生物医学基础研究范文

时间:2023-12-04 18:07:31

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生物医学基础研究

篇1

病理学

病理学是研究人体疾病发生原因、机制、规律以及疾病过程中机体形态结构、功能变化的一门学科。许多学者运用病理学方法对慢性胃炎中医证候进行研究。胡玲等从炎症的角度研究慢性胃炎脾胃湿热证的发生机制,发现核因子-B和热休克蛋白70这两种因子的相互作用可形成脾胃湿热证。肖政华等认为慢性胃炎证候的发生与各种炎性细胞释放的细胞因子造成胃黏膜损伤有关。高碧珍等探讨了慢性胃炎不同证候胃黏膜病理变化及其与细胞增殖指数的关系,从细胞增殖的角度阐明本病同病异治的基础和依据。

微生态学

研 究 显 示,慢 性胃炎证 候 的 形成 与幽门螺 旋 杆 菌(helicobacter pylori,HP)感染有一定关系。熊哲锟发现湿热是HP生长、繁殖的病理基础。姜力也认为HP感染与脾胃湿热证密切相关。冯春霞发现脾胃湿热证患者胃黏膜损伤程度比脾虚证患者严重,而且脾胃湿热证伴HP感染患者的胃黏膜炎症情况更加严重,但认为HP只是加重湿热程度的因素。柯晓等则提出截然相反的结论,认为慢性胃炎的证候虚实变化与HP感染无关。

免疫学

中医理论认为脾为之卫,说明脾具有协助机体抵抗外邪的生理功能,这点与人体免疫系统的作用十分相似,故脾虚就可能出现免疫功能紊乱。罗云坚等发现慢性胃炎脾虚证患者外周血白细胞中CD9、CD164、PF4、RARB基因表达下调,IGKC、DEFA1、GNLY基因表达上调,说明脾虚证的发生与免疫相关。陈晴清认为HP感染可能启动了胃黏膜局部免疫反应,导致辅T淋巴细胞亚群的平衡失调,这或许是脾胃湿热证缠绵难愈的病理机制之一。

生物化学

张声生发现在慢性胃炎脾胃虚弱证脾虚痰湿证脾胃湿热证的演变过程中,胃泌素(gastrin,Gas)逐渐升高,脾胃湿热证组升高明显,认为此时发生了质的变化,提示Gas可能与痰湿有关,并且与湿热关系更为密切,Gas可能是证从热化的一项指标,而降钙素基因相关肽可能与证从寒化较为密切。另外,刘卫红等的实验结果显示慢性胃炎不同证候患者的一氧化氮、超氧化物歧化酶和前列腺素E2水平具有显著性差异。刘晓秋等发现慢性胃炎脾虚证患者总唾液糖蛋白及唾液淀粉酶N-聚糖结构发生了显著变化,提示这可能与脾虚证患者酸刺激后唾液淀粉酶活性低下及脾功能低下有关。

分子生物学

近年来,分子生物学的发展较为迅速,该学科从分子水平研究生物大分子的结构与功能,以此阐明生命现象的本质。目前,众多学者从细胞凋亡的角度探讨慢性胃炎证候的形成机制。任健等认为Bcl-2和Bax的改变可能是慢性胃炎肝郁证的生物学基础。徐珊等的研究显示慢性萎缩性胃炎不同中医证型与胃黏膜细胞增殖调控基因蛋白(PCNA、EGFR及C-myc)的表达存在一定的相关性。另外,还有学者探讨了水通道蛋白、三叶因子1和细胞间黏附分子1、环氧合酶-2、TFF1-MUC5AC-EGRFR及MEK/ERK相关通路等与慢性胃炎证候形成的关系。

基因组学

随着人类基因组测序工作的完成,越来越多的医学研究热点转移到了基因组学。目前对于证候的研究也已经达到了基因水平。陈蔚文等研究发现脾气虚证在营养物质代谢及免疫调节相关基因表达上明显呈下调趋势。杨泽民指出B3GNT1、ST、RAB等15个基因可能与脾虚证密切相关。陈晴清推测HLA-DQA1*0103基因可能是脾胃湿热证的易感基因,而HLA-DQA1*0601基因可能是该证的保护性基因,进一步说明脾胃湿热证存在着一定的免疫遗传学基础。

蛋白组学

蛋白组学以蛋白质组为研究对象,分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平与修饰状态,在整体水平上研究蛋白质组成与调控的活动规律。王忆勤等对慢性胃炎湿证患者的血清蛋白质谱进行分析,发现湿证患者的蛋白质表达谱质荷比为3.2、6.4和8.1D,出现高表达趋势。徐珊等欲通过蛋白表达调控的变化及其规律建立微观辨证指标体系,为证候的动物基因模型复制提供思路。王济国对患者唾液的蛋白质谱进行检测,初步筛选出了可用于临床病证结合诊断的特异性生物标记物,并探索建立了病证结合的诊断模型。

代谢组学

代谢组学是继基因组学、蛋白组学之后的第三大组学,它通过代谢物中所隐含的信息揭示生物学事件发生的原因和经过。因为其倾向于一系列事件的最终结果,因而更能够准确反映机体的状态,这点与强调整体性的中医学之间有明显的相似性。童宁宁对受试者的唾液进行代谢组学检测,发现湿热蕴脾证组患者的白氨酸、苯丙氨酸、丙酸盐等10种物质的含量与对照组比较有明显差异。郑丽红也认为脾气虚证和湿热蕴脾证患者唾液中的代谢网络与正常组存在明显差异:脾气虚证患者唾液中的钙、镁、磷、尿素氮、乳酸、乙醇含量明显增高,而钠明显降低;湿热蕴脾证患者唾液中的镁、磷、谷草转氨酶、甘油三酯、醋酸盐和丙酸盐含量明显增高等。

评价与建议

篇2

关键词:全科医生培养基础医学课程改革实践

一、现阶段基础医学教育状况解析

基础医学于全科医生培养体系而言具有重要的现实意义,同样也是全科医学的基础。其中,生理学、生物化学、病理学与解剖学等多种基础医学课程为后期妇产科、内、外科及儿科等专业课程的学习奠定了坚实的基础。另外,基础医学知识和技能对于临床实践而言也为其提供了直接性的服务。所以,学生必须要对基础医学知识进行熟练地掌握,只有这样才能够为后期的专业课学习奠定基础。通过以上阐述,可以发现,基础医学教育对于全科医生的培养十分关键,然而,现阶段仍然存在诸多制约因素,对人才培养质量产生了直接的影响。第一,在本位思想的影响之下,为后期课程与临床服务的教育理念薄弱;第二,教学培养目标不清晰,无法突破传统培养模式;第三,课程体系存在问题,重视临床现象而忽视基础知识,且对于预防医学的关键作用严重忽视;第四,课程标准不健全,严重脱离了基层全科工作岗位的需求,未融合全科医学专业课程,难以为专业课程的学习提供服务;第五,基础医学的设计性与创新性严重缺乏,难以整合实验资源与学生动手能力的培养。

二、服务于全科医生培养的基础医学课程改革策略

1.对全科医学教育情况进行深入解读。可以采用文献分析的方法,针对国内与国外全科医生培养过程中的基础医学教育情况展开调查与分析。其中,可以召开研讨会,与会者应包括行业专家与基层社区卫生工作人员等,另外,也可以举办课程标准制定与实践课程体系改革的研讨会。而会议的内容应将后续课程对于基础医学的需求作为重点,对临床医学助理执业医师的考试大纲进行全面分析。

2.对全科医学人才的培养方案进行合理修订。对于人才的培养方案内容应当每间隔3-4年给予重新修订与论证。其中,针对2011版的临床医学专业人才培养方案来讲,其中存在的问题十分突出,未对临床助理职业医师的考试需求予以考虑,同样没有涵盖全科医学理念,基层实用技术严重缺失。除此之外,部分基础医学课程的学时不充足,而且实验课时不多。针对以上问题,课题组对全科医学培养的文献进行检索与分析,并邀请行业专家与专业教师举办了专题论证会议,对同种类别院校的人才培养方案进行了分析,对助理执业医师考试题目展开全面收集,采取多样化的沟通调研方式,给予全面论证。将发展方向确定为基层就业,将社区卫生服务的岗位需求作为中心,全面考虑人才培养规格对于学生自身素质与知识的要求,对人才培养方案进行有效地修订,不断增强全科医学教育理念,建立并健全服务于全科医生的基础医学课程机制。其中,为了能够更好地实现对技能型全科人才的培养目标,可以适当地增加基础医学课程的实验课时,对学生的实践操作技能进行训练,使其动手能力得以提高。近年来,生物化学与预防医学逐渐成为执业医师考试当中的重点,所以,可以将两者的课时适当地增加。另外,对于专业课模块来说,应当将全科医学概要纳入其中。基于此,需要开设临床应用解剖等多种专业基础选修课程,使学生的知识面得以全面拓展,完美衔接基层医疗服务。

3.对基础医学课程标准进行全面优化。针对人才培养与实际调研的结果分析,应当与全科医生岗位对于知识与技能的需求相互结合,始终遵循“两个服务”与“一个融合”的原则,概括来讲,就是为全科医学专业课程需求与基层医疗岗位需求提供服务,确保课证完美融合。与此同时,对全科医生培养提供服务的基础医学课程标准进行全面优化,对课程的内容进行整合与适度创新,与职业要求基本知识以及技能进行有效地融合,最终对应用型人才进行全面培养,以保证与职业要求相适应,充分展现教育职业性特征,突显出执业医师考试的知识点。除此之外,应当将个人想法融入到课程内容中,贯彻并落实双证书制度,积极培养全科医生。

4.建立并健全实践教学机制。对课程标准进行综合考虑,并且对基础医学各课程实践教学的内容进行适当地筛选,将临床工作同执业助理意识考试纲要中的实验项目与操作标准等进行有机结合,以保证学生对于理论知识理解能力的不断提高,培养其综合素质与创新能力,最终使其技能操作水平有所增强。基于此,突破基础医学课程的约束,对实验项目进行有机整合,积极开展综合实验。其中,可以有效整合生理學当中对尿液生成产生影响的因素实验与药理学当中呋塞米对于家兔尿液生成带来影响的实验。积极开展综合性实验能够有效地融合不同课程的内容,对学生自身的问题分析能力进行培养,确保不断整合实验的资源。与此同时,需要对技能考核标准进行有效地制定,使其具备一定的可操作性,最终把技能考核成绩纳入到学生的总评成绩当中,以更好地衔接基础知识与临床工作。

5.全面开展师资培训。第一,理论性培训。在开展理论性培训的过程中,应当遵循“送出去和引进来”的师资培训模式,全面建设师资队伍。其中,可以选派骨干教师参与到全科师资培训班或者是进入到培训基地中获取经验。另外,也可以对全科医学专家进行要求,积极举办讲座,以全面构建师资交流平台,确保全科师资能够对学科的发展状态进行实时地把握,不断强化授课实用性能,最终增强实际的教学质量。在临床师资培训方面,应当将重点放在全科医学理念与知识方面,进而对全科医学思维进行全面培养。基于此,还应当对临床带教教师进行鼓励,使其轮流进入到社区卫生服务中心,体会服务模式,不断强化全科服务的意识,突显出带教工作的针对性特点。第二,技能性培训。要想对技能型与实用型全科医学人才进行全面培养,就必须要增强其动手能力。因而,教师自身实践动手能力与带教能力的不断增强十分关键。其中,可以通过政策来对专职教师进行鼓励,使其积极参与到临床实践当中,特别是社区医疗实践,以保证实现理论和实践的有机结合,对双师型教师进行培养,实现教学质量提高的目标。另外,可以定期选派骨干教师参与到临床轮训当中,进而在一线收集实际病例,对学科发展动态进行实时掌握,更好地融合临床和教学。第三,先进教学技术应用能力的培训。在现代科技快速发展的背景下,教学手段也应当与时俱进,对先进的教学技术进行合理地运用。但是,很多教师在对现代化教学技术进行应用的过程中,能力薄弱,严重影响了教学效果。为此,应当通过讲座或者是集中性培训与课件比赛等多种途径,加强教师应用现代教学技术的能力,以保证与信息时代教学需求相适应。

三、结语

综上所述,在新时期背景下,为了更好地适应国家医疗卫生体制的改革需求,对服务于全科医生培养的基础医学课程改革进行深入研究势在必行。为此,文章针对全科医生培养的基础医学课程改革展开了深入地研究与探讨,提出了课程改革的具体措施,以保证全面实现课证融合,为专业课程的学习提供服务,更好地向基层输送全科医生。

参考文献: 

[1] 杨羽,杨硕.基础医学课程在理工科院校生物医学工程专业中的教学改革探讨[J].科技资讯,2015,13(26):149-150. 

[2] 杨光,黄阎妹,沈建等.硕士研究生基础医学课程多元一体化实践与探索[J].医学与哲学,2016,37(8):88-90. 

[3] 许燕.与执业考试对接的高职护理专业基础医学课程改革的实践与研究[J].时代教育,2016(2):21. 

篇3

【关键词】 美国; 替代医学; 补充医学; 传统医学, 中国; 研究

Abstract: Researches on complementary and alternative medicine (CAM), including traditional Chinese medicine (TCM), are attracting more and more attention in the United States, and their scale and investment are progressively increasing. The differences between China and the United States in application of TCM therapies, background of Eastern and Western knowledge, thinking model, as well as the recognition of TCM theories lead to the differences in content and design of TCM researches.

Keywords: United States; alternative medicine; complementary medicine; traditional medicine, Chinese; research

自20世纪后叶以来,国际社会对非生物医学体系的补充替代医学(complementary and alternative medicine, CAM)的观点和态度发生转变,重视和关注与日俱增,如专业医学期刊每年发表CAM相关的随机对照试验达1 200项[1]。中医药在世界范围也属于CAM的主要治疗手段和科学研究内容。如美国国家补充与替代医学中心(National Center for Complementary and Alternative Medicine, NCCAM)于2005年底宣布新成立的6个CAM研究中心中有4个涉及中医药[2]。西方国家中,美国设立了专门的CAM研究机构,经费、人员等投入较大,并已形成相当的CAM临床使用规模和系统研究格局,故以其为代表分析世界CAM科研现状,并与中国的中医药研究作一对比。

1 美国政府对CAM研究的支持现况

美国专业研究CAM的机构规模不断扩大,规格日益提高,科研投入也快速增长,政府对于调查与评估非对抗疗法有着认真而全面的兴趣。1992年,美国国家卫生研究院(National Institutes of Health, NIH)内部成立替代医学办公室(Office of Alternative Medicine, OAM)以探索“非常规医疗实践”,年研究经费为200万美元,开始提供美国替代医药使用情况的基本信息。到1999年,NIH将OAM扩建为NCCAM,获得的研究资助力度也相应增加,成立当年即获拨款4 890万美元进行与CAM直接相关的工作。到2007年,NCCAM公布其2008年经费预算请求为1.217亿美元[3,4]。一般而言,实际的拨款数多于经费预算请求。除了NCCAM这个专门的CAM研究机构外,NIH其他19个研究所与中心也参与到其中,2005年,共耗资3.349亿美元进行相关研究[3]。见图1和图2。此外,美国其他科研院所和许多国际卫生机构也积极参与,像约翰霍普金斯大学医学院这样蜚声国际的教育机构早在2000年即争取到780万美元资助,建立CAM癌症中心,对其可能的抗肿瘤或提高患者生活质量等作用和机制进行广泛研究[5]。

2 美国CAM研究的思路

2.1 美国CAM研究的方法

以美国为首的发达国家仍强调:是否使用CAM取决于这些疗法所显示的疗效与安全性;不论是生物医学还是替代医学,都应使用相同的原则与标准。但同时他们也承认,替代医学具有不同于生物医学的特性:(1)以综合治疗多见;(2)难以对所研究的内容下一明确定义;(3)多见个体化治疗,难以标准化;(4)治疗效果与施治者以及医患关系(如信任程度)有关;(5)CAM可能存在安慰剂作用以及患者期望效应(placebo or expectation effects)的影响;(6)现有的标准难以评价CAM的某些作用,如心身健康的感觉(feelings of wellbeing)、能量平衡(energy balance)等;(7)不论是替代医学还是生物医学,即使其治疗都有明确的使用框架或选择范围,但操作者仍会根据他们的经验和直觉对病人进行个体化治疗,而替代医学在该问题上更为突出,这就使治疗效果研究非常困难。

基于以上认识,西方国家在开展替代医学研究时,虽然仍然强调随机对照试验(randomized controlled trials, RCTs)是验证其治疗效果的“金标准”,但西方医学界也认为在RCTs不能使用或当其结果不能概括替代医疗的真实情况时,其他研究方案亦可运用以提供疗效相关信息,并期望传统的RCTs方法能与创新后方案结合起来提供更多有关CAM对健康影响的知识。这些创新的设计方案包括:(1)单病例随机试验(nof1 trials);(2)偏好RCTs(preference RCTs);(3)观测与队列研究(observational and cohort studies);(4)病例对照研究(casecontrol studies);(5)综合治疗的研究(studies of bundles of therapies);(6)行为治疗的研究(studies of “manualized” therapies);(7)对安慰剂作用或期望效果的合并使用、测定或解释的研究(studies that specifically incorporate, measure, or account for placebo or expectation effects);(8)属性治疗交叉分析(attributetreatment interaction analysis);(9)定性研究(qualitative methods)。

美国医学界认为,不能因为一种治疗方法没有达到某一特定的标准——如现代生物学机制——而将其排除在考虑之外。但是,这种机制的缺乏会不可避免地增加对这种治疗潜在有效性的怀疑程度(不论是生物医学还是替代医学都一样)。因此,需要进行更多的基础研究来证明资助这种治疗的临床研究是合理的。同时,需要得出更多的证据才能认定这种治疗效果是确切的。

2.2 美国CAM科研经费的分配情况

在生物医学领域,一般投入到基础研究的部分占到总研究经费的2/3,而临床研究仅占1/3。因为生物医学的发展主要依赖新的化学结构的发现或者科技成果带来的新的检测和治疗手段的发明,这在西医的临床实践过程中不可能获得,只能通过基础研究更多地扩展知识内容,理解疾病和治疗的生物学机制,然后在基础研究成果上,产生生物医学新的临床治疗方案,如幽门螺旋杆菌的发现直接促进了胃溃疡临床治疗新方法的采用和疗效的大幅提高。

替代医学异于生物医学这种临床使用对基础研究的依赖关系,故其研究不可避免地与实践更加紧密结合。其中最主要的理由就是替代治疗目前已被广泛使用,这种以实践为主的认识倾向就表现在NCCAM将其资源的更大部分投入到临床研究。如2003年其临床与基础研究经费的比例为2.5∶1[6]。中国中医药的科研经费比例也呈现出对临床应用研究的倾斜[7]。见图3。

3 对比、分析中医学研究在美国和中国的异同

中医学需要保持辨证论治等自身特点来诊断和防治疾病,这目前仍是其取得疗效的重要保障,但同时,它不可避免地需要合理利用现代科技知识,不断增加新的研究方法来阐明这种异于生物医学的疗法的有效性、安全性以及了解尽可能多的作用机制。国内外在这方面进行了诸多探索。

2006年美国仅NCCAM就获得美国国会1.23亿美元的研究资助,其中有关中医药的课题共61项,资助额度为1 728万美元,占年度总资助额的14.08%。NIH所有机构每年有关替代医学课题的经费总和超过3亿美元,中医药是研究的主要内容之一;同时美国其他科研院所和高校也在进行中医药的相关研究。据保守估计,美国每年用于中医药科研的经费超过4 000万美元。在中国,2004年全国中医药科研机构承担政府科研项目的经费共5 335万元人民币[7]。由于中美国民生产总值的差异,即使两国财政支出中的中医药研究经费比例相同,其在具体的费用上也会有很大的差距。因此,中国在有意识不断增加对中医药研究资助的同时,还应争取多渠道的中医药科技活动投入,并且防止低水平重复项目占用研究资源。在此,以NCCAM于2006年批准的61项中医药研究课题为例分析、比较其与中国的异同。

3.1 中美对中医学研究内容的侧重点不同

NCCAM有关中医药研究的项目有:针灸研究,包括针刺、电针、激光针灸、艾灸、穴位按摩等;中药研究,包括中药复方、单味药和提取物;此外还包括气功(包括内气、外气)、太极拳和饮食研究等。其中,针灸研究地位突出,占到61项中的30项(49.18%)。这与针灸较中药等其他中医疗法在美国更被认可,使用更普遍,并在某些地区已取得合法医疗地位,部分得到保险公司认可的情况相符。

其次,中药研究共有13项(21.31%)。其中涉及一味中药以上复方的研究有7项,但有3项都将简化处方的药物作为主要研究目的之一,以便于质量控制,以及更好地找出有效成分。中药研究中的其余6项涉及单味中药如大黄或中药提取物如黄连素、竹提取物等的研究。

再者,共有9项关于太极和气功的研究(14.75%),比例较中国为高。这可能是因为在中国涉及的中医有效治疗手段更多,而有更多的研究对象,太极、气功的整体地位与民众应用情况在中国并不突出,故立项较少。但太极和气功与西方的冥想、静坐等形神锻炼方式有相似之处,而且西方重视心理以及非药物、非损伤疗法,所以成为中医药研究的一个重要组成部分。

还有,由于美国缺乏中医学的哲学人文背景并对中医基础理论存在知识鸿沟,所以其对中医的研究多停留在脱离理论的操作层面,对中医学理论研究基本不涉及,像2006年仅有一项有关肠激惹症的临床研究涉及中医的证(实证、虚证)。而中医专家医疗经验总结、中医古籍的整理等文献方面的内容尚未进入NCCAM的研究视野。

此外,NCCAM项目重视对新生低年资的年轻研究者的培训。其中有4项以教育、培训为主要内容,另有10余项课题都明确将科学研究与人才培养两个目的结合起来,并明确指出导师团和培训计划。这是美国针对中医药研究人员不足而进行的行之有效的培训计划。中国也同样存在中青年研究者不足的问题,但对培训工作的重视尚不充分。

而且,NCCAM重视软科学研究,认为应积累必要的与中医学相关的经济、社会、心理、临床决策和使用疗效方面的知识与研究能力;探索其治疗费用、效果和生活质量之间的关系;了解中医药与生物医学以及其他替代医学之间的关系。目前此类研究在中国开展较少,因此中医药与生物医学比较,其“廉”与“验”是否占有优势及其优势程度难以确切评价,并难于从宏观上把握中医药对国家医疗保健体系与经济负担的影响。

与美国具有发散思维的庞杂中医药研究内容相比,中国的中医药研究显得比较单一,主要包括中医的理论研究、中药研究和针灸研究等部分,其他如物理治疗、饮食、锻炼等疗法也有涉及,但并非重点。研究的思维方式也比较固定。

3.2 东西方知识背景、思维方式以及对中医理论认可程度的不同导致研究设计的差异

从中、美的中医药科研设计中可看出东西方思维方式的较大差异。西方素有的对所有尚未证明事物的质疑态度,使得某些研究内容与思路完全不同于中国。像安慰剂作用与患者期望效应对治疗结果的影响,在中国,目前该方面的研究较少,我们一般将这些与治疗手段本身关系不甚密切的心理、社会因素,归于整体治疗和综合疗效范围;而同一治疗在同类证型患者身上产生疗效不一致的现象,也多与体质等个体因素联系起来。

东、西方思维方式的差异在针灸研究中表现较明显,中国研究设计的对照组多为空白对照,即比较针灸治疗与不进行针灸治疗对病情的影响,认为这样就足以说明针灸治疗的效果。但西方不同,他们对所有的中医理论如穴位定位、经络的走向、操作手法等都有质疑,而不会将其当作既定的事实接受;并且非常重视病人对疗法认同程度和疗效之间的关系。因此,设计的针灸对照组包括空白对照与假针灸对照,以证明针灸不仅有效,而且这种效果并非安慰剂作用;还设定同一经络上的穴位与非穴位对照;经络上的点与非经络上的点的对照;按照中医理论进行转动和提插等手法针刺以及不进行手法的针刺对照;基于中医理论的个体化治疗与固定穴位治疗对照;以及相信针灸等治疗的患者与不相信者的对照等等。

基于以上研究思路,2007年德国学者公布其研究结果,认为针灸与假针灸对腰痛都比已有的治疗更有效,有效程度没有差异[8]。这个研究设计包含了对中医经络、穴位等理论的质疑,而研究结果提示针刺为一种安慰剂或是一种简单的体表刺激作用。对于结果本身,因为这与美国等其他国家已有的关于针灸的阳性结果并不一致,还有待进一步研究;而且,此结果的产生还可能源于设计方案的缺陷,如针灸治疗间歇过长(一周2次的频率)、操作手法失于准确、治疗取穴不当等等,使针灸疗效难以发挥至最大,而导致与其他的体表刺激产生同一水平的效果,难以与非穴位或浅刺激所产生的作用区别开来。但是,假西方学界之眼,其丰富的生物医学研究思维方式对中国的中医药研究具有一定启发作用。

总之,中医学研究进行到今天,已显露出方法学瓶颈。目前的研究成果,虽然在一定程度上有助于确定疗效,了解机制,但尚没有形成强有力的证据支持中医药的个体化治疗,也没有形成比较公认的诊疗标准。美国的中医药研究是针对西方医学界重新认识与改造过的中医药内容进行的研究,而且结合了自身的医药传统、研究思路与客观需求,因此不可避免地打上了西方知识、文化、哲学和社会等体系的印迹,但其研究内容与方法对中国的中医药研究有他山之石的作用。

4 鸣 谢

衷心感谢NCCAM代副主任、国际卫生研究办公室主任Jack Killen博士热忱提供的2006年NCCAM中医药相关立项课题的资料。

【参考文献】

1 Eisenberg DM. The Institute of Medicine report on complementary and alternative medicine in the United Statepersonal reflections on its content and implications. Altern Ther Health Med. 2005; 11(3): 1015.

2 CAM at the NIH. New research centers announced. nccam.nih.gov/news/newsletter/2006_winter/rescenters.htm[2008324].

3 Institute of Medicine. Complementary and alternative medicine (CAM) in the United States. Washington DC: the National Academies Press. 2005: 2627.

4 Kirschstein RL. Fiscal year 2008 budget request. nccam.nih.gov/about/offices/od/directortestimony/0307.htm[2008324].

5 Karen I. Alternative medicine center gets funding. jhu.edu/~gazette/2000/oct0900/09alter.html[2008324].

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【关键词】医学;职业技术教育;生物医学工程

【中图分类号】R318.0-4 【文献标识码】B【文章编号】1004-4949(2014)02-0316-02

基金项目:重庆市教委人文社科基金资助项目(10SKS02)

随着近20年来世界范围内高新技术的迅猛发展,职业教育在形式和数量上都有了突飞猛进的增长。基于此,联合国教科文组织(UNESCO)推出最新版本“国际教育标准分类”ISCED1997,虽然将高等职业教育仍定位于ISCED5为“第三级教育第一阶段”,但是作为“不直接通向高等研究资格证书”(not leading directly to an advanced research qualification)获得的教育层次,它将初版中分属两个不同层次的大学专科(原ISCED5)和本科(原ISCED6)以及“所有博士学位以外的研究课程”(原ISCED7中的博士前课程部分)纳入了同一层次之中,从此突破了高等职业教育(尤其是在中国)仅仅局限于专科层次的教育瓶颈,为各类职业教育建立本科乃至硕士层次的教育提供了可能[1]。与普通本科教育并行的“立交桥式”发展之路由此拉开序幕。目前我国由于临床医学、中医学、口腔医学、药学等专业要求学生掌握一定的科学技术知识以达到“能进入一个高精技术要求的专门职业”。医学本科院校在医学主干专业的人才培养定位与水平上均高于医学类高职高专院校。本文将以生物医学工程学的国内外现状为例,来探索职业教育互补于普通医学本科教育的发展之路。

1生物医学工程国内外发展现状

生物医学工程学是理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学领域渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理与方法,从工程学的角度,在不同层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病治病、促进健康提供新技术手段的一门综合性的高技术学科。

1.1 80年代起生物医学工程学步入新起点 50年代是生物医学工程学发展的初期,工程技术与生物医学间的交差、渗透是从临床医学开始的,其中尤以人工器官的出现,可视为现代医学的一个重大特征。在经历了60年代的早期发展和70年代以医学影像技术为代表,所标志的生物医学工程学取得突破性进展的基础上,80年代起,生物医学工程学除继续向临床领域横向扩展外,开始在向纵深方向发展方面出现新的转折。如医学影像技术中的MRI、DSA、ECT、彩色多普勒超声诊断装置、图像文档与通讯系统等;出现了全实验室自动化系统、体外碎石机和除颤器等治疗装置以及微波、射频、激光、超声等各种治疗技术。

1.2 90年代与更多的学科交叉、融合 组织工程:是生物医学工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学,以及临床医学等学科间的不断交叉、渗透与融合,而形成的新的前沿科学。所涉及的组织有软骨、皮肤、胰腺、肝脏、肾脏、膀胱、输尿管、骨髓、神经、骨骼肌、肌键、心瓣膜、血管、肠、等,其中皮肤已有初步产品进入临床应用。我国自90年代初开始了有关的基础研究工作,并列入了国家重点基础研究发展规划(973),成为国家的重点支持项目。生物芯片:在实施人类基因组计划的推动下,DNA微探针阵列的基因芯片是最重要的生物芯片之一。它可以在同一时间内分析大量的基因,实现生物基因信息的大规模检测。微米/纳米技术:是指量度范围分别在0.1?100微米(?m)和0.1?100纳米(nm)内的物质或结构的制造技术。其最终目标是,人们将按自己的意志直接操纵单个原子、分子或原子团(小于10nm)、分子团,制造具有特定功能的产品,包括纳米材料学、纳米电子学、纳米机械学、纳米生物学、纳米显微学等等新的高技术群。我国在大尺寸纳米氧化物材料制备方面,已成功地研制出致密度高、形态复杂、性能优越的纳米陶瓷,从而进入了国际领先行列。日本研制出的“万能医用微型机器人”,可在不损害任何人体器官的情况下,沿着血管或胃肠道行进到发病部位进行检查,医生可指令机器人取组织样品、直接释放药物、清除血栓、切断或接通神经和进行细胞操作等精细手术。家庭保健工程(Home Health Care, HHC):美国、日本和欧洲等均已将HHC作为重要内容列人21世纪的生物医学发展战略,成为优先资助的领域之一。即将家庭保健管理系统、疾病早期预报、家庭治疗和康复仪器、家庭急救支援系统等技术和产品作为重点开发项目。我国开展HHC的研究与开发以家用治疗产品为最多。通过采用电话传输监护网的方式进行心脏监测和急救,已在我国北京、上海、天津、南京、广州等大城市相继开展起来。

1.3 生物医学工程学传统领域的发展 生物材料:自50年代出现合成高分子材料以来,生物材料取得了很大发展;如今,合成高分子材料,天然高分子材料,医用金属材料,无机生物医学材料,以及由活体材料和非活体材料构成的杂化生物材料,几乎在临床医学各个领域得到广泛的应用,并最终导致了标志着本世纪现代医学重大特征之一的人工器官的出现;在此基础上,90年代生物材料又在向着复合/杂化型、功能型和智能型的方向发展。医学影像技术:在生物医学工程学中,像X射线、超声波、磁共振、放射性核素、红外线等物理源的医学影像技术,对医学的发展起了很大的推动作用,数字化、网络化、综合化已成为目前医学影像技术的总体发展方向。生物医学工程学所涉学科尚有生物力学、医学电子学、人工器官等等。

2国内生物医学工程专业建设情况

生物医学工程专业属工科专业,具有很强的多学科交叉性和前沿性,强调数理科学、电子信息和计算机技术等理工科知识与生物医学知识的有机结合。本专业课程设置除数理化及工程基础课外,主要专业课程有:电路、信号与系统,模拟与数字电子技术,数字信号处理,生物医学传感器与检测技术,微机原理与应用,单片机在医学中的应用,生命系统分析与仿真,生物医学信号处理,生物医学仪器,医学成像技术,医学图像处理,医学超声波,工程生理学,人体解剖学,组织胚胎学,自动控制,计算机与信息系列课程等,并开设多个专业课程设计,做到教学与实验设计并重。目前国内开设生物医学工程专业的学校,一部分是医科院校,一部分是各大综合类院校。排名前十的有浙江大学、四川大学、上海交通大学、东南大学、西安交通大学、天津大学、清华大学、华中科技大学、南方医科大学、大连理工大学。而在香港大学,生物医学工程学由工程学院与医学院合办,学生将学习到有关工程和生命科学的原理,理解不同类型的先进医学工程系统之设计和运作,掌握工程技术在医学领域的应用。

3医学职业教育可以在生物医学工程专业中寻找“立交桥式”发展契机

医学职业教育类院校,应该与本科院校错位发展。以生物医学工程专业为例,应该培养计算机网络技术服务和各类大型医疗设备的操作与维护方面的专业人才;计算机网络技术包括:数字化医学中心,医学图象处理及多媒体在医学中的应用,生物信息的控制及神经网络生物医学信号检测与处理。要求学生深入掌握电子技术,计算机技术,信息处理理论医学与工程相结合的科研能力,解决生物医学领域中的科学研究,医疗仪器研制,产品开发以及大型医疗设备的操作,维修管理等问题,同时也能胜任其他领域的电子技术及计算机技术。学生主要学习生命科学、电子技术、计算机技术和信息科学的基本理论和基本知识,受到电子技术、信号检测与处理、计算机技术在医学中的应用的基本训练,具有生物医学工程领域中的研究和开发的基本能力。

3.1 生物信息技术 实现生物技术和信息技术以及其他学科的有机结合,发展生物信息高通量、高效、快速的提取方法,发展疾病检测的新方法和新技术,发展研究药物与靶标作用的新方法,发展基因组数据、蛋白质组数据和结构基因组数据的计算机处理、分析和可视化方法,解析生物大分子结构和功能之间关系等,提高生物信息处理、分析和利用的水平,为我国生命科学和生物技术的源头创新奠定基础。

3.2 医学图像与医学电子学 医学图像处理和分析、计算机辅助诊断和治疗、医学物理等,以及生物、医学和工程学等领域理论和方法,并通过这些学科的交叉形成了新型学科。

3.3 生物与医学纳米技术 包括纳米生物材料、纳米生物器件研究、纳米生物技术在临床诊疗中的应用、纳米材料与器件的计算模拟。

3.4 生物与医学纳米技术 生物医用材料研究,用于人体、器官的诊断、修复、替换或增进其功能。

3.5 医学信息学及工程 应用系统分析工具这一新技术来研究医学的管理、过程控制、决策和对医学知识科学分析。

4以生物医学工程为例,探讨医学职业教育的前景

生物医学工程专业修业年限为四年或五年。授予学位是工学学士。就业前景良好,由于科学技术的发展,各类大型医疗设备的应用越来越广泛,大型医疗设备的操作、维修及管理人员是各大医院及公司急需的人才。毕业后可从事医学机构中医疗器械的维护、使用、销售和和医疗电子系统的开发与维护,辅助医生观察、诊断、治疗疾病。职称由卫生部组织统一考试评定,颁发临床医学工程技术(初级士、初级师、中级等)证书。

医学职业教育不仅要解决国家发展急需的基层卫生人才的培养问题,更重要的是要引领区域经济向先进领域拓展,提升地方行业水平。建设西部教育高地,需要在技术类专业中大胆创新,走别人没有走过或者没有走出规模的路。其重要意义体现在以下几点:①医学应用技术类专业虽然具有办学成本高、难度大等不利因素,但也具有技术含量高、可直接转化为现实生产力的巨大优势。②医学应用技术类专业走向产业化,对引领区域经济发展、拓展地方行业布局和提升地方行业水平都具有重要的现实意义。③医学应用技术类人才培育专业群的建成,将为地方输出高素质的技能型人才,同时也能提供高水平的就业岗位,有助于拉动地方经济,整体提高地方生产力。④医学应用技术类专业人才的聚集,与提高区域人才质量、推动地方经济发展进程直接相关。斯坦福大学在成立之初不被看好,但坚持将硅谷建设与学校成长联系在一起,最终成为世界名校就是例证[2]。

5结语

在国家拉动内需、教育优先的有利政策指引下,在医学职业教育领域大力发展医学应用技术专业是切实可行的。用教学做一体化培养医学技术专业人才,为地方医学应用技术产业化发展提供智力支撑,其意义也是深远的。创立医学应用技术专业基本原则是按照专业设计,分步骤解决专业基本格局,建设教学做一体化生产性实训基地,逐步提升专业办学水平和内涵质量,最终构建具有影响力的专业群。在全国众多的医学类高职高专院校中同质化办学的现象非常突出,上海医疗仪器高等专科学校涉足生物医学工程领域外,还没有一所学校开设生物医学工程的相关专业[3]。现代医疗活动是建立在庞大的医疗仪器设备的辅助诊断和治疗基础上的,急需医学工程技术的大量人才。只有大力拓展医学相关技术领域的办学,才能真正在传统医学专业之外办出既有生命力又有制高点的医学职业技术教育。

参考文献

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篇5

【关键词】 光电子技术 光医学 光保健 学科现状 发展趋势

一 引言

生物医学光学与光子学是光学或者说光子学现展的一个分支学科。由于光学与光子学是具有极强应用背景的学科,所以“生物医学光子技术”这一多学科交叉的新兴研究领域在20世纪末叶也随之应运而生。

激光技术作为一项重大的科技成就,为研究生命科技和疾病的发生、发展开辟了新的途径,为保健和临床诊疗提供了崭新的手段,推动人类科学技术进入新的发展阶段。

可以把与光的产生、传播、操纵、探测和利用有关的物理现象和技术包括在内的科学及工程笼统地简称为光学。用光学最广的含义来概括各研究领域及其相关交叉分支时必然包括了激光和光电子技术。运用光学及其技术研究光与人体组织的相互作用问题可归之于“组织光学”范畴。它是研究光辐射能量在生物组织体内的传播规律以及有关组织光学特性的测量方法的一门新兴交叉学科,是光医学(光诊断和光治疗)的理论基础。经过40多年的发展,激光与光电子技术在人类的保健、医疗以及生命科学中产生了很大影响。

在医学领域,光电子技术使各种新疗法,包括从激光心脏手术到用光学图像系统的关节内窥镜进行微损膝关节修复等,成为可能或得以实现。目前,科学家们正致力于研究光学技术在非侵入式诊断和检测上的应用,如乳腺癌的早期探查、糖尿病患者葡萄糖的“无针”监控等。激光在医学上的最早应用虽然集中在治疗方面,然而在80年代初期起便开始了光诊断技术的探索。指望无损害地获得诊断信息是这些研究的驱动力之一,其中在物理学中高度发展的光谱技术有望在诊断医学中得到应用。利用光纤把光传输到身体内部的能力,可以完成膀胱、结肠和肺等器官的检查。随着医学诊断方法向无损化方向发展,利用光电子学技术对组织体进行鉴别和诊断,有可能更早期、更精确地诊断各种疾病。近年来,人们开始把这种诊断方法称之为“光活检”。

随着现代医学模式的转变、健康概念的更新以及人民生活水平的提高,从20世纪80年代后期起,“激光美容术”在世界各地包括在我国各大城市逐渐地开展。保健美容是光电子技术应用越来越活跃的领域。激光技术应用于美容外科的起步较早,使得一些在美容整形外科很棘手的疾病,如太田痣、血管瘤等治疗变得简易有效。到20世纪末,人们又开发了一种称为光子嫩肤术的新美容技术。它基于选择性的光热解作用,有效地改善肌肤的质地和弹性,达到美容的效果。之所以用激光或强脉冲光进行非消融性的嫩肤或治疗越来越流行,是因为这类手术具有无损、不必住院、几乎无副作用和无疼痛,从而使受术者容易接受的优点。

国家自然科学基金委员会先后二次在“光子学与光子技术”以及“生物医学光学”优先资助领域战略研究报告中分别指出:近年来生物医学光学与光子学的迅猛兴起,令人瞩目,并因而引发出一门新兴的学科-生物医学光子学(Biomedophotonics)。研究报告选定了近期优先研究领域包括生物光子学、医学光子学基础研究、医学临床的光学诊断和激光医学中的重要课题等诸方面。

福建师范大学在1974年成立了“医用激光及其应用技术”研究组,以激光与光电子技术为基础,围绕激光医学应用的核心技术开展研究与开发。至二十世纪九十年代,跟随该领域的国际走向,转入激光医学技术的基础理论研究工作,在国内率先开展了生物组织光学与光剂量学的研究。伴随研究工作的深入开展,逐步形成了我们有特色的若干前沿研究方向,并于2005年获准立项建设医学光电科学与技术教育部重点实验室。

二 国内外现状

光学在生命科学中的应用,在经历了一个缓慢的发展阶段后,由于激光与新颖的光子技术的介入,进入了一个迅速发展的新阶段。与光学有关的技术冲击着人类健康领域,正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段,并为医疗诊断提供了革命性的新方法。特别在近十多年来,与蓬勃的学术研究活动相对应,国际上出现了专门的研究性学术杂志,如:Laurin 出版公司于1991年发行了“Bio-Photonics”新杂志。美国光学学会重要的会刊之一“Applied Optics”也于1996年将其“Optical Technology”栏目扩充为“ Optical Technology and Biomedical Optics”,并定期出版有关生物医学光学的论文专集。SPIE亦于1996年创办了期刊Journal of Biomedical Optics,且声誉日隆。到2004年,该刊的SCI影响因子已达3.541。当前,发达国家普遍对生物医学光子学学科给予了高度重视。例如,在美国国家卫生研究院(NIH)新成立的国家生物医学影像与生物工程研究所(NIBIB)中,生物医学光子学也成为其主要资助的领域。近三年中,美国NIH已经召开过4次研讨会,认为新的在体生物光子学方法可用于癌症和其它疾病的早期检测、诊断和治疗。新一代的在体光学成像技术正处在从实验室转向癌症临床应用的重要时刻。在NIH的支持下,美国国家癌症研究所(NCI)正在计划5年投资1800万美元,招标建立“在体光学成像和/或光谱技术转化研究网络(NTROI)”,其研究内容主要包括:光学成像对比度的产生机理、在体光学成像技术与方法、临床监测、新光学成像方法的验证、系统研制与集成等五个方面。2000年底,在美国NIBIB的首批支持项目中,光学成像方法约占30%。2000年7月,美国NIH投资2000万美元,开展小动物成像方法项目(SAIRPs)研究,受到生命科学界的高度关注,其中光学成像方法是研究重点之一。美国国家科学基金会(NSF)在2000-2002年了4次关于生物医学光子学研究(Biophotonics Partnership Initiative)的招标指南。“9.11”事件后,美国国防部启动了“应激状态下的认知活动”(Cognition under stress)项目,采用的研究方法就是光学成像技术。美国加州大学Davis分校于2002年10月宣布:未来10年内,将投资5200万美元建立生物医学光子学科学技术中心(The Center for Biophotonics Science and Technology),其中4000万美元由NSF支持。在学术交流活动方面,国际光学界规模最大西部光子学会议(Photonics West)上,每年的四个大分会之一即是生物医学光学会议(BiOS),论文均超过大会总数的三分之一,如,2003年关于BiOS的专题为19个,占整个会议的19/52=36.5%;2004年,IBOS会议专题为20个,占整个会议的20/55=36.4%。另外,每年还召开欧洲生物医学光子学会议。除疾病早期诊断、生理参数监测外,在基因表达、蛋白质―蛋白质相互作用、新药研发和药效评价等研究中,特别是近年来的Science, Nature, PNAS等国际权威刊物发表的论文表明,光子学技术也正在发挥至关重要的作用。在某些领域,如眼科,光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现,并以最小的无损或微损疗法代替外科手术,如膝关节的修复。现在,用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段,包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。光学技术还为生物学研究提供了新的手段,如人体内部造影、测量、分析和处理等。共焦激光扫描显微镜能将详细的生物结构的三维图象展现出来,在亚细胞层次监测化学组成和蛋白质相互作用空间和时间特征。以双光子激发荧光技术为代表的非线性成像方法,不仅可以改善荧光成像方法的探测深度、降低对生物体的损伤,而且还开辟了在细胞内进行高度定位的光化学疗法。近场技术将分辨率提高到衍射极限以上,可以探测细胞膜上生物分子的相互作用、离子通道等等。激光器已成为确定DNA化学结构排序系统的关键组成部分。光学在生物技术方面的其它应用还包括采用“DNA芯片”的高级复杂系统,和采用传输探针的简单系统。激光钳提供了一种在显微镜下方能看见的一种新奇的、前所未有的操作方法,能够在生物环境中实现细胞或微观粒子的操纵与控制,或在10-12m范围内实现力学参数的测量。结合光子学和纳米技术已经可以探测细胞机械活动,揭示细胞水平上隐秘的生命过程,利用纳米器件甚至可以检测和操纵原子和分子,这可以应用在细胞水平的医学领域。高技术的进步,如:微芯片极大地加速了生物光子学的发展进程。集成电路、传感器元件和相连电路的小型化、集成化促使在体和体外测量分子、组织和器官图像成为可能。许多生物医学光子学技术已经在临床上应用于早期疾病监测或生理参量的测量,如血压,血液化学,pH,温度,或测量病理生物体或临床上有重要意义的生化物种的存在与否。描述不同光谱特性(如荧光,散射,反射和光学相干成像)的各种光学概念出现在功能成像的重要领域。从大脑到窦体再到腹部,精确导位和追踪,对于精确定位医疗仪器在三维手术空间的位置具有重要的作用。基于分子探针的光子技术可以识别发生疾病时产生的分子报警,将真正实现令人激动的、个人的、分子水平的医学。

我国的研究基础与条件虽然相对落后,研究投入不足,但生物医学光子学是一门正在兴起和不断发展的学科,在这一新兴交叉学科上国内外处于一个起跑线上。近年来,在国家自然科学基金委、省部委以及其它基金项目的资助下,我国在生物医学光子学的研究中取得了很大的进展,尤其是2000年第152次主题为 “生物医学光子学与医学成像若干前沿问题”、第217次主题为“生物分子光子学”的香山会议后,有许多学校和科研单位开展了生物医学光子学的研究工作,并初步建成了几个具有代表性的、具有自己研究特色和明确科研方向的研究机构或实验室,并在生物医学光学成像(如OCT、光声光谱成像、双光子激发荧光成像、二次谐波成像、光学层析成像等)、组织光学理论及光子医学诊断、分子光子学(包括成像与分析)、生物医学光谱、X射线相衬成像、光学功能成像、认知光学成像、PDT光剂量学、高时空谱探测技术及仪器研究等方面取得了显著的研究成果。发表了许多研究论文,申请了许多发明专利,有些已经获得产业化。国家自然科学基金委员会生命科学部与信息科学部联合发起并承办的全国光子生物学与光子医学学术研讨会已经举办了六届。这对我国生物医学光子学学科的发展起到了积极的推动作用。在我国近年所召开的亚太地区光子学会议中,有关生物医学光子学的内容已大幅增加,成为主要的研讨专题。我国的生物医学光子学研究和学术活动也方兴未艾,呈现与国际同步的态势。在基础研究、应用基础研究以及对新技术的掌握方面跟踪国际先进水平,但国内科研经费的投入相对较小,科研队伍规模不大,原创性的科研成果与国外有较大差距。和国外的发展水平相比,我国的生物医学光子学发展还存在以下问题:

(1)尽管从事生物医学光子学的科研单位很多,但取得突破性、创新性的研究成果很少,主要是由于我们的科研队伍在组织、组成上还不合理,过于分散、开展的内容繁杂,难以将有限的资金投入到一些有利于国计民生的及上水平的研究方向上;另外许多单位的研究重复,缺乏合作,导致水平低下;

(2)和国外相比,研究经费无论在绝对值还是相对值上均投入十分不够;

(3)缺乏研究成果产业化的引导机制。

三 医学光电科学与技术(福建师范大学)教育部重点实验室概况

“医学光电科学与技术”教育部重点实验室设立于福建师范大学物理与光电信息科技学院(激光与光电子技术研究所)内,作为本学科开展科研研究和实施建设与发展的一个基础平台。实验室已有30年发展历史,1973年成立福建师范学院物理系激光实验室,1984年成为福建师范大学激光研究所实验室,1995年为福建省首期211重点学科《应用光子学》学科实验室,2003年5月26日经福建省科技厅批准成立“光子技术福建省重点实验室”,2005年7月28日经教育部批准立项建设教育部重点实验室。实验室座落于福建师范大学长安山校园内。

30年多来,实验室在生物组织光学、医学光谱与光学成像技术、光诊断及光诊疗技术、信息技术光学及其生物医学应用等四个主要方向上努力开拓,承担并完成了数十项国家与省部重点、重大项目课题,取得一批代表我国本领域研究水平的科研成果,其中十五以来获省部级科技进步一等奖1项,二等奖2项,三等奖2项,其它省级以上奖励12项。在国内外重要刊物发表的论文以及被SCI、EI收录的论文均超过100篇。

实验室目前承担着国家与省级重要课题50余项,科研经费超过2000万元。其中国家自然科学基金项目11项,国家教育部、科技部、卫生部项目9项,福建省科技重大专项1项,其它省级重要项目近30项。

中科院半导体研究所原所长王启明院士任重点实验室学术委员会主任,副主任由黄尚廉院士和谢树森教授担任。另有九位国内外著名的激光、光电子与医学学科交叉的院士、专家或资深教授担任委员,其中海外委员两人。他们规划、指导并检查本学科实验室的建设与发展。

重点实验室主要学术带头人、实验室学术委员会常务副主任谢树森教授是中国光学学会副理事长、福建省光学学会理事长、国家有突出贡献的中青年专家、光学工程专业博导、全国劳动模范,是我国医学光电科学与技术领域的学术带头人与开拓者。实验室主任陈荣教授、副主任李晖教授均为国务院特殊津贴专家,实验室常务副主任陈建新教授来自于北京大学的优秀博士后研究员。重点实验室拥有稳定的可持续开展高水平科研的学术梯队,其中的中青年学术带头人或学术骨干包括1位闽江学者特聘教授、1位福建师范大学特聘教授、3位国务院特殊津贴专家、2位全国优秀教师、2位福建省优秀教师和15位博士。

重点实验室与国内外学术界建立了并保持着广泛的联系。重点实验室已设立面向国内外的开放课题基金。已批准并实施来自浙江大学、厦门大学、上海光机所、西安交通大学、华南师范大学、天津医科大学、上海市激光医学研究中心等单位知名学者的开放课题。

重点实验室已具备良好的科研软硬件环境。现有面积近5000平方米,仪器设备原值2500多万元。重点实验室各项管理制度健全。

“医学光电科学与技术”重点实验室,在我国现代科学技术领域特色鲜明,在我国相关学科处于领头地位,有较大影响。重点实验室建设将有力促进福建省科技创新能力建设,促使福建师范大学迅速向高水平、有特色、开放型的综合性大学迈进。同时,重点实验室的建设与发展将有力促进我国医学光电科学与相关学科的发展,为广大民众的身心健康,为海峡西岸的科技、社会与经济发展做出重大贡献。

四 发展趋势和展望

光子学及其技术已广泛应用或渗透到生物科学和医学的诸多方面,被科学界所认同和重视。生物医学光学已经成为国际光学学科重要发展方向之一。生物医学光子学的发展,将为现代医学和生命科学带进崭新的时代。本学科的发展将继续体现了多学科交叉的特点,研究领域涉及到了生物学、医学、和光学,还有化学等不同大学科的方方面面。技术开发与临床应用研究的结合将越来越密切。一般认为,光学领域未来发展的重点是将各种复杂的光学系统和技术更加广泛地应用于保健和医疗。当今世界中,与光子学有关的技术冲击着人类对生命体的认知及人类健康领域。基于现代激光与光电子技术的生物医学光子学技术将为生命科学研究带来具有原始性创新的重要科研成果,并可望形成有重大社会影响和经济效益的产业。

在医学领域,光子学技术正在改变着药物疗法和常规手术的实施手段,并为医疗诊断提供了新方法。在某些领域,如眼科,光学和激光技术已成熟地应用于临床实践。激光还使治疗肾结石和皮肤病的新疗法得以实现,并以无损或微损疗法代替外科手术,如膝关节的修复。现在,用激光技术和光激励的药物相结合可治好某些癌症。以光学诊断技术为基础的流动血细胞测量仪可用于监测爱滋病患者体内的病毒携带量。还有一些光学技术正处于无损医学应用的试验阶段,包括控制糖尿病所进行的无损血糖监测和乳腺癌的早期诊断等。

在基础研究方面,研究重点在于从细胞,甚至是亚细胞尺度层次揭示病变组织与正常组织之间的差异,为新技术开发以及应用提供理论依据。另一方面,研究光与人体组织之间的相互作用以及所产生的光化学、光热和光机械效应。在技术的应用方面,研究重点转向比较各种技术中光源(相干光源/非相干光源、波长、功率密度、偏振性、连续/脉冲光源、脉冲持续时间等)和个体差异(年龄、性别、临床症状、发病史、发病时间等)对诊断或治疗结果的影响,在确定各种技术临床适应症的同时,进一步实用化各种技术。此外,还在不断开发新的实用于不同疾病的诊断、治疗和监测技术。

值得关注的是,国外从事“生物医学光学”领域研究的高校或研究机构中,来自大陆的中国学者的数量越来越多。这有助于使国内外的学术交流更加有效,并可以预期国内与国外在该领域的研究水平差距将不断缩小。

今后若干年内医学光电科技学科需关注的重大科学问题和优先研究领域如下:

(一)医学光子学基础

在组织光学方面,其中最主要的有光在组织体内传播的特殊方式、组织光学性质的描述以及有关实验技术的开发和完善等。组织光学是医学光子技术的理论基础。光在生物组织中的运动学(如光的传播)问题和动力学(如光的探测)问题是研究的主要内容,目的是要研究生物组织的光学性质和确定某靶位单位面积上的光能流率。应优先解决测量技术和实验精度的问题,利用近场光学显微技术、光镊技术测量活体组织的光学参量。在理论建模方面,建立生物组织中光的传输理论和数值模拟方法。具体开展的研究工作应包括:1)光在生物组织中传输理论:要用更复杂的理论来描述生物组织的光学性质以及光在其中的传播行为。建立准确的组织光学模型,使之能反映生物组织空间结构及其尺寸分布情况、组织各个部分的散射与吸收特性以及折射率在一定条件下的变化情况;改造传输方程,使之适应新的条件,并能在某些情况下求出光在生物组织中传输的基本性质。2)光传输的蒙特卡罗模拟:继续开发新的更为有效的算法以适应生物组织的多样性和复杂性的要求。除了了解光在组织中的分布,还在探索从大量数字模拟中得到生物组织中光的宏观分布与其光学性质基本参量之间的经验关系。另外,发展非稳态的光传输的蒙特卡罗模拟方法也是一个重要的研究方向,从中可以获得比稳态条件下更多的信息。

组织光学参数的测量方法和技术方面,尚未获得人体各种组织的可靠实验数据。发展和完善活体的无损检测尤为重要。在这方面,时间分辨率与频率分辨率的测量方法引人注目。

(二)医学光子学光谱诊断技术

医学光子学光谱(非成像)诊断技术实质上是利用从组织体反射、散射、发射出来的光,经过适当的放大、探测以及信号处理,来获取组织内部的病变信息,从而达到诊断疾病的目的。

生物组织的自体荧光与药物荧光光谱技术,内容涉及光敏剂的吸收谱、激发与发射荧光谱以及各种波长激光激发下正常组织与病变组织内源性荧光基团特征光谱等。现在人们所谓的特征荧光峰实际上只是卟啉分子的荧光峰。客观和科学地判断激光荧光光谱对肿瘤的诊断标准是十分必要的。目前,某些癌瘤的药物荧光诊断已进入临床试用,自体荧光的应用尚处于摸索之中。需要开展激光激发生物组织和细胞内物质的机理研究,探讨激光诱发组织自体荧光与癌组织病理类型的相关性以及新型光敏剂的荧光谱、荧光产额和最佳激发波长等方面的研究,以期获得极其稳定、可靠的特征数据,为诊断技术的发展提供科学依据。

近年来,拉曼光谱技术应用于医学中已显示出它在灵敏度、分辨率、无损伤等方面的优势。应开发并完善重要医学物质拉曼光谱数据库,并使基于拉曼光谱分析的小型、高效、适用于体表与体内的医用拉曼光谱仪和诊断仪将在医学临床获得更广泛的应用。

超快时间分辨光谱比稳态光谱在技术上更灵敏、更客观和更具有选择性。因此,将脉宽为ps、fs量级的超短激光脉冲光源用于医学受到广泛重视,其一,应发展超快时间分辨荧光光谱技术,用于测量生物组织及生物分子的荧光衰变时间,分析癌组织分子驰豫动力学性质等,为进一步研究自体荧光法诊断恶性肿瘤提供基础数据;其二,应发展超快时间分辨漫反射(透射)光谱技术。以时域的角度测量组织的漫反射,从而间接确定组织的光学特征。这是一种全新的、适用于活体的、无损和实时的测量方法,为确知光与生物组织的相互作用,解决医学光子学中基础测量问题开辟一条新径。

(三)医学光子学成像诊断技术

发展出具有无辐射损伤、高分辨率、非侵入、实时、安全的光子学成像诊断技术,并具有经济、小型、且能监测活体组织内部处于自然状态化学成分等特点的医疗诊断设备。主要的医学光子学成像诊断技术包括:

超快时间分辨成像技术:以超短脉冲激光作为光源,根据光脉冲在组织内传播时的时间分辨特性,使用门控技术分离出漫反射脉冲中未被散射的所谓早期光,进行成像。正在研究的典型时间门有条纹照相机、克尔门、电子全息等。

散射成像技术:包括光子密度波散射层析成像、组织深度光谱测量以及复合成像等,利用红外光源,光子密度波在生物组织中的穿透深度可达几个毫米,在低散射的人脑组织中甚至可达30mm。

红外热成像:红外热成像是利用红外探测器测量人体和动物的正常与病变组织的温度差异来诊断病变及其位置,现已在医学诊断中得到广泛的应用,如乳腺肿瘤的诊断。

光学相干层析成像技术:一种非侵入式无损成像技术,并且可以与显微镜、手持探针、内窥镜、医用导管、腹腔镜等相结合使用,从而具有广阔的应用领域。而且,OCT能进行众多功能成像,如分光镜OCT、多普勒OCT、偏振OCT:也可以与众多成像技术结合使用,如荧光、双光子、二次谐波成像等技术。

荧光寿命成像:受超短光脉冲激发后,荧光团,包括自体荧光团如NADH、FAD等和外源荧光团,如有机荧光染料、荧光蛋白等,所发出荧光的寿命取决于荧光团的分子种类及其所处的微环境,如pH、离子浓度(如Ca2+、Na+等)、氧压等,因此荧光寿命的测量和成像,有助于提供生物组织的功能信息。和内窥镜结合,可用于胃癌、食道癌等疾病的早期诊断,是一种很有前途的具有高灵敏度、高特异性以及高诊断准确性的早期癌症诊断方法。

光声作用成像:利用超声场在生物组织中的优良传输特性和激光在生物组织中的选择性吸收特性,将超声定位技术和光学高灵敏度检测技术结合,以实现无损伤临床医学的结构和功能层析诊断。预期成像深度远好于目前的光学成像方法,对于较厚生物组织成像及临床应用特别具有吸引力,可为及早发现一些特殊病变提供一种无损、有效、高准确度的方法。

非线性光学成像:双光子激发荧光显微成像、二次谐波等成像技术由于具有三维高空间分辨率,对比度高、对生物组织的损伤小等优点,研究工作重点是扩展成像技术在生物医学领域的应用范围,重点解决研制小型化内窥型诊断设备所面临的相关技术问题。

人体经络的光学表征及其调控功能:已经用不少事实证明了经脉循行路线的现象,也初步显示了人体体表沿十四经脉路线存在的红外辐射轨迹。然而,至今未能用西医的形态学或生理学方法证明它的存在,也不能明晰地阐明“经络”的实质。可以利用已发展的生物医学光子学诸多成像技术为工具,研究这个具有中国特色的中医学中的重大问题。

4.医用激光治疗技术(激光医学)

强激光治疗:是当前激光医学中最成熟和最重要的领域。随着新型医用激光器的不时出现,如:钛激光、铒激光、准分子激光等,强激光治疗技术的临床用途也逐渐增多,提出一些新的问题。关于这些新型激光器及新的工作方式对人体组织的作用特点的认识还相对不足,基本没有适合国人组织特性的治疗参数。为此需加强研究激光与生物组织间的作用关系,特别是在诸多有效疗法中已获得重要应用的激光与生物组织间的作用关系;研究不同激光参数(包括波长、功率密度、能量密度与运转方式等)对不同生物组织、人体器官组织及病变组织的作用关系,取得系统的数据,同时也有必要加强新型激光器及新的工作方式的临床适应证的研究。

低强度激光治疗:非热或低强度激光辐射可作为一种辅助治疗手段,其作用机理尚不清楚。对弱激光治疗机理的认识有待于整个基础医学的提高,如充分认识细胞基因表达与调控、细胞代谢的调控、免疫反应的调控等,同时还需研究不同弱激光剂量对这些调控的影响,这才能提高弱激光治疗的针对性和疗效。针对目前临床上盲目夸大疗效、照射剂量严重混乱的局面,建议重点扶持2-3个弱激光研究中心,集中财力与人力进行弱激光的细胞生物学效应研究;弱激光生物调节作用和细胞生物学现象(基因调控和细胞凋亡)的量效关系、弱激光镇痛的分子生物学机制以及弱激光与细胞免疫(抗菌、抗毒素、抗病毒等)的关系及其机制。寻求弱激光生物刺激效应的可能机制与量效关系;规范临床治疗参数与操作等。

光动力学治疗(PDT)是当前激光医学中最具活力且发展迅速的领域。光动力疗法具备了诊断和治疗肿瘤、心脑血管病等人类重大疾病的潜力。光动力疗法在鲜红斑痣、老年性眼底黄斑病变、某些顽固性皮肤病、类风湿性关节炎等常规手段难以奏效的良性疾病的治疗研究中取得一系列进展,并结合内镜技术的发展等,其应用领域得到很大的延伸和扩展。这些都说明发展光动力疗法具有重要的社会和经济效益。应当重点资助PDT相关产品的国产化,扶持新一代国产光敏剂的开发及相应激光器的产业化,资助新一代光敏剂光动力学治疗的机理研究。作用机理、光动力疗法各要素对光动力学效应的影响、建立数学模型、新型光敏剂光动力学效应的研究,为开拓光动力疗法新的应用领域取得系统的数据。

激光美容与光子嫩肤术:利用激光或强脉冲光照射皮肤后的选择性光热解效应,即靶组织(病灶)和正常组织对光的吸收率的差别,使激光在损伤靶组织的同时避免正常组织的损伤这一原则,达到去皱、去文身、脱毛和治疗各种皮肤病或达到美容的效果。

五 结论

医学光子学及其技术的学科发展,对生命科学有重要且积极的意义。在医学领域,将为解决长期困扰人类的疑难顽疾如心血管疾病和癌症的早期诊治提供可能性,从而提高人类的生存价值和意义,其中的重大突破将起到类似X射线和CT技术在人类文明进步史上的重要推动作用,在知识经济崛起的时代还可能产生和带动一批高新技术产业。

参考文献

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〔3〕 谢树森,雷仕湛. 光子技术. 北京:科学出版社,2004. 266.

〔4〕国家自然科学基金委. 光子学与光子技术:国家自然科学基金优先资助领域战略研究报告. 北京: 高教出版社/海德堡,施普林格出版社, 1999. 96-114.

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〔16〕 Hongqin Yan, Shusen Xie, Hui Li et al. Optical imaging method.

课题组成员:

1.谢树森:教授、博士导师,中国光学学会副理事长,福建省光学学会理事长

2.李 晖:福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室

3.陈 荣:福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室

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农业、能源、信息、资源环境、人口与健康、新材料、空间科学与技术、先进制造与装备、智能交通,经济与管理、减灾救灾、现代高等教育、软件工程、综合交叉与重要学科前沿。

二。重点资助专业方向

重要农业动植物经济性状与病害发生的肚础生物学;农业生物资源利用与生态系统渊控;农产品安全的基础研究;煤高效、浩净利用基础问题的研究;油气资源开发与利用的基础研究;重要可再生能源开发利用的基础研究;而向微纳电子、光电子与微系统技术的基础研究;体系结构和软件一虚拟计筇环境;网络与信息安全一可扩可信的网络体系;软件工程;动漫产业;气候变化与灾害;水资源与水循环;资源勘探;生态与环境;重要传染病的基础研究;健康与疾病发生的分子、细胞和整体的机制研究;中医理论的基础研究;传统材料改造升级涉及的基础科学问题;发展高技术新材料涉及的基础科学问题;提高人民生活质量涉及的材料科学基础等。

三、资助在外留学人员参加为国服务活动

1.第十二届中国留学人员广州科技交流会

2.2009中国海外学子辽宁(大连)创业周

3.2009中国北京国际科技产业博览会

4.“春晖计划”为国服务周

5.第四届“春晖杯”中国留学人员创新创业大赛

6.留学人员参与西部建设服务活动

7.留学人员参与振兴东北老工业基地服务活动

8.聘请集成电路,服务外包、动漫专业留学人员回国参加国家重点领域紧缺人才培养工作

9.邀请工程教育认证专家回国参加工程教育专业认证试点工作

10.第二届中国一澳大利亚生物医学研究大会(南开大学)

11.武汉光电国家实验室科研与学术交流(华中科技大学)

12.西部干旱半干旱地区资源环境及生态研究(兰州大学)

13.白云鄂博矿稀土及铌资源高效利用研究(内蒙古科技大学)

14.国家中医临床研究基地建设项目(黑龙江中医药大学)

15.贵州清洁燃煤生产新工艺及综合利用研究(贵州大学)

16.非线性发展方程及动力系统国际学术会议(西南大学)

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关键词:医药知产 转化医学研究 产业集群

随着全球化趋势在世界范围内的不断发展,各国企业也认识到知识产权的保护对于增强国家和企业竞争力的重要性。对知识产权的看重,不仅仅是体现在走进来的外资企业,走出去的企业,同样视为企业发展的生命线。

一、医药知产在整个经济中的重要作用

总理曾指出:新时期,世界科技和经济的竞争,很大程度上是知识产权的竞争。作为开发和利用知识资源的基本制度,重视保护知识产权就是重视和鼓励创新。

由此,知识产权不仅事关企业的存亡,更关乎一个地区、一个国家的核心竞争力。如何在这场专利战中占据有利的地势,成为了新时期科技与经济竞争最要紧探索解决的问题,从国内外的形势看,产业集群是共同点。

二、产业集群是提升医药知产升级的有效措施

产业集群是指同一产业及其相关产业和支持性产业的企业和机构在同一地理位置上的集中。纵向延伸到销售渠道和顾客,横向延伸到包括提供互补产品的生产商和通过技能、技术而相互联系的企业,当然包括地方政府部门机构。

1、以印度为例说明医药创新系统对产业技术能力的培育作用

1.1在印度制药产业创新系统中包括国家医药产业与科技政策、国家药物管制制度、药品专利制度、国家药物研究机构、制药企业以及人力资源培训与教育水平等。

1.2政府在制药产业创新系统扮演重要角色。印度制药产业快速发展是印度政府对制药产业在产业政策、药品管理制度、知识产权制度等方面进行强有力干预结果。印度政府在促进企业成为技术创新主体方面做了一系列的努力,包括给予企业研发费用的支持、研发企业的税收优惠以及推动企业国际化发展等措施。目前印度全国用于医药研发的投入中,来自产业内企业的投入占到了2/3,其中私营企业研发投入甚至在10年前已经达到了85%左右的比例。

1.3 制药企业仍然是产业创新系统的主体。印度制药产业初期是以国家公共研发机构,从90 年代开始逐步转化为以私营企业模式。不仅在活动的成效方面有很大的改善,还有助于企业逐步积累技术知识,发展技术能力。

2、以国内的生物医药的启示--转化医学为例,来说明产业集群的重要性和意义.

转化医学研究倡导从临床工作中发现和提出问题, 由基础研究人员进行深入研究, 然后再将基础科研成果快速转向临床验证, 进而完成产业化, 形成诊断与治疗的新技术和新方法。此研究能够打破基础医学与药物研发、临床医学之间固有的屏障, 建立起彼此的直接关联,缩短从实验室到临床应用的过程, 可将科研机构获得的研究成果, 经过快速验证, 最终以产品的形式,迅速转化为临床上诊断与治疗的新方法, 让患者更快地受益于医学、生物乃至机械信息等科学技术[1]。

转化医学研究最终目标是成果经过产业化, 将最先进的生物医学成果应用到临床, 实现社会效益和经济效益。目前, 迫于晋升和考核等压力, 科研人员在科研工作的产出成果中, 更加关注的是文章,缺乏专利保护意识。科研成果过早地进入公共领域,被国内外公司无偿的使用,丧失了应得到的经济收益。在国际合作中, 科研院所和科研人员一定要有知识产权保护意识。要让科研人员了解生物医学领域涉及的知识产权及其可以专利的主题。

总之, 转化医学研究是以临床需求为导向, 使生物医学的研究真正实现以患者为中心在转化医学研究中, 科研人员要提高知识产权保护意识, 特别是在国际合作中要有专利保护意识。科研人员要有敏锐的感知力, 及时了解国内外相应的政策和信息,以保护科研成果, 避免不必要的权益损失,实现转化医学最终使患者受益于科技成果的目的。

三、结合我国各地的现状来比较、探寻一条因地制宜的医药知产发展之路

近年来我国珠江三角洲、长江三角洲和环渤海地区已经成为全国三大医疗仪器产业聚集区。江苏省集聚了一批跨国企业的中国生产基地,浙江省化学原料药和中间体出口基地初具规模。上海市具有较强的研发能力,形成国内领先的产业链,以浦东为核心的生物医药产业基地已经基本形成。长江三角洲也已经形成了产业链上下游配套较好的产业集群。

与主要的经济区相比,成都产业集群还很薄弱,虽然成都呈现出西医制药、中医制药、医疗器械有三足鼎立的局面,但传统制药则一直占据主要地势。四川省已将现代中药和生物工程产业列入全省工业“7+3”产业(七大优势产业和三大潜力产业)予以重点推进。2012年,全省医药工业总产值有望突破千亿元。

四川省食品药品监管局促进产业发展,成立了医药产业发展推进领导小组,鼓励医药企业向集团化、集约化方向发展,支持培育生物制药领域新的增长点。省局领导带队深入企业调研,帮助企业解决发展中遇到的困难和问题。在行政审批中,探索实行“一站式”服务。

此外,四川省科技厅为了推进医药产业发展,将搭建包括生物医药信息服务、新药研发技术服务、投融资服务等六大平台;大力促进中医药科技成果转化,培育一批创新药物战略性产业化;深入推进中药现代化科技产业基地建设。

四川省的医药行业仍然处于起步阶段,最明显的劣势在于未形成发达的产业区域体系。在大力发展制造业的同时,未能充分带动周边地区相关产业的发展,以至于生产制造、协作配套环节相对较为薄弱。

四、四川省医药行业产业化发展的对策建议

1、建立健全产学研合作机制

美国生物产业集群成功的一个关键因素是他们与世界一流学术研究机构毗邻。目前,我国高等院校与生物医药企业尚未建立真正的合作互动机制。

2、争取政府的大力支持

政府的大力支持是我国医药行业集群发展的支撑点。国家和地方政府在设施配套、资金信贷、税收减免、人才引进的优惠政策,使得重大产业项目以及教育、科研、医疗等优势资源可以优先集聚。

3、形成完善的产业链

医药行业产业链比较长,包括基础研究、开发研究、生产、销售等。只要形成比较完善的产业链,每个环节的研究和资金的注入都到位,就会促进产业链各个环节的不断优化。

4、加强与环渤海经济区域的分工和合作

努力建立高效的区域合作协调机制,努力消除区域内各种壁垒,增强区域竞争优势。四川省应该利用自身的发展,与重庆市一起充分带动周边地区经济发展,通过区域孤点的辐射作用建立经济网络,为推动产业集群的战略实施打好基础。

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预算草案的文件阐述了他的指导思想:“我们承认当前的财政困难,为此做出了艰难而有倾向性的抉择:限制许多领域的开支,尽管他们应该获得更大的支持。但是本预算集中展现了对未来的信心:通过建立美国的发明‘引擎’并为其注入动力,以期扩展人类的知识边界;通过用中产阶级的良好就业机会振兴美国制造业,以期促进经济的可持续增长;为世界和美国培育清洁能源的未来;以低廉成本改善更多人的健康;在应对全球气候变化挑战的同时管控对环境资源的迫切需求;加强国家安全。本预算对研发活动具有战略目标的强力投入将加强美国对新就业机会的吸引力。”

笔者阅读了白宫的文件后认为,以下特点值得我们给予关注:

(1)减军费,保民生。2014财年的预算中,非国防研发经费总额为696亿美元,比2012财年增加59亿美元,大幅增长9.2%。而国防口的研发经费总额为732亿美元,比2012财年实际支出减少了46亿美元(下降5.2%)。也就是说,奥巴马政府在经费紧张时把研发武器的钱转移到能推动经济发展、保障民生的研发项目上去。

(2)钱少也要保创新。在非国防研发经费中,对研究的投入高达681亿美元,比2012财年增长48亿美元,比例高达约98%,而对开发的投入却减少了38亿美元,比例不到3%。由于研究,包括基础研究和应用研究,才是创新的源头,所以这表明了奥巴马政府把有限的经费用在刀口上,大力支持创新的政策取向。特别是对于主要从事基础研究和应用研究的创新型科研机构,经费支持的增长幅度更大,因为这关系到美国在全球的竞争力。

奥巴马认为,美国联邦政府的三大创新支柱分别是国家科学基金会(NSF)、商务部的国家技术与标准研究院(NIST)和能源部的科学局(Office of Science),必须持续地增加经费支持。研发方向则包括清洁能源、先进制造技术、气候变化和人脑研究等。支持的力度分别为清洁能源34亿美元、先进制造技术29亿美元(增幅高达87%)、气候变化27亿美元和人脑研究1亿美元。先进制造技术的主攻方向是创新型的制造工艺、先进的工业材料和机器人。

(3)清洁能源是重点。从经费支持的力度看,2014财年清洁能源仍是研发重点,特别是研发清洁能源车辆更是重中之重,获得了28亿美元的经费支持,占比达82%。

(4)培养未来创新人才。为了告别科研人才匮乏的窘境,美国政府近年来特别重视数理化(STEM)教育。2014财年,联邦政府将继续向STEM教育投入31亿美元。这些经费主要用于改进学前教育和中小学教育(K-12)、大学本科生教育、研究生奖学金和教学信息化等。

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尽管人们在各种法律、政策和日常科学活动中对3R理论的贯彻使近40多年来动物应用有所减少,但每年仍有7500万到1亿左右的脊椎动物在实验中被使用,其中1100万在欧洲。这些动物中有70%都用做研制新药、疫苗试验和癌症研究,剩下的30%用于基础研究和教学。

美国《科学》周刊主编唐・肯尼迪指出,“科学的进步有赖于实验”,而在生命科学中,“就意味着在实验中使用动物”。然而,在当今这个生物医学研究飞速发展的新科技时代,动物实验还是必不可少的吗?是否存在替代方法?都有哪些方法?是否可行?全世界许多科学家正致力于寻找这些替代方法从而使豚鼠不再是各个研究中心的实验品。

任何一种替代方法想要变得符合要求并能运用在实验室里,首先必须验证其优点和可行性。欧洲替代法验证中心就承担着这样的任务。但是由于验证过程十分缓慢且代价昂贵,从1997年至今,只有16种方法通过了验证。其中的6种方法是在2006年通过的,都是利用细胞培养技术对抗肿瘤药物毒性以及一些药品副作用进行检测的临床前研究方法。其中最先通过验证的是预测嗜中性白血球减少症的实验方法,采集一组粒细胞――巨噬细胞进行分析实验就可以预测出这种因进行抗肿瘤化疗而导致的白血球急剧减少的疾病。这种方法代替了以往用狗等动物做实验的老办法。另外几种方法都是利用体外胚胎进行药物毒性实验,这些方法可以使欧洲每年避免使用20万只兔子进行相关实验。

就像一把钥匙开一把锁一样,一种药物若要能进入人体细胞并发挥作用,就必须与细胞膜上的受体基因相吻合。

1994年,安赫洛・韦达尼和他的科研小组研发出了一种计算机模型,能够在药物分子到达人体细胞之前预测其效果。目前韦达尼成立了一个公司,专门从事用于药理和毒性分析的计算机模型的研发。公司的一些软件产品已经面市,可以用于设计药物分子。公司正在完善中的网上实验室可供科学家在药物投产前检测该药物分子是否会产生毒性。

细胞培育是目前运用最为成功的动物实验替代方法。比如肝细胞已经成为一个重要的生物反应堆。它被越来越多地应用于检测药理和毒性反应。如果将肝细胞与肝脏巨噬细胞结合培育,就会得到肝炎病毒的标本。细胞培育还被广泛用于检测癌症诱变因素和致癌因素等癌症研究中,使诊断更精确,从而制定出相应的治疗方案。2004年,欧洲替代法验证中心验证通过了一个体外实验方案,利用老鼠的胚胎成纤维细胞来确定化合物的潜在致癌因素,从而制定出相应的化疗方法。癌细胞转移的各个阶段同样也可以通过体外实验的方法进行研究。

干细胞几乎能够生成各种组织,因此在动物实验替代方面起着重要作用。随着科学家不断破解各种化学信息从而指导干细胞生成具体的组织或器官,利用生物进行实验的需求有望减少。此外,欧洲替代法验证中心还验证通过了体外胚胎毒性实验。

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现代医学发展历史表明,未来医学突破性的进展有赖于与其他学科的交叉与结合;21世纪的医学将更加重视“环境―社会―心理―工程―生物”医学模式,更加重视整体医学观和有关复杂系统的应用研究,而转化医学就是在这样的背景下产生的。

转化医学旨在通过将研究成果“转化”为诊断工具、药物、干预措施、政策和教育而改善个人和社群的健康,其座右铭是“从板凳到床边”。大力发展转化医学不仅符合医学科学发展的内在客观规律,而且能够促进科研技术成果在临床上的早日应用。所以,时下转化医学日益受到医学界的广泛关注。

打破屏障填补鸿沟

转化医学的提出,源于当年NIH(美国国立卫生研究院)迫于来自社会的压力。20世纪末,NIH每年的研究经费高达200多亿美元,但美国人却在追问,发明了那么多的新技术,积累了那么多新的知识,发表了那么多的高水平论文,为什么人们的健康状况并没有得到显著改善。由此,NIH提出了转化医学的概念,旨在让基础知识向临床治疗转化,促进健康水平的提升。

转化医学的主要目的就是要打破基础医学与药物研发、临床及公共卫生之间的固有屏障,在其间建立起直接关联;从实验室到病床,把基础研究获得的知识成果快速转化为临床和公共卫生方面的防治新方法。转化医学致力于弥补基础实验研发与临床和公共卫生应用之间的鸿沟,为开发新药品、研究新的治疗方法开辟出了一条具有革命性意义的新途径。

正是由于转化医学的意义及其价值,引起了欧美国家的高度重视并催生战略行动。近些年,美国国立卫生研究院大力提升对转化医学的资助,在数10所大学成立了近60所转化医学研究中心。政府对转化医学的重视程度日渐增高,也推动企业加强了在转化医学方面的投入。不仅如此,欧洲委员会(EU)也拟将60亿欧元预算的大部分投入转化医学。

转化医学是“从实验台到临床”的一个连续、双向、开放的研究过程。对此,我国自然也不甘示弱。转化医学被科学界提出至今有10多年时间,而我国较短时间内在转化医学研究机构建设和具体实施方面就取得了较快进展。目前,已成立了130多家临床与转化医学中心,5个国家级转化医学机构。不过,客观而言,我国转化医学研究尚处于起步和探索阶段,距国际先进水平还有相当大的距离,特别是从“基础”到“临床”,科研成果转化率还很低。

亟需突破两“瓶颈”

转换医学倡导以患者为中心,从临床工作中发现和提出问题,由基础研究人员进行深入研究,然后再将基础科研成果快速转向临床应用,基础与临床科技工作者密切合作,以提高医疗总体水平。其涉及多领域(如组织工程、基因治疗、细胞治疗、再生医学、分子诊断等)、跨阶段(包括基础研究、试管研究、动物试验、临床试验、临床应用成为标准治疗等诸阶段)以及众多利益攸关者(包括主办者、监管者、企业、基础科学家、动物实验专家、临床研究专家、临床医生、患者、受试者、研究机构、临床机构、社群)。

例如,诊断及监测人类疾病的新参数――生物标志物的研究,就是由基础医学、临床医学和生物信息学等专业研究人员共同组成,定期讨论和沟通,及时解决研究过程中遇到的问题,不仅为开发新药及研究新的治疗方法开辟出一条具有革命性意义的新途径,而且有助于探索新的治疗方法,缩短新的治疗方法从实验到临床阶段的时间,进而快速提高医护和治疗工作的质量。

目前,我国转化医学发展需要突破两个转化“瓶颈”:第一是基础的研究成果不能在临床条件下得到检验;第二是已经得到证明的干预方法不能成为标准疗法。在突破这两个“瓶颈”的过程中,往往科学的、方法论的考虑与人文的、伦理的考虑交织在一起。

从临床前研究成果的转化中首次应用于人的临床试验是一个关键节点,然而,由于在药物研发过程中这些试验涉及最大程度的不确定性,在开始做这些试验时被一系列难办的伦理问题困扰:该药物在动物中是否已经充分展示临床上的前途?试验的可及是否应该限于患难治疾病的病人?是否应该将试验视为治疗性的?研究者是否已经将风险充分地最小化?解决这些伦理问题不可避免要依靠对有关未来的事件(如伤害、治疗反应和临床转化)作出预测。

另一个关键节点是,已经得到临床试验证明的安全有效的干预方法不能不失时宜地转化为标准疗法。这时必须考虑临床实践的环境、转化发生的层次、医生的行为、患者的行为等。而现实中,有许多例子显示在这方面并不成功。

助推健康中国建设

事实上,为了破解妨碍转化的“瓶颈”,我国也在积极探索。目前,转化医学已成为我国在生物医学领域里的一个重大政策,并在生命科学的前沿领域确定了“以转化医学为核心,大力提升医学科技水平,强化医药卫生重点学科建设”的发展方向。而由中国科学院院士韩启德教授和中国工程院院士桑国卫教授领衔两百多位专家、历时两年完成的“健康中国2020”战略研究中也提出:“推动有利于国民健康的医学模式的转化,依靠科技进步,促进卫生事业的发展。”现阶段,我国转化医学的重点目标是促进资源整合,打破学科界限,消除大学、科研院所、医疗机构、企业界、投资界和政府部门之间的围墙壁垒,改变固有的转化模式,实现双方共赢,协同创新,与国际合作对接。

然而,目前国内在转化医学学科建设方面最为欠缺的,是尚未着手建立专门的转化医学人才队伍。美国在转化医学项目基金投入中,拿出16%的基金用于培养转化医学研究生,一批转化医学博士即将“出炉”。而我国医学院校仍停留在临床医学和基础医学的划分上,当下亟需培养一批具有基础研究技能和临床实践经验的双向人才。否则,转化医学将是空中楼阁。

不过,好在国内的转化医学研究队伍已经认识到这一点,在从哈佛医学院、梅奥医学院等国际一流医学科研机构积极引进高端人才的同时,也通过开设转化医学专业等手段让转化医学的后继人才逐步被培养起来。