光学诊断技术范文

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关键词：故障树 定性分析 定量分析 化学氧碘激光器

中图分类号：TN305 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0132-01

1961年，美国人提出了故障树分析（Fault Tree Analysis简称FTA）法，并成功应用于“民兵”导弹系统。我国20世纪80年代引进故障树分析法，在研究和应用方面取得了许多进展。本文就故障树分析法在化学激光器中的应用进行了详细探讨。

1 故障树分析法

故障树分析法是用故障树做为工具，分析系统故障的发生地点，分析各个可靠性特征量，评价系统可靠性的方式。它的根本原则指将系统中最糟糕境遇的故障事件作为故障分析的锚点，从而顺藤摸瓜追寻造成故障的所有诱因，将其作为先头第一层事件，于是再利用这一层中的各个原因事件作为出发点，分别寻找造成所有事件发生的下一级的全部因素，循序渐进，一直寻找至所有原始的、故障机理或概率分布都是已知的因素截止。

故障树分析法流程图如图1所示。???

首先，创造故障树的目原因旨在利用创造故障树全面挖掘系统，追寻系统中的弱项未知项；对故障树定性分析旨在追寻顶事件发生的全部因素的故障模式集合，可运用在发现故障，完善使用和维护方案等；对故障树的定量分析的核心在定量计算顶事件发生可能，从而综合评价该系统的能力。

2 建立故障树

2.1 建树的基本原则

（1）严格定义故障事件，划清边界，合理简化。

（2）由叶到根，循序深入。

（3）共因事件在故障树中必须使用统一标示。

2.2 建树示例

以某化学氧碘激光器系统为例，该激光器由氯气供给分系统、碘供给分系统、氦气供给分系统、氧发生器分系统、光学谐振腔、压力恢复分系统及控制分系统七部分组成。以激光器“激光器功率失常”作为顶事件，经过层层分析，得到代表各种故障形式的底事件。图2为化学氧碘激光器功率失常故障树，由图2可知共有15个底事件，用X1，X2，……，Xn表示。

3 应用故障树进行定性及定量分析

3.1 定性分析

故障树定性分析首先求出故障树割集，所谓割集是能够使顶事件发生的底事件的集合，当这些底事件都出现时，则顶事件肯定出现。若割集中的任何一个底事件不被激活，顶事件就不出现时，则该割集称为最小割集。

采用下行法找出图2的最小割集为X1，X2，X3，

X4，X5，X6，X7，X8，X9，X10，X11， X12，X13，X14，X15。

由图2可知，15个底事件中任一个发生都将引起激光器出光功率失常。

3.2 定量分析

定量分析是根据各个底事件发生的概率，计算系统故障树顶事件的发生概率。

通过对该化学氧碘激光器的跟踪实验，收集一定数据，得到各底事件X1，X2，……，X15的发生概率P1，P2，……，P15分别为：

未给出具体概率的底事件发生概率很小，可忽略。按式（1）计算顶事件发生的概率：

P=1- （1）

计算得出该化学氧碘激光器激光器出光功率失常发生的概率为4.17%。

4 结语

综上所述，故障树分析法直观性强，能把系统的故障与其成因形象地表现为故障因果链，反映出系统的相应关系，从而查找系统的弱项部分，并分析出系统的故障概率，可为评价和改善化学激光器设备的可靠性、提高工程化应用水平服务。

参考文献

[1] 朱继洲.故障树原理和应用[M].西安：西安交通大学出版社，1981.

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【关键词】 显微镜检验技术；基层；检验科

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2013.11.816 文章编号：1004-7484（2013）-11-6794-02

显微镜是基层检验科工作中常用设备之一，是临床诊断及生物学检查的重要检测器械，对疾病临床诊断具有重要指导意义。本文将对2012年2月――2013年2月期间我院进行治疗患者的新鲜晨尿80份作为研究对象，对比显微镜检验技术和全自动尿沉渣分析仪检测结果，其宗旨为加强显微镜检验技术在基层检验科的应用提供数据依据，现将结果报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选择2012年2月――2013年2月期间我院进行治疗患者的80份新鲜晨尿（血尿）20ml作为研究对象，且均经肾脏病理检查确诊为肾小球血尿。

1.2 方法 对所采集的新鲜晨尿平均分为两个试管，一试管采用UF-100全自动尿沉渣分析仪，并严格参照操作说明书进行检验，另一试管采用光学显微镜检验技术检验，具体操作如下：将标本采用离心机，以1500r/min速率离心5min后，去除上清液，取底部0.2ml带沉淀的液体，将保留液充分摇匀后均匀涂片镜检，高倍镜下将RBC和WBC分为20个视野进行观察，以平均数为统计量，低倍镜下对管型分为10个视野进行观察，以平均数为统计量。双人双盲法计算平均值，尿液标本在收集后2h内检测完毕。

1.3 观察指标 观察对比两组检验方法对红细胞形态检验结果及与肾脏病理的符合情况。

1.4 评价标准

1.4.1 UF-100全自动尿沉渣分析仪检测 参考Hyodo提供的参考标准：①非肾小球性血尿，80%红细胞前前向散光射强度（FSC）≤84ch，呈均一性红细胞；②肾小球性血尿，FSC≤126ch且84ch，呈非均一性红细胞；③混合性血尿，FSC介于两者之间。

1.4.2 显微镜检测 镜下血尿为每高倍视野均可见≥3个红细胞。①肾小球血尿，畸形红细胞80%，呈非均一性红细胞；③混合性血尿，介于两者之间。

2 结 果

全自动尿沉渣分析仪和光学显微镜对80份血尿标本进行检验并与肾脏病理比较，其光学显微镜肾小球血尿检出率为83.75%，明显高于全自动尿沉渣分析仪的67.5%，两种检验方法比较差异具有统计学意义，P

3 讨 论

随着医疗技术进步，先进检验设备逐渐应用于检验科，其自动化水平高，可简化操作流程，降低检验污染率，快速有效为临床提供检出结果，但因受干扰物等因素的影响，可能会出现假性结果或漏检，而应用光学显微镜检查，因其观察检验标本具有直观、简便、特异性好等优点，可显著提高检出率，具有较高临床检验价值。

本文研究中，收集临床数据资料作为加强显微镜检验技术在基层检验科应用的依据，分别采用全自动尿沉渣分析仪和光学显微镜对80份血尿标本进行检验并与肾脏病理比较，其光学显微镜肾小球血尿检出率为83.75%，明显高于全自动尿沉渣分析仪的67.5%，结果提示，全自动尿沉渣分析仪对血尿标本检查起到筛查作用，而显微镜检查相对来说才是“金标准”。尽管显微镜检查操作繁琐且操作要求较高，但临床检出率较高，为此临床应加强显微镜检验技术在基层检验科的应用，进一步提高检出率。

由此，本文将加强显微镜检验技术的临床应用体会总结如下：①加强对显微镜技术的重视，基础检验科检验人员应正确认识显微镜技术在临床诊断中的积极临床意义，由于显微镜下形态学涉及血液、体液、微生物学及免疫学，为此工作人员应熟悉掌握检验医学各个亚专业及特点，如对高菌群失调引起的腹泻诊断中，显微镜下直接涂片后即可做出初步诊断，并将分泌物进行培养检验，即可发现致病菌株，对临床针对性用药具有重要临床价值；②摒弃对显微镜检验消耗时间、人力、精力的错误观点，使其认识到显微镜检测阳性细菌结果明显并其他先进仪器检测更为准确等优点，定期开展显微镜临床应用知识培训，正确引导使用显微镜的技巧，积累工作经验，以此加强检验工作人员的业务能力及检验技能，并提高显微镜检验准确率；③医院及检验科领导加强对检验科质量监督，要求检验人员严格遵守显微镜检测流程，对全自动尿沉渣分析仪等先进仪器检验后，再应用显微镜技术复查，确保检验结果准确性，为临床诊断及治疗提供理论支持。

综上所述，显微镜检验技术是基层检验科不可缺少的重要检验工作环节，积极加强显微镜检验技术的应用，促进科学、规范化显微镜检验，对提升医学形态学检验水平有重要的临床价值。

参考文献

[1] 陈雪，王帅，翁亚光，等.基层卫生院政府配送设备使用情况及影响因素分析――以重庆市基层检验科为例[J].现代预防医学，2011，13（01）：147-149.

[2] 潘秋亚.显微镜下尿液沉渣的临床检验分析[J].健康必读（中旬刊），2013，6（1）：183-185.

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【Abstract】 Objective Exploring the value of multimedia micro-imaging technology in the diagnosis of acute leukemia， improves the clinical diagnosis of acute leukemia.Methods Using multimedia micro-imaging technology and conventional microscopy ，comparative observed acute leukemia bone marrow smears and peripheral blood smear. Results By comparing the results of conventional direct observation under microscope， microscopic imaging technique observed the multi-media images are much more intuitively and clearly than conventional eyepiece directly observed. Conclusions Multimedia micro-imaging technology is much greater practicality and superiority than the traditional examination， and provides a more effective detection method for the diagnosis of acute leukemia.

白血病是造血干细胞克隆性疾病，是一组高度异质性的恶性白血病，严重威胁着人们的身体健康。急性白血病因分型不同，采用的治疗方案也不同，疗效和预后也不同[1]。急性白血病的诊断除依据临床症状体征与血象外，骨髓细胞形态学检验是诊断急性白血病的主要依据和必要检查。但是由于多种原因，导致白血病漏诊、误诊的现象时有发生。因此本文通过多媒体显微成像技术在骨髓细胞学检验中的应用，提高急性白血病的正确分型，从而更好的为白血病的诊断、确定治疗方案、判断预后、观察疗效服务。

1 对象与方法

1.1对象：选取56例临床患者的骨髓片及外周血涂片进行观察。器材：大众世纪DZ-510多媒体显微成像仪；XSP-2CA双目普通显微镜;瑞氏-姬姆萨复合染液；玻片等。

1.2 方法：（1）骨髓涂片：取有骨髓小粒部分，制备厚薄适宜、染色良好的骨髓涂片，同时做外周血涂片。（2）染色：采用瑞氏-姬姆萨复合染液进行骨髓涂片染色。（3）显微镜检查：严格按照先低倍镜视野后油镜观察的步骤，分别用双目普通显微镜及大众世纪DZ-510多媒体显微成像仪进行骨髓细胞形态学分析。

2 结果

2.1屏幕图像与镜下视野基本形态无异

通过与普通光学显微镜下的视野进行对比观察，多媒体显微成像分析系统可以清晰无损实时的显示图像，与镜下观察的视野基本形态无异，只是放大倍数增大。

2.2屏幕图像比普通显微镜下的更加生动化化、清晰化

通过采集装置（数码CCD摄像头）获取的图像更加生动、形象、直观、动态的反映在显示器上，使检测者更方便、清晰地观察、诊断采集图像，甚至在高放大倍率的条件下，能看到在普通光学显微镜下难以观察或观察不到的图像。

2.3能更快速、更准确的观察骨髓片及外周血涂片

普通光学显微镜因受其放大倍率的限制，致使对骨髓涂片难于作出快速、准确的判断分析。多媒体显微成像技术中的屏幕图像更易于观察，比镜下目视更方便、更快捷，而且更有利于多人对血液病进行共同分析判断。

转贴于

2.4对疑似患有血液病患者的骨髓涂片进行存储、管理、传输

多媒体显微成像分析系统不但能进行屏幕图像观察，更弥补了普通光学显微镜所不具有的存储、管理、传输功能。它既可以建立大容量静态图片库，可以无限保存采集下来的骨髓涂片和外周血涂片诊断结果，也可以通过图像存档与传输系统与医院信息系统、个人健康档案等联网，实现复杂的查询和全方位的统计，实现网络远距离传输，进行及时的会诊和诊断疾病

2.5多媒体显微成像技术的应用缓解了检验工作者的眼疲劳

作为检验工作者，首先，持续的镜下目视工作，易使睫状肌和眼外肌处于高度紧张状态，导致睫状肌痉挛，调节不能放松，引起眼干、眼涩、眼酸胀，视物模糊甚至视力下降，还会引发和加重各种眼病；再者，神经高度紧张会使眼睛发胀，视神经功能慢性减退，直接影响着检验工作者的工作与生活。屏幕图像的直观化、清晰化解决了普通显微镜难以观察或观察不到的现象，不但提高急性白血病的正确分型，更缓解了检验工作者在繁杂工作中的眼疲劳。

3 讨论

合理使用多媒体显微成像技术，首先要充分认识多媒体显微成像技术在急性白血病诊断过程中只是一种辅助工具。改进骨髓及外周血涂片和染色技术，增加检验设备是提高白血病临床诊断率的重要因素，但最关键的因素还是提高医务人员的业务水平和自身专业素质。各类白血病的诊断主要依据实验室血液和骨髓象的分析，为得出准确的结果，要求临床检验人员应当熟悉各种急性白血病的临床表现特点，熟练掌握仪器性能、操作规程，检查血液分析结果时才能做到全面、细心，才能及时发现白血病细胞，才能更好的判断结果、分析结果、诊断结果，从而提高急性白血病的临床诊断。

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激光在生物组织中的传输规律由其光学特性决定。描述组织光学特性的参数有吸收系数μa、散射系数μs、散射各向异性因子g和折射率noμa和μs(单位为mm-1分别表示组织中光子路径长度增量dz内吸收和散射所导致的辐射能量损失速率,表述为dΦ/dz。对于近红外光,生物组织为典型的混沌介质。组织中的吸收源于自然生色团如血红蛋白、肌红蛋白中的血红素和胆红素,线粒体呼吸链中的细胞色素、黑色素,以及光动力治疗中所引入的外源性生色团如光敏染料等。组织对光子的散射源于折射率的不连续性。在600～1300nm波段,软组织(如脑、肺、肝、皮肤)的典型光学参数为μa=0.01～1mm-1,μs=10～100mm-1。μt=μs+μa表示总作用系数。平均自由程(meanfreepath)mfp=1/μt,为每次散射或吸收事件发生前光子历经的平均距离,一般为10～100μm,尽管其平均自由程较小,但在组织中的注入还是比较深的,其原因一是所发生的相互作用大部分为散射事件而不是吸收,二是散射的高度前向特性,因此光子尽管经历了多次散射,仍能继续在组织中深入。散射作用可以用散射角分布S(θ)来表征,其中θ为单次散射事件发生后光子的偏折角。在大多数情况下,对S(θ)的详细描述并不重要,通常用各向异性因子g=<cosθ>来代替,它表示散射角的平均余弦值。在600～1300nm波段,大多数生物组织的典型g值为0.8～0.95[1～3]。除在光通量空间分布变化很大的、靠近边界和源的区域外,一般来说散射各向异性的细节并不重要,因而μs和g可简化成单一的传输散射系数μ′s=(μs(1-g)。激光在组织中的注入也可由有效衰减系数μeff(mm-1)或其倒数即有效注入深度(mm)来表述。基于传输理论有δ=1/μeff=1/3μs[μa+μs(1-g)](1)混沌介质内光的空间分布既依赖于介质的光学特性和结构[4],又与辐照光束的入射角度和光束直径有关。大直径光束垂直入射到半无限的介质样品时,在远离边界处,光通量沿中心轴向注入深度呈指数衰减。在入射表面下深度z(z>δ)处,Φ(z)=Φ0k•exp(-z/δ)(2)其中Φ0为辐照度(W/cm2),k是无量纲系数,大小取决于后向散射,注入深度δ表示通量减小1/e时光子传播的深度值。

2测量方法及理论依据

我们可将介质光学特性参数的测量方法分为直接和间接两类。非散射的透射测量[1]、有效衰减测量[5]以及单次散射相函数的角测量(Goniopho-tometric)[6]等为直接测量方法。在直接测量中,对总作用系数μt的测量依据LambertBeer定律,即μt=-1tlnTC(3)其中TC表示非散射透过率(unscatteredtrans-mission),t为样品厚度。其测量结果与光束几何形状、样品特性、探测方案和边界的多次反射等因素有关。这种测量方法实现起来较困难。因为存在分离轴向散射光和非散射光的问题。利用填隙式探测器测量辐射通量的变化率可获得有效散射系数(μeff)或有效注入深度(δeff=1/μeff)。这种方法较常见。但光纤探测器必须定位在被辐照样品的光漫射区域内,并远离光源和边界。在间接测量方法中,其理论模型源于光散射理论。间接测量又可进一步分为迭代(IterativeIndirectMethods)和非迭代(NoniterativeIndi-rectMethods)两类。在非迭代方法中,要求光学参数与被测量量间简单的对应关系,即光学参数与被测量量之间的函数关系是显含的。KubelkaMunk模型就是一种非迭代的间接测量方法[7]。根据KubelkaMunk理论有,Skm=2Rdt•x•ln[2-[(1+R2d-T2d)-x]2Td]Akm=[(Rd-1)2-T2d]2RdSkm(4)X=[(Rd+1)2-T2d][(Rd-1)2-T2d]由漫反射率Rd、漫透射率Td和样品厚度t的测量结果可计算KubelkaMunk吸收系数Akm和散射系数Skm。再结合LambertBeer定律,可进一步求取传输系数μa、μs和g。介质光学参数的非迭代间接测量方法还有诸如脉冲光热辐射测量(PPTR)、光声测量等。间接迭代法中光学参数与被测量量间的函数关系是隐含的[8]。只有在计算的反射和透射值与被测量值匹配时,才能迭代求出光学参数。这类方法使用起来很麻烦,但所依据的理论模型比非迭代法完善,而且是非破坏性的。与非迭代法不同,迭代间接测量法中可使用传输方程的复杂解。如漫射理论、MonteCarlo模拟等。一般来说,只要测量到总反射率Rt和透射率Tt,就能求出μa和μs(1-g)[13]。进而由测量到的非散射透射率或相函数确定μa、μs和g的值。综上所述,介质光学特性测量方法与入射光、样品和模型的关系可概括如表1所示。

3测量误差的来源

虽然介质内光通量的空间分布主要由吸收和散射决定,但介质折射率n在非匹配边界如空气—介质界面附近起着很重要的作用。在反射测量中存在如下两种表面效应:①表面折射率的不匹配使得外部入射光束的镜面反射率Rsp增加。非偏振光入射到平滑表面时,Rsp=(1-n)2/(1+n)2,当n=1.38时,Rsp为0.025。镜面反射的这部分光子没有被介质内部“调制”。因此这部分光子可提供关于表面粗糙度和介质折射率的信息,但不能反映介质内部吸收和散射的信息。②介质内存在很重要的光子内反射传输,并以某一倾角逸出介质—空气边界。内反射通常要反射大约50%的光子,并逸出介质表面,因而减少了介质中可测量漫反射光子的逸出[9],倾斜反射的光子更易停留在介质表面附近,故对次表面的通量变化有很大贡献。文献[10]讨论了生物组织折射率对内反射的影响。表面粗糙度对内反射的影响可参见[11]。在650nm波长处测量到的软组织折射率范围为1.38～1.41(水的折射率为1.33),脂肪的折射率为1.45。从上一节有关测量方法的讨论中可看出,影响光学特性参数测量误差的因素包括:1)被测介质样品所处的环境条件,对生物组织即为其生理条件;如水合程度,一致性,外形的易变性,冰冻—非冰冻状态,在体—离体,固定—不固定,样品切片的表面光滑程度等;2)辐照光束的几何形状;3)边界折射率匹配—不匹配;4)填隙式探测光纤相对于光源光纤的方位;5)传感光纤的数值孔径;6)光探测器的角度分辨率;7)前向散射光与非散射光的分离;8)理论模型。在比较不同报道所测量的光学参数时需要重点考察这些因子。目前,不同介质光学特性的研究已有大量报道,但其结果大都是依据辐射传输理论并进行各种近似后获得的。由于在①模型假设(例如散射的各向同性或异性、边界的匹配与否),②测量技术,③实验装置,④定标方法和⑤介质不均匀性等方面存在很大差别,我们在选用光学特性参数时,必须先对其实验方法和模型的准确性进行考察。

4医学应用

混沌介质的再发射光谱(漫透射与漫反射光谱)不仅与介质吸收特性有关,而且与介质的光散射因子有密切关系,不同介质具有不同的光学特性。因此,介质光学特性的测量方法可用于确定介质的特征和结构,这实际上就是生物组织光谱诊断测量技术的基础。例如,在“治疗窗口”600—1300nm波段,随生物组织类型不同,(2)式中的k值为2—4,δ为1—5mm。光通量降到Φ0/e时的深度为δ[1+ln(k)][4]。实验研究表明[3],g与波长无关,μs随波长的增加略有减小,吸收系数μa呈现很强的光谱特征。在可见光区,吸收与血液容量及含氧状态、其它色素的含量等有关。在600～700nm,注入深度增加很快,因为血红蛋白的吸收减小,而在更长的光谱区,其注入深度增加缓慢,几乎是常数[12],不过由于水的吸收,在960nm附近有一小的凹陷。我们用MonteCarlo方法,对激光作用下生物组织的再发射光谱及其与组织光学特性之间的关系进行了深入研究[13],结果表明:在稳态情况下,总漫反射率Rd与N′=μs(1-g)/μa具有对应关系,有效注入深度δ(见(1)式)是漫射光的径向分布Rd(ρ)的函数。因而从Rd和Rd(ρ)的测量结果可以推知μa和μ′s。组织的光学特性参数μa、μs、g和n对再发射光谱的分布都有影响。由于不同生理病理状态的生物组织具有不同的光学特性,如正常肌肉组织,μs=395cm-1,μa=0.1cm-1,g=0.7,而肿瘤组织的典型参数μs=271cm-1,μa=1.0cm-1,g=0.98。因此所测量的再发射光可反映被辐照组织的代谢生理特征乃至其结构特征。对激光作用下,组织再发射光的测量原理及其医学诊断上的应用研究就是组织诊断光谱学的内容。前面已经提到,迭代间接测量法是非破坏性的,若已知组织的光学特性参数,利用迭代间接测量法就可实现对组织的诊断,它具有如下优点:(1)测量结果与组织的热学和机械特性无关,(2)能反映组织的吸收和散射特性,甚至折射率,(3)非破坏性,(4)可以按多种方式(表面、内腔)应用于临床,(5)含有深度信息和空间定位的能力。组织诊断光谱学在临床上的应用有如下几个方面:观察脑、肌肉和其它组织器官中存在的内源性生色团,如血红蛋白、细胞色素等;利用光纤监测血液中氧含量及其相对变化;对组织中癌块的空间定位;根据视网膜或大脑皮层的漫反射光谱监测其代谢过程或活性的变化等。实际上,组织的光学特性不仅决定了激光在被辐照组织中的空间分布,而且也反映了激光医疗作用(如激光外科、光动力治疗等)中的生物效果。我们对影响激光生物作用的因子进行了全面研究[14],结果表明:组织的吸收和散射对光能沉积区有决定性影响,而激光生物作用(热作用、光化学作用、光机械作用和激光生物刺激作用等)都是在光能沉积区内完成的。高能激光作用下,光学特性参数随时间的变化使得激光生物作用效果也是动态的。

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【关键词】 光学相干断层扫描；青光眼；高海拔

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2013.08.785 文章编号：1004-7484（2013）-08-4758-02

1991年David Huang博士等[1]首次提出光学相干层析成像技术（OCT）这一概念，并成功地将该技术应用在人眼视网膜的显微结构和冠状动脉壁成像。与传统的医学成像技术比较，OCT以光作为能量载体，其成像技术具有实时在线、安全无损、结构简单、价格低廉等特点。更为重要的是，OCT由于是利用宽带光的低相干性，层析效果明显，纵向分辨率可达微米量级[2]，这是传统的医学影像难以实现的。青海省地处高原缺氧地带，因气候、工作环境、电子工具易导致各种眼部疾患，所以根据临床症状运用光学相干断层扫描（OCT）检查高海拔地区的青光眼患者可提高检出率。

相干光断层扫描成像（optical coherence tomography，OCT）是一种高分辨率的活体组织断层成像技术，操作安全、简便，目前已成为多种眼底疾病主要的随访检查手段。OCT是医学影像技术领域内较晚出现的检查技术，因其所具备非接触性、非侵入性、高分辨率等优点，一经问世便得到广泛应用。OCT探测的是光的反射，利用波的干涉原理，使用近红外光源作为探测光，不仅使被检者的耐受性得到了提高，它还能够穿透部分对可见光来说是混浊或不透明的介质进行检测，在OCT图像上根据不同组织的不同反光性呈现出不同颜色：视网膜内界膜（retina inner limiting membrane，ILM）、神经上皮层（retina neuropil helium）、色素上皮层（retinal pigmente pithelium，RpE）和部分脉络膜毛细血管（core capillaries/chroid）形成红色反光带；神经上皮层间呈不均匀的黄绿相间色带；光感受器层变为暗蓝色；脉络膜反光带呈逐渐稀疏，变淡的蓝色。因此OCT技术的出现为我们研究活体视网膜断面的组织形态结构提供了良好的条件，提高了检出率，为眼部病变的诊断提供了较为准确的诊断依据。

目前，应用最广泛的是对视网膜的检查，OCT影像技术对眼内结构进行断层扫描，为临床诊断提供重要的信息。青光眼是一组以视神经萎缩和视野缺损为共同特征的疾病，病理性眼压升高是其主要危险因素。随着病情进展，可进一步出现不可逆的视盘凹陷、萎缩，其防治的关键在于早期检测、早期诊断、早期治疗。目前认为视野缺损是青光眼诊断的金标准，然而有研究表明，青光眼患者在临床上检测到视野缺损时，视网膜神经纤维层（RNFL）已缺失40%-50%[3]。因此，早期发现RNFL缺失对诊断早期青光眼十分重要。所以检查中的操作及心理护理非常重要，现将用OCT检查的有关应用和护理体会总结如下：

l 资料与方法

1.1 一般资料 在青海省中医院的门诊和住院病人共116例232只眼进行应用OCT检查，男54例、女62例、年龄8-73岁。排除既往眼有手术史、视神经视网膜疾病史和糖尿病史。

1.2 方法

1.2.1 一般检查 首先用0.5%托品酞胺眼水散瞳，患者取座位、下领置于领架上、调整被检查眼位置，被检查眼注视可采用内注视和外注视。在监视器屏幕上可以对患者的注视性质及聚焦情况进行判断，将扫描指示线移动到被检查部位进行纵向、横向及不同角度的斜线扫描。对所有患者均进行视力、综合验光、裂隙灯、眼压、检眼镜和房角镜检查。

1.2.2 视野检查 采用Humphrey750-i型全自动视野计（美国Zeiss公司）的30-2程序检测。符合以下条件者则认为检查结果可靠；固视丢失

1.2.3 OCT检查 采用RTVue-100OCT青光眼程序测量，以三维视盘扫描色素上皮止端修订操作者描绘的盘缘轮廓线以精确标定视盘为界，检测以视盘为中心直径约4mm范围内16个区域的平均厚度和视盘相关的各形态参数。用OCT测量神经纤维层时，选用环形扫描，可选择3.0mm，3.38mm，3.46mm直径范围进行扫描，一般认为选择3.4mm左右圆周的扫描直径所获得的资料重复性较好，包括了这一区域较多的神经纤维层，也可避免视边缘和靠近视的盘周萎缩[5].

1.3 检查参数 扫描深度为2mm、后极部视网膜检查一般采用水平或垂直扫描、视盘周围神经纤维层厚度测量选择直径为3.46mm的周围进行扫描。水平扫描从左到右、垂直扫描从下到上、环绕视扫描图像展开（直径为3.46mm）从9：00到9：00成水平线，显示器可在2.5秒内显示扫描图像。选择清晰、典型的获得伪彩色图像储存于计算机内备查、浏览。

2 护理体会

2.1 检查前的护理

2.1.1 心理护理 患者因疾病以及对OCT检查不了解等原因，在检查前，护理人员应向患者讲解OCT检查的目的、安全性及可靠性等。大多存在焦虑、恐惧等不良情绪。检查前护理人员热情、耐心的向患者解释检查目的及注意事项，告知检查的无痛、无刺激、无不良反应性及无害性，多与患者及其家属沟通，提供疾病治疗和护理的相关信息，以减轻患者的不良情绪，消除患者对特殊检查抱有的不同程度的紧张、担心、恐惧等心理，使其做好充分的心理准备，积极配合完成检查。使其以积极的心态配合检查和护理[6-7]。

2.1.2 充分散瞳 散瞳前详细询问病史，常规到测量眼压，眼压正常者方可散瞳，以免诱发或加重其他疾病，如青光眼、高眼压等。用复方托吡卡胺眼药水滴眼，1次/5min.共2次，使瞳孔散大5mm-7mm。

2.2 检查中的护理 在电脑中输人患者信息，以便随时查阅及随诊对照观察之用。嘱患者取舒适坐位，保持头位不动，检查中尽量不要频繁眨眼，以免影响扫描，显示器在2.5秒内显示扫描图像，选择记录清晰、典型的为彩色图像储存于计算机内备查。年幼及年老体弱者，如记录时间过长受检查者不易耐受，配合不佳.会影响记录效果，中途可适当休息.再进行检查。

2.2.1 对于闭角型青光眼的患者或存在闭角型青光眼潜在危险因素的患者，应在检查前控制好眼压或注意眼压的监测，避免因检查前散瞳导致患者眼压升高，导致青光眼急性发作。

2.2.2 在进行OCT检查前，向患者讲解OCT检查的相关知识，消除患者紧张情绪，做好心理护理。

2.2.3 在进行OCT检查前，患者需要充分散瞳。通常临床应用复方托吡卡胺眼药水散瞳，待瞳孔充分散大方行检查。

2.2.4 患者进行检查时，需将下巴置于下巴托上，采取内注视（即患者检查眼注视镜头内的注视点）或外注视（即患者非检查眼注视镜头外的注视点）的方法。在检查前指导患者进行注视方向的练习。

2.2.5 检查后瞳孔尚未回缩，应指导患者带太阳镜或粘贴眼垫给予遮挡，避免外界光线过强使患者感觉不适。

2.3 检查后的护理 检查结束后，告知患者瞳孔散大后视物会模糊、畏光5h-6h才能恢复正常。同时根据不同的疾病做好卫生宜教.使患者对自己的疾病有必要的了解，初步掌握一些疾病预防及自我护理的知识。

3 讨 论

OCT扫描速度可达20000-40000次每秒，轴向分辨率≤5μm，显著提高了活体对视网膜内部细微组织结构进行辨别的能力[8]。OCT是一种高分辨率的横截面断层扫描影像学检查方法，可客观、定量地测量RNFL厚度和黄斑厚度，且测量的准确性高、可重复性好。OCT可反映黄斑区解剖结构特点：黄斑的视网膜内层逐渐变薄，形成倾斜面至中心凹底部，中心凹部位视网膜特别薄，其厚度约0.13mm，此外，只有外核层，而缺少其他核层[9]。OCT测量的大部分视盘参数在正常人和青光眼患者间差异均有统计学意义，且对早期青光眼患者诊断的敏感性和特异性较好。OCT可提供有关视盘的消息，通过不同角度的切面，可提供有关视盘、视杯及视沿的相关信息，同时环绕式扫描可以对不同象限的RNFL进行定量测量，未发现早期的RNFL缺损提供帮助。早期，视网膜神经纤维层初限局限性变薄，这种改变是细微的，但却是青光眼早期特征性改变，所以检测视网膜神经纤维层缺损是青光眼早期诊断的一个特异性的敏感性较高的指标。OCT能精确测量视网膜神经纤维的厚度，能显示青光眼早期的视网膜神经纤维层的变化，准确性高，可重复性好，在青光眼早期诊断中有重要意义。

先进的医疗技术需要介入护理同步跟进。因此，护理人员应主动学习OCT技术的理论知识，了解其工作原理，以做好检查前的各项准备工作及检查过程中与医生的配合，从而最大程度减轻患者的不适感，保障患者顺利完成OCT检查。

参考文献

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篇6

关键词： 光学设计； 红外变焦； 折/衍混合

中图分类号： TN 21文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.03.007

引言

变焦距光学系统是指焦距可在一定的范围内变化，而在变焦过程中像面位置保持不动、相对孔径基本不变，并且在变焦过程中像质保持良好的光学系统。连续变焦的红外光学系统不仅可兼顾大视场搜索和小视场瞄准跟踪的要求，而且还可以解决两档或多档镜头由于视场切换，在短时间内对快速运动的目标丢失这一缺陷。红外技术在医疗、工业方面等也得到了广泛的应用。它可以发现人体温度的微小差异，因而可用来诊断与体温有关的许多疾病。在工业方面，可用于工业热故障探测、热能耗散、无损检测等领域。所以设计红外变焦镜头具有一定的现实意义[1]。

2.3设计结果分析与像质评价

由于该系统的变倍比不大，并且考虑到尽可能小的光学系统筒长，因此采用负组补偿的结构型式为宜。对于后固定组，它主要是为了校正系统的像差。这里应用两片透镜，类似于Petzval物镜的结构型式。这样做有两点好处：（1）第4片透镜的通光口径较大，为了让光线逐渐会聚，所以用两片正透镜。为了避免入射光线在透镜表面的入射角过大（入射角过大，系统的像差不好校正），所以第4片透镜和第5片透镜间距相对较大。同时，第4片透镜与第5片透镜的光焦度分配要合适。（2）第5片透镜的作用类似于场镜，放在像面附近。它具有校正场曲，平衡系统像散的作用。

与可见光波段的材料相比，红外材料的透过率略低。同时要考虑材料对光线的吸收，所以尽可能减少透镜片数是很有必要的。通过合理使用非球面和衍射面，能减少透镜的片数，并且对像差校正也有好处，进而使整个系统结构简单、紧凑。

最终优化得到的长波红外连续变焦光学系统的结构示意图，如图1所示，依次为短焦位置、中焦位置和长焦位置，系统总长209.5 mm，后工作距离10 mm。光学系统在各个孔径处的球差和位置色差，如图2所示。由于系统引入了衍射面和非球面，可以看到在球差和色差得到很好校正。

3结论

设计了工作在8～12 μm波段折射式红外连续变焦光学系统。该系统仅由5片透镜构成，采用负组补偿的型式。在变焦过程中相对孔径不变，F/#为1，系统变倍比为3∶1，焦距50～150 mm，光学筒长209.5 mm。该系统仅使用锗这一种材料，通过引入偶次非球面和衍射面，从而使系统结构简化，并提高了成像质量。系统在空间频率为20 lp/mm 处，各个视场的MTF均在0.5以上。单点金刚石车削的加工工艺已经成熟，非球面及衍射元件可以很好地应用在红外光学系统当中。该光学系统可以广泛应用于前视红外系统及红外扫描成像系统中。

参考文献：

[1]陈津津，赵劲松.一种紧凑型折射式红外搜索/跟踪光学系统设计[J].红外技术，2008，30（5）：279-282.

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[6]王肇圻，张轶楠，傅汝廉，等.折/衍混合 Petzval光电摄像物镜设计[J].光学精密工程，2005，13（1）：1-4.

篇7

用于生物识别虹膜扫描，自动对焦为可变距离内快速捕获信息提供了一个快速增长的领域，并更快速、更少的检测失误，且具有很高的准确性。随着DNA分析、流式细胞仪术和其他先进的医疗诊断中显微射流技术的进步，运动系统响应需要精确校准的光学系统，并有能力将光线聚焦到探测器或图像传感器进行分析。

工程挑战

“生物虹膜识别有几个些技术方面的挑战，需要解决通过识别虹膜成像有足够的像素并支持算法来匹配虹膜到一个已知虹膜的数据库中。”Dan　Viggiano，New　Scale科技的商业发展部的副总裁，在一次采访中说道，“出现横跨虹膜的最低基准限度至少是200像素，但是这些像素还要在焦点上，以便生成图像质量必须要符合算法来实现零真假鉴别。”

Viggiano说，实现这一目标的重点，系统需要解决比过去需要的更精细的聚焦深度的图像，来满足更多功能和强大的应用程序。有必要设计光学系统，不仅要能解决图像更窄的聚焦深度，而且也要能调整透镜系统创建一个解决方案来满足这些对于高分辨率定位和高分辨率图像质量的需求。

次要的问题是，主体不总是会充分配合的，而且可能无法正确解释摄取图像的命令。当系统能够光学聚焦在这样一个窄景深的高分辨率上，该系统可以在较长范围内发挥作用，Viggiano告诉我们，“这不仅促进了便携式系统的开发，而且还让更多的主体更加人性化。他们可以站在一定范围内，仍然是必要的距离内捕获虹膜并解决识别。”

New　Scale技术公司为这些应用提供了一个最佳的解决方案，不仅包括高分辨率定位要求，也包括在镜头上精确运动（低尖和倾斜），以及出色的重复性。他们的技术能够快速聚焦光学系统，因此，有了更快的虹膜分辨和主体识别。除了高精度和分辨率，在如此小的封装范围内最大限度的应用使得这种技术在手持便携设备、点对点服务领域以及应用中主置不可严格控制的项目中具有优势。

New　Scale的生产已就绪，微动模块都是基于其专利的压电电机和相关的微动技术。通过于领先的传感器和镜头供应商合作，他们能够从产品开发到大批量生产都提供完整的解决方案。

微流控光学系统

“从高水平来说，微流体应用程序正试图实现同样的生物识别系统。”David　Simpson，New　Scale销售和营销的副总裁，说道：“从宏观角度上说，DNA分析、识别和病原体、其他环境污染物的医学诊断等应用是非常大的分析需求，昂贵的以实验室为基础的系统需要训练有素的个人进行样品制备、测试和分析。”

总体设计目标是减少机器的尺寸和复杂性，降低每个测试成本都低于1000美元，并减少测试所需的时间。仪器制造商正试图提供便携式设备，满足尺寸足够小，具有成本效益，可以被部署在偏远的外勤地以及个人医生办公室和法医实验室等条件。

“我们的目标是避免把这些样品送回测试中心的可能。但是为了做到这一点，系统需要开发一个进流程来处理样品，而不是需要训练有素的科学家，且是能够负担得起的。这就是引进微流体芯片的原因。”Simpson告诉我们。

微流体技术是使用墨盒来处理样品，系统可以预先打包化学过程，实现有效地处理样品。这些微流体芯片提供可满足这些新设计目标的可能性。

“然而，，微流控制芯片也挑战了墨盒的功能。因为墨盒是一次性的，所以运作良好；它消除了如何处理样品的问题，只用一个小仪器箱就可以。”Simpson说，“但在墨盒中也有小的机械变化和偏差，问题是如何使仪器与微流体通道对齐。从本质上讲，应用程序是对准和集中光学系统与微流体通道来允许对样品进行精确分析的。”

通过更小、更便宜、更自动化的设备，精确微动系统让这些新技术可由一技术人员在更快的时间内进行测试。在行程范围内，提供高分辨率的微定位能力可以使系统对齐光源的通道，并有效地将光线聚焦到传感器和探测器。即使与使用的墨盒有偏差，系统也能够在样品上实现所需要的快速对准和聚焦。

Simpson说：“除了小巧、精确、高分辨率的运动能力的要求外，这项技术的另一个方面是迅速普及和作为智能系统推动客户快速商业化这些产品。”

闭环控制算法和智能电子都内置于模块本身，它一直是价值主张的一部分，但是越来越多的科学家而不是闭环控制专家，来使用这些系统。“通过实施一个智能系统，我们可以实现运动和位置控制，通过使用严格控制的闭环系统、高分辨率编码器和内置的微处理器。客户可以不需要运动控制专家了。”他说。

New　Scale的M3-F对焦模块都是可配置的、完全集成的闭环致动器。这样的设计是为了方便替代定焦镜头持有装置而不增加系统尺寸和重量，并且提供低功耗的需求，这是手持和便携式系统的理想选择。生产就绪模块给开发人员提供简单工具包，允许工程团队评估电路并在几分钟内启动和运行。

模块可配置从M6到M12的镜头，并与常见的图像传感器兼容，包括1/2英寸和1/1.8英寸格式的。该模块尺寸约为20　毫米x　22毫米×16毫米，提供的分辨率为0.5?m，精度小于30?m精度，当距离为30?m，步进和稳定时间小于20　ms。

篇8

【关键词】全自动尿沉渣分析仪;尿样检查;应用

DOI:10.3760/cma.j.issn 1673-8799.2010.06.149

作者单位:450004河南省消防总队医院

尿液检测作为临床诊断中最常规的检测项目之一,尿沉渣的检测占有极其重要的地位。对泌尿系统疾病的诊断、定位、鉴别、疗效观察和预后诊断提供依据[1]。为了进一步探讨全自动尿沉渣分析准确性,现对全自动尿沉渣分析与光学显微镜检测比较分析,汇报如下。

1 资料和方法

1.1 标本采集 尿样随机取自我院2009年6月~8月门诊和住院送验晨尿为检查标本1800份,其中男1020例,女780例,年龄1~88岁。所有标本均于采样后2 h内完成进行UF-100全自动尿沉渣分析仪及光学显微镜检测。

1.2 仪器与试剂 仪器采用日本syemex公生产的UF-100全自动尿沉渣分析仪。Olympus光学显微镜,8022离心机,刻度离心管,中国桂林华通MA24280KB 尿干化学分析仪,试剂采用配套原装试剂、原装试纸。

1.3 检测方法 将尿沉渣分析仪和尿干化学分析仪进行校正,并且在质控通过后按仪器说明书操作。用收集到患者洁净中段尿晨尿,经充分混合后分为2管。第1管用UF-100自动吸样并检测其有形成分。第2管约10 ml,首先用MA24280KB 进行干化学测试。对尿液应用离心机进行1 500 r/min 离心5 min,弃去上清液留底部约0.2 ml,混匀沉淀涂片镜检。红细胞和白细胞在高倍镜下观察20 个视野,报告其平均数。管型在低倍镜下观察10 个视野,报告其平均数[2]。

1.4 尿液检验正常参考范值 显微镜镜检:RBC 0~3/HP,WBC 0~5/HP,超过此范围即判为阳性。UF-100尿沉渣分析仪检测: 男性:红细胞(RBC) 0~12/μl,白细胞(WBC) 0~12/μl;女性:RBC 0~24/μl,WBC 0~26/μl;超过此范围即判为阳性。

2 结果

表1

UF-100 与显微镜镜检比较

UF-100

显微镜镜检

阳性(符合率%)阴性(符合率%)

阳性820725(84.25)120(21.90)

阴性98062(7.20)915(95.55)

3 讨论

近些年,随着检验技术的飞速发展,全自动的尿沉渣分析仪逐渐在广大医院检验科中得以应用。由于全自动尿沉渣分析仪具有操作规范化、检测的自动化、速度快、重复性好、一次可以检测多个参数等优点,被临床广泛应用。UF-100全自动尿沉渣分析仪采用流式细胞及电阻抗的原理,通过检测经荧光染色后的尿沉渣中单个细胞的荧光强度,前向散光强度及电阻抗的大小来识别尿内细胞、管型、结晶等各种有形成分[3]。UF-100 全自动尿沉渣分析仪是目前临床上比较先进的尿沉渣分析系统,是集电阻、电导、氩激光流式细胞分析和荧光染色为一体,UF-100 对尿沉渣作荧光素染色后,用流式细胞仪原理,以激光散射强度、散射波幅度、荧光强度及荧光波幅度技术识别和计数尿中有形成分,测定其荧光强度,荧光波幅度,前向散射光强度及幅度从而对尿液中有形成分进行精确计数与鉴别。从而区分各个有形成分,定量报告红细胞、白细胞、上皮细胞、管型、细菌和结晶等有形成分进行分析[4]。操作简单,对红细胞、白细胞、上皮细胞、细菌、管型等能进行定量分析和提供散点图,UF-100 能提供红细胞的前向散射直方图,由此可将尿中红细胞分为均一型(多位肾外来源)、非均一型(多为肾小球来源) 和混和型,进而可以推断出血尿来源。在鉴别血尿来源方面,UF-100 的敏感性高于相差显微镜而特异性低于显微镜[5]。总结UF-100尿沉渣分析仪优点:可对红细胞、白细胞等尿液进行计数,作出定量报告,有助于血尿、尿路感染患者等的疗效监控;对尿内红细胞形态的鉴别,有助于临床了解泌尿系统出血部位;尿内有形成分如红、白细胞、管型等仅能在4 h内保持稳定如时间长会影响尿液检验质量,UF-100保证大批量尿液标本检验结果可靠性改善尿液检验质量,提供可靠信息。

参考文献

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篇9

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我国，生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

显微镜的发明“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪LeeWenhock发明了光学显微镜，推动了解剖学向微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进一步观察研究其细胞形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。

影像学诊断飞跃进步影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技术的出现和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层摄影(computedtomographyCT),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。X线CT片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已经问世，能快速扫描和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT，提高了诊断准确率［1］。医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonance)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅可分辨病理解剖结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾病在早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FMRI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，创造的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把PET列为十大医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

介入医学问世介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(InterventionalRadiology)，这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造影(DSA)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世，使介入性诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新领域--介入医学［3，4］。

人工器官的应用当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们称这种装置为人工器官(artificialorgan)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏瓣膜病的治疗，除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难修复改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上可见，20世纪生物医学工程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推动着医学科学的进步。

21世纪生物医学工程展望纵观医学新技术诞生和发展的历史，从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天CT成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方面有重大突破和创新：

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术，纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破，人工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救系统是未来生物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被广泛应用。

篇10

科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新

仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇

航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我

国，生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中

国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学

科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物医学工程专业的创建、1980年中

国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前，我

国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研教学工作

，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

显微镜的发明“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用

刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪LeeWenhock发明了光学显微镜，推动了

解剖学向微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进

一步观察研究其细胞形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞

生了细胞学、组织学、细胞病理学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞

的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，

使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电

子显微镜的发明都是医学工程研究的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用

。

影像学诊断飞跃进步影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域

之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技

术的出现和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水

平。即计算机体断层摄影(computedtomographyCT),即是利用计算机技术处理人

体组织器官的切面显像。X线CT片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观

察所得的信息。目前，螺旋CT(spiralCT或helicaletCT)已经问世，能快速扫描

和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT，提高了诊断准确率［1］。医学

工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nuclearmagneticresonanc

e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅可分辨病理解剖

结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾病在

早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊

断学向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FM

RI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，

创造的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体

把PET列为十大医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿

瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。

影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

介入医学问世介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964年

)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行

扩张治疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(InterventionalRa

diology)，这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年Gruenzing成功

地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小

、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发

展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造影(DSA)、射频消融技术以及

高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世，使介入性

诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管

管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高

，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗

并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的

临床医学新领域--介入医学［3，4］。

人工器官的应用当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医

疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们

称这种装置为人工器官(artificialorgan)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏

瓣膜病的治疗，除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难

修复改善，不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技

术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修

补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样

的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材

料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病

晚期患者的生命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关

节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千

万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，

其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程

医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上

可见，20世纪生物医学工程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推

动着医学科学的进步。

21世纪生物医学工程展望纵观医学新技术诞生和发展的历史，从伦琴发现

X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的广泛应用

，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天

CT成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的

医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗

技术可能在以下10个方面有重大突破和创新：

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，

诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技

术，纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着

PET的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂

型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将

有新突破，人工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效

缓释材料，药物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育

材料、生物止血材料将有新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、

家庭、个人医疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械

和用品将有广泛需求和应用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防

治诊疗技术和相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、

心理安抚、生物反馈型诊疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救

系统是未来生物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快

速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪

白芯片和诊疗系统将被广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保

健、个人防护用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

1997年我国了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到2

000年，基本实现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济

发达地区达到或接近世界中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先

进水平。1999年国家科技部召开了“发展生物医学工程技术战略研讨会”，国家

工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研究等，对推动生物医学工程产业

发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与疾病做斗争，在医学

诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起来，调整