关键词:医学信息工程;战略;专业教育
中图分类号:G642.3文献标识码:A文章编号:1002-4107(2016)07-0011-03
医学信息工程是一门以信息科学和生命科学为主的多学科交叉与融合的新兴综合性学科。其基本内涵是电子技术、计算机科学、医学器械工程等学科在生物学、医学领域中的应用与融合[1]。近几年来,其学科建设、专业发展、人才培养、学术研究已成为我国高等教育“质量工程“项目中的七大新兴信息产业之一。在国内开办的医学信息工程专业的24所高校中,已有7所高校分别获准纳入部级、省级、校级新兴信息产业立项建设计划。
一、医学信息工程专业发展现状
(一)医学信息工程专业的产生与发展
21世纪初叶,生命科学与信息产业的勃兴,引导着以信息科学和生命科学为主的多学科交叉与融合的新兴信息产业,其已给医学信息工程专业的兴起带来发展优势与机遇。尤其是近20年来,各地高校自寻信息产业人才培养路径,有些高校在对当时原有的电子信息与技术、电子信息工程、医学信息学、信息管理与信息系统等相关专业调整培养目标及方向,进行课程体系调整,整合教学内容,增加特色课程内容之后,用于培养医学信息工程专业人才;也有高校是在生物医学工程专业开设培养方向;还有的高校是直接申报专业,经严格的办学条件论证,获准开办新专业,这表明医学信息工程专业的产生与发展应该是有良好的发展势头的。尤其是2012年以后,在新增的本科教学目录中,正式确认了医学信息工程专业的代码(080711T),这标志着我国医学信息工程专业教育正式步入高等教育体系的轨道。
(二)医学信息工程专业的建设现状
2003年,四川大学申报并经论证,获教育部首准开办医学信息工程专业本科教育,历经7年建设,并于2010年成功成为第七批部级特色专业建设点,隶属于新一代信息产业。此后,全国多家高校相继申办医学信息工程专业本科教育,据2014年统计,全国已有24所本科院校开设医学信息工程专业,中医药院校所占有一定比例。目前,全国高校现有医学信息工程专业在校生近4000人。据资料分析:从就业形势看,在1107个本科专业中,就业排名第268位,而在203个工学类专业中,就业排名第54位;从办学地域看,专业需求量最多的地区是北京市,占23%;从就业行业看,需求量最多的行业是“制药、生物工程”,共占26%,就业前景很不错。
(三)医学信息工程专业的研究成果
1.人才培养方案与模式。在人才培养模式创新研究上,张颖等人基于知识、能力、素质三方面,对师资队伍结构、课程设置、实践教学和评价体系等方面进行改革,提出培养复合型人才理论[2]。
在知识体系方面,提出了重构知识体系,划定医药学基础、医学信息基础、软件基础、硬件基础、计算机软件理论、计算机应用等六门课程模块[3]。认为要调整现有的课程设置力求使学生对专业学习有清楚的目标,所学知识更加体系化。
关于专业设置创新性问题,谭强等人提出了“专业课程及制订教学计划中,必须要遵循全面性与专业性的有机统一、坚持由浅入深,同步推进、结合课程间的关联性安排教学进程的原则”[4]。我们认为这一原则具有实效性、衔接性、渐进性意义。
2.课程与教学。课程与教学是人才培养目标所涉及的重要内涵,包括教学内容、教学方法的适用性问题。针对此问题,范蓉等基于医学信息工程专业教学,“将胚胎学教学理论知识与临床、科研链接;将理论教学与实验教学链接(即一体化教学);将医学知识教育与人文修养链接,全面提高信息技术所需要的综合素质”[5]。
3.实践教学。实践教学是提高信息工程技术实践能力的有效路径,解丹等人针对实践教学问题,结合本校的实践教学,研究了大学生实践能力的培养,提出了“2+3+4”实践教学体系[6]。这比较符合全程多维实践教学体系的要求。罗悦等人针对传统实践教学问题,提出实践教学特训营模式[7]。目前,已有不少院校践行了企业+医院“双轨制”实习模式,这是一项实践教学的重大改革。
4.人才培养质量保障体系。在研究地方高校本科特色专业建设时,就有地方高校专业建设质量保障体系的五大系统的构想的提出。在其中的五大系统的构想中,也更深入地研究了以建设质量监控与评估为核心的四维监控体系[8-9]。这为专业建设质量监控与保障体系的构建和完善奠定了坚实的基础,是医学信息工程专业质量建设中,值得研究的参考文献。
二、新兴信息产业与专业建设的战略目标
(一)信息产业与专业建设目标
21世纪是生命科学的世纪,生物医药产业和信息产业相结合的医学信息工程这个新兴产业已经步入新时代。医学信息化将按照深化医药卫生体制改革的目标与要求发展,以健康档案、电子病历和远程医疗系统建设为切入点,统筹推进新医改体制下要求的公共卫生、医疗服务、新型农村合作医疗、基本药物制度和综合管理等信息系统的建设。到20年代末,完成构建全国卫生信息系统基本框架,基本目标是为全国30%的人口办理健康卡、建立符合统一标准的居民电子健康档案、电子病历档案。作为“新一代的信息技术”,期望它会对全国高校医学信息工程专业的建设发展与人才培养工作起示范引领与辐射作用。
(二)信息管理与信息源课程
实现新兴信息产业战略,人才培养是关键,优化课程体系是基础,调整与教学内容改革要围绕新兴信息产业需求来进行。课程体系改革的主体在于优化教学内容,有利于挖掘、明晰医学信息源课程,使医学信息达到大范围的覆盖。从信息管理角度来讲:明确四大教学内容为信息源:一是医疗保障信息,面向社会、服务全民身心健康的信息来源;二是卫生事业管理信息,面向卫生系统的宏观医学信息来源;三是医院管理信息,面向医疗内部机构的信息来源;四是医疗器械监督管理信息,面向医疗器械行业研发、生产与市场营销的信息来源。就此来讲,这要求改革课程内容要与高校现有的信息管理和信息系统专业、医学信息专业、医学信息管理专业、生物医学工程专业或医药信息专业相区别,从而达到优化课程体系、精选教学内容、差异化地服务于公共卫生与医药信息市场的目的。
(三)信息技术与医药经济发展
21世纪是生命科学的世纪,生物医药产业已经步入新时代。目前,我国计算机、微电子、通信等专业人才社会需求巨大,尤其是计算机技术、通信技术、网络通信、网络保密研究、可视电话、图像传输、军事通信等领域的人才的需求量较大。因此,发展医学工程技术可弥补这一专业人才缺少及其知识结构不完整的遗憾。特别是对通信网络等技术的发展,其对信息共享和处理等方面产生重大影响。目前,我国医学信息产业还存在医、工结合不够紧密,技术产品落后、创新链条脱节和研发能力薄弱等问题。我国医学信息工程人才在数量、结构、素质和能力上还不能满足经济社会发展的需要,急需的高层次复合型人才严重匮乏。开办医学信息工程专业教育,培养信息工程技术人才都是适应时展的要求,是适应新兴信息产业岗位技术发展的需要,是社会经济发展的必然。
(四)数字技术与惠民工程战略
在当前职业教育面向国际化、建立中国特色高等职业教育体系的大环境中,尤其是许多地方高校处在本科职业技术教育转型期,专业教学改革应以课程结构调整与内容优化为核心,认知新一代信息产业包括下一代信息网络、电子技术核心基础、高端软件和新兴信息服务等产业,包括生物医药、生物医学工程、生物农业、生物制造等产业。标志着数字技术的高度发展,被认为是新一代“朝阳”产业。
在信息产业上,将整合“医产学研”优势资源,推进医学与信息、材料等领域新技术的交叉融合,增强新型医学信息工程产业开发技术与能力,建立与完善数字医疗系统、医学信息惠民工程,切实推进远程医疗,推广医疗信息管理和居民电子健康档案管理系统等重大示范工程建设,创新信息产业视野下应用型人才培养模式。
三、医学信息工程专业教育发展的战略选择
(一)把握专业发展优势与机遇
新兴信息产业,是21世纪新一代的阳光产业。2010年,教育部将医学信息工程专业列为第七批部级特色专业建设点,标志着我国新一代信息产业的兴起。开办医学信息工程专业的24所高校中,不少高校分别获准纳入部级、省级、校级新兴信息产业立项建设。这为我国地方高校向应用技术大学转型提供了机遇,其将推动医学信息朝专业化、特色化、产业化方向进军。
(二)创新专业人才培养模式
针对我国各级各类院校开设医学信息工程专业人才培养路径、课程体系的现状、较多的同质化现象出现,实现信息产业人才培养模式创新,倡导人才培养异质化目标,面向市场、产业部门,完善产业链。构建“校企结合”、“产教融合、校医合作”的三维构架培养的模式,完善全程实践教学体系,强化工程实践能力和职业技能培养,培养优秀的高级技术、技能型人才。
(三)调整专业课程体系
由于各高校专业培养目标与要求、路径、方式及其来源不同,因此我国现行的医学信息工程专业课程体系比较传统,这在不同程度上影响着产业发展,所以有必要对其进行调整、改革,改革的着眼点要以课程体系力求信息产业化为主要导向,纵向以国际先进学科专业观念为导向,横向移植并引用国外先进人才培养模式,秉承我国医学信息工程专业及其相关、相近专业的办学传统与积累的经验,力求在产学研结合上寻找创新亮点,构建符合战略性新兴信息产业需求,应对高校转型发展需要,具有国际化视野,符合国家标准、行业标准、高校标准的专业课程体系。
(四)加强质量保障体系建设
人才培养是信息产业的基础工程,建立“以人为本、加强“双师型”教师队伍建设,以证为导、推行“双证书”制度、强化技能训练意识与能力培养,以实践教学为核心、加强实习基地(点)建设,培养专业实践能力,以人才质量为目标,构建教学质量监控与评价体系”[10]。这是人才培养质量保障体系建设的支柱,也是人才培养的通用法则、向导、标准。建设性、实质性措施要依据高校现实条件制定并进行有效调整
总之,通过对医学信息工程专业教育现状的分析,面对地方高校转型与信息产业的兴起所面临的挑战和机遇,笔者探讨了新兴信息产业的发展战略。这有利于促进信息工程学科的发展,以满足中国现代化建设的需要以及与国际化接轨的需求。
参考文献:
[1][4]谭强,刘广,孙艳秋等.关于新办医学信息工程专业
学科设置的研究[J].科技信息,2013,(19).
[2]张颖,赵强.医学信息工程专业KAQ人才培养模式研究
[J].中国医学教育技术,2014,(5).
[3]蔡晓鸿,赵臻,解丹等.医学信息工程专业的知识体系构
建探讨[J].基础医学教育,2013,(2).
[5]范蓉等.医学信息工程专业《胚胎学》链接式教学模式的
应用[J].中外健康文摘,2012,(1).
[6]解丹等.医学信息工程专业实践教学体系构建研究[C].
第三届教学管理与课程建设学术会议论文集,2008,(10).
[7]罗悦,温川飙,陶瑞卿等.特训营模式在医学信息工程实
践教学中的应用探讨[J].成都中医药大学学报:教育科
学版,2015,(1).
[8]王能河.地方高校本科特色专业建设质量保障体系研究
[J].黑龙江高教研究,2014,(1).
[9]王能河,吴基良,但汉久.地方高校本科特色专业教学质
量监控体系研究[J].高校教育管理,2013,(6).
[10]王能河,邹卫东,梅贤臣.生物医学工程专业课程体系
了解和把握查新课题的科学技术要点是保证查新质量的重要环节,其中包括以下几个步骤。1.1了解课题所涉及的技术概况通过如百度文库、词典、维基百科等互联网资源,是获取信息技术相关信息的捷径。重点了解该类课题相关概念的涵义、特点、所涉及的关键技术、发展进程等。1.2明确查新项目的核心内容此类课题更多地为新信息技术在生物医学中的应用,因此查新人员必须弄清应用范围、待解决的核心问题。1.3与委托方交流讨论通过与委托方的交流讨论,构建检索思路。1.4必要的文字修订与表述规范新的技术名词很多为国外引进,国内可能尚未规范,因此要考虑全部可能的表述形式,必要时对技术要点进行相关修正[8]。
2准确、全面选择检索资源
信息技术类查新项目具有一般生物医学查新项目的共性,同时更多体现出学科交叉的特殊性。因此选择检索工具除常用的生物医学数据库资源外,应重点关注综合性数据库、专利文献及信息技术专业信息资源。
2.1必检数据库
一类为常用的生物医学数据库,如CBMWEB、CMCC、PUBMED、EMBASE、BIOSISPREVIEW等。但由于此类查新项目涉及多学科,仅仅检索上述生物医学类数据库是远远不够的,必须扩大检索资源范围,特别是一些综合性数据库。国内综合性数据库主要有CNKI系列数据库、维普《中国科技期刊全文数据库》、万方《数字化期刊全文数据库》。这3个综合性数据库中不仅包含生物医学期刊专辑,还有电子技术及信息科学专辑,是查找此类课题必不可少的资源[9]。国外综合性资源库(如Webofscience)及工程类数据库如美国工程索引数据库(EI)、英国科学文摘(INSPEC)等。学位论文所研究的课题在本专业领域具有新颖性与开创性,信息技术类的学位课题大多是针对解决某一特殊问题而开展的,且博士学位论文在研究深度上尤其见长。上述特点与信息技术在生物医学中的应用特性相吻合,因此,可以把学位论文作为信息技术类项目查新的重要资源。国外学位论文数据库以PQDD数据库为主,国内学位论文主要依靠万方数据的《中国学位论文数据库》。CNKI的学位论文数据库则以收录有博士学位授予权单位的博硕论文为特色,此外,尚有中科院系统的学位论文数据库、CALIS系统的学位论文数据库。
2.2辅助数据库
一是专利文献数据库。信息技术类课题中相当一部分为产品或实物,因此专利文献检索工具是不可或缺的。如“便携式近红外脑血氧监测仪的研制”、“心理素质选拔与心理健康测评咨询平台研究”、“社区医师培训管理信息系统”,或为信息技术装备的实物,或为独立的信息管理系统与平台,均需查询专利文献。中国专利的检索主要依靠国家知识产权局提供的专利文献检索服务,该网站权威性高,且可免费提供专利全文。国外专利检索主要依靠世界专利数据库、美国专利数据库、欧洲专利数据库及日本专利数据库等。二是其他专业数据库。如IEL全文数据库和ACM(美国计算机学会)期刊数据库。
2.3检索思路与技巧
检索信息技术课题,检索词的选取非常重要。信息技术的发展日新月异,而主题词的发展有时滞性,因此检索策略中应更多地采用关键词。如课题“基于Multi-Agent技术的医疗信息整合研究”中,Agent是人工智能领域的专业术语,它是指驻留在某一环境下,能持续自主地发挥作用,具备驻留性、反应性、社会性和主动性等特征的计算实体。Multi-A-gent技术又称为“多Agent”,在人工智能领域翻译为“多智能体”,主要是研究多个Agent之间如何相互协作、相互支持以完成系统的共同目标,它特别适用于物理分布或逻辑结构上具有分布性特点的应用领域[10]。因此,“Multi-Agent”、“多Agent”和“多智能体”都是该课题的关键词。医疗信息整合(Integra-tingtheHealthcareEnterprise,IHE)医用信息系统集成、医疗企业整合等是一项推进整合现代医疗保健机构信息系统的倡议。但是通过对该课题的研读,我们发现课题中并没有涉及这方面的内容。也就是说,医疗信息整合在该课题中并非专有名词,因此,需要将医疗信息整合拆分为医疗和信息整合。信息整合又可表达为信息资源整合、信息集成等,这些都是关键词。在该课题中,我们需要采用Multi-Agent、多Agent、多智能体,医疗和信息整合、信息资源整合、信息集成这些关键词进行组配检索。
医院的信息化既要实现信息化管理,为信息技术提供施展平台,由人提出,人与机进行交流;也要管理信息化,让人与人之间的关系通过机器实现,使得医院管理得到精确保障。
2013年Gartner技术成熟度曲线解释了2010-2014年十大战略性信息技术的变化趋势,可以看到,大数据、物联网、移动医疗和云计算。而在此背景下,上海市于2014年了《上海市信息化白皮书》,计划3年内建成国内最大医疗与健康信息化服务基地,给整个上海市的卫生行业以及信息行业带来了机遇和挑战。
在大数据方面,要解决的关键问题是通过快速的数据流转,海量的数据规模以及多样的数据类型,获取数据价值。物联网概念的核心是,以人为中心,建立为人服务的物的基础架构和应用体系,IBM曾提出的“智慧地球”理念正是基于物联网的基础。而移动互联网在医疗领域的应用也越来越广泛和深入,通过移动医疗,能够提升工作效率,增强患者体验,优化内部管理,实现健康服务。
关键词:文本挖掘生物医学文献文本分类关系抽取
一、引言
信息爆炸时代,各行业每时每刻都在产生和积累大量的以各种形式保存的信息,这些信息以指数级的速度不断积累和增长,如何快速准确地从这些纷乱的数据中提取出有价值的信息是急待解决的问题。文本挖掘是指从大量文本数据中抽取事先未知的、可理解的、最终可用的知识的过程,同时运用这些知识更好地组织信息以便将来参考[1]。如今文本挖掘已经成为国际上非常活跃的一个研究领域。
随着生物医学领域的快速发展,生物医学文献呈指数级增长,成为一座巨大的知识宝库。然而面对如此大规模的、快速增长的科学文献数据,即便是该领域内的专家也无法依赖手工方式从中获取感兴趣的信息。由于生物医学文献绝大多数都是以非结构化的形式存在于文本文件中,因此采用文本挖掘技术对生物医学文献数据进行管理是非常有必要的。
二、文本挖掘过程
文本挖掘通常包括文本数据预处理、特征信息提取和数据挖掘三个步骤。文本挖掘过程如图1所示:
图1文本挖掘过程
文本数据预处理的质量会直接影响到最终的结果,英文文本数据预处理包括无用词过滤和词干化处理。文本特征信息提取是将非结构化或半结构化的文本数据转化为挖掘工具可以处理的中间形式的过程,特征提取首先要识别文本中包含重要信息的特征项。本文采用数学模型来表示这些特征项,常用的特征表示模型有布尔模型、向量空间模型和概率模型,通过特征表示得到的向量维数较高,特征抽取的基本思想是利用映射的方法将高维特征映射到低维空间中,特征抽取一般是构造一个评价函数,然后对每个特征向量进行评估,删除评估分数较低的特征向量。经过特征信息提取之后,文本数据以结构化形式存储在数据库中,因此计算机就可以对文本数据的特征信息进行分类、聚类、关联分析和趋势分析等数据挖掘处理。
三、文本挖掘技术在生物医学文献管理中的应用
将文本挖掘技术应用到生物医学领域中,通过挖掘文本数据发现生物医学的规律,能够提高生物医学文献管理的效率。
(一)生物医学文献分类
对生物医学文献进行合理分类可以对文献的组织和搜索带来极大的便利,也为进一步的数据处理打下基础。文本分类是指将文本数据映射到预先定义好的类别中,我国常用的分类方法有基于距离的方法、决策树分类法、贝叶斯分类法等。生物医学文献语料库是对生物医学文献分类的基础,目前国际上可以公开获取的生物医学语料库有:GENIA语料库、Yapex语料库、PDG语料库等。另外由于生物医学文献中的专用术语较多,有些术语在文献中出现次数不多但非常重要,具有很强的分类特征,因此如何在已有的分类方法的基础上设计出符合这一特点的算法来提高生物医学文献分类的准确率和效率是亟待解决的问题。
(二)生物医学文献关系抽取
生物医学文献关系抽取的目的是从文献信息中找出生物实体之间的关系,例如基因与某种疾病之间的关系。由于生物医学文献中同一概念有多种不同的表示方法,同时文献中也可能出现很多语料库中不存在的新概念,因此生物医学文献关系抽取的难度较大,国际上常用的关系抽取方法有共现方法、关键词方法、机器学习方法和自然语言处理方法[2]。这些方法在生物医学文献关系抽取中都存在一些不足之处,有学者提出利用向量空间模型来识别文献中生物实体间的关系,在现有方法的基础上进行开发或多种方法融合运用以期获得更准确的关系抽取结果。
本文主要介绍了生物医学文献的分类和关系抽取,当前生物医学文本挖掘的研究热点主要集中在文献分类、信息检索、自动摘要、生物医学领域实体识别、文献信息关系抽取等方面。通过文本分类可以缩小搜索范围,为后续的数据处理做准备;通过信息检索可以帮助用户在海量的文本信息中快速找到有价值的信息;通过自动摘要技术计算机可以自动地从原始生物医学文献中提取出主要内容,使研究者不用花费较多时间就可以从海量的生物医学文献中获得有价值的信息。通过文献信息关系抽取技术可以从生物医学文献中抽取出特定的事实信息,对生物知识网络的建立、生物体关系的预测和新药的研制等均具有重要的意义。
四、总结
文本挖掘是当今国内外学者研究的热点问题,其在生物医学领域的研究具有广阔的应用前景和重要的现实意义。本文概述了在生物医学文献中文本挖掘的具体过程,重点论述了文本挖掘在生物医学文献的分类和关系抽取中的应用和研究状况。文本挖掘技术在生物医学文献管理中的应用在近年来已取得了一定成果,但在很多方面仍需要更深入地研究和探索,文本挖掘技术的提升将会推动生物医学领域的发展进步。
参考文献:
生物医学工程学科(BiomedicalEngineering,简称BME)是一门由理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它运用了现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多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、治病提供新的技术手段,其目的是解决医学中的有关问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。生物医学工程学科的最大的特点即是一门高度综合的交叉学科。生物医学工程兴起于20世纪50年代,它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,而且发展非常迅速,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学这个名词最早是出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会,1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会,后来成为国际生物医学工程学会。生物医学工程学除了具有很好的社会效益外,还有很好的经济效益,前景非常广阔,是目前各国争相发展的高技术之一,现今市场规模可达1000~2000亿美元。生物医学工程学的学科内容包括了生物信息学、生物力学、各种医疗仪器装备、医学物理学以及医学材料等,它的发展将随着世界高技术的发展,如航天技术、微电子技术等的发展而得到长足进步。
随着生物医学工程学科的高速发展,对相关人才的需求日益增大,为此,我国有大量的医科、药科大学、综合大学和理工科院校都设置了生物医学工程从本科到博士的专业及领域。在2008年4月北京举行的亚太生物医学工程国际会议”上,各种院校生物医学工程学科专业教育、课程建设等问题被提出并进行探讨,对于交叉学科教育教学模式的创立进行了研究,说明这一问题已经成为高校教育教学研究的热点。本文在对生物医学工程学科特色、对医科药科、综合性大学、理工科大学办学特点进行分析的基础上,对于在各类院校中设置的生物医学工程专业的特色建设进行阐述。
1生物医学工程专业内容特色概述
生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,在各层次上研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化。其学习内容包括以下几个方面。生物医学工程专业人才培养特色的探讨敏杨禹陈国明刘盛平(重庆理工大学药学与生物工程学院)
1.1医学影像技术
即通过X射线、超声、放射性核素、磁共振、红外线等手段及相应设备进行成像的技术,现还有正在兴起的阻抗成像技术等。
1.2医用电子仪器装备
分为诊断仪器和治疗仪器两大类。诊断仪器主要是用以采集、分析和处理人体生理信号,现在使用较多的是心脑电、肌电图仪和多参数的监护仪等,而通过体液来了解人体内生物化学反应过程的生物化学检验仪器也已逐步完善并走向微量化和自动化。治疗仪器设备则是采用X射线、γ射线、放射性核素、超声、微波和红外线等仪器设备,如X射线深部治疗机、体外碎石机、人工呼吸机等。手术设备如γ刀、激光刀、呼吸麻醉机、监护仪、X射线电视等。现代化医疗技术中还将设备功能更加多样化、复杂化。
1.3生物力学
主要是研究生物组织和器官的力学特性,人体力学特性和其功能的关系。其中包括生物流变学(血液流变学)、软组织和骨骼力学、循环系统动力学和呼吸系统动力学等。
1.4生物材料
即人工器官、组织工程所需要的物质与材料,其大多数是需要植入人体,需要具备耐腐蚀、化学稳定性,需要具有与机体组织的相容性、血液相容性、无毒性。作为材料,根据所需还应满足各种器官对材料的各项要求,包括强度、硬度、韧性、耐磨性、挠度及表面特性等各种物理、机械等性能。需要掌握的知识包括金属、非金属及复合材料、高分子材料的合成工艺条件和表征、成型制备、性能等。
1.5生物效应与生物控制
生物效应是指在医疗诊断和治疗中,光、声、电磁辐射和核辐射等能量在机体内的分布、变化等作用。而生物控制则是机体自身的调节控制现象。采用生物、化学的方法对这些情况加以认识。其他还有介入式诊断、治疗等。生物医学工程最为竞争激烈的领域在医学成像技术上,其中以图像处理、阻抗成像、磁共振成像、三维成像技术以及图像存档和通信系统为主。而对医学信号的处理分析,包括心脑电、五官、语言、心音呼吸等信号和图形的处理与分析,以及神经网络的研究处理也是目前世界各国研究与学习的热点。作为生物医学工程专业的本科学生,将从业于该领域的研究、设备研发及制造、使用、维修养护等。所具备的知识体系是从物理化学基础、工程学到医学,十分广泛,仅四年内进行如此庞大的知识学习,学生将会呈现基础知识欠缺而专业知识也不深入的问题。为此,我们就医科大学、理工科大学、综合性大学各自特点进行了调研与分析,在此基础上,提出了生物医学工程本科学习建立特色课程体系的见解。
2生物医学工程专业人才的培养特色的研讨
我国生物医学工程本科专业分别在医科类大学、综合大学与理工科类大学中均有设置。由于生物医学工程具有典型交叉特性,该专业的毕业生的就业方向有运用医学影像学技术、医学信息学技术等在医院进行疾病诊断及治疗,有运用基础数学、物理、化学知识进行理论创新与实践,更多的是运用工程技术进行医疗器械、设备装备的研发、制造与维护管理等。由于生物医学工程庞大的知识体系,无法由某一个从业人员掌握,需要各方向的协作与合作,由此认为,设置于医科类大学、综合大学与理工科类大学的生物医学工程专业应有各自的特色。
2.1医科类大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.1.1人才培养目标
作为医科大学,其专业人才培养具有鲜明的医学特色与优势。医科类大学生物医学工程相关专业的人才,其就业方向更多应以进入医院从事常规放射学、CT、核磁共振、DSA等的操作及计算机操作,运用各种影像、信息等诊断技术进行疾病诊断或治疗,所以其培养的人才首先应学习并具备医学的专业知识,然后才是具备基于医学专业领域需要的现代医疗仪器的研发与使用、管理能力的知识体系的学习,成为拥有工学知识及应用能力的医学应用型、复合型高级人才,毕业后所从事的仍是医药卫生领域工作,在医院设备使用、维护、管理方面起重要作用。因此其课程的设置应该与工科类生物医学工程侧重点不同。如在一般医科大学中都设有生物医学工程专业,以及与此相关的医学影像学专业、医学信息学专业等,其培养目标就应以培养具有基础医学、临床医学和现代医学生物医学工程(如影像学、信息学等)的基本理论知识及能力,能在医疗卫生单位从事医学诊断、治疗(或信息管理等)和医学成像(或医学信息等)技术等方面工作的医学高级专门人才”为主。相应的培养要求应在于学习基础医学、临床医学、医学影像(或信息学、医学超声学等)的基本理论知识,受到常规放射学、CT、核磁共振、DSA、核医学影像学、信息学、医学超声等操作技能的基本训练,具有常见病的影像诊断、超声治疗和介入放射学操作基本能力,基本的仪器(装备)维修保养能力”上。#p#分页标题#e#
2.1.2课程设置
基于医科大学的特色,其主干课程应注重基础医学、临床医学,同时开设基于医学特色的工学、工程学课程。具体如基础类的基础数学类、物理类、化学类、计算机类,如高等数学、普通物理学、有机化学、生物化学、微机原理及应用等课程,基础和临床医学类课程,如人体解剖学、生理学、诊断学、内科学、外科学、儿科学、妇产科学、药学、中医学、中药学、卫生管理等课程,然后按照各高校侧重设置传统生物医学工程的工学类、工程类课程,如模拟电子、数字电子技术、传感器、数字信号处理、医学图像处理、医用仪器原理、医学影像仪器、检验分析仪器、临床工程学、人体形态学等,部分专业可设置如力学类、机械工程类、有机材料或金属材料类课程。虽然是同一生物医学工程专业,但需要按照本校特色来设置课程,切忌大而全无特色,或各高校均设置同样课程。这是违背了生物医学工程高度交叉学科的学科特色的。
2.2综合性大学工科以及理工科大学生物医学工程专业人才的培养特色
2.2.1人才培养目标
现今综合性大学工科以及理工科大学基本上都设有生物医学工程专业,如北京大学工学院、浙江大学生物医学工程与仪器科学学院、东南大学生物科学与医学工程学院,四川大学高分子科学与工程学院等,各具特色。以东南大学生物科学与医学工程学院为例,其前身是生物科学与医学工程系,创建于1984年。学院的科学研究及学生培养方向就是强调生命科学与电子信息科学学科的交叉与渗透,应用电子信息科学理论与方法解决生物医学领域中的科学问题,发展现代生命科学技术。其人才培养目标在于培养掌握生物医学工程专业知识,掌握分析与健康相关的生物医学工程问题的方法,并具备综合应用所学知识和方法解决实际工程问题的能力,具备健全人格和远大理想的工医结合复合型优秀人才”。即更加注重于培养工程与医学相结合的复合型人才,这些专业人才的从事的工作更多是在用于医学诊断、治疗的仪器设备的设计、研发及制造、维护等上面。而四川大学的生物医学工程专业的培养目标,按照其特色制定为以工程为主,以从事生物医学工程教学科研的相关学科为依据,培养从事生物力学、生物材料、人工器官等相关方面的研究、开发、生产的高级专门人才。”,偏向于材料工程学。由此可知,在综合性大学工科以及理工科大学中,生物医学工程专业应更注重工学、工程学内容,其培养目标就应以培养具有现代医学生物医学工程(如机械、电子、材料、计算机在医学中应用等)的基本理论知识及能力,能在医疗设备相关企事业单位从事设备(或装备)设计研发、制造、维修维护、管理等方面工作的高级复合型专门人才”为主。相应的培养要求应更多的学习工学的基本理论知识,受到常规医疗装备、设备等设计、研发、操作、维护维修、管理技能的基本训练并具有相应能力”上。
2.2.2课程设置
基于工科特色,其主干课程应注重工科基础理论的学习,了解医学基础知识,同时学习机械、电子、材料、计算机应用于医学中而派生的专业课程。如将特色定在医疗设备制造等方向上的生物医学工程专业,其基础类课程更加强了基础数学、物理的学习,设置了较多学分的高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学物理及实验等,医学类课程设置了基础医学与实验,涵盖人体解剖学知识,专业基础课和专业课设置了生物医学数学基础、电路及模拟电子技术及实验、数字电路与逻辑设计及实验、微机原理与接口技术及实验、VisualC++程序设计及实验、信号与系统、EDA技术、计算机硬件控制基础、单片机原理及应用、医学成像原理、医学影像系统、生理信号检测、生理信号处理、医学图像处理、医学仪器设计与实现、医学传感器、医学光学、医学超声、医学材料等,同样,课程设置也应按照本校特色加以取舍。
关键词:中医学;生物信息学;融合发展
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2017)32-0262-02
科技的进步推动社会的发展,又推动各个领域的发展。在醫学领域,生物学和基因工程学在现代科学技术的推动下,产生了许多新的理论与概念。融合了生物学和基因工程学而产生的新兴学科——生物信息学,能够对数量庞大、结构复杂的生物信息组数据进行管理和分析。可以说生物信息学的出现是对现代医药学发展的一个巨大助力。现代中医学发展进入一个新的阶段。相对以前,人们对中医学的重视程度大大提升。中医学发展进入新的时期。将中医学与生物信息学进行融合,是对传统中医学进行的一次伟大尝试。生物信息学能够弥补中医学中在微观层次上研究的不足。中医学与生物信息学在现阶段如何进行进一步的融合,未来又有怎样的发展空间值得深入的思考。生物信息学应用到中医学领域,不只对中医学在临床方面的发展有着推动,在中医制药方面也有着巨大帮助。
1生物信息学发展现状
生物信息学是集分子生物学和基因工程学为一体的新兴学科。其运用了先进的计算机技术和信息论方法研究生物信息的表达、采集、储存、传递、检索、分析、处理等等方面。可以说生物信息学是医学在微观层面上的一个重要补充。生物信息学对生物信息的研究,能够对全面系统认识生命的本质有巨大帮助。而应用现代计算机技术和网络技术进行医学问题解决,也是生物信息学的一个特点。现阶段,生物信息学主要在基因组序列信息提取和分析,基因分子结构知识的模拟、药物设计和生物信息的技术与方法研究三个方面取得许多成就。可以说生物信息学渐渐成为新世纪医学发展的最活跃的领域之一。到目前为止,生物信息学运用现代网络技术已经集成融合了基数庞大的生物信息,对于推动未来医学的发展意义重大。
2中医学与生物信息学融合现状
现代医学的发展,渐渐地对中医学有着越来越多的重视。在现代医学中,中医学与传统医学相比,在治疗效果与治疗方式上都有着很大不同。副作用小,对于一些疑难杂症效果明显都是其特有的优势。近年来,中医界许多学者对生物信息学研究渐渐产生浓厚兴趣。生物信息学对人深层的生物信息的收集分析,对中医学有着重要意义。有学者就中医学应用与生物新学融合提出猜想。在十几年前就有学者将蛋白质表示的二维电泳及生物信息学方法,用于阐述中医证候分类的分子基础。这尝试实现成功,并进一步推动了生物信息学与中医学的融合发展。这一发展能够有效推动现代生命科学的发展。中医学在理论临床,制药等方面的分子生物研究已经渐渐取得许多成就。在DNA测序基因预测、蛋白质结构预测和生物芯片技术等方面取得长足的发展。
在中医学的临床治疗方面,生物信息学能够对从文中医学中常见的多发病、疑难病,提供更深层次的生物信息指指导。从长期的研究能够发现,生物信息学大大提升了中医学的临床治疗的有效性和安全性。并对于疾病信息的收集处理提供平台。生物信息学建立了现代疾病处理分析新机制,是对中现代中医学发展的一个有效补充。
生物信息学对中医制药同样有着巨大帮助。传统中医在药物研究方面往往只针对药物的药性进行分析,对其中详细的化学变化过程并不熟悉。随着生物信息学的融合应用,中草药资源研究有了新的发展。不仅在药理药性方面的预测模拟,更在微观药物化学作用方面,探索出更多新的内容。随着生物信息学与中医学的融合,有学者分析中草药资源与药理研究的一些可能趋势,并提出一系列的有关分子结构预测代谢模拟和药理能量等观点。现代中医学在这方面的发展对于推动中医学新体系的完善建设带来巨大帮助。成为现代中医学发展的一个巨大助力。
3生物信息学与中医学发展的未来展望
1)病理学研究新方式
当前生物信息学中,与基因和蛋白分子结构有关的内容对中医学制药方面起到了巨大的帮助。除此以外生物信息学在中医学的其他应用上,仍然有着巨大的发展空间。生物信息学虽然是一种微观层次的生物信息分子研究方法。但其运用的动态分析方法和计算机信息处理方法都有着独特的优势。而且其与中医的整体观念有着许多的相似之处,能够实现很好的契合。所以,借助生物信息学进行更深层次的中医药理和病理分析,是未来生物信息学与中医学融合发展的一个方向。
2)中西医结合新纽带
中医学与传统西医学,无论是在生物治疗方法,还是药物成分研究都有着巨大的不同。所以一直以来,中医西医在对疾病的治疗上都是互不干涉。但随着现代医学的发展,中医西医进行融合成为现展的一个趋势。西医在外科手术方面有着巨大优势,中医对人体调理和疑难疾病治疗方面有着独特优势。如果能将中医西医结合,那么对于一些复合的复杂疾病的治疗解决,便有着巨大帮助。但中医西医在融合的过程中由于缺乏纽带,导致中西医融合一直发展缓慢。微观层次的生物信息研究方法,与现代西医发展有着许多共同之处。而且对生物信息的分析,又能够完善中医学病理药理的研究思路。所以,生物信息学渐渐的成为一种中西医融合连接的纽带。基于生物信息学的现代生物科学发展,使得中西医在基本理论方面,有着越来越多的共同点。诸如生物芯片制造,大规模筛查系统,等等方面都为中医与西医的融合提供平台。
3)生物信息学研究方法
生物信息学与中医学的融合,不仅仅表现在对中医学本身发展。生物信息学特有的计算机信息处理方法是对传统中医学信息处理方法的巨大变革。中医学本身发展有着明显的地方特色,在不同地方,中医学针对不同的疾病和药物应用,都有着不同的方法。传统的中医学发展的过程中,由于距离问题缺乏交流,导致中医学许多药物应用和疾病治疗方法不能得到有效推广。而借助计算机信息处理技术,能够对已研究信息进行记载。并利用网络技术实现信息的交流共享。这对于进一步加快推动中医学发展有着重要意义。另外计算机的信息处理方法,也使得中医学在进行疾病和药物研究中遇到的问题能够进行分享寻求共同解决。生物信息学方法为中医学提供的先进信息处理观念大大拓展了中医学的进步的空间。也加强了各个地方中医学之间的交流。
4结束语
生物信息学作为新兴医学热门领域之一。在现代医学的各方面都发挥出巨大的作用。尤其是推动传统中医学进步方面更是效果明显。在科学技术不断发展的今天,信息技术不断进步的今天。生物信息学对中医学研究方面的推动以及给中医学带来的先进研究理念,都使得中医学发展大大加快。另外借助生物信息学的方法,对中西医结合发展创造了条件。虽然当前生物信息学与中医学的结合发展,已经取得了许多成就,但未来生物信息学这一研究微观性质的生物信息方法。能够进一步与中医学进行融合。其在许多方面还可以有着更深入的交流。生物信息学与中医学的融合,是现代医学发展的一个趋势,也是推动现代医学发展的一大助力。
作者:王元茂
参考文献: