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医学影像技术的发展前景十篇

发布时间:2024-04-29 15:24:27

医学影像技术的发展前景篇1

关键词:影响学;诊断;发展前景;影像技术

一、前言

在医学诊断中,影像学还是一门新兴的科学,但是随着医学的发展和科学技术的不断更新,其在临床中的应用已经非常广泛。作为诊断的依据,影像学诊断为临床诊断和治疗提供了更加科学的依据,在疾病诊断中的作用不可替代。

从伦琴发现X线开始,到人们历史上的第一张X线片,从Ct、mRi、介入放射学等技术的新兴,到影像学技术、影像学诊断的普及,医学影像学的发展是一个快速而逐步科学的过程。当前,医学影像学技术在诊断中的运用,已经开始了影像学新的数字影像时代,技术不断革新,在临床医学诊断和治疗领域更是不断进步。医学影像学的不断发展,是整体医学发展中的一个热点,也是未来医学发展的一个趋势。在未来,医学影像学的诊断作用将会更加普及,技术也会更加先进,对医学的贡献将会更大。

二、医学影像学的含义

在广泛意义上,医学影像学是指通过X线的成像,电脑断层扫描,核磁共振成像,超声成像,正子扫描,脑电图,脑磁图,眼球追踪,穿颅磁波刺激等现代成像技术,来检查人体无法用非手术手段检查的部位的过程。医学影像学也称医学成像,又因,之前的胶卷使用的是感光材料卤化银化学感光物来成像的,所以其又称为卤化银成像。

三、影像学的发展现状

目前,随着影像的发展,在临床检查中,X线的透视检查已经逐步减少或被取代,X线摄影检查,被推广开来,其中的DR检查运用的最为广泛。传统的X线造影检查也被多排螺旋Ct和磁共振成像取代。这是一个逐渐发展的过程,首先是X线的脊髓照影技术被mRi技术取代,其次是X线在消化道造影、经静脉肾盂造影等,被多排的螺旋Ct、mRi结合光学内镜成像技术所替代,另外,DSa的诊断价值逐渐开发出来,取代了Ct血管成像和mR的血管成像技术。目前,Ct已经成为了临床急诊和确诊的重要依据,mRi也因其无创性、无辐射性、成像参数多、承载信息量大等特性,成为了临床重大疾病的诊断技术。超声及其设备也因其价格低、无创伤等在临床上被广泛运用在了影响学筛选检查中。此外,DSaet成为了介入治疗的工具。从影响学的发展来看,将来,分子成像将是医学影像学的重要发展方向和研究热点之一。

四、影像学的诊断作用

影像学诊断已经被广泛运用在了临床上的各个方面,一般来说,影像学的诊断作用为:检出病灶、病变点定位、肿瘤良恶性鉴别、术前分期评估、介入诊断及治疗、随访观察等,涉及骨科检查与诊断、胸腔检查与诊断、消化道检查与诊断、泌尿系统检查与诊断、妇产疾病检查与诊断等。诊断技术主要包括:透视、放射线片、Ct、mRi、超声、数字减影、血管造影等。随着医学的发展和影像学技术的不断更新,目前影像学诊断为人们提供了更多的价值。

(一)反应局部循环的状况

Ct技术和mRi的灌注成像以及mRi的扩散成像等,均可以反应出人体结构的血流量、血容量、循环时间,甚至可以细微到水分子在细胞内的扩散运动等,通过这些技术的运用,在临床上可以给人们提供更多、更详细、更细微的诊断信息,临床主要用于脑、心肌等一些实质性脏器的诊断。

(二)显示脑白质纤维束的走形级改变情况

影响学技术中的mR张良成像技术在诊断时可以显示出脑白质的纤维束走形情况和改变情况,mR张良成像技术其实属于扩散成像技术的延伸,更加有利于人们准确的诊断疾病。

(三)脑皮质功能定位

mR功能性成像技术可以实现脑皮质功能定位。随着影像学的发展,此项技术已经从简单的脑区功能识别发展到了神经学、生理学等领域。可用于喉癌术后与发音功能相关的脑区变化观察,有利于发音功能的恢复。可用于某些疾病康复患者脑皮层反应的观察与训练等。

(四)心脏功能成像

通过Ct、mRi成像技术在心肌检查中的运用可以显示出某支冠状动脉闭塞后相应心肌供血情况和活性,及观察治疗后的康复情况,指导心肌梗塞等疾病的诊断与治疗。

(五)检查组织变化,鉴别疾病

影像学磁共振波普可以检测组织的化学成分在磁共振波普上的波形,以此来诊断疾病的类型与组织变化。如,前列腺疾病增生与癌变的诊断、脑肿瘤的诊断与术后复发性诊断等。

五、影像学的发展前景

随着科学的不断进步与影像学的不断发展,目前集诊断与治疗一体的影响学技术和设备也在不断的发展与成熟中,未来疾病的诊断将会更加快捷与准确,治疗效果也会大幅度提升。此外,通过计算机仿真技术的发展与运用,影像学诊断技术奖更加直观与明确,手术范围的确定与病灶切术范围将会更加准确与直接。

在影像学网络化发展的基础上,影像学的图像处理技术也会成为临床上的常规技术,服务器软件也将取代工作站,实现多点化同时处理,提高图像自动处理技术水平。此外,影响学图像的传输也将更加便捷、清晰、准确,甚至医生可以在家里或是度假图中处理诊断图像,完成诊断报告等。

分子成像将会是未来影像学发展的热点,针对多组织、器官特异性的对比剂将会问世,通过特定基因表达、对比增强效果将会更佳,诊断特异性也会更强,在临床上真正实现疾病的早期诊断。

未来影像学的作用将不单单局限于诊断与治疗,甚至会广泛涉及到疾病的预防与保健、人体健康管理等领域。科学在发展,影像学技术也在不断更新,随着分子技术、基因工程等更加细微与高端技术的发展,影像学技术的发展空间将会更加广阔,应用范围也会更加广泛,其前景是我们无法预料的。

参考文献:

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[4]张雪林,陈贵孝.脊柱和脊髓Ct诊断[m].成都:成都科技大学出版社,1992

医学影像技术的发展前景篇2

DiscussiononimprovingtheprofessionalKnowledgeofBio-medicalengineeringStudents

BaoXuan,CaiLi

(anhuiUniversityofChinesemedicine,Hefei230012,China)

abstract:thisarticletakestheBio-medicalengineeringofanhuiUniversityofChinesemedicineSpecialtyasanexampletodiscusshowtoundergraduateprofessionalknowledgefromfiveaspectsconsistoforientationofmarketdemand,basisofprofessionalcharacteristics,postfunctionasthegoal,teacher'sabilityasasupportandstudents'abilityasafundamental.enablestudentstoachievefullemploymentandperfectcareer.

Keywords:bio-medicalengineering;professionalknowledge;medicalimagingtechnology

作为一个理工医相结合的高度综合性边缘交叉学科,生物医学工程崛起于上世纪60年代,并从80年代开始,全球生物医学工程医疗器械类产品销售额每年保持6-10%的增长率,因而被誉为产业界的“常青树”,是国民经济可持续发展的生长点。如此大的规模和市场,对人才的需求自然不言而喻。所以,大多医科类院校都开设生物医学工程专业,由于是新开设的专业,难以在较短时间内形成一套系统的人才培养模式。这就造成了经济社会的求贤若渴、高校教育的捉襟见肘、专业人才的凤毛麟角互相矛盾的局面。所以,有针对性地作好思想教育疏导工作,并循序渐进地指导学生根据主客观条件进行未来职业规划,发挥学生主观能动性,圆其成才梦,是新设专业的班主任、辅导员和任课教师以及学校各有关部门必须面临的重要课题。

经过调查研究,学生在不同阶段身心状态的突出表现为:初期缺乏对专业的认知,导致思想困惑迷茫;中期课程学习任务繁重,导致心理压力加大;后期就业前景不明朗,导致缺乏学习动力[1]。为了帮助学生消除以上的顾虑,本文以安徽中医药大学生物医学工程专业为例,对如何使学生对于未来求业择业有一个清晰而理智的认识作了探讨。

1以专业特点为基础,培养什么人才

安徽中医药大学生物医学工程专业(医疗器械方向)是一个集数学、物理学、计算机科学、信息技术以及医学科学于一体的新兴专业。所学跨学科的课程,既有医学成像原理和电离辐射防护的知识,又有图像重建算法和图像后处理内容;既有理科工科知识,又有医科内容。合理的教学计划和科学的培养方式以具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识、熟练的实验操作技术,可以从事各类医学影像设备的研制、开发、技术支持的复合型高级专业技术人才为培养目标,使毕业生具备在医学影像技术及相关领域,从事产品研发、设计制造、经营管理、技术服务、教育培训等工作的能力。

此外,当今的医学影像学科向数字化、网络化、融合化、标准化的方向发展,高级人才也要与时俱进,掌握专业国内外学术发展动态,富有科学思维能力,勇于在专业前沿领域探索与创新,应具有使用新型功能设备和应用新颖科学技术的能力。

2以市场需求为导向,需要什么技术

医学影像技术主要是指为开展医疗或医学研究,以非侵入方式获得人体某部分内部组织影像的技术与处理过程,为临床疾病诊断提供重要参考依据[2]。其中出现最早的装置是X线机,随着影像技术在不断地探索中改进,超声、磁共振、单光子等断层成像技术和系统的大量涌现,为医生在出示诊断中提供更为详细、精确的信息依据,涵盖了解剖、病理、功能、代谢等多个领域,更早、更准确地发现病变,也为临床制订治疗方案、评价治疗效果提供帮助。具体体现在:现代医学影像率先建设并实现了数字化与网络化体系,成为数字化医院建设的基础和重点;数字成像技术将数据远距离传输,实现远程诊断;从传统的显示宏观结构发展到反映分子、生化水平的变化,为彻底治愈某种疾病提供了可能;从单一的诊断学过渡到了诊断与治疗并举的临床学科[3];从简单的信号传导跟踪到实现定量成像;电阻抗成像作为无创无放射损伤的成像技术,既能显示形态改变又能反映功能变化;利用多模成像技术实现对疾病的早期诊断和活体病理成像;单光子发射成像和正电子成像根据医学的放射性核素示踪原理实现影像;无创、无害性的检查技术不断发展,辐射剂量的控制逐步得到强化等等[4]。时至今日,医学影像的应用领域已经遍布人体主要的器官和疾病类型,从神经疾病、代谢紊乱到心脑血管疾病、传染疾病,肿瘤诊治方面的应用也有相当进展。医学影像技术逐渐成为临床研究的可靠工具和活力平台。

3以岗位职能为目标,从事什么工作

总结近些年生物医学工程专业本科生的就业去向分析可知,从事本专业相关工作的毕业生主要集中在三大领域,综合性医院、医疗器械企业和医疗器械监督管理部门。

3.1综合性医院的放射科、放疗科、设备科、核医学科

从事医学影像设备的应用、管理和维护工作,主要涵盖以下4个方面内容:①具有常规放射学、超声医学、核磁共振及Ct等系统理论知识与操作技能;②具有临床医学、基础医学及电子学等有关理论知识;③在疾病诊断中比较熟悉各种影像诊断技术的应用;④比较熟悉医学影像学各专业分支前沿技术及发展趋势[2]。其中,理论知识内容在本科教学过程能够充分体现,而技术应用及操作技能则必须在各功能科室第一线长期工作并积累经验才能够获得,两者是相互制约相互促进的关系。对前沿技术的关注是医学影像技术工作者对自我提升的一个必然要求,也是为良好开展工作必须做到的知识储备。

3.2中外医学影像设备研发机构和生产经营企业、教育培训机构

相关工作岗位主要包括市场和销售、研发和技术支持,产品注册和产品质量检测。前两者对从业者个人能力的整体水平要求较高,如沟通交际和处事应变能力,从事产品营销和市场推广等工作;中间两者看重专业素质,从事产品研制、开发设计、维修保养等工作;后两者主要是在品管部门,需要熟悉产品质量监管相关的法律法规,从事质量检测、控制和监督工作,了解产品注册要求和撰写标准并能独立完成产品注册、申报、体系认证等工作。

3.3医疗器械监督管理部门

主要工作职责包括:组织拟订医疗器械注册管理制度并监督实施;组织拟订医疗器械标准、分类规则、命名规则和编码规则;拟订医疗器械注册许可工作规范及技术支撑能力建设要求并监督实施;组织拟订医疗器械生产、经营、使用管理制度并监督实施,拟订医疗器械互联网销售监督管理制度并监督实施;组织开展医疗器械不良事件监测和再评价、监督抽验及安全风险评估;拟订问题医疗器械召回和处置制度等[5]。

4以教师能力为依托,具备什么知识

生物医学工程本身是一门多交叉学科,教师具有多元化的学科背景对于研究和教学是至关重要的。在注重多种知识和技能的复合的同时,将生物医学与药学、化学、统计学、材料学、电子信息学等相关学科有机结合起来,努力将其他学科的思维方式引入到生物医学领域中来,并将这种优势带到学生的学科设置以及综合实验当中,去启发学生的思维。理工科背景的教师深入临床接触病例,医科背景的教师参加理工科理论培训,任课教师深入行业调研,企业专家走进校园,充分利用不同学科、不同领域间的优势进行教学和科研,为共同促进学科发展起到了强大的推动作用。

5以学生能力为根本,锻炼什么技能

理工医相结合是生物医学工程的专业特色,在知识结构上培养既懂医学又掌握工程技术的复合型人才,也是社会的需求。学生主要学习电子学、机械学、光学、计算机,医学等基础理论知识、医学电子仪器的系统设计、医学影像设备的系统设计以及产品质量检测标准和风险评价方法,接受典型医疗器械应用的训练,系统地掌握生物医学工程领域宽广的基础理论知识和专业技能,成为具有较强实际动手能力的应用型人才。他们的特点应该是具有较强的技术思维能力,擅长技术的应用,能够解决实际中的具体技术问题,他们是现代医疗技术的应用者、实施者和实现者[6]。

医学影像技术的发展前景篇3

【关键词】计算机技术生物医学心电监护应用

计算机技术在生物医学领域中的广泛应用逐渐成为必然趋势,能够及时完成医学图像的生成与处理、生物信号的测量及传输等工作。在心电监护中的应用则是通过计算机技术处理生物信号,从而及时有效的对检测结果处理并分析,同时针对患者的病情快速诊断,有助于提高治疗效率,特别是在远程心电监护领域中的应用前景十分广阔。

1计算机技术在生物医学领域的应用分析

1.1控制与测量

计算机技术属于现阶段生物医学中的重要技术,通过计算机可以对人体的生命特征作出生物量、化学量及物理量等多方面的检测与分析。计算机的控制技术在生物电子学中的发展值得关注,最具代表性的就是生物传感器的研究,现阶段已经向着微型化与集成化的方向发展;同时还包括对微弱生物信号的检测、抗干扰的研究、植入式测量与控制系统的研究、生物遥测与遥控技术的研究等。

1.2成像与处理

伴随着新型计算机的出现,X-Ct的问世象征着电子计算机技术和传统医疗技术的相互融合,由此推动了现阶段医学领域影像诊断技术发生的革命性变革。生物医学图像成像技术包含着电阻抗断层成像技术、电生理成像技术、光学Ct、三维图像分析等。

1.3监护与监测

监护系统主要是由传感器、信号处理器及诊断与治疗系统组成,其中也有相应的记录报警装置。计算机检测系统可以把对患者的部分信息参数提供给医生,使他们获取到相应的医疗方案,并以此作为重要的依据。监护技术中涉及到医学微弱信号的检测与提取技术、信号的处理与特征提取技术、医学信号的综合分析技术。

1.4生物芯片

生物芯片在二十世纪八十年代提出,最初的定义为分子电子器件。主要是将生物的活性分子和有机功能分子组建出的微小单元实现对生物信息的收集、存储和分析的生物计算机。在二十世纪九十年展迅速,生物芯片可以汇集大量的信息资料,从而进行生化反应,对蛋白分子、活体细胞等进行分析并处理。

1.5微型医疗器械

微型医疗器械主要是以毫米为测量单位,此类设备用于清除动脉阻塞,可以及时杀死癌细胞,对体内病变进行监视等,比如水槌式微型机械、微型镊子及二极管激光等。

2计算机技术在心电监护中的应用分析

心电信号是人类最早研究并应用至临床医学上的生物电信号,因此属于当前生物医学领域中重要的研究对象。当前,心电监护系统的要求不仅仅停留于显示病人的心电波形,更加关注的是通过计算机的处理和分析功能,有效的整合各种生理参数的检测结果,让医务人员及时的作出相应判断,对心电监护的实时性与有效性理智分析,从而提升准确的分析能力,让计算机技术为处理核心的多种心电监护仪器成为研究重点。

2.1分类

远程心电监护就是利用计算机技术、通信技术及电子技术等实现心电图的监测,从发展历程上分析,远程心电监护系统包含着Holter系统、ttm系统、心电遥测监护系统。其中,心电遥测监护系统能够提升检测的实时性,但是会抑制病人的某些活动,并且难以进行长时间的监护。即便心信号可以实时的反映到遥测分析系统中,但是受到通讯、医疗电子仪器广泛应用的影响,使其抗干扰能力较差。

2.2模式

当前,无线遥测心电监护主要是建立在红外、GSm及GpRS等无线模式上,伴随着移动通信技术的蓬勃发展,实现了人们大范围的通讯便利,建立在移动通信技术基础之上的远程无线心电监护也备受关注,成为了当前远程心电监护系统的研究重点,特别是目前第四代移动通信技术的发展。建立在GSm移动通信网GpRS功能的远程移动心电监护系统,可以及时对心电信号进行监测,同时还能实现网络共享,体现出良好的临床应用价值。

2.3问题

现阶段,无线遥测心电监护虽然具备良好的应用前景,但是存在的诸多问题不容忽视。比如,对于某些具有突发性和危险性的心脏病患者,系统的时效性发挥不明显,导致救护不及时。这就需要系统具备最基本的实时自动分析功能,严格杜绝漏检、误判等弊病。伴随着科学技术的进步与发展,医学技术也在进一步提升,无线遥测产品的市场前景良好,因此无线遥测技术成为了监护产品竞争中的重要因素。应该采取先进的无线射频技术,通过开放统一的网络传送病人的相关信息,在保障性能的同时,提升系统的通用性、兼容性、抗干扰性,由此推动远程监护、远程医疗的应用。新型的嵌入式系统实现了先进计算机技术与心电监护的融合,在软硬件的高效设计下,提升了系统的便捷性、高性能,适合用于对成本、功耗、体积等方面严格要求的便携式无线遥测监护设备,在现代社会,逐渐成为便携式多参数监护仪应用领域中的研究重点。

3结语

计算机技术在当代生物医学和心电监护中的应用前景良好,大大提升诊疗效率的同时,满足了当前对于实时性的需要。伴随着计算机技术的蓬勃发展,生物医学和心电监护更好的迎合了时代的发展需求,通过嵌入式、无线通信技术、网络技术等支撑作用,促使未来监护系统的市场主流向着模块化、网络化、人性化的方向发展。

参考文献

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[3]齐燕,许海云,方曙.基于woS数据的医学信息学学科交叉发展态势研究[J].中华医学图书情报杂志,2016(11):30-41.

医学影像技术的发展前景篇4

关键词:医学影像技术;人才培养模式;医工融合

20世纪以来,随着国内外生物医学工程、计算机、微电子技术及信息科学技术的进步,计算机断层扫描、磁共振成像、数字减影血管造影、数字X线摄影、正电子发射断层扫描、单光子发射计算机断层扫描以及超声等先进医学影像设备广泛应用于临床,医学影像技术学科内涵建设取得了长足的进展,进入了一个全新的发展时期。随着医学影像设备不断更新,软硬件不断升级,诸多新业务、新技术被广泛应用于临床,推动着医学影像技术专业乃至整个医疗行业发生重大结构性变化。现代医学影像技术向多元化方向发展,决定了合格的影像技术人才必须具备操作各种影像设备的能力,掌握医学图像的后处理技术(如各种图像重建技术、手术引导技术等)、信息技术(如paCS、远程放射学等)、综合图像技术(如功能图像与解剖图像、Ct与mRi、超声与X线影像的融合)等;学生必须具有临床医学、医学影像学及生物医学工程等多学科综合背景知识;具有掌握本学科国内外学术发展动态和独立科学思维能力;具有在本学科探索与创新,独立从事科研、教学或担任专业技术工作的能力。同时,还要具有良好的心理素质和沟通技巧,善于处理与患者及家属与临床其他学科人员关系;具有不断自我学习、更新知识结构、适应新技术要求的能力。结合学校特色及地方卫生事业需求,部分院校在医学影像技术专业办学理念、人才培养模式及人才培养体系的建设方面都有了一定的研究与实践,起到了一定的示范作用,如徐州医科大学提出了“走理工医结合之路,培养复合型医学影像技术人才”的办学理念[1],泰山医学院推行了“三型”人才培养体系[2],吉林医药学院强调对课程体系的改革和实践能力的培养[3],天津医科大学构建了“三全”人才培养实施体系[4]。

1医学影像技术专业人才培养问题

2012年教育部颁布的普通高等学校本科目录中,在医学技术类下增设医学影像技术专业(代码:101003)。截至2018年,全国开设医学影像技术专业的本科院校已达109所。医学影像技术专业的飞速发展同样带来很多问题,主要体现在4个方面:医工交叉融合度不够、课程体系特色性不够彰显、教学形式单一、实验条件不足。

1.1医工交叉融合度不够

医学影像技术专业是基于现代医学对高端医学影像设备应用、管理及维护人才上的需求而迅速发展起来的新兴医学分支学科。在“精准医疗”“大数据”“影像导航”等逐步取代传统医学影像概念的今天,专业要培养的是“懂原理、精应用、有发展”的复合型应用人才。而我国大部分医学院校忽视了医学影像技术专业理学学位的现状,临床医学与理学学时配比不合理,医工结合教育出现漏洞,医学与理工之间的内在联系没有充分协调[5]。

1.2课程体系特色性不够彰显

课程教育是培养应用型人才知识、能力和素质的基本途径。为建立健全教育质量保障体系,2018年教育部高等教育司组织高等学校教学指导委员会研究制定了《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》,对专业基本要求、办学标准、办学条件有了明确的规定。由于许多院校创办医学影像技术专业时间较短,文化积淀不够深厚,人才培养方案和课程体系的建设或基于原有医学影像学专业基础、或基于国家专业标准,应用型、特色性不够明显。

1.3教学形式单一

在医学影像技术专业教学中,大部分院校仍采用传统的教学理念和单一的教学模式。从临床医学、解剖学、断层解剖,到医学影像技术和设备课程,以教师讲授为主,学生被动接受的形式导致教学效率降低。1.4实验条件不足医学影像技术实践载体是价格昂贵的大型影像设备,这些给普通院校的实践教学条件配置带来很大的困难。全国开办医学影像技术专业的院校,通常先集中理论教学、校内仿真模拟,最后借助附属医院开展实践教学,理实分离、校内实践学时少往往是大部分院校的办学现象。

2医学影像技术专业人才培养模式改革

面对高端医学影像技术应用型人才培养的迫切需求,为培养“懂原理、精应用、有发展”的影像技术专业人才,解决“医工融合、理实融合、校企医融合”等难题,探索以实践能力培养为主线、人文素养并举的“三位一体、四早引领、五方贯通”人才培养模式,完善医工结合校企医合作运行机制,促进学生素质、知识和能力的全面协调发展。“三位一体”指校、企、医三方融合,共同设计具有时代前沿和地方特色的人才培养方案、共同参与人才培养全过程、共同打造实践平台、共同建设课程体系和实践体系。“四早引领”指医学影像技术职业生涯早规划、角色早体验、能力早实践、素养早培育,将职业理想浸润到整个教学实践过程。“五方贯通”指:理实融合贯通、解剖与影像贯通、学业与行业标准贯通、医工融合贯通、人文与专业技术贯通。通过构建虚实结合的实践教学条件,完成理实贯通及解剖与影像的贯通融合;通过重构教学内容,完成学业与行业标准贯通及医工融合贯通;通过改革教学模式,实现能力递进及人文与专业技术融合贯通,全面提升学生的综合能力与解决问题的实际水平。

3人才培养模式探索与实践

3.1构建医工融合课程体系

教育部高教司司长吴岩指出:“课程是人才培养的核心要素,是教育的微观问题,解决的却是战略大问题”。课程体系建设是学生综合素质与专业技能水平培养的重要保障。围绕人才培养模式改革思路,以“实践与人文”并重为课程体系的主要价值取向,以“行业需求”为课程设计的基本准则,以提升学生“综合素养”为目标,重构“医工融合”课程体系。随着影像设备在医学活动的作用和地位的提高、设备的智能化水平不断上升,像质量控制管理的研究已引起世界范围内的相关从业人员的高度关注[6]。但目前医学影像技术专业针对设备质控能力的培养的重视度还不够,影像设备技术人员对高端影像设备的应用能力亟待加强。在课程体系设置中,对接专业质量国家标准,设置传统公共课程、基础课程外,为打造专业特色,结合高端影像技术人才市场需求,以典型医学影像技术设备(Ct、mRi、超声、核医学)为载体,进行核心课程的系统化整合,从课程设置、教材、实践等方面强调质量控制与检测的能力培养。具体内容主要有:(1)增加电子基础类学时,增加ai技术的医学应用、智能医学影像等课程的设置。(2)强调医工知识的融合,将影像设备原理与技术应用课程“复合”,开设“医学影像技术及设备”系列课程。(3)加大特色能力培养,建设“质量控制与检测”课程体系,建立实践课程资源,融入专业课程和专业拓展课程。课程的设置见表1。

3.2推进三结合教学模式

大学作为国家的核心社会机构,人才培养强调与社会实践相结合。知识社会的深入推进改变了人才培养的方方面面,教师与学生的角色使命,以及课程与教学的形式,都发生了深刻的变化[7]。近年来教学模式和教学方法改革成为了各学校提升教学质量的热点。以问题为基础(problem-basedlearning,pBL)的教学方法、以病例为基础的(Case-basedlearn-ing,CBL)教学方法、基于团队的学习(team-basedlearning)和任务型教学(task-basedlearning)的tBL教学法、翻转课堂模式(Flippedclassroommodel,FCm)、混合式学习(Blendedlearning,BL)、微课、慕课(massiveopenonlinecourse,mooC)等一系列教学模式和方法推陈出新,以学生为中心的教学理念逐步被认可。顺应国家教育信息化“十三五”规划的建设目标和要求,推进信息化教学,特别是探索现代信息技术与医学影像技术教育内容的深度融合,建立“处处能学、时时可学”的教育信息化教学环境,促进教学理念、教学内容和教学模式改革,形成“线上与线下相结合、虚拟和现实相结合、自主学习和教师教授相结合”的教学模式。构建“知识-情境-交互-体验-反思”的深度学习空间,提高学生的自主学习意识,培养学生独立思考的能力。“知识”以融合线上和线下教学为一体,线上构建课程平台,线下采用混合式学习模式,进行知识的传授;“情境”以医学影像实训中心模拟医院科室场景为要点,构建设备、环境、防护要求、文化等沉浸式实训环境,使学生感知影像技师的真实工作场景;“交互”以线上虚拟实训中心及线下虚拟仿真实训平台(人体解剖虚拟平台、断层成像虚拟平台、医学影像诊断虚拟平台、影像设备原理虚拟平台)为载体,借助信息化技术,提供学生自主学习和实践的空间;“体验”以真实的医学影像设备为对象,借助现有的医学影像设备,着重强调学生操作规范及设备质量控制与检测能力;“反思”以改革考核方式与评奖,将理论考核、实践考核、技能大赛和课程设计等为验证方式,激发学生创新精神。

3.3打造医教产教研教赛教四结合平台

医学影像技术专业是一门实践性要求极高的专业。应用型院校在教学实践中必须把提高学生的动手能力排在首位。与传统的“学徒式”动手能力培养不同,医学影像技术专业人才需要能融入行业、精通标准、善于应用、熟悉研发,搭建集教学、科研、竞赛为一体的实践教学平台尤为重要。上海健康医学院借助上海市一流本科引领计划项目,开展医学影像技术专业学生实践教学平台的整体设计,搭建医教、产教、研教、赛教四结合平台。校内实训基地的建设紧密结合医院(企业)岗位工作情境、操作指南、职业标准,打造具有国内一流水平的医学影像虚拟实训中心,以信息化技术为支撑,以虚拟软件和实体设备为载体,形成沉浸式教学环境,完成实践技能的初步培养;建成由附属医院和知名三甲医院的同质化校外实践基地,紧密结合人才培养目标和教学标准实施,完成实践技能的提升;全国影像技能大赛的组织与参与,与医院、企业合作建立紧密对接行业发展现状的“医教联合体”,提升专业教学的时代特征性、适用性、科学性、先进性,完成实践技能提升成效的检验;借助上海市分子影像重点实验室,科研与教研的常态化开展,完成实践技能的创新与再现,提升实践教学的效度与信度。

4结论

医学影像技术专业是医学教育领域创办时间短、理工医多学科交叉的专业,人才培养任重道远,需要在专业定位、教学模式、教学资源等方面不断探索和明确,以满足社会的高端复合型影像技术人才的需求。

参考文献

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[3]刘国浩,杨娜,刘虎,等.应用型院校医学影像技术专业课程体系优化与教学方法改革的探讨[J].重庆医学,2017,46(7):992-994.

[4]潘玉梅,张雪君,于春水,等.立德树人背景下医技类人才培养体系的构建与研究———以天津医科大学医学影像技术本科生培养为例[J].医学教育管理,2020,6(1):24-27.

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[6]陈自谦.大型医学影像设备质量控制与质量管理的现状与思考[J].中国医疗设备,2018,33(10):1-6.

医学影像技术的发展前景篇5

  生物医学工程学是融合理工科学和生物医学的理论和方法逐步成长起来的边缘性学科,其基本任务是运用理工科原理和工程技术方法,研究和解决医学和生物学中的相关问题。作为一门独立学科发展的历史尚不足50年,随着现代科学技术的进步,生物医学工程学科得到了长足的发展。它在保障人类健康和推进疾病的预防、诊断、治疗、康复等技术进步所起的作用日益增强,已经成为当前医疗卫生健康发展的重要基础和有力技术支撑。

20世纪60年代,美国一些著名大学先后开启了生物医学工程学科的建设,相继启动了生物医学工程专业人才的培养。美国的生物医学工程教育特点是在技术产业化需求驱动建立起来的具有其自身特性,且反映了生物医学工程学科建设与发展的前沿特征。各个学校的本科教育课程虽然具有自己的特色,但在课程设置上大致可以分为科学基础课程、专业核心课程、关注领域课程、设计课程、人文与社会科学课程、专业选修课程及其他选修课程等六类Q_2。不同学校本科课程的主要差异体现在专业选修课程及其他选修课程的设置上,各个学校根据自身的生物医学工程领域的研究方向和研究水平特点开设一些相应的选修课程,并培养学生在相应方向上的研究探索实践能力。这是美国生物医学工程本科教育的基本特点。

我国生物医学工程专业教育起步于20世纪80年代,主要发源于著名工科院校的信息技术类专业和力学专业,进而逐渐形成的生物医学工程专业教育,后来,_些医学院校在医学物理和医用计算机技术的基础上相继开展了生物医学工程专业教育,于是在我国基本上形成了这样两种类型的生物医学工程学科[4_3。上述两类院校的生物医学工程学科建设发展模式各具侧重,遵循了共同的学科基础,在培养生物医学工程专业人才的应用层面上有显著特点。相对来说,工科院校的生物医学工程培养模式注重工程技术的开发和功能拓展,医科院校则注重医学与工程结合、工程技术在医学中的综合应用。

1中国生物医学工程学科发展思路

  生物医学工程是一种交叉学科,交叉的学科基础及其融合的紧密程度决定了生物医学工程学科的发展水平,交叉的学科发展推动着生物医学工程学科的发展,并且使得生物医学工程学科研究领域变得十分广泛,而且处在不断发展之中。

1.1学科发展轨迹在中国,基于电子信息工程发展而来的生物医学工程学科,主要包括生物医学仪器、生物医学信号检测与处理、生物医学信息计算分析、生物医学成像及图像处理分析、生物医学系统建模与仿真、临床治疗与康复的工程优化方法、手术规划图像仿真以及图像导引手术及放疗优化等;有基于力学发展而来的生物医学工程学科,主要包括生物流体力学、生物固体力学、运动生物力学、计算生物力学和微观尺度的细胞生物力学等;基于化学材料工程发展而来的生物医学工程学科,主要包括生物材料学、组织工程与人工器官、物理因子的生物化学效应等。

1.2学科发展特点作为交叉学科的生物医学工程学科,其发展的关键在于交叉学科间的交叉融合。构建一种良好的交叉结构,对推动交叉学科的发展具有至关重要的作用。约翰霍普金斯大学对于生物医学工程这样的交叉学科的描述有一个形象的说法:交叉学科如同在不同学科之间建立起连接桥梁,如果在河两岸没有坚实的基础,桥是无法建立好的,对于生物医学工程这样一座建立在两个不同学科之间的桥来说,它的发展要求具有坚实的交叉学科基础和交叉学科紧密融合深度。那么在生物医学工程学科构建良好的交叉结构,需要选取具有理论支撑和技术支撑的主干学科进行交叉,凝练学科方向,不能大而全,过于宽泛。

目前,医学仪器和医学成像技术具有良好的应用和发展前景,应该成为生物医学工程学科的重点发展方向。医学仪器和医学成像设备能有力推动医疗产业的发展。医疗仪器和医学成像设备是现代医疗器械产业中的主流产品,在产业发展中起着主导和引领作用。其发展水平已成为一个国家综合经济技术实力与水平的重要标志之一。产业化驱动也是学科发展的一种动力,也为学生未来职业发展奠定良好的基础。基于医疗卫生健康事业的需求和生命科学发展的大趋势,生物医学工程学科应大力促进医学仪器和医学成像方法的学科建设,从而提升整个学科的发展水平。

生物医学工程学科的建设离不开一流的学术研究和学术成果的应用。一流的学术研究不但能提升学科的发展水平,而且能开拓学科纵深发展,产生良好的经济效益和社会效益,进而增强学科服务社会发展的能力。学术研究的前瞻性和创新性将确保学科建设的发展动力和趋势以及学科发展的活力。

交叉学科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高,交叉学科存在的必要性就越小。如何减小生物医学工程学科可替代性的程度是需要深入思考的,是需要提升学科的特异性的。生物医学工程学的学术研究主要包括应用理论研究和理论应用研究,应用理论研究主要涉及生物医学工程领域所需要解决的科学问题,开展新理论、新方法的研究。理论应用研究主要涉及生物医学工程领域所需要解决的科学和技术问题,借助理工科的相关理论和方法开展应用基础研究和应用研究。应用理论研究是理论驱动型的学术研究,理论应用研究是应用驱动型的学术研究。理论驱动型和应用驱动型是生物医学工程学科学术研究的两种主要模式。理工科大学具有良好的理论创新基础和强大的交叉的学科背景,开展理论驱动型研究具有自身优势。医学院校具有丰富的医学资源,面临着大量需要应用理工知识解决的医学问题,开展应用驱动型研究,将很好地实现与医学的应用融合,具有较好的临床应用价值,有力推进医学的进步与发展。各自的学术优势将有利于生物医学工程学科特色发展,从而增强其不可替代的程度,实现学科可持续创新发展。

1.3学科体系作为一级学科的生物医学工程,包含学科的理论体系和技术体系,且该体系离不开所交叉的学科的理论体系和技术体系的支撑,此外生物医学工程学科理论体系和技术体系既要有学科自身的特色,又要具有可持续发展和一定程度上的不可替代性,这样学科才会有旺盛的生命力。要面向医疗卫生、生物科学所涉及的重大、重要技术理论问题及基础应用开展学术研究。实现良好的学术研究定位,形成自己的理论体系和技术体系。

2大数据时代的生物医学工程学科发展

  守正创新是生物医学工程学科发展的必由之路,人类已进入大数据时代,所谓大数据(bigdata),或称海量数据,是指由于数据容量太庞大和数据来源过于复杂,无法在一定时间内用常规工具软件对其内容进行获取、管理、存储、检索、共享、传输、挖掘和分析处理的数据集。大数据具有“4V”特征:①数据容量(volume)大;②数据种类(variety)多,常常具有不同的数据类型和数据来源;③动态变化(velocity)快,如各种动态数据,非平稳数据,时效性要求高;④科学价值(value)大,尽管目前利用率低,却常常蕴藏着新知识和重要特征价值或具有重要预测价值。大数据是需要新的分析处理模式才能挖掘分析出其蕴藏的重要特征信息[<3。

人体生老病死的生命过程就是一个不断涌现的生物医学大数据发生源,这种源源不断的生物医学大数据的检测、处理与分析,将给生物医学工程学科的建设与发展带来新的机遇和挑战。模式识别、人工智能、数据挖掘和机器学习的发展将带动大数据处理技术的进步。生物医学大数据广泛涉及人类医疗卫生健康相关的各个领域:临床医疗、基础医学、公共卫生、医药研发、临床工程、心里、行为与情绪、人类遗传学与组学、基因和蛋白质组学、远程医疗、健康网络信息等,可谓包罗万象,纷繁复杂。生物医学大数据中蕴藏了种种有科学价值的信息,研究有效的大数据挖掘的新理论、新技术和新方法,对生物医学大数据进行关联和融合计算分析,充分挖掘生物医学大数据中的信息关联和特征关联和数据空间映射关联,既能为疾病的预防、发生发展、诊断和治疗康复提供系统化的全新的认识,有利于深入疾病机理研究分析,开展个性化诊疗。还可以通过整合系统生物学与临床数据,更准确地预测个体患病风险和预后,有针对性地实施预防和治疗。

生物医学工程学科所面临的生物医学大数据主要包括多模态医学影像数据、多种类医学信号数据以及基因和蛋白质组学的生物信息数据。生物医学大数据在生物医学工程学科领域内有着广泛深远的应用前景,从三个方面应用将推动生物医学工程学科的发展。

(1)开展多模态影像大数据计算分析。医学影像学科的发展从早期看得到,到看得清,目前的看得准,未来的趋势是看得早。只有看得准和看得早才有利于临床早期干预,提高治疗预期。医学影像大数据计算分析在影像诊断、手术计划、图像导引、远程医疗和病程跟踪将发挥越来越大的作用。

建立新的医学影像大数据计算分析模型和数值计算方法,挖掘多模态影像数据的特征数据和特征关联,将会提供强有力的影像诊断分析手段,极大地推动影像技术的发展,具有重要的临床应用价值和科学价值。

(2)开展多种类医学信号大数据计算分析。医学信号大多直接产生于生理和病理过程中的信号,能在不同层面上表达生理和病理相关机制特征。融合多种医学信号的大数据计算分析,能对生理病理过程进行更好更全面的阐释,不仅能深入了解生理病理的状态特征和过程特征,而且能实现个体健康监测和管理。可以很好地开展回顾性研究和前瞻性研究,推进系统化的医学应用研究。实现强大的多种医学信号数据的特征挖掘及特征关联计算分析。大数据挖掘能够增加准确度和发现弱关联的能力,能更好地认识生理病理现象和本质。

(3)开展基因和蛋白质组学的生物信息大数据计算分析。基因组学、蛋白质组学、系统生物学和比较基因组学的不断发展涌现了海量的需要计算分析的生物信息数据,已进入计算系统生物学的时代。开展生物信息大数据计算分析,可以拓展组学研究及不同组学间的关联研究。从环境交互、个体生活方式、心里行为等暴露组学,至细胞分子水平上的基因组学、表观组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、基因蛋白质调控网络,再到人类健康和疾病状态的表型组学等不同层面不同方向上实现大规模的关联计算分析,可以全面阐述生命过程机制,挖掘生命过程特征及关联特征。

医学影像技术的发展前景篇6

【关键词】双源Ct成像技术;临床应用;进展;研究

doi:10.14033/ki.cfmr.2017.3.088文献标识码a文章编号1674-6805(2017)03-0160-02

双源Ct技术是一种新兴技术,与传统的Ct技术相比较而言,其有自己独特之处。双源Ct(DSCt)拥有两套数据采集系统,而且这两套系统呈垂直状态置于设备内,在数据采集方面也是非常便捷的,只需将机架调整90°即可实现,可在短时间内达到清晰地分辨率,针对不同心率的患者可在不受其他因素干扰的条件下得到高清质量的冠状动脉血管图像,以便于医生检查出病情,继而采取有效的措施加以治疗,提高患者的治愈率[1]。双源Ct的核心技术很多,比如电磁直接驱动技术、静音扫描技术等,在众多的技术中,适应性心电图门控剂量调控技术是其中最为关键的技术,能够根据不同患者的病症特征,获取到最权威、最清晰的影像图,为医师在鉴定病情方面提供了一定的帮助[2]。此外,该技术的有效应用,还能对患者血流灌注情况以及骨骼组织成分等进行有效鉴定,在临床上具有广阔的应用前景。

1Ct技术的发展历程

通过对Ct技术的发展历程的研究,按照X射线束的形状差异及扫描方式的不同可将其大致可分为五次大的变革,列举如下:一是X射线束的形状为单束平移状,扫描方式为旋转式;二是X射线束的形状为窄扇形束,扫描方式为平移旋转;三是X射线束的形状为宽扇形束,扫描方式为旋转;四是X射线束的形状为宽扇形束,扫描方式为静止旋转;五是电子束Ct,这种模式不管是在X射线束的形状方面或者是扫描方式上更加多样化而且可操作性强[3]。早在上个世纪八十年代左右碳刷以及滑环技术的衍生也为螺旋Ct技术的出现奠定了一定的基础,这种螺旋Ct技术的不断发展也逐渐取代了传统单一横断面Ct模式,弥补了其存在的不足之处[4]。在上世纪末期到本世纪初期Ct技术的发展又经历了一次巨大的变革,先后出现了4/16/32/40层Ct机。到2004年,西门子推出了全世界第一台64层的螺旋Ct机,开创了Ct机发展新的篇章。在随后的几年,由于技术发展的有限性再加之种种因素的干扰,很多学者认为Ct机的发展已达到了巅峰时代。然而在2005年西门子又推出了全世界第一台DSCt系统,该系统的成功问世将传统Ct技术中存在的不足完全消灭,成为Ct发展历程上最为壮观的一次革命,为医学界在治疗相关疾病方面提供了很大的帮助[5]。

2DSCt成像原理

DSCt系统是由两套呈90°角相对分布的X线球管以及两组探测器组成的,两组探测器均安装在旋转轴上,并呈90°分布,一套探测器由于受机架空间的制约,其只能扫描到中心范围的信息,而另一套探测器则可实现整个区域内完全扫描,而且所获取的图像清晰度非常高[6]。每组探测器主要由40排探测器组成,位于中央部位的32排探测器准直宽度为0.6mm,而四周所设置的八排探测器准直宽度达到了1.2mm。每组探测器可纵向覆盖等中心宽度一定距离,而且可实现组合为不同放大倍数的构像结构[7]。借助Z轴方向上的飞焦点技术以及两个连续的宽度为0.6mm的准直宽度探测器,最终能得到32层的读取数据经过一定的组合成为一个64层的等距量点0.3mm映射。借助此种方式每次旋转一组探测器,则最终可获得厚度为0.6mm的重叠64层的图像,这种图像清晰度很高,为医师在诊断病情方面提供一定的借鉴[8]。DSCt系统中的每个X线发射管所发射出的能量可高达80kw,通过对调节管部位电压与电流的有效调节,可确保两个球管的电流与电压值保持相同,从而大大增强了时间分辨率。此外该系统还能将两组X线源所获取的数据进行整合,得到清晰度高、优质的图像[9]。为了防止出现影像重合等不良现象,可将两个球管的电压值设置在不同数值处加以运行,从而实现双能量数据的采集,以提高图像的分辨率。

3DSCt的临床应用

3.1心脏成像

DSCt在临床上有非常广泛的应用前景,心脏成像是其中最为关键也是效果最显著的一种应用。由于DSCt技术具有两套数据采集系统,在数据采集方面无需借助其他设备完成,而只需将机架调整90°即可实现,所获取的图像清晰度非常高,r间分辨率也较高,具有较高的应用价值[10]。DSCt在心脏成像方面的优势列举如下:(1)Johnson对心率在44~92次/min的24例患者在治疗中借助DSCt技术获取其心脏成像图,能够清晰地将患者的冠状动脉、心瓣膜等部位呈现出来,医师们根据图像即可判断出患者的病症情况,继而采取有效的措施加以治疗,提高患者的康复概率。经过实践证明DSCt技术的成功运用可为医学界在获取高清图像方面提供一定的帮助[11]。(2)有学者对心率在47~102次/min的30例冠心病患者在不受心率干扰的基础上使用DSCt技术进行检查,其中98.6%的冠状动脉细节能够借助该仪器被诊断出来,而且诊断效果显著,准确率高[12]。(3)有学者对来就诊的平均年龄在50岁左右的52例疑似冠心病患者进行诊断分析,分别使用单源普通64层Ct机以及DSCt设备进行检查,通过对检查结果进行对比分析得知使用DSCt技术最终所诊断出的结果更加可靠与准确[13]。

3.2DSCt在儿童胸部检查中的应用

在Ct受z的众多人群中儿童是较为特殊的一类,由于儿童正处于长身体阶段,身体的各项功能还处于不断完善过程中,其细胞分裂速度也较成人来说更快,因此在对儿童胸部进行检查中尽可能地减少辐射剂量是医师们值得关注的地方[14]。FlashSpiral技术属于一种新型大螺旋扫描技术,其能实现对图像快速扫描,而且扫描时间短,对儿童身体的辐射程度低,对躁动患者或者儿童患者进行胸部检查时较为适用。DSCt的FlashSpiral技术在儿童胸部扫描中的优势列举如下:(1)时间分辨率高,可大大缩短扫描时间,减少呼吸运动中伪影等现象的发生。(2)具有较高的空间分辨率,能够对胸部的一些隐蔽部位实现实时监控,提高了疾病诊断的精确性。(3)该技术在检测中能够获取到大量的信息,以便于医师们根据所获取的信息及时了解患者的病情状况,采取有效的措施加以治疗,提高患者的康复概率。(4)FlashSpiral技术由于对患儿的辐射度低,而且无其他不良现象出现,因此受到了很多患儿的认可,再加之该技术具有稳定的检查技术参数,可将其当作儿童胸部病变的有效诊断方式。(5)具有较低的辐射剂量,可对儿童的胸部起到很好的保护作用。

3.3DSCt的其他临床应用

当前,关于DSCt技术的研究多集中在腹部,而关于该技术在患者头、胸部的检测研究文献以及论文都少之又少。DSCt双能量虚拟平扫图像可在一定程度上消除造影剂对画面的干扰,使所获取的图像更加清晰与准确。通过相关报道显示,使用DSCt技术对患者颈部淋巴部位进行检测,该技术可获取到清晰度极高的图像以及虚拟平扫图像,而且对患者的辐射程度较低[15-17]。此外双源Ct技术对于先天性心脏病的病理诊断中也具有一定的应用,其在心脏主动脉瓣叶畸形检查中具有广泛的应用前景,受到了医学界的认可与接受。据相关学者阐述,将DSCt双能量技术应用于静脉成像中,可实现三维立体图像效果[18]。该技术的有效性明显强于超声心电图的作用。

DSCt可实现对组织的特异性定位,从而可使医生对患者的血管情况进行准确的分析与判断。在DSCt技术使用中辅以计算机检测的有效应用可大大增强疾病的诊断准确率。DSCt结肠仿真内窥镜检查一方面可达到常规结肠镜所不能完成的检查内容,深入到患者的结肠内部进行全面检查;另一方面可对患者的盆腔部位进行全面检查,在整个过程中患者无任何不适感[19]。

综上所述,随着科技发展浪潮地不断推进,DSCt技术也在不断发展与壮大,其不仅在扫描速度方面有一质的飞跃,而且在空间与时间分辨率上也得到了提高,其所具有的众多技术中适应性心电门控剂量调控技术更是得到了广泛的应用,在心脏成像方面做出了突出地贡献,为医师在诊断病情方面提供了可靠的保障,再加之其具有双能量成像的优势,大大解决了当前在冠心病治疗中所存在的不足之处,值得大力推广与应用[20]。然而考虑到种种因素的制约,该技术在使用中还存在些许不尽如人意的地方,仍需进行不断地改进与临床试验,但究其根本,与传统的Ct技术相比,DSCt技术也是Ct改革史上重要的一次变革,为后期深入研究提供了很多可参考价值。

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医学影像技术的发展前景篇7

关键词:3D打印;生物医学工程;发展现状

前言

三维打印(threeDimensionprinting,简称3Dp)属于一种快速成型(Rapidprototyping,简称Rp)技术,它由计算机辅助设计(CaD)数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代,1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术,并于1986年成立了3DSystems公司,开发了第一台商用立体光敏3D打印机,1988年,斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术(FDm)并于1989年成立了Stratasys公司,随后在2012年合并以色列3D打印公司objet。3DSystems和objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术,华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等,纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。

1998年,清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域,提出生物制造工程学科概念和框架,并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备,为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞(livingcells)、生物活性因子(proteinsandbio-molecules)及生物材料(biomaterials)为基本成形单元,设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构,是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科,它是目前3D打印技术研究的最前沿领域,也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2,3]。

13D打印技术的分类

目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]:

1.1粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印

粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术,其工艺过程如下:首先,在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料;其次,依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上,使粉末材料粘结,形成单位实体截面层;再次,将工作台下降一个单位层厚;最后,重复第一步至第三步,逐层堆砌,形成三维打印产品。其存在缺点是,通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低,一般需要后续工艺提高其强度,但后续处理工艺会导致零件体积收缩,变形严重。

1.2光固化3D打印(光敏三维打印)

该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型,光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术,喷头沿X方向往复运动,根据零件的截面形状,选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓,在紫外光照射下光固化材料边打印边固化,层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是,当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石,生物玻璃等材料自身不是光敏性材料,需与光敏材料混合使用,因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。

1.3熔融材料3D打印成形

熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形(FDm)专利技术,分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态,根据零件截面形状,选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓,并迅速冷却固化,层层堆积至制件成形完毕,其原理与光敏材料3D打印成形类似[16]。目前熔融材料三维打印成形,可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥,不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质,有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大,容易造成阻塞现象,因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。

除三维打印外,应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形(SLa)、选择性激光烧结成形(SLS)堆叠、实体制造(Lom)、熔融堆积成形(FDm)等,但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统,且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此,三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术,发展潜力巨大,在医学中的应用前景广阔,其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。

2三维仿生重构建模技术的发展

基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模,生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展,人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是,二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息,医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状,“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系,可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型,因此,基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。

由于Ct或mRi等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型,只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型,并生成为快速成型机可以接受的StL(StereoLithography)格式图形文件,才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来,欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃,其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展,并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来,代表着这一技术领域未来的发展方向。

在市场应用领域,国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统,其中,比较典型的有比利时materialise公司的mimics、美国ableSoftware公司的3D.Doctor和VGstudiomaX。在国内,中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3Dmed是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统,系统能够接收Ct、mRi等主要医疗影像设备的图像数据,具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“accuRadtmpro3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建,并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理,为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如mimics、3DDoctor、VGStudiomaX等的价格非常昂贵,且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。

33D打印技术在生物医学工程中的应用

3D打印技术在生物医学工程中应用广泛,其应用领域大致包括:体外器官模型、仿生模型制造;手术导板、假肢设计;个性化植入体制造;组织工程支架制造;生物活体器件构建以及器官打印;药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。

3.1体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划,它能有效地提高诊断和手术水平,缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通,为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息,从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。

3.2手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体,实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢,可提高假肢设计的精确性,提高手术精确度,确保患者的功能恢复,减少患者的痛苦。

3.3个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织,需要个性化定制。如人类面部颌骨(包括上下颌骨)形态复杂,极富个性特征,形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨,需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合,人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确“克隆”受损组织部位和形状。

3.4组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构,使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征,赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。

3.5生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作,首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称,他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植。

3.6药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法,对可能作为药物使用的物质(采样)进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选,需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较,因此有研究人员指出通过3D打印技术,精确设计仿生组织药物病理作用模型,可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近,四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构,通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型(如图1-c),该研究成果发表在最近一期的natureCommunications上,受到3D打印研究领域的广泛关注。

3D打印在生物医学工程中应用:(a)3D打印磷酸钙骨组织工程支架;(b)3D打印细胞、活体器官构件;(c)3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。

4结束语

三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段,3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用,其应用以及发展现状表明:3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮,发展我国生物三维打印技术,对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。

参考文献

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医学影像技术的发展前景篇8

摘要:利用现代网络技术和paCS等现有条件,结合学校e-learning课程平台为本专业师生建设一个网络学习交流平台,

>>医学影像学网络教学平台中实现师生实时交互的设计基于paCS/RiS的医学影像学临床网络教学研究网络版医学影像学多媒体实验教学课件的开发与应用数字化仿真实验系统在医学影像学教学中的应用研究医学影像学教学中激励医学生自主学习的探索基于internet的医学影像学多媒体实验教学的改革医学影像学检查在法医学中的应用研究基于多视图模式的医学影像动态学习平台的构建探索医学影像技术专业实验室建设地方院校医学影像学课程建设的体验总结医学影像学发展方向与学科建设的探讨医学影像学教学方法研究刍议医学影像服务平台的构建与完善医学影像设备学网络多媒体理论教学和模拟实验教学探究基于matlab的医学影像增强与边缘检测算法的实验研究虚拟仪器技术在医学影像实验课程中的应用及研究医学影像学的现状及最新的进展研究医学影像学的临床教学体会解读医学影像设备学的教学方法关于医学影像学教学的几点思考常见问题解答当前所在位置:?qq-pf-to=pcqq.c2c.

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医学影像技术的发展前景篇9

1、网络医学发展的背景

统计数据显示,我国上网用户总数为9400万,比去年同期增长8.0%,其中使用宽带上网的人数达到4280万;上网计算机达到4160万台,增长了14.6%;经过多年快速的发展,中国互联网已经形成规模,互联网应用走向多元化。与其他发明相比,互联网被用户普遍接受所需的时间是最短的,这里所说的普遍接受以用户数量扩大到1/4人口作为标准。

互联网最显著的特点是其开放性,没有时空限制,具有充分的互动性,将信息进行数字化处理之后,易于储存、编辑和发送。医学作为一门古老却又永远年轻的科学,因其严谨、专业,而又不断发展,需要大量的信息。网络技术在医学上的应用将为医学发展提供一个新的契机。人们通过internet可以了解世界医疗技术的新发展、新动态,可以足不出户的在网上与同行专家交流学术信息,发送和下载最新医学情报,探讨各种疾病的病因,机理及诊断、治疗和新方法,同时又可以进行医学图像传输,实现远程会诊。internet网已渗透到医学科学的各个领域,并使医学信息成为网上最活跃、信息量最大的分支之一。

2、网络技术在医学实践中的应用

2.1医院网络管理系统

目前,医院信息管理系统主要包括如下三个部分:

医院管理信息系统(HmiS,HospitalmanagementinformationSystem),为医院管理层在人、财、物的管理上提供了很大的帮助。

医生、护士工作站(ClinicalComputingCenter)为他们的临床医疗工作提供了便利,同时提高了工作的效率。在这套系统的支持下,病人到医院挂号开始就已进入电子病历系统,而后医生的诊治、处方和护士的护理工作记录,以及病人各项化验、检查结果,都将进入电子档案,最后当病人离开医院时,相关的所有信息将存入电子病历档案,以备日后查询。

医学影像系统(paCS,picturearchiving&CommunicationSystem)是医院在建立了管理信息系统和医生工作站之后将通过数字技术处理医学影像,包括Ct扫描、磁共振、B超,甚至是内窥镜、病理切片等,实现医学影像在医院内部和院际的网络上传输,不仅满足了院内治疗的需求,也为异地会诊、远程医疗的发展提供了必要的技术条件。

2.2电子商务

如:网上挂号,预约门诊和网上医学咨询等。在当前阶段,由于网络安全性、网上结算以及有关医疗、药品的法规、法律限制等方面的问题,医药电子商务的发展还需要一定的时间及过程,许多国家明令禁止网上诊断治疗和网上销售处方药品。

2.3网上医疗保健

网上医疗保健是与人们生活最直接相关的一项服务。互联网可以在医生与病人之间建立起一种新的沟通途径,在社区医疗、慢性疾病的病人自我管理方面提供有益的帮助,免除了病人频繁就诊的麻烦,突破了时间上的限制,如糖尿病人可以通过上网将自己每天血糖的水平输入电脑,传给自己的主诊医生。如一切正常,可以得到医生的简单网上反馈,如需要见面就诊则可以通过网上预约。远程医疗与网上会诊则突破了空间的限制,为医疗技术的运用提供了更广阔的天地。随着技术的不断进步,机器人手术技术的进一步完善,相信在不远的将来,远程手术也将成为可能。

2.4医学网站

通过网站,医学及其相关信息的传播更为广泛、迅速。互联网上的医学信息大致可分为三类。第一,面向病人和普通人群的健康保健知识;其二,面向医药从业人员的专业信息,包括最新医学期刊的内容、历年医学文献的检索、通过BBS组织网上学术讨论和交流和继续教育。第三,关于医药费用支付的内容,主要针对政府医保局、企业单位、商业医疗保险公司和自费病人,它包括关于医疗保险的投保内容和范围的介绍。

归结起来,互联网目前所发挥的作用主要在于提高病人医药知识水平和健康意识;为医生提供更多医学信息;为医疗服务相关机构简化医保理赔程序,从而提高效率;在降低医疗机构采购成本方面也起到了一定作用。

以信息技术(it)为代表的第三次浪潮正在以前所未有的速度改变经济、科技等各个社会领域。已经有人预言,生物技术(Bt,Bio-technology)革命将成为人类历史上第四次浪潮。网络医学正是通过网络、信息技术的运用,实现医学,包括基因技术等领域的突破性进展,成为由第三次浪潮向第四次浪潮前进的一个纽带。虽然目前由于网络技术发展过程中的瓶颈问题,如带宽、速度、线路稳定性和网上安全性等,限制了它在医学实践上的应用。但是,可以预见,随着网络、信息技术的不断发展,它在医学实践中的应用必将日益广泛。

医学影像技术的发展前景篇10

1.医院信息系统(HospitalinformationSystem,HiS)

HiS是利用网络通讯技术,计算机软硬件技术等现代化手段,对医院及所属各个部门的进行综合管理,对在医疗活动各阶段产生的数据进行采集,存储,处理,提取,传输,汇总加工生成各种信息,从而为医院的整体运行提供各种信息及自动化的管理服务的信息系统。HiS对于现代化医院的建设起着不可或缺的作用。它大大简化了工作流程,减轻医务人员的劳动强度,提高了工作效率,也提高了数据录入的准确性,达到信息精确化。

2.电子病历(electronicmedicalRecord,emR)

电子病历就是把传统的病历计算机化。它是用计算机、储存卡等电子设备存储、查找、提取患者的诊疗经过,替代传统的手写病历。电子病历的内容与传统病例一样,包括患者所有的诊疗信息。病历记录着患者病情演变的详细过程,是医生了解患者病情制定诊疗方案的重要依据,也是医务人员之间交流的一项重要文件,又是探索疾病规律及处理医疗纠纷的法律依据,是国家的宝贵财富。病历对医疗、预防、教学、科研、医院管理等都有重要的作用。而电子病历于传统的手写病历相比,有着显著的优势。

1)易于存储。患者可以将自己的病历保存在一张小小的储存卡里,方便且易于保存;医院可以将患者们的病历存储于计算机无限的存储空间里,节省空间也便于管理。

2)提取便捷。电子病历系统可以快速的查找提取患者的病历信息,医务人员可以快速了解患者的病史,为及时准确的制定诊疗方案省下宝贵的时间;此外,电子病历方便医务人员调取大量的临床信息,为科研提供便利,节约人力物力,大大的提高工作效率。

3)方便共享。因为有网络的支持,即使相隔千里,医务人员也可以通过计算机病历系统对同一患者的诊治情况共享,为医生们进行患者病情的讨论和研究提供了方便。

3.临床支持决策系统

决策方法对医生做出正确的临床诊断及制定合理的治疗方案有很大帮助,决策系统与计算机相结合能通过网络收集全面地信息,从而为临床决策提供依据。临床支持决策系统可以预先输入正常范围的医学数据,从而向医务人员对可能出现的问题发出警告。例如在监测某患者血常规时,发现白细胞升高,则可提醒医生注意排除该患者是否有感染。决策系统与医学知识库的连接可以帮助医生解决临床诊断问题。临床上患者病情复杂多变,医生必须掌握丰富的知识才能明确诊断。医学知识数据库可以为临床上疑难病例提供案例参考和解决建议,是医生的好帮手。决策系统通过网络与其连接,为医生临床决策提供帮助。决策系统还能够及时将患者的药物过敏史、药物间的相互作用、药物与疾病的联系反馈给医生,帮助医生更好的进行诊疗。

二、计算机在医学领域应用发展前景

虽然目前计算机技术广泛应用于计算机领域,给医疗系统带来了很大的便利,但计算机的潜能依旧有待进一步开发,我们坚信,在未来,计算机和医学结合,一定会产生更先进的应用,推进医学的进步,造福人类,提高我们的生活质量。

1.生物芯片

生物芯片又称基因芯片,是Dna杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。是将大量生物分子,如Dna分子、寡核苷酸探针、蛋白质等固定于硅片等载体支持物上后与带标记的样品Dna分子进行杂交,通过仪器检测分析进而获取样品分子的数量和序列信息。生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片等。例如通过基因芯片,可以检测同一个个体在正常生理及病理情况下基因表达的不同,借助基因的检测,为临床诊断学的发展提供强有力的工具,对于基因诊断、药物筛选,给药个性化方面的突破也会有重要推动作用。现在生物芯片在临床疾病诊断、新药研发等领域的应用还很局限,随着科学技术的不断进步,研究的不断深入生物芯片在医学领域一定会有广泛的应用前景。

2.医学影像学的应用

时至今日,医学的发展已经离不开影像技术,临床医生借助影像技术更好的作出诊断及评价诊疗效果。例如,心脏内科行CaG,借助影像技术,直视下直接评价患者冠状动脉的狭窄情况,为下一步是否需要性pCi提供金标准。现代影像学已发展为mRi,Ct,DSa,pet,SpeCt等多种技术的组成的医学成像体系,必将对医学的进步做出更大的奉献。

三、结论