數，使得檢測線能較準確的發現邊緣。該操作完成后，將輸出一項名為Deviation的參數，該參數代表了細胞邊緣與標準圓的標準偏差。同時該操作還可以得到細胞直徑等相關的信息。將Deviation除以直徑后可以得到細胞邊緣與標準圓的相對標準偏差，由于健康紅細胞的圖像是近似圓形的，因此Deviation參數可以一定程度上反映紅細胞的健康程度。將實驗中拍攝到的采用不同保存格式、保存不同天數的紅細胞圖片歸類，用VBAI程序進行分析，結果保存在csv文件中。為較健康的細胞，圖像中細胞外輪廓近似圓形，Deviation/R=1．2‰;為發生了一定形變的細胞，Deviation/R=3．2‰為嚴重變形的棘形細胞，Deviation/R=7．3‰。隨著細胞變形程度加重，細胞的相對標準偏差值也隨之增加。通過軟件分析的優勢在于:可以客觀而定量地給出每個細胞的變形程度;可以快速自動地分析大量的圖片，得到大量的數據，并對數據進行后續的統計處理，具有統計學意義。除此之外，還可以獲得細胞的大小信息，通過視野內細胞個數，得到細胞分布密度信息等。

3應用于圖像的改善

3．1背景

某些生物醫學樣品的顯微圖像，由于各種原因，其清晰度與對比度都不能滿意，對此，也可以運用VBAI的圖像處理的方式對圖像進行改善。下面介紹花粉孢子斷層掃描圖像中噪音及對比度不理想的斷層圖作改善的技術過程。

3．2方法

首先對整幅圖像中的噪雜進行去除，通常改善的方法有空域濾波和頻域濾波，兩種方法都可通過VisionAssistant中的算法實現。其中空域濾波的算子較多，功能更加豐富。不僅提供了低通、高通等10多種算子、每種算子3×3，5×5，7×7三種尺寸，還可以由用戶自定義算子以滿足特殊需要。整幅圖像改善完成后對左右對比度及清晰度不理想的花粉孢子斷層圖像進行增強，首先建立一覆蓋中央花粉孢子像的區域，使用一可旋轉的長方形區域，長方形的方向與左右像平移的方向垂直，寬度等于左右像平移的距離。接著利用Calculator操作計算圖11(a)左右像的位置。輸入中央像的中心點(X0，Y0)、角度α和平移距離L，則左像、右像中心點(X1，Y1)，(X2，Y2)分別為:X1=X0+L•cosαY1=Y0－L•sinαX2=X0－L•cosαY2=Y0+L•sinα以此為中心點坐標參數，長寬與角度參數使用中央區域的長寬與角度，分別建立覆蓋左右像的區域，使用VisionAssistant對左右區域內的圖像進行對比度、明暗度的調整增強。得到處理后的圖像，三個層面的圖像的對比度基本相同。利用VBAI對圖像進行處理與改善，不僅功能豐富，適用性強，且操作簡單，易于掌握，程序建立完成后還可以快速的對其他同類圖片進行處理，大大節省了時間。

4結語

使用VBAI創建圖像分析處理程序，可對各種生物醫學對象進行分析和檢測，可對圖像進行處理與改善，其優勢在于:

(1)相比起人眼觀測和手動測量，本方法能夠提供客觀和量化的數據，可快速對大量圖像進行自動分析并保存檢測結果。

(2)相比起通用化的測量分析軟件，本方法針對性強，針對各種特定情況和需要制定適應的程序，準確性、有效性和實用性高。

第9篇：生物醫學測量技術范文

醫學模式護患關系發展歷程醫學模式是人類醫學科學的發展和醫學實踐活動過程中逐漸形成的觀察和處理醫學領域中有關問題的基本思想和主要方法。醫學模式會隨著醫學技術手段不斷發展和人類健康需求變化而調整。著名醫史學家西格里斯特曾經說過：“每一個醫學行動始終涉及兩類人群，醫生和病人，或者更廣泛地說，醫學團體和社會，醫學無非是這兩群人之間多方面的關系”。護患關系是醫學行為所產生的關系中一種特殊的人際關系。一個和諧的就醫環境離不開良好的護患關系，也是處理好一切護理工作的前提條件，醫學模式的不管變化也在引領著護患關系不斷的演變。歷史上醫學模式主要經歷了神靈主義醫學模式、自然哲學醫學模式、機械論和生物醫學模式、生物―心理―社會醫學模式。

一、神靈主義醫學模式時期的護患關系

大約在1萬年前的亙古洪荒時代的原始社會，那時候的人類尚未開化，對人體結構和疾病的認識處于蒙昧無知的狀態，認為是神靈和妖魔鬼怪在主宰的世間一切，這就誕生了所謂的神靈醫學模式。當時整個社會都在盛行這種對疾病的觀點，造成了部落、部族和氏族的所有成員對待疾病的態度都是認為生病的人都是被神所遺棄的，不能違背神的旨意。即使出現了病情好轉，也會被認為是神的憐憫。在這個醫學模式的時代，其實并不存在真正的醫護身份，他們都會被認為是執行神的旨意的使者，他們有權力干預部族成員的生與死，醫護的早期形象，也就是神的形象，神主宰著人世間的一切，醫者與病人之間的關系就完全被神與人的關系所代替了，醫護患之間是一種松散、無序的關系。在這個時期，醫者是處在國家權力的頂端同時享有崇高的社會地位。

二、自然哲學醫學模式時期的護患關系

約公元前5世紀自然哲學醫學模式開始逐漸形成，當時的生產力的發展和人類對自然界認識的不斷了解，積累了一些疾病的治療經驗，使人們認識到疾病并非是神鬼怪所為，而是可以治愈的和有規律可循的。當時某些人對神鬼怪與疾病的聯系心生質疑，希臘希波克拉底著名的“四體液說”，他主動拋開當時流行的所謂神學理論，提出疾病是人類身體受到外在因素干擾而出現異常的，斷然不是神鬼怪所為。我國古代名醫扁鵲的歸納的“病有六不治”中的“信巫不信醫，六不治也”也堅決否定了與所謂神學與巫醫，成為日后的經典論斷。在那個時代，醫護并無分工，“醫”既要看病抓藥又要護理病人，可以視為容“醫”與“護”與一身。不過在這個時期，醫生的地位是備受尊敬的，在社會等級劃分中處于尊貴級別，這種情形就決定了勞動群眾就要求醫問藥，就要卑躬屈膝。治療的決定權被醫者牢牢攥在手中，醫者享有決定性的地位，而求醫者只能被動接受、聽從醫者的吩咐，這跟當時封建社會嚴格的等級制和倫理制有一定的聯系和相對性。但醫者要是與封建統治者和貴族相比較，醫者只能“叩頭請命”“君飲藥臣先嘗之”，治愈疾病，可得到豐厚的賞賜、寵遇，但一有差錯，便人頭落地，他們之間的醫護患關系屬于主仆關系。

三、機械論和生物醫學模式時期的護患關系

在文藝復興開始的十五世紀的西方，很多學者將人體的生命運動看作是機械的活動過程。英國唯物主義學者弗蘭西斯?培根明確提出了整個世界和人類都是物質的，均是由大小不一的各種物質組合而成，法國著名的科學家笛卡兒也延續這種學說，甚至還為此專門撰寫了了《運動是機器》一書。法國一名叫拉馬特利的醫生，也提出類似的觀點，他在《人是機器》這本書提到，人是一步自動運行的機器，心臟是動力，四肢是杠桿，食物是燃料，疾病的出現代表人體的某個零件出現了問題，需要進行維修。

這個時期人體“維修工具”和“修補設備”也得到了卓有成效的完善和改進，定量實驗法在醫學研究領域的使用要歸功于意大利科學家圣托里奧，他所設計的諸多醫療設備如溫度計、脈搏計、早期臨床護理儀器等在今后的醫學行為中都得到了廣泛應用，著名的《論醫學測量》便出自于他之手。“操作與作”“修補與被修補”的觀念在這些醫療設備出現后更顯的尤為突出，更加減少了醫生、護士與患者的交流，忽視了對病人的關心、尊重以及在心理社會方面對患者的應有的安慰和指導。

四、生物――心理――社會醫學模式時期的護患關系

1977年，Engel GL教授提出了需要構建一種新的醫學模式代替現有的醫學模式，他認為：不論是對疾病的治療、預防和康復都要將人視為一個整體來對待，將人的心理因素和社會因素等多方面的因素綜合進行考慮，而不能單獨將其單獨分開，未來生物―心理―社會醫學模式時期必會代替生物醫學模式。在這個新的醫學模式下，醫生要繼續弘揚高尚的醫德醫風，公平對待每位患者，尊重患者的權利和隱私。最終將醫學本身的目的發揚為：預防和減少疾病的發生、優化生存環境、提高生命質量。

在這個期間，才真正實現了醫護身份、工作職責明確。1956年，美國醫生薩斯和霍倫德正式提出了“醫患關系的基本模式”，將護患關系也區分出3種基本模式：①主動―被動型；②指導―合作型；③共同參與型。在日常的臨床護理工作中，護患關系不可能是一成不變的，根據患者的不同情況和病情的發展程度，會由一種模式過渡到另外一種模式。

護患關系繼醫患關系之后也成為了社會關注的熱點問題，一個和諧的就醫環境才會有利于患者的治療、康復和護理工作的開展，保證順利完成對患者的病情評估和采集資料的真實性。其實和諧的護患關系也可以作為一種溝通交流的技術手段，不但可以有利于患者更快的康復痊愈，而且對于護士自身身心健康也大為有利。由古觀今，我們需要理清醫學模式的演變和護患關系變革中各種問題的內在聯系，才能更好地對護患關系進行更加深入的研究和探索。

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