新工科背景下生物医学工程专业培养模式的梳理

生物医学工程是21世纪具有代表性的交叉学科,新工科建设成为生物医学工程发展的原动力,促使生物医学工程在更尖端领域交融与创新。我国生物医学领域在近40年的发展中取得了丰硕成果。各级院校都有长足发展,有少数已经处于世界领先行列。为使生物医学工程专业在新工科的引领下更好地发展,文章从学科发展、课程设置、课程体系改革、师资调配方面对当前高校生物医学工程专业发展状况进行梳理。

医学高校专利分析研究——以天津医科大学为例

基于壹专利分析平台,检索天津医科大学专利申请情况,通过分析专利授权量年度趋势、专利布局地域、发明创造的热门技术领域、活跃发明人、专利转移转化、高价值度专利等,梳理天津医科大学的专利状态及发展趋势,以期为做好高校知识产权工作规划、充分发挥知识产权在科研创新中的重要作用,以及医学高校的"双一流"建设、医学领域的发展提供有力支撑.

生物医学工程本科创新能力培养的实践教学改革

培养学生的创新能力,是生物医学工程本科人才培养目标的重要内容。结合本专业实际情况,经过多年的实践教学改革探索,构建了培养学生创新能力的实践教学体系,包括研究型课程设计、研究型毕业设计(论文)、校企联合培养和课外自主科研与合作科研。

生物医学工程本科研究型教学模式探索与实践

通过对生物医学工程本科专业课的教学改革，探索了一套研究型教学模式，经过实施，有效地培养和提高了本科生的研究能力和创新意识，人才培养效益显著。

LabVIEW及其在生物医学工程中的应用

本文简要介绍了虚拟仪器的概念 ,并对虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台—— L ab

生物医学工程“专业英语”课程的教学改革与实践

目前许多高校的专业英语教学还停留在单纯传授知识的传统教学模式,教学手段单一,学生缺乏学习兴趣,如何提高学生的专业英语学习兴趣,使之能够学以致用是专业英语教师面临的重要问题。本文针对传统学生被动式教学模式的进行了教学改革,并提出"任务式教学"的改革策略。

生物医学工程专业科教深度融合的创新人才培养模式与实践

目的:提出一种科教深度融合的培养生物医学工程专业本科生创新能力的新模式,以提高教育教学质量。方法:利用科研成果反哺课堂教学,将学院学科优势转化为本科生人才培养的资源;进行生物医学工程学科与专业一体化建设,建立创新人才培养的人、财、物稳定保障机制;应用基于项目学习的方法组织第二课堂创新人才培养。结果:经过3 a实践,本科生进实验室开展科研工作、各类比赛获奖和考研人数都不断增加。第三方机构对近年来的毕业生数据分析表明,用人单位对毕业生有较高的满意率。结论:科教深度融合是一种可实际操作的、能够提高学生创新能力的人才培养模式,可以解决科研与教学的矛盾。

生物医学工程专业“医·工”结合教学改革的研究

文章通过分析生物医学工程专业"医·工"结合的必要性以及目前"医·工"交叉学科的发展现状,对生物医学工程专业"医·工"结合教学改革方法进行研究,为培养医学与工学复合型人才提供理论基础。

基于DSP的生物医学信号高速实时数据采集与处理系统

为实现生物医学信号实时数据采集与处理,设计了以DSP为核心的、基于USB2.0的信号采集与处理系统。该系统利用DSP的高性能数据处理能力,提供了能从微弱信号中提取生物电信号并加以分析的方法,同时实现了DSP与PC机之间的数据高速、可靠的传输。

混沌控制及其在生物医学中应用前景

混沌控制是利用混沌系统对微小扰动的敏感性来控制系统使之趋向期望状态的技术。本文综述了反馈控制和非反馈控制两大类混沌控制的基本原理，并介绍了混沌控制在生物医学中的两个尝试：用ＰＰＦ混沌控制方法使心脏从心律失常状态返回到正常心律，以及用电脉冲作为扰动去控制海马神经元的类似癫痫发作的不规则放电。通过以上两个应用实例。

医学院校生物医学信号处理双语教学改革探讨

针对医学院校生物医学工程专业必修课之一——生物医学信号处理课程教学现状,分析该课程实现双语教学模式的优越性,浅析生物医学信号处理实现双语教学改革的重要性及途径,从而为医学院校生物医学信号处理课程改革提供新方向。

《生物医学电子学》教学改革探索

《生物医学电子学》是利用电子学的理论和技术对生物医学信号进行检测、处理、变换和传输的理论及分析方法的科学,是生物医学工程的专业基础课程。过去本课程与学科前沿的结合不够紧密,教学内容更新速度较慢,缺乏与临床医学的联系;实验课缺乏循序渐进的、与理论课密切结合的实验内容,导致学生就业面狭窄。经过教学实践改革,我们采用自上而下的教学方法进行课程讲授,实验课采用计算机辅助电路设计与实际硬件设计相结合,引导学生自主设计出集成运算放大器电路,并改革实验考试方法。激励学生在自主设计上获得实践经验的同时巩固复习已学过的电子元件和电子基本电路,达到理论和实际应用相结合的目的 。

基于labVIEW的生物医学信号虚拟实验平台设计

为加强学生的理论学习效果,提高学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,开发了基于LabVIEW的多功能生物医学信号处理实验平台,实现心电信号和脑电信号的滤波、特征提取、频谱分析等功能,方便学生直观了解常用生物医学信号处理方法,更好的服务理论教学。

医学院校工程类开放创新实验室管理模式探索

实行实验室开放是充分利用实验室现有资源、提高仪器设备使用率的有效措施,是培养学生创新精神和实践能力的重要手段。医学院校中工科类在校生规模较小,工程类资源相对匮乏,为充分利用有限资源,提高学生参与度和资源共享度。以生物医学工程专业为例,探索了以本科生电子协会为主体的全天候开放的创新实验室运行管理模式。经过近几年的实践,该模式取得了显著成效,为医学院校工程类实验室开放提供了参考。

微生物燃料电池阳极制备和测试

设计了一个由科研成果转化而来的本科综合实验。该实验用聚多巴胺包覆Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片提高其水氧稳定性和生物相容性,表征其显微形貌、组成和电化学性质。利用自来水厂污泥接种混合微生物,测试电池的输出电压、功率密度、化学需氧量和生物活性等。使用裸露碳布作为对照组,通过比较分析数据,探索阳极的设计规律,鼓励学生在实验中使用自制电池处理生活污水和工业污水。采取交叉互评方式,对学生实验成绩进行评定,激发学生的科研兴趣,培养学生的批判精神和解决实际问题的能力。

三维有限元模型评价股骨正常站立位的生物力学特性

背景:目前建立股骨有限元模型的方法较多,但重建所得的模型普遍存在精确性较差和效率较低的问题。目的:寻求一种快速、精确建立股骨三维有限元模型的方法,并对股骨在正常站立位下的生物力学特性进行分析以指导临床工作。设计、时间及地点:三维有限元建模,于2008-06在天津医科大学总医院骨科生物力学实验室完成实验。对象:天津医科大学总医院志愿者1名,男性,30岁,应用X射线排除股骨病变及损伤等情况。方法:在Mimics中重建符合Dicom 3.0标准的CT图像数据生成空间模型,并结合应用有限元软件ANSYS生成最终的三维有限元模型。主要观察指标:沿髋关节合力方向对模型施加350N载荷,观察股骨的Vonmises应力分布。结果:应用Mimics建立了更为精确的三维有限元模型,同时缩短了建模时间。在350N载荷作用下股骨的最大位移发生在股骨头,股骨干和股骨颈各有一个应力集中区域。结论:应用Mimics建模快速、精确。髋关节载荷传导主要通过股骨颈内侧的压力骨小梁区传递至股骨干的中下1/3交界处,提示此区域容易发生疲劳性损伤。

中国人前列腺癌发病关键基因的生物信息学研究

目的:利用国内相关研究中已筛选出的前列腺癌差异表达基因,构建基因相互作用网络,通过统计学分析,进一步筛选对该网络具有重大影响的基因,探寻对前列腺癌发生起关键作用的基因,进而阐述中国人前列腺癌发病的分子机制。方法:查找近年来国内发表的相关文献,利用其筛选出的有关中国人前列腺癌基因表达谱数据,归纳出前列腺癌差异表达基因;运用NCBI中OMIM数据库分析其功能,总结出基因之间的相互关系,构建基因相互关系网络模型;运用统计学方法(节点收缩法)比较关键基因的重要度。结果:综合国内发表的有关论文中的基因表达谱数据,得到差异表达基因113条,其中上调基因51条,下调基因62条;运用OMIM数据库构建出一个包含68条基因的具有相互关系的基因网络模型;用节点收缩法统计出各个基因的重要度,从而找出了网络中起关键作用的基因,包括c-MYC、VEGF、HSPCA、TGFβ1、RANTES、EGR1等共12条基因,这些基因很可能在前列腺癌的发生发展中起着重要作用。结论:本研究运用生物信息学方法对国内前列腺癌基因芯片结果进行分析和研究,将含有基因信息的OMIM数据库和评价网络节点重要性的节点收缩法结合,对一批前列腺癌差异表达基因建立了相互作用网络,并对网络中的关键基因进行评估,从而构建了一个在整体水平上对基因表达谱数据进行分析的网络模型,为后续工作中对前列腺癌发病机制的研究提供了新的途径。

应用三维有限元分析正常站立位股骨近端结构生物力学特性

背景:目前股骨有限元研究较多,但以往的研究多集中于股骨外部的生物力学方面,关于股骨近端的生物力学研究较少。目的:建立股骨近端结构的三维有限元模型,对正常站立位下的股骨近端生物力学特性进行分析以指导临床工作。设计、时间及地点:三维有限元建模分析试验,于2008-12/2009-04在天津医科大学总医院完成。对象:天津医科大学总医院志愿者1名,男性,30岁,应用X射线排除股骨病变及损伤等情况。方法:在Mimics中直接读取符合Dicom3.0标准的股骨近端原始CT数据,经阈值设定、区域增长及形态学操作等生成股骨初始3D模型,后期结合有限元软件ANSYS生成最终的三维有限元网格模型,然后在ANSYS中分别对应用Mimics得到的模型加载200N的垂直载荷,观察股骨近端内部应力分布。主要观察指标:对模型施加200N垂直载荷,观察股骨近端的Vonmises应力分布。结果:应用Mimics和Ansys软件建立了股骨近端有限元模型,观察到股骨近端内部的应力分布,验证了结构与功能的对应关系。结论:应用Mimics可以建立更符合股骨近端机械结构和力学性质的三维有限元模型,据此模型得到的股骨近端力学特性分析结果更为可信,可以辅助指导临床应用。

生物交联剂京尼平交联牛心包生物支架材料的性能

脱细胞牛心包膜因其具有优良特性而成为组织工程生物瓣膜中理想的支架材料。采用冻融+表面活性剂法对牛心包组织进行脱细胞处理后,用戊二醛或京尼平对其进行表面修饰固定。通过HE染色及扫描电镜观察脱细胞效果,并对交联组织进行厚度检测、含水量和接触角测试、力学检测、交联指数和差示扫描量热(DSC)测定、体外降解、溶血试验以及细胞毒性试验,判断两种交联方法对脱细胞牛心包基质的影响,从而选择出交联脱细胞组织的最好方法。结果显示,冻融+表面活性剂法脱除细胞彻底,戊二醛或京尼平交联后组织厚度明显增加分别约20%、25%,亲水性良好,力学特性稳定,交联指数都高达90%,且28 d降解率分别为5%和3%,交联后组织稳定性高。但京尼平组溶血率(0.37%)远小于戊二醛组溶血率(13.77%),且细胞毒性很低。作为瓣膜组织工程支架材料,京尼平交联脱细胞牛心包膜比戊二醛交联效果具有更好生物相容性,交联效果好,是较好的交联方法。

可降解生物材料在骨科内固定中的研究及应用进展

可降解生物材料在骨科内固定中的应用对骨折治疗有重大意义。文章在查阅大量文献的基础上,从骨科内固定材料的特征入手,对可降解生物材料的降解机制进行探讨,回顾总结了可降解生物材料在骨科内固定的应用进展,重点综述了常用的可降解骨科内固定生物材料的应用与研究进展,指出目前存在的问题并展望了应用于骨科内固定的可降解生物材料的发展前景。