生物医学工程学科评估范文

导语：如何才能写好一篇生物医学工程学科评估，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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由于我国起步较晚，目前我国医院中生物医学工程的作用和能力远远落后于发达国家。多数医院设备科（器械科、仪器室等）的功能只是局限于仓库保管、医疗物资的采购、设备的维修等一些被动工作。以下几方面的问题制约了生物医学工程学科在医院的存在和发展。

1历史遗留的体制问题

各家医院的生物医学工程科室名称不一，有的叫设备科、仪器室、医工处等。各家医院该部门的职能也不同，有的只负责采购医疗设备，有的还负责采购冰箱等生活用品；有的负责维修，有的不负责维修；有的隶属于医务处，有的隶属于后勤保障处等。名称和职能各式各样，都是按照各家医院的习惯和流程来工作，最终限制了这个学科的发展。在日常管理中，很多医院只重视医疗设备的采购，忽略了维修和管理，忽视了医院的软硬件结合等问题，使这个部门成了一个纯采购部门。

2人员编制的问题

我国医院最初建立生物医学工程学科时，从事该项工作的人员多是电工、钳工等维修工人。随着医院的发展，后来从事该项工作人员很多都是本科生，但是由于体制的问题很多人因得不到晋升和提高，最终导致人才流失。

3现代化医院中生物医学工程面临的新问题

很多大医院都意识到生物医学工程的重要性，该部门的工作人员也同医生和护士等技术人员一样得到了晋升，但是由于很多大型设备厂商将售后服务（含维修保养等）作为一项重要收入，使生物医学工程又陷入了一个低谷。

改变生物医学工程学科发展的措施

以我院器材处为例探讨改变生物医学工程学科发展的措施。

1改变观念、工作模式、明确职责

现在医疗、护理、医学工程作为现代医院三大部门的观念还没有形成，医疗、护理仍是医院工作的两个重头戏，而器材科、设备科或物资科仅仅是购买物品、发放耗材的机关性质的职能科室，医学工程学科的应有职能几乎得不到体现。为了医院和生物医学工程学科更好的发展必需改变这种传统观念，强化管理意识，参与医院发展工作。我院器材处的改变除了设备的招标组织、论证、采购、安装、验收、档案管理等外，还要做好以下工作[5]：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等。（1）医疗设备的计量管理。根据计量管理要求，大多数医疗设备都要进行计量检定、维护（有的甚至是强制执行）。准确可靠的医疗设备可以提高诊断治疗水平，保证医疗质量。因此，我们要求在设备进行安装使用之前必须进行计量检测，医院建立一整套完备的计量管理制度，并由工程技术人员专人负责。（2）安全性能测试。如①插头标准不同：目前国内很多购置的医疗设备都是进口品牌，在采购的过程往往只关注技术和价格，忽略了不同国家的插头标准不同，因此除了在采购时特意提出插头标准的要求外，在到货安装时需要进行核对查看，如不一致需要进行替换。我们将插头标准要求详细列明在招标文件范本中；②安全等级不同：医院在使用医疗器械时，对电击安全有着严格控制的等级要求。在电击安全等级要求较高的情况下，决不能使用防电击安全等级低的医疗设备，这一点也需要生物医学工程人员的把关和负责；③新设备的干扰：新设备进行安装时需要考虑是否对现有设备造成影响，需要医院的生物医学工程人员监督设备厂家的安装工程师进行测试，如果造成影响需要分开使用，否则后果不堪设想。（3）医疗设备的保养。①静态保养：购置情况、价格等资料；②动态保养：设备的使用、消耗，故障等运行情况分析，根据实际情况制定定期维护方案，由被动维修变为主动维修，最终上升为改善维修。（4）新设备功能的临床合理应用。新设备引进时都要对临床使用人员进行培训，但有一些功能由于不常使用，平时操作较少，偶尔使用时不恰当的操作会引发设备故障，这时就需要生物医学工程人员来扮演“临床工程师”的角色[6]。为了更好的完成自己的职能，生物医学工程人员要积极参与设备使用的培训和常用故障的排除。（5）售后服务的协调。售后服务不只是设备损坏的即时修理，还包括日常的保养维护。可以通过让公司的工程师增加回访次数来及时发现设备的问题，积极学习排除故障的方法，使生物医学工程人员掌握处理简单问题的能力，从而方便临床医疗的使用。

2改变现有设备的管理体制，使医疗设备效能最大化

现在很多大型医院的医疗设备固定资产都已达几亿元，但大多医院都是重采购、轻管理，使医院耗重资购买的医疗设备不能发挥最大的效能，使用率下降或闲置损坏。我院针对此项弊端采用了租赁制，有的设备不再归属各个科室，而由医院统一管理，科室根据实际临床需要进行租赁，对科室进行成本核算，这样避免了同一种设备（例如呼吸机、输液泵、注射泵等）在有的科室闲置，有的科室不够用的现象[7]。

3加强人才培养，健全体制，提高学科地位

为了在日常工作中不断地加强人才队伍的建设，我院通过各种培训（器材处内部培训和对临床医疗设备的使用培训）、业务讲座、进修等途径，提高生物医学工程队伍的业务技能。同时，通过调整人才梯队、整合岗位编制、岗位轮换等措施，建立一支高素质、高水平的生物医学工程人员队伍[8-9]。我院器材处现有42人，其中，高级职称3人、中级职称9人、副主任科员及以上17人；设备中心19人、物资中心18人、服务办公室5人，基本能满足我院的需求。为了引起医院高层管理人员对生物医学工程的重视，除在医学工程学术会议等场合要更多地讨论和呼吁外，还要在全国性医院管理会议上进行反映和呼吁，使生物医学工程人员不再是医疗和护理等一线人员的辅助人员，而是可以与之共同构成三足“鼎立”局面的学科。

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1.实验教学现状分析

目前，在国内开设生物医学工程专业的高校仍然主要以传统授课式讲解（Lecture-BasedLearning，LBL）的实验教学模式为主，实验教学中存在如下问题：（1）实验教学由教师做主角，实验设备、实验材料、实验设计，甚至于实验记录都是老师早就准备好的，实验结果也是教师了然于胸的。学生缺少自主性，抹杀实验课的学生主体地位［1］。（2）传统实验教学内容偏重验证型实验，综合型、设计型、创新型实验较少。实验项目的设置常常是按照教学大纲的要求机械设定，忽略实验项目之间的有机结合性和连贯性，存在实验项目之间相对孤立、缺乏内在联系的缺陷。（3）传统实验教学没有考虑学生的学习兴趣，学生通常没有积极参与解决问题的意识。（4）原有实验教学大纲中设置的演示性、验证性实验比较多，不仅造成课程拥挤，而且使基础学科与实践脱节，学生对知识的运用能力差，缺乏横向思维。因此，在生物医学工程实验教学中引入国际上先进的PBL（Problem-BasedLearning）教学模式，结合传统LBL学习策略，探索PBL+LBL教学法，是一个达到师生双赢的教学设计［2］，必将在促进高等教育实验教学改革、实验室管理改革与发展、培养具有实践能力的复合型医工结合人才等方面具备重要意义。

2.实验教学改革的研究方法

温州医科大学作为浙江省省属高校里最早开设生物医学工程专业的学校，越来越重视生物医学工程专业实验课程的改革。我们在着手分析各门实验课程特点的基础上，寻找PBL与实验课程的结合点，辅以LBL实验教学模式，并在日常实验教学中进行实践，在这一框架下重新组织实验教学内容并进行实验教学模式改革。

2.1实验教学模型的构建本课题研究组根据我校生物医学工程实验教学的师资力量和现有实验室资源，按照专业教育人才培养目标，引入PBL教学模式，结合传统LBL教学方法，分教学内容、教学目标、教学活动、教学环境、教学评价5个方面提出基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式的理论模型。

2.2实验课程设计及应用研究为了使PBL+LBL教学模式在生物医学工程实验课程中实施的效果可以更直观，笔者以生物医学工程专业实验课程当中重要的一门专业基础实验课程《医学电子仪器实验》其中一个实验项目“心电信号的测量”为例，根据提出的基于PBL+LBL生物医学工程实验教学模式理论模型进行应用研究。《医学电子仪器实验》教学内容设计：①实验的系统知识：学生进行PBL+LBL实验教学模式后，可以习得生理学、信号与系统、数字信号处理、电子技术基础、医学传感器等一系列内容，增加知识覆盖面。②实验的问题设计：在实验室现有设备基础上，如何进行心电信号测量、血压信号测量和血氧饱和度测量？《医学电子仪器实验》教学目标设计：①实验前需要掌握的知识：导联组合方式、人体心电信号提取、过压保护电路设计、电极和导连线串入的高压信号处理、导联切换电路、前置放大电路、多级放大电路、模数转换电路，等等。②实验的能力培养：可以充分调动学生的学习热情和求知欲，培养学生的创新和自主学习能力，让学生掌握更多电路设计知识和综合检测等技术。③实验后的习惯培养：培养学生解决问题的能力、习得系统化的文化知识并培养良好的学习习惯，为终身学习奠定基础。《医学电子仪器实验》教学活动设计：①实验前资料搜集：实验前，实验教师通过LBL教学方法讲解实验的基本原理和要求后，学生首先通过查阅有关参考书和利用图书馆资料，结合实验课程网络资源的资料，了解心电信号的特点，明确测量心电信号的临床意义，独立设计详细的实验操作方案。其次教师要求学生查阅实验有关的文献资料，让学生了解心电信号的采集过程，比较不同参考资料的实验方法，在本实验室现有条件下选择适合的仪器，设计心电信号采集电路。②实验中的小组讨论：学生分组讨论是PBL+LBL教学法的关键。笔者让学习成绩较好的与较差的学生混合编组，每组5～8人，使大家相互带动，共同提高。通过小组讨论和实验指导教师引导使学生认识实验中必须解决的关键问题。在以上问题的基础上，各小组对实验如何操作进行讨论，形成实验的初步方案。然后教师对各小组实验操作方案点评，确定最终的实验操作方案。③实验的操作与总结：各小组学生将依据讨论制订的最终方案进行实验。在实验操作结束后，由教师组织全班学生对各小组实验结果进行比较、讨论，对实验中未解决的问题和新发现的问题进行探讨、交流，将《医学电子仪器》的理论知识与实际临床问题联系起来，进一步深化学生对理论知识的掌握。

2.3实验教学考核评价机制改革实验最后成绩包含如下几个部分：资料搜集、小组讨论情况、参与实验方案制订、实验操作、实验结果的分析处理。本课题组将以上实验成绩有关的几部分效果评价权重分配为（过程评价：资料搜集（5%）、小组讨论情况（10%）、参与实验方案制订（15%）、实验操作（20%）；结果评价：实验结果的分析处理（50%）），实施考核实验过程评价与实验结果评价并重的评价方式。这样的设计有利于对教学效果和教学目标的实现情况进行随时评估，学生根据评估结果可以随时反思自己仍存在的问题。

2.4实验教学考核方法评估笔者选择生物医学工程专业2012级学生开展实验研究，共4个班级120名学生，在2013~2014学年第二学期和2014~2015学年第一学期进行实验课程教学中应用PBL+LBL实验教学模型，对实验前后得到的实验成绩数据进行统计，并用SPSS10.0软件进行分析和T-student检验，P<0.05为统计学差异显著性。笔者通过设计问卷调查及组织访谈的形式，在实验教学活动结束后，采用不记名的方法，从如下几个方面调查学生对PBL+LBL实验教学模式的效果评估。共发出调查问卷120份，回收率为100%。在PBL+LBL实验教学模式给学生带来的收获方面的问卷调查中，问卷中有96.5%的同学表示解决实践问题的能力得到了提高，只有2.5%持不确定的态度，1%的同学认为自己并没有什么收获；在PBL+LBL实验教学模式对增强自学能力、拓宽知识面及增加信息量有多大影响的问卷中，95%的同学表示各方面能力得到了一定的提高，收获颇丰；在PBL+LBL实验教学模式对学生以后学习和工作的帮助方面，表明大约91%的学生认为该课程对今后学习和工作非常有帮助、有帮助和有一定帮助；大约87%的同学对应用PBL+LBL实验教学模型感到非常满意、满意和基本满意，表明实验教学模式的设计获得了学生的普遍认可；大约84%的同学对实验教学的评价方式持非常满意、满意和基本满意的态度，表明PBL+LBL实验教学模型评估方式获得了学生的认可。

3.结语

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关键词：双语教学；医学仪器；教学模式

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）05-0126-02

双语教学是培养高素质、 复合型人才的有效手段之一， 也是目前我国高校教育教学改革的重点和难点问题之一。双语教学反映了当今社会信息化和经济全球化的要求，也是我国高校教育改革与发展的必然趋势[1-2]。生物医学工程专业是一个多学科交叉的一个正在快速发展成熟的专业，不同的学校制定的培养方案和输送人才目标各不相同。我们湖北科技学院有自己的特色，我们的培养目标主要是为医疗器械行业输送具有扎实理论和强动手能力的医学仪器人才。对于生物医学工程专业重点在各医学仪器基本原理、结构、操作、保养维护及维修等，现在大型医学仪器大部分设计进口，在其使用及维修维护过程中，多为英文版手册，因此对于医学仪器的双语教学显得尤为必要。我院自2010年开始在医学仪器教学中尝试双语教学，现将课程教学设计及教学过程中的遇到的一些问题和心得做出总结。

医学仪器双语教学，主要是针对学生反映专业英语学习过程枯燥，专业知识英文翻译掌握不牢固，因此本课程主要将专业英语及医学仪器相结合，在医学仪器教学工程中，利用双语教学，一方面，激发学生的学习兴趣，通过双语教学，还能改善以往在专业英语课程的教学方法中学习英语枯燥。另一方面让学生逐步结合自己的专业知识来学习科技英语，为将来在从事本专业相关工作奠定基础。采用教学互动的方法进行教学，第一阶段由老师以双语方式教，学生评价教学效果。第二阶段，给出相应的时间由学生分组针对某一医学仪器进行划分任务式讲述，由学生和教师一起评价效果。最后，结合学生出现的问题以及突出的建议，由教师进行教学效果分析并改进教学。

1 课程教学设计

专业课程双语教学要求任教教师满足以下几个条件：一、任教教师必须有良好的英语口语表达能力，能流利专业地表达和交流；二、任教教师必须有扎实的专业知识和实践知识；三、任教教师能准确流畅的用英文进行专业知识传授，并且能带动学生互动学习，使学生既能准确有效地掌握专业知识，又能正确的掌握专业知识英文表述和应用。因此我院在选择教师的时候是自荐和测评的方式从专业课教师里面选取多名年轻的博士担任双语教学教师。多名教师任课，每个教师承担1-2类医学仪器教学工作。

上课学生选拔：教育部2001年下发《关于加强高等学校本科教学工作，提高教学质量的若干意见》中明确要求，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学开始，我校为二批本科院校，生物医学工程专业属于省级重点学科，因此医学仪器双语教学，我们的课程设置为专业限选课，并鼓励学生全员选修。

教学内容：我校生物医学工程专业旨在培养具备生命科学、电子技术、计算机与信息科学、医学诊疗仪器的基础知识，具有理、工、医相结合的知识结构和科研创新能力，能在医学仪器、电子技术、计算机与信息科学等领域从事产品研发、营销与推广应用、设备维护与管理、教育培训等工作的高级复合型应用工程技术人才。针对本校生物医学工程专业自身特色，和就业需要，医学仪器这门课双语教学内容分布如表1。

2 课程效果测评

在课程效果评价上我们采取三组等权值评分方法，第一组，组织学生在学期中和学期末进行教学反馈和评分，提出建议；第二组，每一个任课教师根据教学情况自我教学质量、学生上课互动情况，学生课堂表述进行评分并针对问题提出改进方法和措施；第三组，院教学小组根据随机听课并对每位上课教师的教案、讲稿、课件及教学视频进行综合评估评分。具体考评标准如表2。

3 小结

随着国家经济的快速发展，我们的人才也要走向国际，因此本科高校推广双语专业教学是未来的一个发展趋势，在推广改革的过程中，我们要通过实践发现问题，分析问题并解决问题[3]。我院生物医学工程专业学生毕业主要从事医疗仪器的生产、销售、研发以及进入医院从事设备使用和维护等工作，在工作中学习国外仪器设备的先进知识尤为重要，因此学生必须有专业的技术知识和熟练的专业英语。因此，我院根据本专业特色，以医用治疗仪器这门课为双语探索课程，首先调研了学生的英语学习水平，根据学生能力制定双语教学计划，循序渐进，采用多种教学手段， 激发学生参与教学，改变传统的以教师教为主的方法，让学生尝试在理解基本理论和原理的基础上，尝试用英语的解析和表达。定期和学生教学效果交流，及时调节教学方式。课程教学中期及结束，做问卷调研，分析教学效果。通过近几年的教学实践，学生反应良好，我院输送出去的毕业生收到用人单位的好评。

参考文献：

[1] 于利，王爱梅. 提高普通医学院校双语教学质量的几点思考[J].中国农村卫生， 2013（03）：278-280.

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中华人民共和国医疗器械注册证是我国对医疗器械生产者、销售者和使用者实施全面管理的基础。根据国家对医疗器械一词的定义可知，医疗器械涵盖了现代医学在人类疾病诊断、治疗和康复过程中所使用的全部工具和辅助设施（包括各种医疗设备、手术器械、医用耗材、体外试剂、病房用具和医疗工程）。医院作为医疗器械的使用者，同时对医疗器械的管理也肩负了十分重要的任务。随着人类对健康保障要求的提高，现代医疗器械的发展进程明显加快，导致医院在用医疗器械的数量和种类随之急增；同时，由于医疗器械的生产、使用、维护、维修、管理和质量控制等越来越复杂，故这一管理任务必须由医院的某个职能部门来实施，也就是日常所说的“维修科”、“器械科”或“设备科”等；目前，我军正式改称“医学工程科”。由此不难看出该部门有了自己的学科建设方向，即“临床医学工程学”已被提上了议事日程。从以下几个方面可以看出医学工程科发展的现状和必要性。

1 医学工程科的现状

1.1 医疗器械的种类和数量增多

各医院年度设备采购经费逐年递增说明了这一点，例如国内某医院从1987年设备采购经费仅600万元左右，到2007年则高达6000多万元。

1.2 医疗器械的复杂性增加

表现为材料、生产工艺、维护和维修复杂；评估选型和采购决策困难；计量和质控要求严格，否则，医疗质量难以保障。

1.3 学术和管理界已高度重视该学科

2002年11月科学出版社出版了由姜远海主编的《21世纪高等医学院校教材-临床医学工程技术》一书；2007年1月人民卫生出版社出版了由杨虎主编的《临床医学工程教程》一书；同年，中国医学考试网公布了《2007年临床医学工程技术专业考试大纲》［内容包括：(1)基础知识（医学基础知识、自然科学基础知识）；(2)相关专业知识（管理基础知识、专业英语和计算机基础）；(3)专业实践能力；(4)专业知识（医疗设备知识和医疗设备管理）］。

2 临床医学工程学主要内容

2.1 临床医学工程学基础内容

2.1.1 临床需求与论证

临床需求主要包括购新、维修及医疗器械的改造升级等，不论那一种需求，都有必要对其学术效益、社会效益及经济效益进行全面的论证，其中学术效益是根本。就学科建设而言，可以把学术效益看作春天播种的种子，实际上也就是能否解决特定学科建设及其医疗、教学和科研的问题，同时兼顾医院整体发展的问题；经过夏天的辛勤劳动，到了秋天你才能收获经济和社会效益这两个果实。

2.1.2 选型与评估

主要是一定要保证所采购医疗器械的技术先进性、可靠性和可维修性，为此对计划购置的厂商的医疗器械产品要进行纵横两个方向的评价；同时，对医疗器械的安全防护、节能性和配套性等问题也应当高度重视。2007年10月国家卫生部办公厅就城市医疗机构卫生装备评估选型推荐了第二批32品目362种规格型号的医疗器械产品，在选型与评价时可供参考。

2.1.3 采购计划

医疗器械购置计划应当有长远规划、中期计划和年度计划。制定医疗器械购置计划应当坚持经济性原则、有效性原则和先进性原则；其程序应当包括： （1）使用部门提出申请；（2）收集产品信息初步汇总；（3）分析研究产品信息确定方案；（4）拟定方案提出预算；（5）综合平衡确定计划。

2.1.4 产品标准

医疗器械产品标准是一个完整的体系，包括有国家标准（GB)、行业标准(YY)和产品注册标准（有国产、进口两种）；国际上一些非营利专业组织的相关标准具有重要的指导意义，而欧盟和美国标准也往往具有较大的参考意义。

2.1.5 集中招标采购

可参考《招投标法》等相关法律法规以及各级管理部门的相关规定。

2.1.6 安装、调试与验收

（1)安装与调试：主要内容一是使用环境的技术要求；二是安装调试的程序（验收合格后进行；参加安装调试的人员要做好安装调试的各项准备工作；对大型设备安装调试、使用和维修人员进行技术培训；调试时要按照说明书进行；调试过程中操作人员要多操作，多熟悉，尽快安排 “考机”；安装调试完成，仪器能够正常运转，应予签收；医疗设备的保修）。（2)验收：一是验收前的准备工作：包括：验收资料的准备；验收人员和部门的准备；制定验收方案；建立验收记录和验收报表；做好辅助设备的准备；验收工具的准备；对于进口医疗设备需申请商品检验；对于进口计量设备需申请计量检定。二是验收的程序：包括：开箱；清点；查验外形；检查机内组件；重点检查精密易碎部件；在验收过程中，所有与合同要求不符的情况都应当做好有关记录并拍照、录像以备索赔。

2.1.7 维护与维修

（1）维护：一般指周期性地对特定的医疗设备进行的预防性维护（Preventive Maintenance，PM )，这一系列周期性的科学维护工作主要包括： ①操作性能测试及调整；②电气安全测试；③外观、控制部件及内部清洁、、更换易耗元件。（2）维修一般可分成下面三种情况：①保修：新机带的，或新机过保后买的，过保后买的则可能采购成本非常高，且服务情况也无标准可言；②自修：一般大型设备较难，主要由图纸、密码和备件供应所引起；③第三方维修：目前，医疗器械维修的社会化问题已被提上了议事日程，虽成本较低但风险较大。

2.1.8 报废

要确定标准的技术鉴定程序和分级审批程序。

2.1.9 信息和档案管理

（1）按国家《医疗器械分类目录》进行信息的收集和归档；（2）将医疗器械分为：医疗设备、手术器械、医用耗材、体外试剂、病房用具和医疗工程，在此基础上进行分类建档、管理，管理原则是按I、II和III类进行，以确保医疗质量。

2.1.10 计量

加强医学计量监督管理是卫生法规建设的主要内容，也是提高医疗水平、促进医学技术发展的必要手段。医院应将计量工作纳入年度工作计划，加强法律、法规等文件的宣传教育，增强法制观念，对于计量检定不合格的设备应严禁使用，强制检定器具损坏修复后必须进行计量检定。对于设备陈旧老化、超过使用年限，经计量检定不合格的设备应进行报废处理；对超过使用年限，但计量技术指标仍然合格的设备应缩短计量检定周期，确保使用设备的良好运行。

2.1.11 不良事件监测与报告

医疗设备不良事件是指获准上市的、合格的医疗设备在正常使用情况下发生的导致或可能导致人体伤害的任何与医疗设备预期效果无关的有害事件。伤害事件分一般伤害与严重伤害。严重伤害的含义是指下列情况之一：（1）危及生命；（2）导致机体功能的永久性伤害或机体结构永久性损伤；（3）必须采取医疗措施才能避免的永久性伤害或损伤。

2.2 临床医学工程学要求

前面简述了临床医学工程学的基本内容，随着医院的发展，对该学科提出了更高的要求，主要包括以下几方面：（1）医疗器械质量安全控制的基本原则是：标准是基础，计量技术是手段，医疗器械的质量安全是目的。内容包括：①例行强检；②验收检测（新设备）；③状态检测（日常工作之一）；④稳定性检测（日常工作之二）；⑤维修后检测（日常工作之三）。(2)充分发挥医疗器械的现有功能的基本原则是：用技术和管理手段保障设备正常和有效运行。(3)积极改进医疗器械的现有功能的基本原则是：应用新技术新方法优化现有性能。(4)积极开发医疗器械的新功能的基本原则是：应用新技术新方法拓展其新的应用领域。(5)医疗器械的临床试验。

上述要求，往往受人员水平、硬件条件和管理水平的影响，有一定难度，但通过努力在一定程度上是能够达到的。

2.3 临床医学工程学高级阶段内容

为满足医院医疗、教学和科研的需要，对临床医学工程学科提出了更高的要求，也即设计或开发新设备、新器械和新耗材。是该学科的努力方向。

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基础研究是国家科技发展的原动力，学科的交融与渗透已经成为当今科学发展的重要趋势，促进交叉学科的健康成长是目前科学界普遍关心的问题之一。分析近百年来获得诺贝尔自然科学奖的300多项成果中，近一半的项目是多学科合作的研究成果，对170多位生理学或医学诺贝尔奖获得者及他们的原创性成果的统计研究发现，具有跨学科知识背景的科学家有76人，占总数的44.2%，有48项原创性成果涉及其他学科体系，占总获奖次数的53%。最典型的事例是DNA分子双螺旋结构的发现，涉及到4位作者，其中2位是物理学家，l位是化学家，1位是生物学家，充分体现了物理学、化学、生物学交叉融合的成果。美国加州大学钱永健(RogerY.Tsien)教授，具有化学、物理学、生理学以及生物化学的学术背景，他在绿色荧光蛋白以及多色荧光蛋白方面的出色工作使得他获得了2008年度诺贝尔化学奖，这方面工作若没有多学科交叉的背景是很难完成的。由于不同的学科领域有着不同的研究手段、研究方法和理论观念，通过学科交叉和渗透，采用多学科的研究工具、方法和推理模式进行研究，常常能够实现全新的发展，这在科学史上是屡见不鲜的，在生命与医学科学领域亦是如此。

做好学科交叉，首先必须要认识学科交叉研究的特点。所谓交叉研究是指以研究团队为基础开展的科研活动，它要求团队成员有各自不同的知识背景，掌握不同的研究方法，并且以团队为整体对复杂的科学问题发起挑战。团队成员通过彼此交流，拓展原有的知识结构，加深对问题的理解。在研究中每个人都要负责涉及自己学科领域的问题，每个人对最终的研究成果都负有责任。实际上，交叉学科是一个动态的概念，很多现在的学科也是由过去的交叉学科发展而来的，如生命科学与材料科学的交叉，产生了生物材料学;生命、医学科学与信息科学交叉，产生了生物医学电子学以及生物医学信息学等。交叉学科的形成首先是来源于对一些复杂的科学问题进行系统、深人研究的需求。如生命与医学科学相关的交叉学科，其发展的原动力主要来自于两个方面:第一是生命与医学科学本身的需要，如生命体海量数据的产生迫切需要定量化分析方法、手段;第二是基础和应用科学的拓展，对生命现象和生物学过程新的认识以及对人类健康的追求等等。本文力图通过分析生命与医学科学领域交叉学科研究发展现状和开展交叉研究存在的困难和障碍，探讨促进交叉研究的方法和途径，希望对进一步推动生命与医学科学研究的发展方面有促进作用。

1生命与医学科学领域的交叉研究发展现状

其他学科与生命、医学科学的交叉，为相关的基础和应用领域的发展提供了契机。其中，基础科学与生命科学的交叉目前正在经历从Bi。一X到X一Bi。的转变。前者(如生物物理学、生物力学、生物数学、生物信息学等)注重将不同层次的生物学对象作为一种特殊介质，研究其物理学、力学、数学和信息学规律(其重心是X)。后者(如物理生物学、力学生物学、数学生物学、信息生物学等)则强调将物理学、力学、数学和信息学作为一种研究方法，认识特定生命现象和生物学过程的定量规律(其重心是Bio)。应用科学与生命及医学科学的交叉集中反映在生物医学工程(BiomediealEngineering，BME)这一交叉学科。其中基于电子电气工程的(EE一Based)BME涉及生物医学电子学、生物医学图像、生物医学光子学、医学影像学以及放射医学等;基于化学工程的(ChE一Based)BME涉及生物材料与组织工程学以及纳米生物学与纳米医学;基于机械工程的(ME-Based)BME涉及生物力学与生物流变学，人工器官以及仿生学等等。

当前生命及医学科学领域相关的交叉学科的发展正在呈现以下新的特点:(l)来自于基础和应用科学领域的交叉学科研究者在所感兴趣的特定生物学问题上的知识积累逐步深人，与生命与医学科学家之间的学术语言障碍正在逐步缩小。(2)一批受过良好交叉科学训练的独立研究者和青年人才正在健康成长，能逐步从不同于生命或医学科学家的视角提出重要的科学问题，并具有在本领域重要刊物和生命与医学科学主流刊物上连续的能力。(3)回答和解决科学问题的方式丰富多彩，从理论模型、数值计算到实验验证，从个体、系统、组织到细胞、分子、基因，从定性到半定量和定量，从基础理论、技术平台到大型装备，极大地丰富了生命与医学科学的研究手段和方法并孕育着新的突破。但是，目前开展交叉学科的研究仍然面临着许多障碍和需要解决的问题。

2学科交叉研究中的障碍和存在的问题

2.1学术语言的差异使得不同领域的专家存在交流和沟通上的障碍不同领域科学术语的差异是交叉学科研究的障碍之一。科学家经过训练会在同行间形成自己的学术语言，这种语言简化了与同行的交流，但同时又阻碍了学科间的交叉。首先，一个领域的专家可能不理解另一领域的专业术语;其次，同一术语在不同学科中的涵义会完全不同。而在目前传统单一学科模式的培养下，知识面宽而又懂得其他学科“专业语言”的科学家不多，这种科学家本身的素质缺陷也导致不同学科之间的沟通存在困难;因此，交叉学科的研究者首先必须为理解不同学科间的学术语言而付出时间和努力。也只有克服了这种交流上的障碍才能保证交叉学科合作的顺利和成功。

2.2合作态度上的障碍20世纪80年代Siglna兀科学研究学会曾进行过一项调查，在被问及是否应该增加对交叉学科研究的资助时，几乎有3/4的学者回答是同意或强烈同意，表明大多数科学家都能认识到交叉学科研究的重要性，但被问到在进行交叉学科的研究中，是否愿意放弃自己原来的研究方向时，则极少有人表示愿意放弃。由于交叉学科研究讲究团队合作，从事交叉学科研究的科学家可能会因此失去在原来学科中的学术地位。在时，第一作者和责任作者的数量毕竟是有限的，而交叉学科的研究工作需要多个人共同完成，两者间的矛盾在一定程度上也使得科学家对开展合作研究的积极性受到限制，合作难度增大。另外，学科歧视也是合作的障碍之一，如认为自己的学科比别的学科重要也会妨碍正常的交流与沟通。

2.3具有交叉训练和良好积累的人才不足现代科学的发展使得成为某一方面的专家所必须掌握的知识和技能越来越多，相应的培训周期也越来越长，更不用说要了解和掌握多个领域知识的专家，而交叉学科对研究者知识积累和科学训练的要求，往往需要经历5一10年甚至更长时间的培养才能成为合格的独立研究者;也因此，与生命或医学科学领域同龄人相比，交叉学科的人才往往显得积累不够，优秀的杰出青年人才更是难以脱颖而出。#p#分页标题#e#

2.4研究项目和成果取得共识上的障碍交叉学科的研究无论是申请经费还是成果发表，要取得来自不同领域的专家认可是一件不容易的事情。在申请经费资助方面，以国家自然科学基金为例，基金的资助是基于同行评议的结果。具有交叉学科特色的研究项目往往由于申请者学科背景来源广泛、科学视角各异，而评审专家的专业视角、知识背景也不尽相同，因此其评议结果很难取得共识，评审中出现非共识的项目比例较高。以原生命科学部四处所管理的生物医学工程学学科和神经科学与心理学学科两个学科为例，在生物医学工程学学科2008年面上项目同行评议意见中，5位专家一致同意资助的平均共识率只有6.4%，远远低于学科当年18.1%的资助率;而在同一个科学处、当年资助率为17.77%的神经科学与心理学学科，面上项目5位专家一致同意资助的平均共识率则为13.33%。二者相比其同行专家的共识率有明显的差异。在成果发表方面，交叉学科的研究成果也面临着一些困难。由于大多数学术杂志有自己的学科定位，传统上以发表各自学科领域内的研究成果为主，因此，交叉学科研究论文的发表相对来讲难度更大。而研究者所发表的论文又与其晋职、争取经费等等个人的利益联系在一起，在客观上也造成研究人员从事交叉研究的态度不积极。

2.5项目评审难度较大交叉学科的项目一方面由于学科覆盖面较广，项目难以取得共识，另一方面，由于一个项目往往涉及几个领域的专业知识，使得通讯评审专家的选择较其他学科更加困难，要保证项目的评审质量难度较大;一旦同行专家选择不准，则会导致项目的评审质量下降，这将直接影响到项目初选。基于同样原因，由于学科评审组专家往往是由几个专业领域专家组成，专业跨度大、专家数量严重不足，很难保证交叉性研究评审专家的专业需求，特别是对交叉学科项目的科研成果或发展前景很难做出客观、全面和准确的评价，加之评审时间上的限制，最终会影响到资助项目的遴选。

2.6生命与医学科学领域的研究模式存在小型、封闭、分散的问题也是影响学科交叉的因素之一目前，生命与医学科学研究领域依然存在着小型、封闭、分散的研究模式。小型即一个教授十几个研究生模式，虽然该模式在自由探索的基础研究中仍发挥着重要的作用，但其研究组体量小，与承担国家重大科研项目和进行集体攻关的要求不相适应;封闭、分散包括同行封闭，学科封闭，单位之间相互封闭，科学团队难以形成规模，资源难以共享，科学研究低水平重复。人才培养也停留在知识结构单一、专业过窄、技能训练为主的阶段。

3建议

3.1适当提高交叉学科人才板块的资助率交叉学科人才培养具有其特殊性，尝试对交叉学科的人才基金给予适度倾斜，将有利于在科研实践中发现和培育人才。同时，加强后续跟踪，通过对优秀项目的连续支持，如青年科学基金与面上项目、国家杰出青年科学基金与重点项目的衔接，将进一步促进优秀青年人才的成长。

3.2采取切实措施.加强交叉性重大和重大研究计划项目的顶层设计，凝练具有创新性的科学问题，组织不同学科领域的研究者联合开展交叉性研究相对于通过上述人才板块资助、逐步培育具有交叉学科特色的研究者、研究小组或单元而言，组织跨科学部交叉重大项目、设立交叉学科重点项目将有利于整合现有优秀研究力量，选择前沿性科学问题开展创新性研究。同时，也可以带动相关领域的研究者对原始创新和交叉/融合的思考，并对逐步提升交叉学科整体研究水平起到引领和示范作用。目前虽然国家自然科学基金委员会在组织重大项目和重大研究计划时明确要求交叉，但往往是立项时强调交叉，实际申请和评审时对交叉的理念贯彻不足，把握不准，使得一些没有真正意义上交叉的项目还是得到了资助，没有真正发挥导向性的作用;另一方面，由于门户与学派壁垒的存在，使一些科学家很难做到真正意义上的合作交流，因而导致一些立项时看似交叉的研究项目在项目的研究过程中并没有真正做到学科交叉，项目完成仅仅是拼盘而已。项目承担人员相互之间交流不够，仍然是各自进行自己的研究，项目完成也是大家的工作凑到一起，没有相互间有机的联系。

3.3适当增加交叉学科评审组专家人数根据交叉学科特点，建议在目前评审组专家人数的基础上适当增加交叉学科的评审组专家人数，保证交叉性研究单一项目对多领域专家的需求，从而保证评审质量，降低单个专家权重，使优秀的项目不因专家专业背景上的限制得不到及时资助。

3.4适当增加交叉学科小额资助项目的比例针对交叉学科非共识项目相对较多的特点，尝试适当增加交叉学科小额资助项目的比例，将有助于培育和保护创新性思想、鼓励自由探索。

3.5鼓励新概念、新方法和新技术研究积极推动交叉学科研究者借鉴其他学科的技术、理论来发展新技术和新方法。同时，尝试在交叉学科内部自由申请项目板块上设立倾斜经费，进一步鼓励新概念、新方法和新技术研究，通过5一10年的持续资助，可望凝练出一些具有原始创新性的前沿课题。

3.6从制度上鼓励科学家开展交叉学科的研究工作，建立鼓励和促进交叉学科研究发展的机制第一，要从激励机制上鼓励研究者开展交叉学科的研究。由于交叉学科研究通常涉及到多个实验室的合作，因此发表文章署名为同等贡献的情况会越来越普遍，因此在基金项目的评审中要承认项目参与者的贡献，在评价优秀人才时，要理解交叉研究工作中不同学科的重要贡献，不能对此行为抱有偏见;第二，要从项目设置上对交叉学科项目给予倾斜。对于一些交叉研究项目，如重点、重大项目，重大研究计划项目，建议设立双PI(项目负责人)或多Pl制，申请交叉项目必须由来自不同研究机构不同学科的多个PI共同申请，参与项目的每个PI都享有同等的权利和义务，并且采取切实的措施保证每个参与单位的利益。从制度上鼓励科学家开展交叉学科的研究工作，从管理上促进合作项目的启动和运转，推动交叉学科的发展。对管理部门来说，应该经常组织一些多学科项目领域的学术交流，使科研工作组有认识其他学科的机会;在评审过程，应对明显学科交叉的项目单独对待，用各种方法抵消专家评审过程的学科自我保护的思想。

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康复医学临床实践教学改革

1更新教学观念和教育思想

师与学生对教学改革的认识是临床实践教学改革的关键。更新教师的教学观念，提高教师对临床实践教学模式转变的认识，提高教师的教学能力和教学质量。更新学生对临床教学的观念，改变传统的教学方式，以启发式教学为主，使学生在学习中充分发挥主动性、积极性。只有教师和学生在教学观念和思想上达成共识，才能更好地将临床实践教学模式贯彻到教学的全过程，以取得良好的教学效果。

2改变传统教学方法

讲授康复评估和康复方法时，在讲解中穿插操作示范，强调正确的操作步骤与要领，留给学生自我提高、自行训练的空间和时间，让不同接受能力的学生都有所收获。在讲授临床常见疾病康复治疗时，以实际临床病例为启端，向学生提出问题，帮助他们分析问题，引导讨论，明确功能障碍的原因、评估方法和康复措施，使学生对每一个病种的康复都有完整的认识。在授课过程中，有计划、有步骤、有目标地引导学生应该了解、熟悉哪些内容，并明确哪些内容是重点掌握的;同时，分析比较病种之间康复评估、治疗的相同与不同，从分析问题的途径和解决问题的过程认识康复医学临床工作的内容。还有重要的一点，给学生推荐一些康复医学参考书，鼓励学生自学、并勤于思考，提高学生分析问题和解决问题的能力。

3改变传统课堂教学模式

建立康复医学课程后期临床实验室，设在附属医院康复医学科，依托科室的物理治疗室、运动疗法室、作业治疗室、言语治疗室、传统康复疗法室等康复治疗、训练用仪器、设备，以及患者、病种充足的有利条件。通过硬件建设，使临床教学带有实验的气氛，以消除学生毕业后从事住院医师早期阶段对康复医学的生疏感，使他们在从事医疗工作早期就有康复医学意识，增加他们对专业的信心。在学习过程中，要求学生了解每一件仪器、设备的名称、作用原理、治疗作用、操作方法、适应证和禁忌证，以及注意事项等。在强化管理的前提下，鼓励学生摸拟学习使用、进行潜移默化的规范操作训练。

4重视知识更新

由于一些新兴学科、边缘学科(神经生理学、电生理学、生物医学工程学、心理学)的发展，新技术、新材料的广泛应用，促进了康复功能检查和康复治疗器械和方法的不断涌现，也促进了多门专业人员的共同参与，这些都有利于推动康复工作的开展。作为临床教师，要随时了解和掌握康复医学发展的新动向、新知识、新技术、新方法，紧跟现代医学、现代康复医学发展的前沿，并把这些知识传授给学生，使学生开阔眼界，了解康复医学的发展前景，对未来从事康复医学专业充满信心。

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关键词：大类招生；课程体系；现代化

一、大类招生培养模式概述

高等教育是我国科教创新体系中培养和造就高素质的创新型人才的重要组成部分，而大类招生培养模式作为高等教育创新发展的一种趋势，首先在我国的一些重点大学得以推行，并取得了良好的效果。目前我国一些地方高校在参考与借鉴这些重点大学成功实践经验的基础上，也在积极探索、试行这一新的培养模式。

大类招生培养模式是指高校将相同或相近学科门类，通常是将同一学院或同一系的各专业合并，按一个大类招生。学生进校后，经过一至两年的大类基础培养，再依据学生的兴趣与专业的双向选择进行专业分流的一种新的人才培养模式。

该模式将传统培养单一学科背景下的专业教育转变成多学科交叉的宽口径教育，从而在一定程度上满足了学生个性化发展的需要，这也是高校实行“通才教育”的一种改革方式。然而，这种改革并不是将相近专业进行简单的合并，而是涉及到学校整个教育教学的一次深刻改革，是个系统工程。

二、佳木斯大学大类招生现状

佳木斯大学是一所融研究生教育、普通高等教育、继续教育和留学生教育于一体的黑龙江省重点建设的高水平大学之一。为了培养适应经济社会发展的创新型人才需求，佳木斯大学以科学发展观为统领，以培养全面发展的创新人才为目标，于2012年开始实施大类招生（艺术类和中外合作办学类专业除外）的培养试点工作，学生入学后，第一学年无专业身份，第二学年末在大类内进行专业分流。

根据学校实际，考虑专业的相关、相近性等因素，在全校23个二级学院中选择了机械工程学院、材料科学与工程学院和信息电子技术学院三个教学资源相对丰富的理工科单位，分别成立了机械类、材料类和电气信息类作为佳木斯大学大类招生试点。

三、佳木斯大学课程体系的现代化构建

任何对教育问题的探讨，都不能回避课程问题，因为课程问题一直是教育问题的实质与核心。

（一）以大类招生人才培养方案的修订为切入点，实现课程体系的现代化构建

人才培养方案是人才培养总体设计的具体实施方案，而先进的课程体系又是培养方案的核心内容，关系到人才培养目标的实现。因此，培养方案的设计应把人才培养的科学性、现代性和尊重学生的个性结合起来，贯穿于课程设置的多元层面，并通过全新的教育教学理念的融入来实现课程体系的现代化和整体优化，最终让学生找到更适合自己的专业方向。

（二）构建原则

改革传统培养为大类培养，必然导致对原有专业课程体系的解构，并需要结合各大类的培养特点进行全新构建。我校在课程比例安排上，必修课占80%―90%，选修课占10%―20%；时间安排上，学科基础课程的学习时间为1.5―2年，专业课程的学习时间为2―2.5年。第二，通过设计开设高质量的通识课程来夯实、拓宽和完善大类学生知识基础与结构。

（三）构建方法

基于以上的构建原则，佳木斯大学构建了三个平台与两个模块的课程体系结构。

三个平台，其一是构建以思想政治理论类课程、大学英语课程、大学体育课程、大学计算机基础课程等为主的共同基础课平台；其二是在综合分析现有学科专业培养方案的基础上，打通机械设计制造及其自动化、工业设计、农业机械化及其自动化、农业电气化与自动化、热能与动力工程、交通运输、车辆工程及包装工程等专业的基础课构建机械类学科基础课平台；打通金属材料工程、材料成型及控制工程、无机非金属材料工程、焊接技术与工程及冶金工程等专业的基础课构建材料类学科基础课平台；打通电气工程及其自动化、电子信息工程、自动化、通信工程、计算机科学与技术、生物医学工程及测控技术与仪器等专业的基础课构建电气信息类学科基础课平台；其三是构建专业基础课平台。

两个模块，一是从专业方向角度整合资源，通过增设多方向的不同模块来设计专业选修课模块；二是从全校角度整合资源，通过开设社会科学类、自然科学类、艺术素养类等选修课构建全校通识的公共选修课模块。

四、结束语

学校是个体现代化形成的最佳场所，而作为教育核心问题的课程问题也就成了大类培养课程体系的现代化构建的关键之所在。

随着大类人才培养方案的实施，大类学生的学习内容和学习方式呈多元化趋势，所以我们今后还应该加强对学生学习效果及教师教学效果的考核，并一步构建课堂教学和实践教学的质量评估体系，通过评估手段检验教师的教学水平，有效地保障教学质量。

参考文献：

[1]卢燕.论高等教育大类招生培养模式的必然性[J].浙江水利水电专科学校学报，2009（1）.

[2]李尚群，凌云.高职高专课程体系的现代化建构[J].高等农业教育，2003（1）.

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论文摘要：随着医学成像和计算机辅助技术的发展，从二维医学图像到三维可视化技术成为研究的热点，本文介绍了医学图像处理技术的发展动态，对图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。在比较各种技术在相关领域中应用的基础上，提出了医学图像处理技术发展所面临的相关问题及其发展方向。

1．引言

近20多年来，医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一，其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高。20世纪70年代初，X-CT的发明曾引发了医学影像领域的一场革命，与此同时，核磁共振成像象(MRI:MagneticResonanceImaging)、超声成像、数字射线照相术、发射型计算机成像和核素成像等也逐步发展。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础，带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用，使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展，同时将各种成像技术得到的信息进行互补，也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。

在目前的影像医疗诊断中,主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体,往往需要借助医生的经验来判定。至于准确的确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织的空间关系,仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此,利用计算机图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理,实现对人体器官、软组织和病变体的分割提取、三维重建和三维显示,可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分析,可以大大提高医疗诊断的准确性和可靠性。此外,它在医疗教学、手术规划、手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用。

本文对医学图像处理技术中的图像分割、纹理分析、图像配准和图像融合技术的现状及其发展进行了综述。

2．医学图像三维可视化技术

2.1三维可视化概述

医学图像的三维可视化的方法很多，但基本步骤大体相同，如图.。从#$/&’(或超声等成像系统获得二维断层图像，然后需要将图像格式（如0(#1&）转化成计算机方便处理的格式。通过二维滤波，减少图像的噪声影响，提高信噪比和消除图像的尾迹。采取图像插值方法，对医学关键部位进行各向同性处理，获得体数据。经过三维滤波后，不同组织器官需要进行分割和归类，对同一部位的不同图像进行配准和融合，以利于进一步对某感兴趣部位的操作。根据不同的三维可视化要求和系统平台的能力，选择不同的方法进行三维体绘制，实现三维重构。

2.2关键技术：

图像分割是三维重构的基础，分割效果直接影像三维重构的精确度。图像分割是将图像分割成有意义的子区域，由于医学图像的各区域没有清楚的边界，为了解决在医学图像分割中遇到不确定性的问题，引入模糊理论的模糊阀值、模糊边界和模糊聚类等概念。快速准确的分离出解剖结构和定位区域位置和形状，自动或半自动的图像分割方法是非常重要的。在实际应用中有聚类法、统计学模型、弹性模型、区域生长、神经网络等适用于医学图像分割的具体方法。

由于可以对同一部位用不同的成像仪器多次成像，或用同一台仪器多次成像，这样产生了多模态图像。多模态图像提供的信息经常相互覆盖和具有互补性，为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息，需要对各个模态的原始图像进行配准和数据融合，其整个过程称为数据整合。整合的第一步是将多个医学图像的信息转换到一个公共的坐标框架内的研究，使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应，称为三维医学图像的配准问题。建立配准关系后，将多个图像的数据合成表示的过程，称为融合。在医学应用中，不同模态的图像还提供了不互相覆盖的结构互补信息，比如，当CT提供的是骨信息，MRI提供的关于软组织的信息，所以可以用逻辑运算的方法来实现它们图像的合成。

当分割归类或数据整合结束后，对体数据进行体绘制。体绘制一般分为直接体绘制和间接体绘制，由于三维医学图像数据量很大，采用直接体绘制方法，计算量过重，特别在远程应用和交互操作中，所以一般多采用间接体绘制。在图形工作站上可以进行直接体绘制，近来随着计算机硬件快速发展，新的算法，如三维纹理映射技术，考虑了计算机图形硬件的特定功能及体绘制过程中的各种优化方法，从而大大地提高了直接体绘制的速度。体绘制根据所用的投影算法不同加以分类，分为以对象空间为序的算法（又称为体素投影法）和以图像空间为序的算法!又称为光线投射法"，一般来说，体素投影法绘制的速度比光线投射法快。由于三维医学图像的绘制目的在于看见内部组织的细节，真实感并不是最重要的，所以在医学应用中的绘制要突出特定诊断所需要的信息，而忽略无关信息。另外，高度的可交互性是三维医学图像绘制的另一个要求，即要求一些常见操作，如旋转，放大，移动，具有很好的实时性，或至少是在一个可以忍受的响应时间内完成。这意味着在医学图像绘制中，绘制时间短的可视化方法更为实用。

未来的三维可视化技术将与虚拟现实技术相结合，不仅仅是获得体数据的工具，更主要的是能创造一个虚拟环境。

3．医学图像分割

医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前,主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象，图像分割技术主要基于以下几种理论方法。

3.1基于统计学的方法

统计方法是近年来比较流行的医学图像分割方法。从统计学出发的图像分割方法把图像中各个像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,观察到的图像是对实际物体做了某种变换并加入噪声的结果,因而要正确分割图像,从统计学的角度来看,就是要找出以最大的概率得到该图像的物体组合。用吉布斯（Gibbs）分布表示的Markov随机场(MRF)模型,能够简单地通过势能形式表示图像像素之间的相互关系,因此周刚慧等结合人脑MR图像的空间关系定义Markov随机场的能量形式,然后通过最大后验概率(MAP)方法估计Markov随机场的参数,并通过迭代方法求解。层次MRF采用基于直方图的DAEM算法估计标准有限正交混合(SFNM)参数的全局最优值,并基于MRF先验参数的实际意义,采用一种近似的方法来简化这些参数的估计。林亚忠等采用的混合金字塔Gibbs随机场模型,有效地解决了传统最大后验估计计算量庞大和Gibbs随机场模型参数无监督及估计难等问题,使分割结果更为可靠。

3.2基于模糊集理论的方法

医学图像一般较为复杂，有许多不确定性和不精确性，也即模糊性。所以有人将模糊理论引入到图像处理与分析中，其中包括用模糊理论来解决分割问题。基于模糊理论的图形分割方法包括模糊阈值分割方法、模糊聚类分割方法等。模糊阈值分割技术利用不同的S型隶属函数来定义模糊目标，通过优化过程最后选择一个具有最小不确定性的S函数，用该函数表示目标像素之间的关系。这种方法的难点在于隶属函数的选择。模糊C均值聚类分割方法通过优化表示图像像素点与C各类中心之间的相似性的目标函数来获得局部极大值，从而得到最优聚类。Venkateswarlu等[改进计算过程，提出了一种快速的聚类算法。

3.2.1基于模糊理论的方法

模糊分割技术是在模糊集合理论基础上发展起来的,它可以很好地处理MR图像内在的模糊性和不确定性,而且对噪声不敏感。模糊分割技术主要有模糊阈值、模糊聚类、模糊边缘检测等。在各种模糊分割技术中,近年来模糊聚类技术,特别是模糊C-均值(FCM)聚类技术的应用最为广泛。FCM是一种非监督模糊聚类后的标定过程,非常适合存在不确定性和模糊性特点的MR图像。然而,FCM算法本质上是一种局部搜索寻优技术,它的迭代过程采用爬山技术来寻找最优解,因此容易陷入局部极小值,而得不到全局最优解。近年来相继出现了许多改进的FCM分割算法,其中快速模糊分割(FFCM)是最近模糊分割的研究热点。FFCM算法对传统FCM算法的初始化进行了改进,用K-均值聚类的结果作为模糊聚类中心的初值,通过减少FCM的迭代次数来提高模糊聚类的速度。它实际上是两次寻优的迭代过程,首先由K-均值聚类得到聚类中心的次最优解,再由FCM进行模糊聚类,最终得到图像的最优模糊分割。

3.2.2基于神经网络的方法

按拓扑机构来分,神经网络技术可分为前向神经网络、反馈神经网络和自组织映射神经网络。目前已有各种类型的神经网络应用于医学图像分割,如江宝钏等利用MRI多回波性,采用有指导的BP神经网络作为分类器,对脑部MR图像进行自动分割。而Ahmed和Farag则是用自组织Kohenen网络对CT/MRI脑切片图像进行分割和标注,并将具有几何不变性的图像特征以模式的形式输入到Kohenen网络,进行无指导的体素聚类,以得到感兴趣区域。模糊神经网络(FNN)分割技术越来越多地得到学者们的青睐,黄永锋等提出了一种基于FNN的颅脑MRI半自动分割技术,仅对神经网络处理前和处理后的数据进行模糊化和去模糊化,其分割结果表明FNN分割技术的抗噪和抗模糊能力更强。

3.2.3基于小波分析的分割方法

小波变换是近年来得到广泛应用的一种数学工具，由于它具有良好的时一频局部化特征、尺度变化特征和方向特征，因此在图像处理上得到了广泛的应用。

小波变换和分析作为一种多尺度多通道分析工具，比较适合对图像进行多尺度的边缘检测，典型的有如Mallat小波模极大值边缘检测算法[6

3.3基于知识的方法

基于知识的分割方法主要包括两方面的内容:(1)知识的获取,即归纳提取相关知识,建立知识库；(2)知识的应用,即有效地利用知识实现图像的自动分割。其知识来源主要有:(1)临床知识,即某种疾病的症状及它们所处的位置；(2)解剖学知识,即某器官的解剖学和形态学信息,及其几何学与拓扑学的关系,这种知识通常用图谱表示；(3)成像知识,这类知识与成像方法和具体设备有关；(4)统计知识,如MI的质子密度(PD)、T1和T2统计数据。Costin等提出了一种基于知识的模糊分割技术,首先对图像进行模糊化处理,然后利用相应的知识对各组织进行模糊边缘检测。而谢逢等则提出了一种基于知识的人脑三维医学图像分割显示的方法。首先,以框架为主要表示方法,建立完整的人脑三维知识模型,包含脑组织几何形态、生理功能、图像灰度三方面的信息；然后,采用“智能光线跟踪”方法,在模型知识指导下直接从体积数据中提取并显示各组织器官的表面。

3.4基于模型的方法

该方法根据图像的先验知识建立模型,有动态轮廓模型(ActiveContourModel,又称Snake)、组合优化模型等,其中Snake最为常用。Snake算法的能量函数采用积分运算,具有较好的抗噪性,对目标的局部模糊也不敏感,但其结果常依赖于参数初始化,不具有足够的拓扑适应性,因此很多学者将Snake与其它方法结合起来使用,如王蓓等利用图像的先验知识与Snake结合的方法,避开图像的一些局部极小点,克服了Snake方法的一些不足。Raquel等将径向基网络(RBFNNcc)与Snake相结合建立了一种混合模型,该模型具有以下特点:(1)该混合模型是静态网络和动态模型的有机结合；(2)Snake的初始化轮廓由RBFNNcc提供；(3)Snake的初始化轮廓给出了最佳的控制点；(4)Snake的能量方程中包含了图像的多谱信息。Luo等提出了一种将livewire算法与Snake相结合的医学图像序列的交互式分割算法,该算法的特点是在少数用户交互的基础上,可以快速可靠地得到一个医学图像序列的分割结果。

由于医学图像分割问题本身的困难性，目前的方法都是针对某个具体任务而言的，还没有一个通用的解决方法。综观近几年图像分割领域的文献，可见医学图像分割方法研究的几个显著特点：（1）学者们逐渐认识到现有任何一种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结果，因而更加注重多种分割算法的有效结合；（2）在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情况下，半自动的分割方法引起了人们的广泛注意，如何才能充分利用计算机的运算能力，使人仅在必要的时候进行必不可少的干预，从而得到满意的分割结果是交互式分割方法的核心问题；（3）新的分割方法的研究主要以自动、精确、快速、自适应和鲁棒性等几个方向作为研究目标，经典分割技术与现代分割技术的综合利用（集成技术）是今后医学图像分割技术的发展方向。

4．医学图像配准和融合

医学图像可以分为解剖图像和功能图像2个部分。解剖图像主要描述人体形态信息，功能图像主要描述人体代谢信息。为了综合使用多种成像模式以提供更全面的信息，常常需要将有效信息进行整合。整合的第一步就是使多幅图像在空间域中达到几何位置的完全对应，这一步骤称为“配准”。整合的第二步就是将配准后图像进行信息的整合显示，这一步骤称为“融合”。

在临床诊断上，医生常常需要各种医学图像的支持，如CT、MRI、PET、SPECT以及超声图像等，但无论哪一类的医学图像往往都难以提供全面的信息，这就需要将患者的各种图像信息综合研究19]，而要做到这一点，首先必须解决图像的配准(或叫匹配)和融合问题。医学图像配准是确定两幅或多幅医学图像像素的空间对应关系；而融合是指将不同形式的医学图像中的信息综合到一起，形成新的图像的过程。图像配准是图像融合必需的预处理技术，反过来，图像融合是图像配准的一个目的。

4.1医学图像配准

医学图像配准包括图像的定位和转换，即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置上的配准，配准的结果应使两幅图像上所有关键的解剖点或感兴趣的关键点达到匹配。20世纪90年代以来，医学图像配准的研究受到了国内外医学界和工程界的高度重视，1993年Petra等]综述了二维图像的配准方法，并根据配准基准的特性，将图像配准的方法分为两大类：基于外部特征（有框架）的图像配准和基于内部特征（无框架）的图像配准。基于外部特征的方法包括立体定位框架法、面膜法及皮肤标记法等。基于外部特征的图像配准，简单易行，易实现自动化，能够获得较高的精度，可以作为评估无框架配准算法的标准。但对标记物的放置要求高，只能用于同一患者不同影像模式之间的配准，不适用于患者之间和患者图像与图谱之间的配准，不能对历史图像做回溯性研究。基于内部特征的方法是根据一些用户能识别出的解剖点、医学图像中相对运动较小的结构及图像内部体素的灰度信息进行配准。基于内部特征的方法包括手工交互法、对应点配准法、结构配准法、矩配准法及相关配准法。基于内部特征的图像配准是一种交互性方法，可以进行回顾性研究，不会造成患者不适，故基于内部特征的图像配准成为研究的重点。

近年来，医学图像配准技术有了新的进展，在配准方法上应用了信息学的理论和方法，例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准，在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。例如Luo等利用最大互信息法对CT-MR和MR-PET三维全脑数据进行了配准，结果全部达到亚像素级配准精度。在医学图像配准技术方面引入信号处理技术，例如傅氏变换和小波变换。小波技术在空间和频域上具有良好的局部特性，在空间和频域都具有较高的分辨率，应用小波技术多分辨地描述图像细貌，使图像由粗到细的分级快速匹配，是近年来医学图像配准的发展之一。国内外学者在这方面作了大量的工作，如Sharman等提出了一种基于小波变换的自动配准刚体图像方法，使用小波变换获得多模图像特征点然后进行图像配准，提高了配准的准确性。另外，非线性配准也是近年来研究的热点，它对于非刚性对象的图像配准更加适用，配准结果更加准确。

目前许多医学图像配准技术主要是针对刚性体的配准，非刚性图像的配准虽然已经提出一些解决的方法，但同刚性图像相比还不成熟。另外，医学图像配准缺少实时性和准确性及有效的全自动的配准策略。向快速和准确方面改进算法，使用最优化策略改进图像配准以及对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方向。

4.2医学图像融合

图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性,对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。不同的医学影像设备获取的影像反映了不同的信息：功能图像（SPECT、PET等）分辨率较差，但它提供的脏器功能代谢和血液流动信息是解剖图像所不能替代的；解剖图像（CT、MRI、B超等）以较高的分辨率提供了脏器的解剖形态信息，其中CT有利于更致密的组织的探测，而MRI能够提供软组织的更多信息。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起，可以为临床提供更加全面和准确的资料。

医学图像的融合可分为图像融合的基础和融合图像的显示。（1）图像融合的基础：目前的图像融合技术可以分为2大类，一类是以图像像素为基础的融合法；另一类是以图像特征为基础的融合方法。以图像像素为基础的融合法模型可以表示为：

其中，为融合图像，为源图像，为相应的权重。以图像特征为基础的融合方法在原理上不够直观且算法复杂，但是其实现效果较好。图像融合的步骤一般为：①将源图像分别变换至一定变换域上；②在变换域上设计一定特征选择规则；③根据选取的规则在变换域上创建融合图像；④逆变换重建融合图像。（2）融合图像的显示：融合图像的显示方法可分成2种：空间维显示和时间维显示。

目前，医学图像融合技术中还存在较多困难与不足。首先，基本的理论框架和有效的广义融合模型尚未形成。以致现有的技术方法还只是针对具体病症、具体问题发挥作用，通用性相对较弱。研究的图像以CT、MRI、核医学图像为主，超声等成本较低的图像研究较少且研究主要集中于大脑、肿瘤成像等；其次，由于成像系统的成像原理的差异，其图像采集方式、格式以及图像的大小、质量、空间与时间特性等差异大，因此研究稳定且精度较高的全自动医学图像配准与融合方法是图像融合技术的难点之一；最后，缺乏能够客观评价不同融合方法融合效果优劣的标准，通常用目测的方法比较融合效果，有时还需要利用到医生的经验。

在图像融合技术研究中，不断有新的方法出现，其中小波变换在图像融合中的应用，基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展，三维图像融合技术的研究也越来越受到重视，三维图像的融合和信息表达，也将是图像融合研究的一个重点。

5．医学图像纹理分析

一般认为图像的纹理特征描述物体表面灰度或颜色的变化,这种变化与物体自身属性有关,是某种纹理基元的重复。Sklansky早在1978年给出了一个较为适合于医学图像的纹理定义:“如果图像的一系列固有的统计特性或其它的特性是稳定的、缓慢变化的或者是近似周期的,那么则认为图像的区域具有不变的纹理”。纹理的不变性即指纹理图像的分析结果不会受到旋转、平移、以及其它几何处理的影响。目前从图像像素之间的关系角度,纹理分析方法主要包括以下几种。

5.1统计法

统计分析方法主要是基于图像像素的灰度值的分布与相互关系,找出反映这些关系的特征。基本原理是选择不同的统计量对纹理图像的统计特征进行提取。这类方法一般原理简单,较易实现,但适用范围受到限制。该方法主要适合医学图像中那些没有明显规则性的结构图像,特别适合于具有随机的、非均匀性的结构。统计分析方法中,最常用的是共生矩阵法,其中有灰度共生矩阵(graylevelco-occurrencematrix,GLCM)和灰度—梯度共生矩阵。杜克大学的R.Voracek等使用GLCM对肋间周边区提取的兴趣区(regionofinterest,ROI)进行计算,测出了有意义的纹理参数。另外,还有长游程法(runlengthmatrix,RLM),其纹理特征包括短游程优势、长游程优势、灰度非均匀化、游程非均匀化、游程百分比等,长游程法是对图像灰度关系的高阶统计,对于给定的灰度游程,粗的纹理具有较大的游程长度,而细的纹理具有较小的游程长度。

5.2结构法

结构分析方法是分析纹理图像的结构,从中获取结构特征。结构分析法首先将纹理看成是有许多纹理基元按照一定的位置规则组成的,然后分两个步骤处理（1）提取纹理基元；（2）推论纹理基元位置规律。目前主要用数学形态学方法处理纹理图像,该方法适合于规则和周期性纹理,但由于医学图像纹理通常不是很规则,因此该方法的应用也受到限制,实际中较少采用。

5.3模型法

模型分析方法认为一个像素与其邻域像素存在某种相互关系,这种关系可以是线性的,也可以是符合某种概率关系的。模型法通常有自回归模型、马尔科夫随机场模型、Gibbs随机场模型、分形模型,这些方法都是用模型系数来表征纹理图像,其关键在于首先要对纹理图像的结构进行分析以选择到最适合的模型,其次为如何估计这些模型系数。如何通过求模型参数来提取纹理特征,进行纹理分析,这类方法存在着计算量大,自然纹理很难用单一模型表达的缺点。

5.4频谱法

频谱分析方法主要基于滤波器理论，包括傅立叶变换法、Gabor变换法和小波变换法。

1973年Bajcsy使用傅立叶滤波器方法分析纹理。Indhal等利用2-D快速傅立叶变换对纹理图像进行频谱分析,从而获得纹理特征。该方法只能完成图像的频率分解,因而获得的信息不是很充分。1980年Laws对图像进行傅氏变换,得出图像的功率谱,从而提取纹理特征进行分析。

Gabor函数可以捕捉到相当多的纹理信息,且具有极佳的空间/频域联合分辨率,因此在实际中获得了较广泛的应用。小波变换法大体分金子塔形小波变换法和树形小波变换法(小波包法)。

小波变换在纹理分析中的应用是Mallat在1989年首先提出的,主要用二值小波变换(DiscreteWaveletTransform,DWT),之后各种小波变换被用于抽取纹理特征。传统的金字塔小波变换在各分解级仅对低频部分进行分解,所以利用金字塔小波变换进行纹理特征提取是仅利用了纹理图像低频子带的信息,但对某些纹理,其中高频子带仍含有有关纹理的重要特征信息(如对具有明显的不规则纹理的图像,即其高频子带仍含有有关纹理的重要特征)得不到利用。使用在每个分解级对所有的频率通道均进行分解的完全树结构小波变换提取特征,能够较全面地提取有关纹理特征。

由于医学图像及其纹理的复杂性，目前还不存在通用的适合各类医学图像进行纹理分析的方法，因而对于各类不同特点的医学图像就必须采取有针对性地最适合的纹理分析技术。另外，在应用某一种纹理分析方法对图像进行分析时，寻求最优的纹理特征与纹理参数也是目前医学图像纹理分析中的重点和难点。

6．总结

随着远程医疗技术的蓬勃发展，对医学图像处理提出的要求也越来越高。医学图像处理技术发展至今，各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势，其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平，与多学科理论的交叉融合、医务人员和理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。多维、多参数以及多模式图像在临床诊断（包括病灶检测、定性，脏器功能评估，血流估计等）与治疗（包括三维定位、体积计算、外科手术规划等）中将发挥更大的作用。

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篇9

李忠海于忠清

（青岛大学信息工程学院，山东 青岛 266071）

【摘要】使用PVDF传感器采集人体生理信号，提出了基于CSI的生理信号处理算法，通过算法处理得到心率、呼吸率、体动以及呼吸暂停等参数。本文还设计了云服务器端对人体生理参数进行接收、存储和处理，根据采集到的生理参数本文选用了PNQ量表对睡眠质量进行分析，同时本文还设计了手机端软件将睡眠者的睡眠质量显示给用户。系统测试结果显示算法处理得到的心率/呼吸率与受试者实际的心率/呼吸率基本吻合，并且与穿戴式设备相比，该系统表现出较高性能。

关键词 云架构；PVDF；睡眠监测；CSI

【Abstract】The article uses PVDF sensors to collect physiological signals and proposes the physiological signal processing algorithm based on CSI to get the heart rate, the respiration rate, the body movement and the sleep apnea. The paper also designs a cloud server for receiving, storing and processing the parameters, and selects PNQ questionnaire to evaluate the sleep quality of the sleepers. The design of the app is used to show user’s sleep quality. System test shows that the heart rate and the respiration rate which are monitored by the system are consistent with the actual ones. And the system shows excellent performance comparing with the wearable device.

【Key words】Cloud Architecture；PVDF； Sleep Monitoring；CSI

0引言

睡眠是高等动物中普遍存在的一种重要的自然休息状态，是生命必需的过程。而随着社会的快速发展，城市化进程步伐逐渐加快，国民的睡眠质量因此受到影响。相关调查显示中国有38%的人存在睡眠问题[1]，并且有睡眠问题的病人中还有相当多的人没有得到合理的诊断和治疗。因此开发一套实时的睡眠监测系统来监测人们的睡眠过程，然后对睡眠质量进行分析具有重要意义。传统的睡眠监测系统大都使用穿戴式设备，需要将感应器直接与人体皮肤接触，给睡眠者带来心理压力，影响其睡眠质量[2]。

为了更好的监测人们的睡眠过程，本文设计并实现了基于云架构的睡眠监测系统。系统采用PVDF压电薄膜传感器[3]采集人体生理信号，同时根据三次样条插值函数(Cubic Spline Interpolation，简称CSI)[4]提出了基于CSI的人体生理信号处理算法来获得睡眠者的心率、呼吸率等参数。本文还设计了云服务器端对人体生理参数进行接收、存储，并对睡眠者的睡眠质量进行评估，睡眠者的睡眠质量展示在用户手机端软件上。最后对于算法的准确性和系统性能做了测试工作。

1系统架构和详细设计

系统整体架构如图1所示。本系统包括数据采集端、云服务器端和手机客户端三部分，各部分之间用Wi-Fi通信。传感器采集到睡眠者的生理信号主要包括心跳、呼吸、体动和呼吸暂停等，生理信号经过A/D转换后在树莓派处理器（Raspberry Pi）上做预处理，获得心率、呼吸率、体动次数和呼吸暂停次数，然后将数据打包并发送到服务器端，服务器端再根据睡眠者的生理参数评估其睡眠质量，最终将评估结果反馈到用户的手机端软件显示。

1.1数据采集端

1.1.1信号采集模块和A/D转换模块

通过厂家定制的传感器是一款长条状、易携带的PVDF压电薄膜传感器，睡眠者将传感器放在床单下面靠近心脏的位置，以便能更好的监测到人体的生理信号。信号采集模块的主要任务是用传感器监测人体微弱的振动信号，然后经过传感器上的前端调理电路对其进行放大、滤波处理，得到人体的心跳信号和呼吸信号。A/D转换模块的任务是使用AD7895-3芯片对心跳、呼吸模拟信号进行模数转换，然后将转换后的数字信号传至树莓派上做算法处理。其中AD芯片与树莓派的管脚电路如图2所示。

1.1.2数据预处理模块

数据预处理模块的功能是在树莓派上使用基于CSI的人体生理信号处理算法计算心率、呼吸率、体动次数和睡眠呼吸暂停次数，然后将处理后的数据打包发送到服务器端进行存储和分析。

传感器采集到的是心跳/呼吸的模拟信号，并且信号强度在-2.5V~2.5V的量程范围，当信号强度超过2.5V电压值时即表示有体动发生，此时代表体动次数的参数M-Count加1。模拟信号经AD采样后再用算法处理得到心率、呼吸率和呼吸暂停次数。算法详细步骤如下：

（1）对于给定的心跳信号x1（t）/x2（t）呼吸信号，求出其所有的极大值点和极小值点；

（2）分别对极大值点和极小值点用三次样条差值函数进行插值，拟合出信号的上包络U（t）和L（t）下包络；

（3）计算上包络和下包络的平均值，M（t）=（U（t）+L（t））/2；

（4）计算出M（t）的波峰值（即最大值）。

对于心跳信号，波峰数即为心跳次数。对于呼吸信号，如果该波峰值和下一个波峰值在设定的阈值内时，则可以认为该波峰值是有效波峰。对呼吸信号设定阈值的目的主要是考虑到干扰信号对呼吸波的影响较大。由于正常人或患有慢性呼吸疾病的人在睡眠过程中的呼吸率一般不会超过每分钟25次，也就是说连续两次呼吸之间的时间间隔不会少于2.4秒。因此当一个正常呼吸波的波峰和下一个呼吸波峰之间时间间隔低于2.4秒时，则认为该波形是干扰波形，不计入呼吸率的计算中。根据睡眠呼吸暂停的定义[5]，睡眠呼吸暂停的表现之一是呼吸气流的停止时间大于10秒（含10秒），也就是两个呼吸波峰之间的时间间隔超过10秒。因此一个正常呼吸波的波峰和下一个呼吸波的波峰之间的时间间隔超过10秒，则判定为发生一次睡眠呼吸暂停情况。

本算法是每20秒钟对正常的心跳信号和呼吸信号处理一次，每分钟心率/呼吸率的计算方法是：

每分钟心率=3×20秒钟心跳次数

每分钟呼吸率=3×20秒钟呼吸次数

1.2云服务器端

云服务器端是基于Netty实现的，主要完成了对人体生理参数的接收、存储及分析处理等工作。数据接收模块负责接收数据采集端发送的数据，数据经解码后存入数据库中。为保证数据的准确性和可靠性，数据采集端与云服务器之间进行网络通信的协议使用TCP/IP协议，编程方式为Socket套接字编程。数据存储模块用于存放用户的数据信息，包括USER表（用户表）、USER-PAR表（用户生理参数表）以及RECORD表（睡眠状况记录表）。而数据处理模块是云服务器端的核心部分，它的主要任务是对数据采集端发送来的生理参数进行分析处理，判断睡眠者整晚的睡眠质量。主要方法是数据处理模块调用数据库中用户的生理参数，通过对心率、呼吸率、体动次数和睡眠呼吸暂停次数进行分析，评估睡眠者的睡眠质量，并得出睡眠者整晚的平均心率、平均呼吸率、总睡眠时间以及睡眠呼吸暂停次数，然后将处理结果存入用户对应的RECORD表中。

本系统使用清华大学一位学者设计的一种用于评估睡眠者每晚睡眠质量的调查问卷量表[6]，我们称之为PNQ（Per-Night Questionnaire）。PNQ包括9个大问题，问题6又包括8个小问题，总共16个问题。问题1~5的答案可以根据传感器采集到的睡眠者的生理参数分析得出，而问题6~9需要用户早上从手机客户端查看自己睡眠质量时填写，用户填写完之后数据发回服务器端，数据处理模块会根据PNQ量表评定方案对用户的睡眠质量进行打分，然后发回到用户的手机端显示。

1.3手机客户端

手机客户端软件是在android4.2.2环境下开发，支持安卓2.2以上系统，软件名称叫做SleepMonitor，包括用户登录验证模块、消息发送模块和睡眠质量结果显示模块，与服务器端使用HTTP协议通信。手机端设计的总体操作流程是：

（1）用户打开客户端，输入用户名、密码（由服务器为用户分配）进行登录；

（2）登录成功后进入主页面，主页面显示的是一个日历表；

（3）点击日历表中当天的日期进入调查问卷填写界面，界面显示的是PNQ量表中的问题6~9，用户根据晚上睡眠情况填写并点击提交按钮；

（4）提交后的数据发送给服务器，服务器将用户填写的问题6~9的答案与RECORD表中数据结合，并根据PNQ量表评定方案进行打分，得出用户睡眠质量；

（5）将睡眠质量评估结果发送回手机客户端显示给用户。

2系统实现与测试

本系统在开发初期主要实现了以上模块的功能。数据采集端的实物图如图3所示，PVDF传感器放在床单下面用于监测人体微弱的振动信号，信号经前端调理电路放大滤波后用AD7895-3芯片进行A/D转换，然后将数字信号传至树莓派做预处理，预处理后的数据打包后发送至服务器端。

最终用户的睡眠质量结果界面的效果图示例如图4所示，用户睡眠质量使用星级评分条显示。其中该睡眠者的睡眠质量是三星级，整晚的平均心率是62次/分钟，平均呼吸率是17次/分钟，总睡眠时间是7.8小时，整晚的睡眠呼吸暂停次数是5次。用户还可以将自己的睡眠质量分享到新浪微博、微信等平台，分享功能使用shareSDK组件实现。

为了验证系统的准确性以及是否达到预期的性能，对系统进行了整体测试。对于算法的准确性的测试方法是选取三个测试者分别躺在放有数据采集传感器的床上，当测试者的心率/呼吸率相对稳定之后通过串口读取测试者的心率/呼吸率，与此同时进行的是通过脉搏数出测试者的心率，并通过观察测试者的呼吸情况数出他们的呼吸率。然后传感器输出的三次心率、呼吸率与测试者实际的心率、呼吸率对比。对比结果显示用该算法计算的心率、呼吸率与实际心率、呼吸率基本吻合，如表1所示。

表1心率、呼吸率计算方法准确性测试结果

对于数据传输的一致性，测试方法是通过串口读取数据采集端打包后的数据，通过观察数据连续性的标志位发现偶尔会有丢包的情况，因为通信方式采用TCP连接，考虑到是因为网络连接不稳定等其他因素导致。

3总结

本文设计的基于云架构的睡眠监测系统是面向普通家庭用户的居家式的医疗监测系统。系统利用PVDF传感器采集人体生理信号，提出了基于CSI的人体生理信号处理算法，通过算法处理得到睡眠者的心率、呼吸率、体动和呼吸暂停等参数，同时在云服务器端实现了对生理参数的接收、存储以及睡眠质量的分析等工作。系统测试结果显示算法处理后得到的心率、呼吸率与实际的基本吻合，同时与穿戴式设备相比，该系统表现出较高的性能。未来将对系统做进一步完善与改进，比如增加光照、噪声等参数的测量，为睡眠质量评估提供依据，同时完善手机端软件的功能，增加闹钟提醒等功能。

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篇10

关键词 继续医学教育 分层教学 手拉手 培训效果

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.10.022

Abstract In our hospital recently launched a small class system， hierarchical， multi way， hand in hand at the provincial level to medical education project "minimally invasive gynecologic technology theory and practice of learning class" as an example， this paper expounds the to improve the ability of clinical practice oriented to contents and the results of the reform of medical education pattern. This pattern has strong pertinence， continued good， effect is remarkable characteristics， it is worth further promotion.

Keywords continuing medical education； stratified teaching； hand in hand； training effects

1 现存问题及其对策

武汉大学人民医院妇科自2009年以来，以湖北省生物医学工程学会盆底重建分会为依托，举办了多届国家级继续医学教育项目，覆盖面广，培训学员人数众多 培训单位遍布各级医院，取得了一定效果。但是，目前我省培训教学中也存在诸如培训效率较低、学员积极性不高的问题。

从历次培训的经验积累中，我们发现导致这些问题的主要原因包括：培训方式相对枯燥、培训学员基础参差不齐、各级医疗单位存在明显地区、城乡、学科差异、继续医学教育考核方式单一，项目后期执行力即培训效果并不能得到保障等等。

针对目前存在的问题及其原因分析，武汉大学人民医院妇科自去年申报省级继续医学教育项目“妇科微创技术理论与实践学习班”以来，组织相关人员与科教处同志通力协作，针对以上问题，从学习层次、课程设置、培训形式、效果评估等方面进行了深入调研、全面分析、集中讨论，最后给出了项目的具体实施方案。

2 具体实施方案

2.1 充分调研，小班教学，简化培训流程

卫生部在继续医学教育的规定中指出，继续医学教育的原则为“遵循规律和立足国情、统筹兼顾和协调发展、按需施教并重在实效。①大部分继续医学教育模式继承传统集中授课、办培训班模式。首先由主办方确定课程题目，广泛散发会议通知或邀请函，等待学员自动报名，统计人数，统一安排住宿，登记及发放学分。这种模式明显欠缺主动性，特别对于省级继续教育项目，授课对象并不广泛，丧失了灵活机动的特点。按需施教要求对培训学员实际情况有充分了解，才能有的放矢，才能取得实效。我科自2015年申报省级继续医学教育项目伊始，充分调查了我省地市州各级医院妇科领域临床实践勘待解决的热点问题，结合我院本科室特色，选定以微创技术的拓展为目标，定位重点在于基层医疗卫生服务水平的提高。准确的定位为教育模式的改革提供了基础。

以提高临床实践能力为导向，变大课制为小班教学。以往的国家级继续医学教育项目，我们一般统一招收学员200人左右，优点为覆盖面广，但限制了教学方式，只能集中授课或远程观摩。我们本次省级继续教育项目考虑切实提高临床技能的目标，设置分期分批举办课程，分三期进行培训，限定每期学员人数不超过30人，可面对面、手把手地进行教学，可详细阐述理论，近距离现场观摩手术，体会手术指针的把握，细节设计，应急情况的处理。

以往传统模式中，培训人员的接待，场地租赁，音响设备，食宿管理等细节繁琐，往往需要科室专门分出人手处理，但以亚科为单位承办的继续教育项目，承办人员都是业务骨干，精力有限，对学员人文关怀不够，场地安排有时难免不合理。我科“妇科微创技术理论与实践学习班”只需本科室现场报名，本科室现有临床教室理论授课，符合医院无菌原则，可直接入手术室现场观摩。短、平、快的培训模式明显简化了培训流程，解放了我科接待人员，也相应解决了培训师资短缺问题，能更好致力于专业实践技能的提高。

2.2 课程设置层次分明，教学目的明确

调查显示，基层医疗单位技术水平存在明显的地域性差异，医院微创技术设备的配备与经济水平存在显著相关性。不同等级医院除了硬件方面差异，人员素质及基础知识，实践操作经验也存在很大差异。传统的集中授课方式，其课程统一，针对性不强。而本次省级继续医学教育项目，分层次招收学员，分层次设置课程，分层次设定教学目标。

按原来基层医疗单位微创技术发展情况，划分为开展较好、一般和薄弱。地市级医院多开展较好，设备较齐全，学习目标在于疑难问题的处理，高精尖手术技能的应用；部分县级医疗单位仅开展单病种，如宫外孕的微创治疗，其他病种尚不能胜任微创工作；但某些区级卫生机构甚至远远超过本地区县级医疗机构的技术及设备。另外，据文献报道，初中级技术人员往往工作更为繁忙，外出学习机会更少，相应的培训课程也更少。②

我们在继续教育过程中，立足本省，致力于妇科微创技术的拓展。因此，基础知识、基本理论、基本技能的传授绝对不容忽视。在小班制教学的基础上，实行分层教学可以达到统筹兼顾的原则。每期培训班招收不同层次学员，设置不同课程，对于基础薄弱的单位和部分初中级学员，以基本训练、普通妇科手术为主，安排微创腔镜课程的基础理论，从认识器械、基本操作训练到学习手术规范。而对于基础较好，已有一定临床实践技术经验的学员或者部分已经开展微创技术的高级技术人员，以疑难病例的处理和讨论为主要教学内容，三、四级妇科微创腔镜技术、技巧的学习为目标。做到学有所成，注重实效。同时，同批次学员因基础相近，师资配备更趋向合理，学员间交流及相互启发更为容易。

2.3 教学方式多样化

（1）医学教育具有理论与实践相互印证、相互促进的特点。单一授课重理论轻实践，不符合遵循规律、协调发展的原则。我科本项目教学方式多样化，明显提高了学员的学习兴趣。利用我院本身为微创技术学习基地的有利条件，开放基地模拟训练室，以利于基础学员学习器械的使用方法；青年医师团队面对面交流器械使用经验及基本操作技能训练体会。课程设置及教学方法既有手术器械及手术原则的视频教学，又有直接走进病房，现场分析病例，疑难杂症的处理，还有手术室近距离的现场观摩体会。本项目自报到开始，充分利用一天半的培训时间，力争取得良好的培训效果。

（2）手拉手模式为本项目教学特色。继续医学教育的培训效果难以得到切实保证是目前普遍存在的问题。为了提高基层卫生技术人员临床实践能力，我们项目设置了送教上门的环节。学员培训完毕，并不代表实践能力的飞跃，需要开展和应用，从实践中检验和学习。本项目成立各期课程主要辅导小组，定期到培训基层医疗机构与培训学员开展实际临床工作，通过这种方式，真正落实了技术的传播与应用，切实提高了培训学员的临床实践能力。

（3）充分利用现代信息技术，使教学轻松而有效。本项目课程包括QQ群、微信群的建设及应用。学习观摩的手术以录像方式可以永久保存，反复学习。理论课课件及医学技术的新进展，新业务可随时更新上传，培训学员、培训师资之间可以无障碍交流，远程会诊。解决了部分基层卫生机构和人员经费有限、交通不便的问题。自项目实施以来，双向转诊流程明显更为方便快捷，促进了基层卫生事业的发展，为危急重症病人赢得了更多的救治时间。

2.4 双方评价培训效果

改变单一考核模式，贯彻以提高临床实践能力为导向的培训方向。并有利于进一步总结和改进。

对培训效果的评估，既关系到基层医疗单位的积极性，又关系到继续医学教育项目的可持续性。既往传统评估方式以项目结束后学员问卷调查形式进行，发放问卷调查表，延续项目包括：对于教学内容需求、对教学内容的了解、学习收获、授课满意度、教学计划满意度、教材满意度、最大收获等诸方面予以评价。主要包括开阔思路、提高临床诊治能力、提高理论水平、提高科研能力、提高操作能力等5个方面。前六项均分为3个等级进行评价，包括“很满意、满意、一般”或“是、基本是、不是”或“完全了解、部分了解、完全不了解”或“很大、较大、一般”3个等级。③此方法内容全面，但依赖于学员单方面评价，从注重实效性这方面来说，稍有欠缺。本项目除了上述评价模式，增加了手拉手环节项目承担方对于微创技术推广情况的评估。评价该项目实施后妇科微创技术在基层医疗卫生机构开展情况，对临床实践能力的评价，分为“未明显提高，稍有提高，明显提高”三等级加以评估。双方评估相互补充来总结经验，有利于继续医学教育项目的可持续发展。

据本项目评估，新的教学模式在教学内容、教材安排、学习兴趣、授课教师及收获方面，均明显高于往届传统“集中授课”模式，特别是项目承办方的实践能力、推广实际情况评价方面，完全避免了学而不行的状态，落实了继续医学教育注重实际教学效果的方针。

3 结论

总结我院近期开展的省级继续医学教育项目“妇科微创技术理论与实践学习班”，采取新的小班制、分层次、多途径、手拉手教学模式，以提高临床实践能力为导向，针对性强，持续性好，有利于提高学员及培训单位的积极性，也促进了项目承担的职业教育能力及医院、科室的影响力，实现了继续医学教育双方的共赢。有待进一步研究的问题是人员数量少于传统授课模式，另外课程设置需要不断摸索更新。总之，个性化、针对性、理论联系实际的继续医学教育模式是值得开展与进一步推广的。

注释

① 谢晓恬.继续医学教育项目的改革思路与实践[J].中华医学教育探索杂志，2014.12（13）：1201-1204.