生物醫(yī)學(xué)工程綜述精選(九篇)

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第1篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

英文名稱(chēng)：Space Medicine & Medical Engineering

主管單位：

主辦單位：中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心

出版周期：雙月刊

出版地址：北京市

語(yǔ)

種：雙語(yǔ)

開(kāi)

本：大16開(kāi)

國(guó)際刊號(hào)：1002-0837

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：11-2774/R

郵發(fā)代號(hào)：82-616

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1988

期刊收錄：

CA 化學(xué)文摘(美)(2009)

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)

中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

期刊榮譽(yù)：

軍隊(duì)雙獎(jiǎng)期刊

Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊

聯(lián)系方式

第2篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

[關(guān)鍵詞]課堂教學(xué) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 工程實(shí)踐 人才培養(yǎng)

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品以其高性能、低功耗、應(yīng)用方案靈活、成本低廉等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制、軍事國(guó)防、航空航天、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子等行業(yè)發(fā)揮著重要作用，廣泛應(yīng)用于各個(gè)科技領(lǐng)域和日常生活的每個(gè)角落。在生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，嵌入式系統(tǒng)在生理參數(shù)測(cè)量、傳輸、監(jiān)測(cè)，在完善醫(yī)療輔助設(shè)備，以及研發(fā)新型醫(yī)療儀器等方面都有著重要應(yīng)用。

本文針對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)本科生，在單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)課程教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出了一系列教學(xué)改革措施，改善工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程教學(xué)效果，使學(xué)生在有限的時(shí)間里獲得最大的收獲，在嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用和設(shè)計(jì)等方面獲得豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、單片機(jī)教學(xué)實(shí)踐中存在的主要問(wèn)題

嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的難度較大，門(mén)檻較高，往往要求研發(fā)者具備良好的軟硬件知識(shí)和設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、調(diào)試、測(cè)試技能，以及扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。如何培養(yǎng)出具備扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐開(kāi)發(fā)能力的高素質(zhì)研究型人才是學(xué)校嵌入式教學(xué)的首要任務(wù)[1]。

單片機(jī)與嵌入式技術(shù)課程知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，涉及的內(nèi)容繁多，實(shí)踐性強(qiáng)。大學(xué)生如果能夠掌握相關(guān)技術(shù)，就能成為滿(mǎn)足實(shí)際研發(fā)需要的復(fù)合型工程技術(shù)人才。但是目前大學(xué)嵌入式人才培養(yǎng)和教學(xué)與企業(yè)科研需求之間存在一定的偏差，造成學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐動(dòng)手能力不足，導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)與人才需求出現(xiàn)了脫鉤[2，3]。主要問(wèn)題表現(xiàn)在：

（1） 授課內(nèi)容過(guò)時(shí)、枯燥，不能緊跟嵌入式技術(shù)最新發(fā)展現(xiàn)狀，不能滿(mǎn)足實(shí)際需要；

（2） 對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的講授和配套實(shí)驗(yàn)內(nèi)容嚴(yán)重不足；

（3） 綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)較少，不注重學(xué)生的綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)；

（4） 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容單一，不具備研發(fā)價(jià)值。

二、教學(xué)改革實(shí)踐

作為全國(guó)最早開(kāi)設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)校，單片機(jī)教學(xué)始終是最重要的專(zhuān)業(yè)選修課之一，目前課程以ARM-V4版的RM7TDMI-S內(nèi)核為核心，以飛利浦公司的LPC2000系列單片機(jī)為應(yīng)用目標(biāo)，在教學(xué)內(nèi)容、互動(dòng)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)置、創(chuàng)新實(shí)踐等方面進(jìn)行了積極的探索和研究，使傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程煥發(fā)出新的光彩。

（一）堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式

大學(xué)學(xué)習(xí)內(nèi)容應(yīng)該以理論學(xué)習(xí)為主，尤其是針對(duì)32位ARM單片機(jī)，必須搞清楚ARM7內(nèi)核的基本結(jié)構(gòu)，7種處理器工作模式的定義及特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)32位ARM指令和16位的Thume指令使用，主要寄存器與基本外設(shè)定義等知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)理解這些基本概念對(duì)于掌握32位ARM單片機(jī)的工作原理，舉一反三，進(jìn)而熟悉相關(guān)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)提供了重要的基礎(chǔ)理論保障。

在程序設(shè)計(jì)方面采用大量程序設(shè)計(jì)實(shí)例，在講授程序設(shè)計(jì)思想的同時(shí)加速理解匯編語(yǔ)言使用方法，初步學(xué)習(xí)C交叉匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)方法，為后續(xù)硬件系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)；在講述硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，圍繞單片機(jī)主要外設(shè)類(lèi)型，不拘泥于具體單片機(jī)型號(hào)，以不同外設(shè)的基本工作原理和控制寄存器為主要內(nèi)容，同時(shí)增加應(yīng)用實(shí)例，提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果；在課程配套實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面，更加關(guān)注實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)[4，5]，從操作技能學(xué)習(xí)到認(rèn)知技能學(xué)習(xí)，按照學(xué)生實(shí)踐技能學(xué)習(xí)基本規(guī)律，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了7個(gè)共16個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括了IO接口、基本外設(shè)，操作系統(tǒng)移植，數(shù)字信號(hào)處理，綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，涵蓋了嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)主要技術(shù)要點(diǎn)，使學(xué)生在有限時(shí)間里就可對(duì)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)有一個(gè)較全面的學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)。

（二）利用優(yōu)勢(shì)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)課程實(shí)踐性很強(qiáng)的特點(diǎn)，我們結(jié)合學(xué)?？蒲许?xiàng)目，對(duì)嵌入式系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)儀器設(shè)計(jì)應(yīng)用方面進(jìn)行了卓有成效的實(shí)踐，突出了課程教學(xué)的實(shí)用性，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)內(nèi)容的工程觀念，取得了很好的教學(xué)效果。

我們將多參數(shù)生命參數(shù)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)引入課堂教學(xué)，其硬件單元主要包括生理數(shù)據(jù)采集、ARM內(nèi)核、人機(jī)接口、SD卡存儲(chǔ)器、GPRS、GPS、電源管理等模塊，系統(tǒng)從溫度傳感器電路等模擬電路設(shè)計(jì)，到大容量鋰離子電池優(yōu)化和電源模塊設(shè)計(jì)，從系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，到遠(yuǎn)程通訊規(guī)約設(shè)計(jì)、地理信息使用。在介紹這些軟硬件功能模塊基礎(chǔ)上，再引入嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，按照設(shè)備依賴(lài)性、關(guān)鍵性、緊迫性等任務(wù)劃分原則構(gòu)成一套多任務(wù)系統(tǒng)，逐步引入任務(wù)設(shè)計(jì)、時(shí)間管理、中斷管理、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理與同步，資源同步、數(shù)據(jù)管理等關(guān)鍵知識(shí)內(nèi)容，使學(xué)生在6-8個(gè)課時(shí)內(nèi)學(xué)習(xí)熟悉一種實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)和應(yīng)用環(huán)境的正確理解。

（三）重視互動(dòng)教學(xué)，追求質(zhì)量卓越

由于課時(shí)的限制，大量增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容是有一定困難的，為了能夠達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，增加了課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，希望通過(guò)課外閱讀和研究，鞏固嵌入式單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)嵌入式系統(tǒng)在日常生活中的應(yīng)用技能，課程設(shè)計(jì)的完成質(zhì)量則要通過(guò)PPT答辯互動(dòng)，師生共同評(píng)分進(jìn)行保障，使單個(gè)設(shè)計(jì)內(nèi)容通過(guò)交流互動(dòng)達(dá)到全體共享，互相學(xué)習(xí)的目的。

課程設(shè)計(jì)包括三個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)，2人一組，每組選擇一個(gè)任務(wù)題目進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，表1是部分課程設(shè)計(jì)題目，任務(wù)要求如下：

表1：?jiǎn)纹瑱C(jī)與嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)任務(wù)選編

①完成一項(xiàng)有關(guān)單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)在日常生活方面應(yīng)用的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，要求有明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)，具體可行的設(shè)計(jì)參數(shù)和可能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)。

②針對(duì)一種嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行深入的介紹和移植方法的研究。要求內(nèi)容包括內(nèi)核特點(diǎn)，進(jìn)程管理，內(nèi)存管理，移植方法、BSP（board support package）編程等。

③針對(duì)多種嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行深入的對(duì)比研究和綜述，選擇4種以上的操作系統(tǒng)，主要從任務(wù)調(diào)度機(jī)制，數(shù)據(jù)同步和通訊機(jī)制比較，內(nèi)存及數(shù)據(jù)架構(gòu)與管理，支持的硬件功能，中斷管理，實(shí)時(shí)性，市場(chǎng)份額，發(fā)展前景等多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究。

通過(guò)2個(gè)月時(shí)間的研究準(zhǔn)備，在學(xué)期末進(jìn)行全體師生共同參加的課程設(shè)計(jì)答辯會(huì)，由一位同學(xué)進(jìn)行PPT講解，另一位同學(xué)負(fù)責(zé)回答質(zhì)詢(xún)問(wèn)題?？己顺煽?jī)按照20分標(biāo)準(zhǔn)，由全體同學(xué)打分，并與教師分?jǐn)?shù)加權(quán)計(jì)算后再進(jìn)行歸一化處理，使答辯評(píng)分更加客觀合理。

（四）結(jié)合學(xué)科競(jìng)賽，加強(qiáng)實(shí)踐創(chuàng)新人才培養(yǎng)

單片機(jī)的教學(xué)可以貫穿于整個(gè)高年級(jí)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，在課程教學(xué)之外，通過(guò)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加電子創(chuàng)新類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)新科技活動(dòng)，在具體科研實(shí)踐中使學(xué)生獲得更多更豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行科研能力的培養(yǎng)[6]。

在大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“超聲注射藥物溶解加速器”研發(fā)過(guò)程中，小組5名同學(xué)從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、模塊規(guī)劃、硬件構(gòu)成、功能設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行了深入的研制工作，以MSP430單片機(jī)為主體，構(gòu)建了包括反饋采樣、鍵盤(pán)顯示，頻率合成、高頻功率放大、匹配電路和超聲換能器等組成的系統(tǒng)硬件，僅軟件程序就達(dá)450余行，系統(tǒng)通過(guò)藥物對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)整個(gè)加速溶解系統(tǒng)進(jìn)行了綜合測(cè)試，取得了明顯加速藥物溶解的效果，并取得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。

在“生物醫(yī)學(xué)工程教學(xué)仿真人系統(tǒng)”項(xiàng)目中，利用單片機(jī)技術(shù)模擬產(chǎn)生人體真實(shí)生理信號(hào)，通過(guò)對(duì)生理信號(hào)進(jìn)行采樣，預(yù)處理，無(wú)線發(fā)射到主機(jī)模塊，并通過(guò)LabVIEW設(shè)計(jì)上位機(jī)多參數(shù)生理監(jiān)護(hù)軟件，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)人體生理參數(shù)動(dòng)態(tài)采集顯示。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想來(lái)源于醫(yī)學(xué)儀器課堂教學(xué)，最終通過(guò)將其回饋應(yīng)用于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)起到了積極的作用。

三、小結(jié)

嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)朝氣蓬勃、發(fā)展迅速的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，人才稀缺，門(mén)檻較高，針對(duì)目前課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)存在的種種不足，我們深刻體會(huì)到必須改變單一的課堂教學(xué)模式和刻板的被動(dòng)灌輸式教學(xué)方法，在課堂教學(xué)中我們注意到既要重視基礎(chǔ)理論內(nèi)容的教學(xué)，在有限的課時(shí)內(nèi)使學(xué)生得到一個(gè)完整的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)知識(shí)體系，為科研實(shí)踐提供有力的知識(shí)保障。同時(shí)，作為實(shí)踐性很強(qiáng)的課程教學(xué)，我們利用一切可利用資源用于教學(xué)，將教師科研成果引入教學(xué)，通過(guò)具體科研項(xiàng)目案例強(qiáng)化學(xué)習(xí)內(nèi)容的工程觀念；利用課外學(xué)時(shí)增加課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，采用項(xiàng)目導(dǎo)向式教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了交流互動(dòng)，資源共享，共同進(jìn)步的教學(xué)目標(biāo)；利用各類(lèi)電子學(xué)科競(jìng)賽和開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，使單片機(jī)科研實(shí)踐貫穿于整個(gè)人才培養(yǎng)階段，在具體科研實(shí)踐中使學(xué)生獲得更多更豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，進(jìn)行科研能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了全階段立體式創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黎斌，《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課堂教學(xué)探討，考試周刊，2012年第4期。

[2]陳淑潔，單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題與對(duì)策，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，VOL.30，NO.9，Sep.，20l1。

[3]柏春嵐，劉豪，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索，高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，VOL.30，NO.3，Sep.，2011。

[4]吳磊，嵌入式教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的研究，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，V0L.30，N0.11，NOV.，2011。

[5]李秀娟，張曉東，魯可，張杰，“嵌入式系統(tǒng)"開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)踐，實(shí)驗(yàn)室研究與探索，VOL.3O，NO.5，May，2011。

第3篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

課程中文名稱(chēng) 課程英文名稱(chēng)

高等數(shù)理方法 Advanced Mathematical Method

彈塑性力學(xué) Elastic-Plastic Mechanics

板殼理論 Theory of Plate and Shell

高等工程力學(xué) Advanced Engineering Mechanics

板殼非線性力學(xué) Nonlinear Mechanics of Plate and Shell

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué) Structural Mechanics of Composite Material

彈性元件的理論及設(shè)計(jì) Theory and Design of Elastic Element

非線性振動(dòng) Nonlinear Vibration

高等土力學(xué) Advanced Soil Mechanics

分析力學(xué) Analytic Mechanics

隨機(jī)振動(dòng) Random Vibration

數(shù)值分析 Numerical Analysis

基礎(chǔ)工程計(jì)算與分析 Calculation and Analysis of Founda tionEngineering

結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) Structural Dynamics

實(shí)驗(yàn)力學(xué) Laboratory Mechanics

損傷與斷裂 Damage and Fracture

小波分析 Wavelet Analysis

有限元與邊界元分析方法 Analytical Method of Finite Element andBoundary Element

最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 Optimal Design Method

彈性力學(xué) Elastic Mechanics

高層建筑基礎(chǔ) Tall Building Foundation

動(dòng)力學(xué) Dynanics

土的本構(gòu)關(guān)系 Soil Constitutive Relation

數(shù)學(xué)建模 Mathematical Modeling

現(xiàn)代通信理論與技術(shù) Emerging Communications Theory and Technology

數(shù)字信號(hào)處理 Digital Signal Processing

網(wǎng)絡(luò)理論與多媒體技術(shù) Multi-media and Network Technology

醫(yī)用電子學(xué) Electronics for Medicine

計(jì)算微電子學(xué) Computational Microelectronics

集成電路材料和系統(tǒng)電子學(xué) Material and System Electronics for Integrated Circuits

網(wǎng)絡(luò)集成與大型數(shù)據(jù)庫(kù) Computer Network Integrating Technology and Largescale Database

現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng) Modern Digital System

微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) Microcomputer Application Design

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù) Modern Computer Network Technologies

網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng) Network Information System

圖像傳輸與處理 Image Transmission and Processing

圖像編碼理論 Theory of Image Coding

遙感技術(shù) Remote Sensing Techniques

虛擬儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì) Design of Virtual Instrument System

生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理技術(shù) Signal Processing for Biology and Medicine

光纖光學(xué) Fiber Optics

VLSI的EDA技術(shù) EDA Techniques for VLSI

電子系統(tǒng)的ASIC技術(shù) ASIC Design Technologies

VLSI技術(shù)與檢測(cè)方法 VLSI Techniques & Its Examination

專(zhuān)題閱讀或?qū)ｎ}研究 The Special Subject Study

信息論 Information Theory

半導(dǎo)體物理學(xué) Semiconductor Physics

通信原理 Principle of Communication

現(xiàn)代數(shù)理邏輯 Modern Mathematical Logic

算法分析與設(shè)計(jì) Analysis and Design of Algorithms

高級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) Advanced Computer Networks

高級(jí)軟件工程 Advanced Software Engineering

數(shù)字圖像處理 Digital Image Processing

知識(shí)工程原理 Principles of Knowledge Engineering

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) Object-Oriented Programming

形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī) Formal Languages and Automata

人工智能程序設(shè)計(jì) Artificial Intelligence Programming

軟件質(zhì)量與測(cè)試 Software Quality and Testing

大型數(shù)據(jù)庫(kù)原理與高級(jí)開(kāi)發(fā)技術(shù) Principles of Large-Scale Data-Bas e andAdvanced Development Technology

自然智能與人工智能 Natural Intelligence and Artificial Intelligence

Unix操作系統(tǒng)分析 Analysis of Unix System

計(jì)算機(jī)圖形學(xué) Computer Graphics

Internet與Intranet技術(shù) Internet and Intranet Technology

多媒體技術(shù) Multimedia Technology

數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)與聯(lián)機(jī)分析處理 Data Warehouse and OLAP

程序設(shè)計(jì)方法學(xué) Methodology of Programming

計(jì)算機(jī)信息保密與安全 Secrecy and Security of Computer Information

電子商務(wù) Electronic Commerce

分布式系統(tǒng)與分布式處理 Distributed Systems and Distributed Processing

并行處理與并行程序設(shè)計(jì) Parallel Processing and Parallel Programming

模糊信息處理技術(shù) Fuzzy Information Processing Technology

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Its Applications

Unix編程環(huán)境 Unix Programming Environment

計(jì)算機(jī)視覺(jué) Computer Vision

高級(jí)管理信息系統(tǒng) Advanced Management Information Systems

信息系統(tǒng)綜合集成理論及方法 Theory and Methodology of Information nSystemIntegration

計(jì)算機(jī)科學(xué)研究新進(jìn)展 Advances in Computer Science

離散數(shù)學(xué) Discrete Mathematics

操作系統(tǒng) Operating System

數(shù)據(jù)庫(kù)原理 Principles of Database

編譯原理 Principles of Compiler

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 Programming Language

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) Data Structure

計(jì)算機(jī)科學(xué)中的邏輯學(xué) Logic in Computer Science

面向?qū)ο笙到y(tǒng)分析與設(shè)計(jì) Object-Oriented System Analysis and Design

高等數(shù)值分析 Advanced Numeric Analysis

人工智能技術(shù) Artificial Intelligence Technology

軟計(jì)算理論及應(yīng)用 Theory and Application of Soft-Computing

邏輯程序設(shè)計(jì)與專(zhuān)家系統(tǒng) Logic Programming and Expert Systems

模式識(shí)別 Pattern Recognition

軟件測(cè)試技術(shù) Software Testing Technology

高級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與集成技術(shù) Advanced Computer Networks and IntegrationTechnology

語(yǔ)音信號(hào)處理 Speech Signal Processing

系統(tǒng)分析與軟件工具 System Analysis and Software Tools

計(jì)算機(jī)仿真 Computer Simulation

計(jì)算機(jī)控制 Computer Control

圖像通信技術(shù) Image Communication Technology

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用 Artificial Intelligence and Its Applications

計(jì)算機(jī)技術(shù)研究新進(jìn)展 Advances in Computer Technology

環(huán)境生物學(xué) Environmental Biology

水環(huán)境生態(tài)學(xué)模型 Models of Water Quality

環(huán)境化學(xué) Environmental Chemistry

環(huán)境生物技術(shù) Environmental Biotechnology

水域生態(tài)學(xué) Aquatic Ecology

環(huán)境工程 Environmental Engineering

環(huán)境科學(xué)研究方法 Study Methodology of Environmental Science

藻類(lèi)生理生態(tài)學(xué) Ecological Physiology in Algae

水生動(dòng)物生理生態(tài)學(xué) Physiological Ecology of Aquatic Animal

專(zhuān)業(yè)文獻(xiàn)綜述 Review on Special Information

廢水處理與回用 Sewage Disposal and Re-use

生物醫(yī)學(xué)材料學(xué)及實(shí)驗(yàn) Biomaterials and Experiments

現(xiàn)代測(cè)試分析 Modern Testing Technology and Methods

生物材料結(jié)構(gòu)與性能 Structures and Properties of Biomaterials

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ) Computer Basis

醫(yī)學(xué)信息學(xué) Medical Informatics

計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言 Computer Assembly Language

學(xué)科前沿講座 Lectures on Frontiers of the Discipline

組織工程學(xué) Tissue Engineering

生物醫(yī)學(xué)工程概論 Introduction to Biomedical Engineering

高等生物化學(xué) Advanced Biochemistry

光學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理 Optics and Statistical Physics

圖像分析 Image Treatment

數(shù)據(jù)處理分析與建模 Data Analysis and Constituting Model

高級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù) Advanced Database

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) Computer Network

多媒體技術(shù) Technology of Multimedia

軟件工程 Software Engineering

藥物化學(xué) Pharmaceutical Chemistry

功能高分子 Functional Polymer

InternetIntranet（英） InternetIntranet

程序設(shè)計(jì)方法學(xué) Methods of Programming InternetIntranet

高分子化學(xué)與物理 Polymeric Chemistry and Physics

醫(yī)學(xué)電子學(xué) Medical Electronics

現(xiàn)代儀器分析 Modern Instrumental Analysis

儀器分析實(shí)驗(yàn) Instrumental Analysis Experiment

食品添加劑 Food Additives Technology

高級(jí)食品化學(xué) Advanced Food Chemistry

食品酶學(xué) Food Enzymology

現(xiàn)代科學(xué)前沿選論 Literature on Advances of Modern Science

波譜學(xué) Spectroscopy

波譜學(xué)實(shí)驗(yàn) Spectroscopic Experiment

食品貯運(yùn)與包裝 Food Packaging

液晶化學(xué) Liquid Crystal Chemistry

高等有機(jī)化學(xué) Advanced Organic Chemistry

功能性食品 Function Foods

食品營(yíng)養(yǎng)與衛(wèi)生學(xué) Food Nutrition and Hygiene

食品生物技術(shù) Food Biotechnology

食品研究與開(kāi)發(fā) Food Research and Development

有機(jī)合成化學(xué) Synthetic Organic Chemistry

食品分離技術(shù) Food Separation Technique

精細(xì)化工裝備 Refinery Chemical Equipment

食品包裝原理 Principle of Food Packaging

表面活性劑化學(xué)及應(yīng)用 Chemistry and Application of Surfactant

天然產(chǎn)物研究與開(kāi)發(fā) Research and Development of Natural Products

食品工藝學(xué) Food Technology

生物化學(xué) Biochemistry

食品分析 Food Analysis

第4篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

1辦刊宗旨

宣傳貫徹黨和國(guó)家有關(guān)方針政策，及時(shí)報(bào)道本領(lǐng)域內(nèi)的重大科技成果與最新進(jìn)展，傳播新理論、新知識(shí)、新技術(shù)和新方法，促進(jìn)我國(guó)醫(yī)學(xué)裝備技術(shù)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和學(xué)術(shù)交流，服務(wù)于我國(guó)衛(wèi)生事業(yè)進(jìn)步和醫(yī)學(xué)科技創(chuàng)新。追蹤醫(yī)學(xué)裝備發(fā)展趨勢(shì)，匯聚國(guó)際、國(guó)內(nèi)醫(yī)學(xué)裝備相關(guān)領(lǐng)域研究與應(yīng)用、科技創(chuàng)新、制造工程的學(xué)術(shù)理論與實(shí)踐、專(zhuān)題研究、研發(fā)成果、實(shí)驗(yàn)研究及工程技術(shù)等，集成構(gòu)建學(xué)術(shù)信息平臺(tái)。

2欄目設(shè)置

《中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備》雜志現(xiàn)開(kāi)設(shè)的主要欄目有：學(xué)術(shù)論著(生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)、技術(shù)評(píng)估、數(shù)字醫(yī)學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、實(shí)驗(yàn)科學(xué)、管理科學(xué)等)、綜述、維修工程及企業(yè)風(fēng)采、專(zhuān)訪、專(zhuān)題及簡(jiǎn)訊等。

3來(lái)稿要求及注意事項(xiàng)

3.1稿件要求

文稿應(yīng)具有科學(xué)性、創(chuàng)新性、先進(jìn)性、實(shí)用性，要求資料可靠、論點(diǎn)明確、文字精煉、層次分明、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確以及統(tǒng)計(jì)學(xué)處理表述規(guī)范。論著、綜述每篇文字不宜超過(guò)5000字，研究報(bào)告不宜超過(guò)4000字，其他文稿限在3000字以?xún)?nèi)。來(lái)稿請(qǐng)附單位推薦信并蓋公章，同時(shí)將文稿電子版發(fā)送到投稿系統(tǒng)。3.2文題力求簡(jiǎn)明，主題明確；中文文題一般以20個(gè)漢字以?xún)?nèi)為宜，英文題名應(yīng)與中文題名含義一致，以不超過(guò)10個(gè)實(shí)詞為宜，第一個(gè)實(shí)詞首字母應(yīng)大寫(xiě)。

3.3署名

作者應(yīng)按其順序依次排列姓名為一行。不同單位者，可在作者名右上角用阿拉伯?dāng)?shù)字作角注，單位名稱(chēng)按角注序號(hào)另起行，單位名稱(chēng)應(yīng)具體到科室，第一作者單位名稱(chēng)需附有英文名稱(chēng)，兩單位之間以分號(hào)隔開(kāi)。第一作者需附作者簡(jiǎn)介(包括：姓名、性別、出生年月、學(xué)歷、職務(wù)或職稱(chēng)、研究方向或從事專(zhuān)業(yè))、正面免冠彩照一張(像素在300kb以上，照片需要單獨(dú)發(fā)電子郵件)。通訊作者在其姓名后上標(biāo)“*”，并附通訊作者電子郵箱。

3.4摘要

各類(lèi)論文需附有中、英文摘要，摘要按目的、方法、結(jié)果(給出主要數(shù)據(jù))和結(jié)論4部分，并以第三人稱(chēng)撰寫(xiě)，文中不可出現(xiàn)“本文”、“作者”、“筆者”等主語(yǔ)。中文摘要字?jǐn)?shù)要求在200～400字。

3.5關(guān)鍵詞

論著需標(biāo)引能充分反映本文主題的3～5個(gè)中、英文關(guān)鍵詞，并使用美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書(shū)館最新版《IndenMedicus》及中文醫(yī)學(xué)主題詞表(MESH)的列詞。

3.6參考文獻(xiàn)

以最新閱讀過(guò)的近5年公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)寫(xiě)作標(biāo)準(zhǔn)為宜，文中引用處以角碼標(biāo)注。論文的參考文獻(xiàn)一般不少于15條。參考文獻(xiàn)書(shū)寫(xiě)格式如下：期刊：序號(hào)作者姓名(如作者超過(guò)3人者，只列出前3名，后加“,等”或“,etal”).文題[J].期刊名(外文期刊可用標(biāo)準(zhǔn)縮寫(xiě)，不加縮寫(xiě)點(diǎn)),年,卷(期):起止頁(yè).期刊文獻(xiàn)著錄格式示例：[1]蔣東平,何賢國(guó),何燕,等.西門(mén)子磁共振射頻系統(tǒng)原理與故障分析[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2011,8(9):69-72.[2]KamnikR,ShiJQ,Murray-SmithR,etal.NonlinearmodelingofFES-supportedstanding-upinparaplegiaforselectionoffeedbacksensors[J].IEEETransactiononNeuralSystemsandRehabilitationEngineering,2005,13(1):40-52.書(shū)籍：序號(hào)作者姓名(如作者超過(guò)3人者，只列出前三名，后加)“,等”或“,etal”).書(shū)名[M].版次.出版地:出版單位(國(guó)外出版物可用標(biāo)準(zhǔn)縮寫(xiě)，不加縮寫(xiě)點(diǎn)):起止頁(yè).書(shū)籍文獻(xiàn)著錄格式示例：[1]劉金琨.先進(jìn)PID控制MATLAB仿真[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2011:325-358.

3.7基金文章

文章所涉及的課題如取得國(guó)家或省、部級(jí)以上的基金或?qū)俟リP(guān)項(xiàng)目，應(yīng)在文題頁(yè)左下方腳注中證明，如“本題為×××基金資助課題(基金編號(hào)×××)，課題名稱(chēng)”并附基金證書(shū)復(fù)印件。凡屬基金、課題(國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、直轄市級(jí))類(lèi)文章在本刊優(yōu)先發(fā)表。

3.8推薦信

來(lái)稿需附單位推薦信。推薦信應(yīng)注明對(duì)稿件的評(píng)審意見(jiàn)以及不涉及保密、署名無(wú)爭(zhēng)端以及無(wú)一稿兩投等項(xiàng)。

4稿件處理時(shí)限

根據(jù)《中華人民共和國(guó)著作權(quán)法》(簡(jiǎn)稱(chēng)《著作權(quán)法》)，并結(jié)合本刊具體情況，凡來(lái)稿接到本刊回執(zhí)后3個(gè)月內(nèi)再未接到稿件錄用通知單者，作者可投遞他刊，請(qǐng)自留底稿，對(duì)不用來(lái)稿一律不退回。

4.1來(lái)稿文責(zé)自負(fù)

根據(jù)《著作權(quán)法》有關(guān)規(guī)定，本刊可對(duì)來(lái)稿做文字修改、刪節(jié)，凡有涉及原意的修改，則須征得作者同意。修改稿自收到之日起(以郵戳日期為準(zhǔn))逾1個(gè)月不寄回或不回復(fù)者，視為自動(dòng)撤稿。

4.2來(lái)稿須交審稿費(fèi)50元，確定錄用后酌收版面費(fèi)。

第5篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

關(guān)鍵詞：原子力顯微鏡 探針 RNA聚合酶 分子間相互作用

一、原子力顯微鏡（AFM）簡(jiǎn)介

原子力顯微鏡（AFM）有兩種類(lèi)型：接觸式和非接觸式，分別基于排斥作用和吸引作用。原子力顯微鏡（AFM）試驗(yàn)中，探針尖端近似為顯微球，則針尖與樣品表面間的作用力為：F（Z）=2πR0B/3Z3其中Z為針尖與樣品之間的距離，R0為近似顯微球針尖的半徑，B為一個(gè)與物體介電常數(shù)有特殊關(guān)系的常量。原子力顯微鏡（AFM）探針安裝在一個(gè)靈活的懸臂上，激光二極管發(fā)出的一束激光經(jīng)懸臂反射后，打在一個(gè)分裂式光電二極管上，當(dāng)探針在樣品表面掃描時(shí)，由于樣品表面原子結(jié)構(gòu)起伏不平，懸臂也就隨之起伏，于是激光束的反射也就起伏。光電二極管將其接收、放大，即可獲得樣品表面凹凸信息的原子結(jié)構(gòu)圖像。原子量級(jí)的表面形態(tài)記錄是原子力顯微鏡（AFM）特有的性能。

二、原子力顯微鏡（AFM）的技術(shù)特點(diǎn)

原子力顯微鏡（AFM）本身的優(yōu)勢(shì)是其在生物學(xué)中得以迅速發(fā)展的主要原因。首先，原子力顯微鏡（AFM）技術(shù)的樣品制備簡(jiǎn)單，無(wú)需對(duì)樣品進(jìn)行特殊處理，因此，其破壞性較其它生物學(xué)常用技術(shù)（如電子顯微鏡）要小得多；第二，原子力顯微鏡（AFM）能在多種環(huán)境（包括空氣、液體和真空）中運(yùn)作，生物分子可在生理?xiàng)l件下直接成像，也可對(duì)活細(xì)胞進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀察；第三，原子力顯微鏡（AFM）能提供生物分子和生物表面的分子/亞分子分辨率的三維圖像；第四，原子力顯微鏡（AFM）能以納米尺度的分辨率觀察局部的電荷密度和物理特性，測(cè)量分子間（如受體和配體）的相互作用力；第五，原子力顯微鏡（AFM）能對(duì)單個(gè)生物分子進(jìn)行操縱；另外，由原子力顯微鏡（AFM）獲得的信息還能與其它的分析技術(shù)和顯微鏡技術(shù)互補(bǔ)。

原子力顯微鏡（AFM）還具有對(duì)標(biāo)本的分子或原子進(jìn)行加工的能力，例如，可搬移原子，切割染色體，在細(xì)胞膜上打孔等等。綜上所述，原子級(jí)的高分辨率、觀察活的生命樣品和加工樣品的力行為成就了原子力顯微鏡的三大特點(diǎn)。

三、使用原子力顯微鏡（AFM）研究生化過(guò)程

原子力顯微鏡（AFM）能對(duì)轉(zhuǎn)錄的過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，在加入核苷酸后，沉積到云母上的延長(zhǎng)復(fù)合物沿著DNA模板單向移動(dòng)。兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)證實(shí)RNAP與DNA的相對(duì)移動(dòng)與轉(zhuǎn)錄的實(shí)際情況相符。通過(guò)PAGE對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分析，結(jié)果顯示與云母結(jié)合的復(fù)合物具有活性，而且轉(zhuǎn)錄的速度與用原子力顯微鏡（AFM）測(cè)得的近似生物分子的構(gòu)象改變也是原子力顯微鏡（AFM）的重要觀察內(nèi)容。將尿素酶沉積到云母上并用原子力顯微鏡（AFM）掃描，在液池中加入尿素后發(fā)現(xiàn)，懸臂的垂直波動(dòng)明顯增加，這提示由酶活動(dòng)引起的構(gòu)象改變能直接通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）記錄下來(lái)。

原子力顯微鏡（AFM）在研究分子識(shí)別中的應(yīng)用分子間的相互作用在生物學(xué)領(lǐng)域中相當(dāng)普遍，例如受體和配體的結(jié)合，抗原和抗體的結(jié)合，信息傳遞分子間的結(jié)合等，是生物體中信息傳遞的基礎(chǔ)。原子力顯微鏡（AFM）可作為一種力傳感器來(lái)研究分子間的相互作用。生物素（biotin）和抗生物素蛋白鏈菌素（streptavidin）間有高親和力，其相互作用的熱力學(xué)數(shù)據(jù)也較為清楚。因而，生物素和抗生物素蛋白鏈菌素是原子力顯微鏡（AFM）測(cè)定特異相互作用力的良好典型。

原子力顯微鏡（AFM）在物質(zhì)超微結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用： 原子力顯微鏡（AFM）可以直接觀察到表面缺陷、表面重構(gòu)、 表面吸附體的形態(tài)和位置、以及有表面吸附體引起的表面重構(gòu)等。原子力顯微鏡（AFM）可以觀察許多不同材料的原子級(jí)平坦結(jié)構(gòu)，例如，可以用原子力顯微鏡（AFM）對(duì)DL-亮氨酸晶體進(jìn)行研究，可觀察到表面晶體分子的有序排列，其晶格間距與X射線衍射數(shù)據(jù)相符。已有文獻(xiàn)報(bào)道了關(guān)于采用原子力顯微鏡（AFM）對(duì)APA薄膜的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)了APA表面的特殊結(jié)構(gòu)，從而揭示了APA表面超微結(jié)構(gòu)對(duì)半滲透性的重要意義。目前，利用原子力顯微鏡（AFM）已獲得了DNA、透析薄膜、烷烴分子、脂肪酸薄膜以及多糖等的超微結(jié)構(gòu)的圖象。

四、原子力顯微鏡（AFM）在細(xì)胞檢測(cè)的應(yīng)用

應(yīng)用原子力顯微鏡（AFM）可研究活細(xì)胞或固定細(xì)胞如紅細(xì)胞、白細(xì)胞、細(xì)菌、血小板、心肌細(xì)胞、活腎上皮細(xì)胞及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)行為。原子力顯微鏡（AFM）對(duì)體外動(dòng)態(tài)細(xì)胞的分析具有非凡的能力。這些研究大都把樣品直接放置在玻片上，不需要染色和固定，樣品制備和操作環(huán)境相當(dāng)簡(jiǎn)單。用免疫膠體金標(biāo)記細(xì)胞膜則打開(kāi)了細(xì)胞表面抗原高分辨定位之門(mén)。原子力顯微鏡（AFM）細(xì)胞成像如：用原子力顯微鏡（AFM）研究活腎上皮細(xì)胞，可在漿膜小斑上以50nm的分辨率觀察細(xì)胞骨架元素、漿膜淺凹和膜結(jié)合絲。用原子力顯微鏡（AFM）觀察血小板的運(yùn)動(dòng)，可看到微絲結(jié)構(gòu)、顆粒傳輸?shù)郊?xì)胞質(zhì)外側(cè)及活化中細(xì)胞成份的再分配。游走上皮細(xì)胞的漿膜可用原子力顯微鏡（AFM）實(shí)時(shí)成像。

五、應(yīng)用前景

原子力顯微鏡（AFM）現(xiàn)已成為一種獲得樣品表面結(jié)構(gòu)高分辨率圖像的有力工具。而更為吸引人的是其觀察生化反應(yīng)過(guò)程及生物分子構(gòu)象變化的能力。因此，原子力顯微鏡（AFM）在生物學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景毋庸置疑。而對(duì)于原子力顯微鏡（AFM）技術(shù)本身，以下幾個(gè)方面的進(jìn)展將更加有利于它在生物學(xué)中的應(yīng)用。大多數(shù)生物反應(yīng)過(guò)程相當(dāng)快速，原子力顯微鏡（AFM）時(shí)間分辨率的提高有助于這些過(guò)程的觀察。高分辨率是原子力顯微鏡的優(yōu)勢(shì)。其分辨率在理論上能達(dá)到原子水平，但目前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，如何作出更細(xì)的針尖將有助于其分辨率的進(jìn)一步提高。而隨著樣品制備技術(shù)的完善，原子力顯微鏡（AFM）必將成為生物學(xué)領(lǐng)域中一種常規(guī)的研究工具。

參考文獻(xiàn)：

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[2]Thomas E Fisher Andres F Oberhanser， The study of protein mechanics with the atomic force microscope， Biochemical sciences 1999 volume：24 issue：10 379-384

[3]李鴻業(yè)夏國(guó)偉原子力顯微鏡及其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，濱州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)。1997年第20卷第6期：615-617

[4]劉麗麗王金華劉安偉原子力顯微鏡對(duì)APA生物薄膜超微結(jié)構(gòu)的研究，中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)。1999年第18卷第1期：30-34

[5]戴燕張平城等人免疫球蛋白G的原子力顯微鏡觀察，中國(guó)免疫學(xué)雜志。1995年第 11卷1期：45-47

[6]鄧國(guó)宏徐啟旺等細(xì)菌波動(dòng)生長(zhǎng)過(guò)程的原子力顯微鏡觀察，第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)。2000年第22卷11期：1111-1112

第6篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

關(guān)鍵詞：有限元法；手部；建模；生物力學(xué)

1 有限元法的發(fā)展歷史及在人體生物力學(xué)中的運(yùn)用

1.1有限元法的發(fā)展歷史 有限元法（finite elementsmethods，F(xiàn)EM）即有限元素法[1]，是一種在工程科學(xué)技術(shù)中廣泛應(yīng)用的數(shù)學(xué)物理方法，用于模擬并解決各種工程力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、生物力學(xué)等問(wèn)題。其基本思想是把一個(gè)由無(wú)限個(gè)質(zhì)點(diǎn)和有無(wú)限個(gè)自由度構(gòu)成的連續(xù)體劃分為有限個(gè)小單元體組成的集合體，用離散化的有限單元模型代替原有物體。通過(guò)對(duì)每個(gè)單元的力學(xué)分析，獲得整個(gè)連續(xù)體的力學(xué)性質(zhì)。有限元法最早可上溯到20世紀(jì)40年代?，F(xiàn)代有限法的第一個(gè)成功的嘗試是在 1956年，Turner、Clough等人在分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)成功應(yīng)用有限元法求解。1960年，Clough第一次提出了"有限元法"概念，使人們認(rèn)識(shí)到它的功效。我國(guó)河海大學(xué)教授徐芝綸院士首次將有限元法引入我國(guó)，對(duì)它的應(yīng)用起了很大的推動(dòng)作用。

1.2有限元法運(yùn)用于人體生物力學(xué)研究 1972年，Brekelmans[2]等首次報(bào)道將有限元分析方法應(yīng)用于生物力學(xué)方面研究。80年代后，應(yīng)用范圍逐步擴(kuò)展到顱面骨、頜骨、股骨、牙齒、關(guān)節(jié)、頸椎、腰椎及其附屬結(jié)構(gòu)等生物力學(xué)研究中。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展、分析工具的完善以及實(shí)踐的增多，有限元方法顯示了極大的優(yōu)越性并已逐漸成為研究人體生物力學(xué)的重要手段。人體力學(xué)行為研究基本無(wú)法采用傳統(tǒng)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)方式來(lái)進(jìn)行，因而有限元建模愈來(lái)愈成為深化人體認(rèn)識(shí)的有效措施。基于有限元軟件日益完善的建模功能及兼融其它計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design，CAD）軟件特性，真實(shí)再現(xiàn)三維人體骨骼、肌肉、血管、器官等組織成為可能，并在虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)材料賦值、幾何約束、固定載荷等過(guò)程，對(duì)擠壓、拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、三點(diǎn)彎、抗疲勞等力學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，能求解獲得給定實(shí)驗(yàn)條件下模型任意部位變形、內(nèi)部能量變化、應(yīng)力/應(yīng)變分布、極限破壞等數(shù)據(jù)[3]。

1.3有限元法在人體生物力學(xué)研究中的建模思路 有限元建模即建立為數(shù)值計(jì)算提供原始數(shù)據(jù)的計(jì)算模型，需要通過(guò)建立幾何模型、材料賦值、網(wǎng)格劃分、施加約束與載荷，最后進(jìn)行求解等步驟實(shí)現(xiàn)，是有限元法仿真試驗(yàn)最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。摸型的幾何相擬性直接影響計(jì)算的結(jié)果，醫(yī)學(xué)有限元模型的建立首先需要獲得人體特定部位的幾何數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以從幾何參數(shù)設(shè)定、激光掃描、標(biāo)本切片和磨片以及醫(yī)學(xué)影像圖像獲得。其中醫(yī)學(xué)影像法最為以無(wú)創(chuàng)的方式提供了高精度的人體解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)，基于醫(yī)學(xué)影像技術(shù)建模是目前人體有限元建模的主要手段，可以實(shí)現(xiàn)人體解剖結(jié)構(gòu)的可視化乃至生物力學(xué)仿真的有限元模型。包括X射線、超聲、CT、MRI等途徑，其中CT掃描是主流方式，CT結(jié)合MRI是新亮點(diǎn)。

通過(guò)X射線照片方式建模是指利用不同方位的多幅X射線照片獲得幾何數(shù)據(jù)重建三維模型，是一種經(jīng)濟(jì)、可行的方式。但因信息獲取不完整，建模過(guò)程復(fù)雜，對(duì)研究者經(jīng)驗(yàn)要求較高，現(xiàn)行醫(yī)學(xué)有限元建模中應(yīng)用較少。還有研究者基于超聲影像技術(shù)建模，如趙婷婷[4]等基于超聲建立了乳腺有限元模型；張桂敏[5]等在研究二尖瓣狹窄患者二尖瓣下游湍流剪應(yīng)力變化方面，運(yùn)用超聲影像圖像建立了二維有限元模型，為心瓣流體力學(xué)研究探索新的方法學(xué)途徑。目前基于超聲的有限元分析研究多集中在機(jī)械制造、土木工程等領(lǐng)域，并多采用二維有限元法分析，還沒(méi)有注意到與醫(yī)學(xué)相關(guān)的基本超聲影像技術(shù)的三維有限元研究相關(guān)報(bào)道。這或許是因?yàn)榛诔曈跋窦夹g(shù)的力學(xué)研究本就較少，三維、四維超聲的概念提出較晚，與重點(diǎn)應(yīng)用在工程技術(shù)方面的有限元法結(jié)合運(yùn)用更是鮮有。相較X線與超聲而言，CT/MRI圖像法在醫(yī)學(xué)有限元建模中應(yīng)用更為普遍。MRI技術(shù)具有很高的組織對(duì)比分辨率、解析高以及無(wú)離子化輻射等特點(diǎn)，能清晰顯示人體結(jié)構(gòu)的組織學(xué)差異和生化變化。基于MRI圖像能獲得細(xì)致的幾何模型。但MRI偏向于對(duì)肌腱、韌帶等軟組織的分辨，對(duì)骨的分辨不如CT清晰。此外，目前國(guó)內(nèi)常用的核磁共振機(jī)掃描層厚和掃描間距一般都在2mm以上，無(wú)法獲得更詳細(xì)的幾何數(shù)據(jù)，影響到重建圖像的清晰度精確性?；贑T掃描獲得幾何數(shù)據(jù)的建模的方法目前應(yīng)用最為廣泛。CT根據(jù)密度不同來(lái)確定信號(hào)的強(qiáng)弱，可以通過(guò)調(diào)節(jié)掃描條件，使任何復(fù)雜形態(tài)和各種密度的組織都有較高的分辨率，適用于任何復(fù)雜形態(tài)和各種密度的三維結(jié)構(gòu)。可清晰顯示骨與軟組織的邊界，通過(guò)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)能獲得骨骼比較準(zhǔn)確的幾何數(shù)據(jù)，其不足之處在于對(duì)軟組織的分辨率相對(duì)較低，無(wú)法從醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)獲得準(zhǔn)確的肌肉、韌帶、腔等組織幾何數(shù)據(jù)，須參考相關(guān)解剖資料。CT/MRI數(shù)據(jù)重建的三維模型，能夠真實(shí)的再現(xiàn)被掃描對(duì)象的表面特征及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，CT的空間分辨率高于MRI，CT對(duì)骨組織與軟組織邊界顯示更為清晰，而MRI的對(duì)比分辨率高于CT，特別是軟組織對(duì)比明顯優(yōu)于CT。通過(guò)CT結(jié)合MRI法將能融合二者優(yōu)勢(shì)，但對(duì)研究者圖像處理技術(shù)有更高的要求。通過(guò)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前CT提取骨組織結(jié)合MRI提取軟組織方法的研究報(bào)道較少。徐志才[6]等基于CT影像數(shù)據(jù)構(gòu)建了包含股骨、脛骨和腓骨的實(shí)體模型，并基于MRI影像數(shù)據(jù)構(gòu)建了包含股骨軟骨、脛骨軟骨、內(nèi)外側(cè)半月板和內(nèi)外側(cè)副韌帶的三維實(shí)體模型。將CT和MRI影像數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)融合，獲得包含骨性和非骨性結(jié)構(gòu)的膝關(guān)節(jié)三維實(shí)體模型。

2 有限元建模的常用軟件

人體生物力學(xué)有限元模型的精確性對(duì)有限元分析結(jié)果的合理性有直接影響。三維重建技術(shù)與有限元方法及其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合是未來(lái)發(fā)展的方向，這有賴(lài)于這些集成強(qiáng)大圖像處理功能的有限元軟件的發(fā)展。常用的建模輔助軟件有：MIMlCS、MATLAB、CAD、Geomagic Studio等軟件。其中最常用的是MIMlCS軟件，它的FEA模塊可以將掃描輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理建立3D模型，然后對(duì)表面進(jìn)行網(wǎng)格劃分以應(yīng)用在有限元分析中。它還可基于掃描數(shù)據(jù)的亨氏單位對(duì)體網(wǎng)格進(jìn)行材質(zhì)分配。MIMICS的網(wǎng)格重劃功能能方便地將不規(guī)則三角片轉(zhuǎn)化成趨近于等邊的三角片，顯著提高STL模型的質(zhì)量和處理速度，對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行最大限度的優(yōu)化，目前版本已發(fā)展到MIMICS17.0。現(xiàn)常用有限元軟件有：Ansys、ABAQUS、NASTRAN、COSMOS等。其中最常用的是Ansys軟件，目前版本已發(fā)展到Ansys15.0。

3 手部三維有限元的運(yùn)用進(jìn)展

手部因其解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)靈活精細(xì)、力學(xué)分析困難的周?chē)M織對(duì)手部力學(xué)因素有重要影響等方面原因，研究較人體其它部位明顯偏少。在工程領(lǐng)域方面，楊德偉[7]等基于CT掃描數(shù)據(jù)結(jié)合ABAQUS軟件建立了手抓握模型。幾何模型通過(guò)人手CT掃描后簡(jiǎn)化處理得到，建立的手模型簡(jiǎn)化為以皮膚、肌肉、神經(jīng)、血管等軟組織為整體的軟組織模型和手部骨骼模型兩部分，手部復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)未曾細(xì)化。抓握功能通過(guò)參數(shù)約束、程序運(yùn)動(dòng)規(guī)劃控制下實(shí)現(xiàn)，而并非基于神經(jīng)肌電活動(dòng)模擬，也非通過(guò)骨、肌肉施加荷載得到，本模型在工程領(lǐng)域有一定實(shí)用價(jià)值，但遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足醫(yī)學(xué)研究的需要；陳志翔[8]等在研究機(jī)器人虛擬手過(guò)程中，通過(guò)參考手部解剖結(jié)構(gòu)，建立手部肌肉模型，并以程序設(shè)計(jì)約束指間運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通過(guò)控制肌肉收縮量來(lái)實(shí)現(xiàn)手指運(yùn)動(dòng)，較好的擬真了手指運(yùn)動(dòng)機(jī)理。但模型基于數(shù)學(xué)方程人為控制，而非通過(guò)人手實(shí)際解剖結(jié)構(gòu)獲得。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面，Carrigan等[9]通過(guò)CT掃描，最先建立了包括韌帶、軟骨、8塊骨骼在內(nèi)的手腕關(guān)節(jié)復(fù)合模型；國(guó)外的Ko等和國(guó)內(nèi)的郭欣等[10]都建立了腕管的三維有限元模型，為進(jìn)一步探討腕部結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為提供了一個(gè)可操作的平臺(tái)；Anderson等[11]最早通過(guò)腕關(guān)節(jié)三維有限元模型模擬了創(chuàng)傷性關(guān)節(jié)炎病理改變；Bajuri MN[12]等通過(guò)CT掃描，參照診斷標(biāo)準(zhǔn)，建立了首例類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者腕關(guān)節(jié)三維有限元模型。國(guó)內(nèi)其它學(xué)者也以解決臨床問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)手的部分結(jié)構(gòu)三維有限元模型的建立進(jìn)行了積極的探索，如孟立民[13]建立了第一、二掌骨和大多角骨三維有限元模型，并模擬Bennett骨折和微型外固定器外固定及克氏針內(nèi)固定治療情形，研究?jī)煞N治療方法優(yōu)劣問(wèn)題；董謝平等[14]以中國(guó)力學(xué)可視人原始資料為依據(jù)，構(gòu)建帶軟組織的正常手腕和佩帶腕保護(hù)器手腕的三維有限元模型，驗(yàn)證了腕保護(hù)器防護(hù)腕部骨折的有效性；顏冰珊等[15]建立了正常下尺橈關(guān)節(jié)三維有限元模型研究了前臂橈骨骨折的臨床問(wèn)題；張浩[16]等基于現(xiàn)有個(gè)人電腦平臺(tái)，建立了腕關(guān)節(jié)有限元模型，進(jìn)一步證明利用醫(yī)學(xué)圖像處理軟件和三維重建軟件準(zhǔn)確、快捷地構(gòu)建腕關(guān)節(jié)的三維有限元模型有可行性。

4 小結(jié)

手部建模是虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，在工程領(lǐng)域主要是機(jī)器人手的擬真研究，尤重抓握功能，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更多涉及腕關(guān)節(jié)這一部分結(jié)構(gòu)，囊括手部骨骼、關(guān)節(jié)、肌肉、韌帶、筋膜、血管、神經(jīng)、皮膚等組織結(jié)構(gòu)較完整的手部有限元模型尚未見(jiàn)諸報(bào)道。手部的骨骼、關(guān)節(jié)數(shù)目較多、相互關(guān)聯(lián)較復(fù)雜，是一個(gè)復(fù)合性的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在建模時(shí)要同時(shí)考慮到骨骼、關(guān)節(jié)面、韌帶、肌腱及其它周?chē)M織在生物力學(xué)中的作用。目前，手部有限元建模研究較人體其它部位少，還沒(méi)有形成較完整、成熟的模型，更沒(méi)有統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)。如何將三維可視化手建成物理手的有限元模型是現(xiàn)階段研究難點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)虛擬生理手模型建立的必然階段，相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步及多學(xué)科更好的融合，手部有限元模型研究將有更為廣闊的前景。

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第7篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

[關(guān)鍵字]PLA骨釘；生物可降解材料；金屬合金材料；內(nèi)置骨固定材料；二次手術(shù)；并發(fā)癥

[ABSTRACT]In biomedical polymer material field, biodegradable materials increasingly attracted people’s attention. Biocompatibility, no need to reoperation of biodegradable materials bone-screw was becoming hotspot. This paper reviews the bone-screw materials by metal alloy to biodegradable materials, and the development of the PLA’s performance and modification, currently PLA bone-screw research achievements.

[Key words]PLA bone-screw； biodegradable materials；metal alloy materials；the field of medicine； a second surgery； complications

1綜述

骨釘是一種骨內(nèi)固定物，具有固定、維持骨折處的穩(wěn)定的作用。[1]骨折愈合的基本病理過(guò)程包括骨折局部血腫機(jī)化、骨痂形成和骨塑形成3個(gè)階段。根據(jù)Wolf定律，生物學(xué)骨折固定的要求為：在骨折愈合早期使骨斷端堅(jiān)強(qiáng)固定；在骨痂形成期（臨床愈合期）使骨折斷端有微動(dòng)；在骨折臨床愈合后進(jìn)入骨塑形期，骨折局部應(yīng)有應(yīng)力通過(guò)等。[2]即骨折內(nèi)固定物必須具有在骨折處最小移動(dòng)的幾何對(duì)齊、傳遞壓力功能和避免過(guò)度拉或剪切應(yīng)力通過(guò)的作用。

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，對(duì)材料的性能提出了復(fù)雜而嚴(yán)格的多功能要求，這是大多數(shù)金屬材料和無(wú)機(jī)材料難以滿(mǎn)足的；而合成高分子材料與生物體（天然高分子）則有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)，具有良好的物理－機(jī)械性能，一定的生物相容性及簡(jiǎn)便的生產(chǎn)、加工成型特性，使其在生物醫(yī)用領(lǐng)域占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其中，生物可降解高分子最引人注目。因?yàn)獒t(yī)用高分子除具有一定的強(qiáng)度、剛度、韌性及生物學(xué)相容性外，還必須具備一定的生物降解性，以便被生物體內(nèi)吸收或排泄，可以免除患者需二次手術(shù)的痛苦。[3]骨釘也由原來(lái)的金屬合金骨釘向生物可降解材料骨釘發(fā)展。

1.1骨釘材料的發(fā)展

60年代初，骨折部位的內(nèi)固定并不是用骨釘，而是用骨水泥粘接。初期的骨水泥是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），PMMA生物穩(wěn)定，如果固定失敗，將很難從骨中除去而對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。于是發(fā)展了非骨水泥方法用螺釘代替粘接，以求早期固定，一旦待新生骨向預(yù)留孔隙間生長(zhǎng)達(dá)到一足應(yīng)力要求后，金屬螺釘將被取出。[4]以金屬螺釘作為骨的內(nèi)固定物標(biāo)志著固定的誕生。重點(diǎn)介紹骨釘材料的兩種類(lèi)型。

1.1.1金屬型

金屬合金材料（不銹鋼、鈷基合金、鈦合金等）骨釘具有良好的力學(xué)性能，能實(shí)現(xiàn)早期的堅(jiān)強(qiáng)固定，尤其是承受重力的骨，療效可靠。但其有三個(gè)顯著的缺點(diǎn)：①由于金屬合金材料骨釘?shù)牧W(xué)性能和人體致密骨的不匹配，而且其力學(xué)性能不能隨骨折愈合過(guò)程而動(dòng)態(tài)變化，出現(xiàn)了醫(yī)學(xué)上的“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松或自身骨退化，影響骨愈合后的強(qiáng)度。[5]②這種金屬合金材料材質(zhì)決定了其長(zhǎng)期埋入人體組織體液內(nèi)，易于電解磨損和腐蝕，導(dǎo)致局部的炎癥反應(yīng)和組織壞死。③金屬合金材料骨釘需要進(jìn)行二次去除手術(shù)，增加患者經(jīng)濟(jì)、心理及身體上的負(fù)擔(dān)。

90年代初，生物陶瓷引起了人們的重視。在骨釘領(lǐng)域也得到了應(yīng)用。在金屬合金材料骨釘表面涂上一層Al2O3或ZrO2陶瓷涂層，其隔絕了金屬與骨組織等直接，避免了上述金屬合金材料骨釘?shù)那皟蓚€(gè)缺點(diǎn)。而且含有人體骨組織等形成的化學(xué)元素成分的陶瓷涂層直接和骨組織等形成了礦化物的結(jié)合，對(duì)生物相容性差的金屬合金材料骨釘意義重大。

非晶金剛石涂層具有優(yōu)良的耐用性，即使一些骨釘被安裝了很多次也沒(méi)有明顯的分層。由于涂層的惰性和生物多樣性使得機(jī)體產(chǎn)生最低限度的反應(yīng)，提高骨連接的速率。

無(wú)論是生物陶瓷涂層，還是非晶金剛石涂層，這些無(wú)機(jī)涂層對(duì)在一定程度上提高了金屬合金材料骨釘?shù)男阅堋?/p>

1.1.2生物可降解材料骨釘

隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，生物可降解材料現(xiàn)己成為骨內(nèi)固定材料研究的熱點(diǎn)。

生物可降解性骨釘具有生物可降解吸收性和力學(xué)性能的衰減性，免除患者需二次手術(shù)的痛苦。生物可降解性骨釘?shù)娜齻€(gè)優(yōu)勢(shì)恰好是金屬合金材料骨釘?shù)娜秉c(diǎn)。在理論上最符合骨折生物學(xué)固定的要求。

使用高強(qiáng)度的可降解吸收性材料作骨內(nèi)固定材料，在骨折早期能實(shí)現(xiàn)堅(jiān)強(qiáng)固定，隨著自身骨的愈合，可降解材料的強(qiáng)度、剛度不斷衰減，其載荷可逐步轉(zhuǎn)到新生骨上，滿(mǎn)足骨折愈合動(dòng)力學(xué)的要求?？朔藨?yīng)力遮擋，提高了自身骨的修復(fù)效果。因此，高強(qiáng)度的可降解吸收性骨內(nèi)固定材料在骨內(nèi)固定治療中具有重要的科學(xué)意義和廣闊的應(yīng)用前景。[2]

在體內(nèi)能被降解吸收的有機(jī)低分子化合物有許多，但具備骨折內(nèi)固定物所需要的理化特性的卻僅有很少幾種。比較適宜的是聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸和聚對(duì)二氧六環(huán)。除了這些同聚體外，各種聚乙醇酸和聚乳酸的共聚體也必被廣泛試用。這些化合物在化學(xué)結(jié)構(gòu)上屬α－聚酯。[6]特別值得一提的是，聚己內(nèi)酯（PCL）作為骨釘已應(yīng)用于臨床。

可吸收固定物的價(jià)格昂貴。一付55mm纖維增強(qiáng)棒的價(jià)格是同型號(hào)金屬表層多孔螺絲的15倍。一根歐洲進(jìn)口的生物可降解材料骨釘需要一千多元。

1.2目前PLA骨釘?shù)难芯砍晒?/p>

1.2.1聚乳酸（PLA）

聚乳酸（PLA），也稱(chēng)聚丙交酯，是一種新型的生物降解材料，使用可再生的植物資源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料經(jīng)由發(fā)酵過(guò)程制成乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成轉(zhuǎn)換成聚乳酸。其具有良好的生物可降解性，聚乳酸制品廢棄后在土壤或水中，3O天內(nèi)[7]會(huì)在微生物、水、酸和堿的作用下徹底分解成CO2和H2O，不污染環(huán)境，這對(duì)保護(hù)環(huán)境非常有利，是公認(rèn)的環(huán)境友好材料。因此，聚乳酸是一種真正意義上的能完全降解的生物環(huán)保材料，被視為繼金屬材料、無(wú)機(jī)材料、高分子材料之后的“第四類(lèi)新材料”[8]。

PLA是一種重要的脂肪族聚酯類(lèi)生物降解材料，無(wú)毒、無(wú)刺激，具有良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛用作組織工程、人體器官、藥物控制釋放、仿生智能等材料。然而，PLA存在不少缺陷，比如性脆（純的PLA斷裂伸長(zhǎng)率僅為6％[9]）、耐沖擊性差、在自然條件下降解速率較慢、與軟組織的相容性差、合成過(guò)程較為復(fù)雜造成產(chǎn)品價(jià)位高等，不利于PLA的廣泛應(yīng)用。因此，對(duì)PLA進(jìn)行改性制備PLA基生物降解性高分子材料成為高分子材料研發(fā)的熱點(diǎn)。[10]PLA改性方法主要有物理改性：如填充、增塑、共混；化學(xué)改性：如嵌段共聚、接枝共聚。

尤其是PLA的脆性大、抗沖擊性差極大的限制了其在骨釘領(lǐng)域的發(fā)展，因此，需要對(duì)其進(jìn)行增韌改性。增韌改性可以通過(guò)共混和共聚兩大類(lèi)方法來(lái)進(jìn)行。其中，共混增韌是獲得新型聚合物材料的最有效方法，且投入少，見(jiàn)效快，效益高。PLA與PBS（聚丁二酸丁二醇酯）、PBAT（聚己二酸-對(duì)苯二甲酸丁二酯）等可生物降解樹(shù)脂共混，材料受到?jīng)_擊時(shí)，內(nèi)部會(huì)形成微裂紋而吸收大量的能量，從而起到很好的增韌效果。[11]共聚增韌是通過(guò)與其他單體進(jìn)行共聚反應(yīng)，在PLA分子鏈上引入另一種分子鏈，降低分子鏈的規(guī)整度，或者削弱高分子鏈間的相互作用力，可提高PLA的抗沖擊性能。

1.2.2 PLA骨釘?shù)难芯砍晒?/p>

大多數(shù)的PLA骨釘研究結(jié)果表明，在一定時(shí)間內(nèi)，PLA骨釘和金屬合金材料骨釘?shù)闹委熜Ч麩o(wú)顯著性差別，但PLA骨釘不需要二次取出手術(shù)顯示了明顯的優(yōu)勢(shì)。這種優(yōu)勢(shì)使得PLA骨釘、PCL骨釘?shù)壬锟山到獠牧瞎轻數(shù)难芯咳找媸艿街匾暋?/p>

Bostman在五年內(nèi)治療了881例不同類(lèi)型的骨折患者。在相同的治療時(shí)間內(nèi)，與ASIF型釘板固定作比較，結(jié)果表明無(wú)明顯差異。Verkeyen等人用羥基磷灰石充填聚乳酸（PLLA-HA）材料，研究表明，其具有很高的壓縮強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度。[12]1984年Tormala等研制出自增強(qiáng)聚羥基乙酸和自增強(qiáng)聚L乳酸等可吸收性骨內(nèi)固定復(fù)合材料，其強(qiáng)度可與ASIF相媲美，已應(yīng)用于臨床治療腳部骨折。[12]

浙江溫州市第三人民醫(yī)院胸心外科鄒宗望[13]等用左旋聚乳酸骨釘對(duì)19例多發(fā)性肋骨骨折患者治療，結(jié)果均治愈且無(wú)并發(fā)癥。Partio等[14]用左旋聚乳酸螺絲固定51例多處骨折患者無(wú)一失敗。

但在眾多研究成果出現(xiàn)的同時(shí)，有的研究發(fā)現(xiàn)，PLA骨釘植入體內(nèi)會(huì)引發(fā)并發(fā)癥。Bostman等[15]查閱了一個(gè)創(chuàng)傷中心516例用聚乙醇酸或聚乙醇酸和聚乳酸共聚物制作棒治療患者的情況，經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)得：固定失敗需再次進(jìn)行手術(shù)的概率為1.2%，切口細(xì)菌感染率為1.7%，遲發(fā)非細(xì)菌性炎性組織反應(yīng)需手術(shù)引流率為7.7%。遲發(fā)炎癥反應(yīng)的主要特點(diǎn)是相當(dāng)持久，手術(shù)后近期內(nèi)患者沒(méi)有局部或全身因創(chuàng)口問(wèn)題的特征。之后，在愈合創(chuàng)口上突然產(chǎn)生疼痛、紅斑及波動(dòng)性膿腫。骨折固定至臨床反應(yīng)出現(xiàn)平均時(shí)間為12周（7-12周）。據(jù)文獻(xiàn)[16]報(bào)道，PLLA植入人體3年后，在緩慢降解的后期出現(xiàn)炎癥和腫脹并發(fā)癥。

1.3總結(jié)

目前，雖然金屬合金骨釘技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是生物可降解材料骨釘不可比擬的優(yōu)勢(shì)――生物可降解吸收性、力學(xué)性能的衰減性和免除患者需二次手術(shù)痛苦，正在推動(dòng)其迅速發(fā)展。PLA的脆性、抗沖擊性差、在自然條件下降解速率較慢、與軟組織的相容性差、合成過(guò)程較為復(fù)雜造成產(chǎn)品價(jià)位高等限制了其發(fā)展，尤其脆性、抗沖擊性差極大阻礙了其作為骨釘?shù)呐R床應(yīng)用，所以對(duì)PLA進(jìn)行增韌改性，使其具有骨釘高強(qiáng)度、高抗沖擊性能的要求。目前，PLA骨釘已成為研究的熱點(diǎn)。眾多研究表明，同一時(shí)期內(nèi)，PLA骨釘固定骨折的效果和金屬合金材料無(wú)明顯差別，而且無(wú)需進(jìn)行二次手術(shù)。但也有少部分研究表明PLA骨釘將引發(fā)并發(fā)癥，這將有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

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第8篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

關(guān)鍵詞：腦機(jī)接口；p300；預(yù)處理；特征提取；分類(lèi)算法

1 引言

腦機(jī)接口（bci）是一個(gè)系統(tǒng)，允許用戶(hù)與環(huán)境的溝通，只有通過(guò)大腦活動(dòng)，而無(wú)需使用肌肉輸出通道。它涉及了神經(jīng)科學(xué)，信號(hào)檢測(cè)，信號(hào)處理，模式識(shí)別等多種領(lǐng)域。要建立大腦和外界設(shè)備之間的聯(lián)系，首先要測(cè)量大腦活動(dòng)，然后進(jìn)行處理分析信號(hào)數(shù)據(jù)，再進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)（訓(xùn)練分類(lèi)模型）實(shí)行分類(lèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的意圖。p300電位是當(dāng)視覺(jué)受到外界特殊刺激時(shí)腦電信號(hào)出現(xiàn)一個(gè)波峰，其峰值大約出現(xiàn)在相關(guān)事件發(fā)生后的300ms。其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是被試驗(yàn)之前不需要進(jìn)行訓(xùn)練即可成功誘發(fā)出來(lái)。因此p300電位是腦-機(jī)接口常用的一種信號(hào)。文中所用數(shù)據(jù)是bci competition 2003的data set iib離線數(shù)據(jù)集。大致處理過(guò)程可以描述為：原始信號(hào)數(shù)據(jù)預(yù)處理特征選擇與提取選擇并訓(xùn)練分類(lèi)模型分類(lèi)結(jié)果測(cè)試分類(lèi)算法效果根據(jù)效果調(diào)整分類(lèi)模型得出理想的分類(lèi)結(jié)果。

2 處理數(shù)據(jù)的算法步驟

2.1 單次樣本提?。阂?yàn)閜300電位一般出現(xiàn)在刺激后的300ms左右，所以通過(guò)分類(lèi)精度驗(yàn)證后，本文截取從每次閃爍開(kāi)始后100ms到700ms長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)作為一個(gè)單次樣本，這樣將訓(xùn)練集的前30個(gè)trial的數(shù)據(jù)組成一個(gè)30×12×15×144×64維的原始特征空間。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理：由于采集到的原始數(shù)據(jù)中一般會(huì)含有眼電，肌肉以及外界干擾等因素（如測(cè)量?jī)x器或環(huán)境干擾等）的噪音信號(hào)，以及p300電位的低頻特性，所以需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，本文主要涉及數(shù)據(jù)精度的轉(zhuǎn)化以及低通濾波。論文突出在打破了前人已有經(jīng)驗(yàn)的限制，將p300電位的頻帶范圍更加精確化，更是體現(xiàn)了p300電位的低頻特征，文章選擇采用matlab自帶的信號(hào)處理工具箱設(shè)計(jì)了一個(gè)合適的濾波器，以帶通替代低通設(shè)計(jì)了10階butterworth（iir）帶通濾波器，帶寬為0.05hz～7.5hz。不同頻帶域?qū)?yīng)的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確率如表1。其中10階可以通俗理解為過(guò)濾次數(shù)，一般來(lái)說(shuō)過(guò)濾次數(shù)越多濾波效果就越好，但是同時(shí)也加重了程序運(yùn)行負(fù)擔(dān)，因此選擇適當(dāng)?shù)臑V波階數(shù)也是很關(guān)鍵的一步。

表1

2.3 特征選擇與提?。菏紫葘?duì)電極進(jìn)行篩選，因?yàn)椴⒉皇撬须姌O都能明顯體現(xiàn)p300特征，所以需要把那些p300特征比較明顯的電極篩選出來(lái)。通過(guò)多次準(zhǔn)確率比較論文選擇了22個(gè)導(dǎo)聯(lián)（用ne表示）作為特征電極，對(duì)應(yīng)編號(hào)為：11，13，14，18，19，20，34，47，51-64。比較準(zhǔn)確率時(shí)采用隨機(jī)增加通道，能提高準(zhǔn)確率的通道保留，反之舍棄的方法。其次，為了提高訓(xùn)練模型的速度，需要對(duì)特征空間進(jìn)行降維處理，本文嘗試過(guò)兩種降維方式，一是將相鄰6個(gè)采樣點(diǎn)的平均值作為一個(gè)特征點(diǎn)，二是每隔6個(gè)采樣點(diǎn)取一個(gè)特征點(diǎn)，事實(shí)證明后者的程序簡(jiǎn)單而且準(zhǔn)確率并高于前者，所以采用后者的方法將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)降維。再關(guān)于試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)求平均，至此每個(gè)trial只剩24個(gè)特征點(diǎn)（用ne表示）。并將其特征電極與特征點(diǎn)結(jié)合考慮作為每個(gè)trial的特征向量。這樣將得到前30個(gè)訓(xùn)練數(shù)據(jù)的特征空間為（30·12）×（ne·nt）即為360×528維的特征空間。

2.4 規(guī)范化特征空間：就是將特征空間向量投射到特定的小范圍內(nèi)，如-1.0～1.0或0.0～1.0。文章采用向量單位化的方法將其投射到0.0～1.0范圍內(nèi)。規(guī)范化可以消除數(shù)值型屬性因?yàn)榇笮〔灰欢鴰?lái)的特征分類(lèi)偏差。這個(gè)過(guò)程對(duì)于提高腦機(jī)接口信息傳遞效率很重要。

2.5 訓(xùn)練分類(lèi)模型：將特征提取得到的已知目標(biāo)字符的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，利用c-svc（c-支持向量分類(lèi)）選擇線性核函數(shù)u'*v對(duì)其進(jìn)行訓(xùn)練，其中樣本特征是屬于二分類(lèi)樣本集，分別用-1和1標(biāo)記兩種樣本類(lèi)別。

3 分類(lèi)結(jié)果

將訓(xùn)練出的分類(lèi)器應(yīng)用于等量的未知目標(biāo)字符的測(cè)試數(shù)據(jù)集，推斷出所選擇的字符。并計(jì)算分類(lèi)準(zhǔn)確率：accuracy=■×100%。論文通過(guò)上述算法得到的最高準(zhǔn)確率達(dá)90.00%。相應(yīng)不同重復(fù)次數(shù)文章分別測(cè)試了對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確率，見(jiàn)圖1。

圖1

4 結(jié)束語(yǔ)

文中選擇了22個(gè)通道數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到了很好的分類(lèi)效果，但是否這22個(gè)特征電極就適用任何群體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本文并未明確給出。但至少文中所用的通道及其篩選方

法可以為相關(guān)研究者提供參考。論文關(guān)于p300電位的低頻特性到底低到什么程度也只是對(duì)文中所用數(shù)據(jù)作了驗(yàn)證，是不是普遍結(jié)論還有待這方面的研究者進(jìn)一步探討?？傊疚乃玫奶幚硭惴▽?duì)提高整個(gè)bci系統(tǒng)的總體數(shù)據(jù)傳輸率起了積極作用。

參考文獻(xiàn)

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第9篇：生物醫(yī)學(xué)工程綜述范文

1口腔腫瘤術(shù)后下頜骨缺損及其并發(fā)癥

1.1口腔腫瘤術(shù)后下頜骨缺損

口腔頜面部具有一個(gè)豐富的淋巴系統(tǒng)，口腔癌一般都有下頜骨骨膜的侵犯。Sudhir對(duì)22例口腔癌是否侵犯下頜骨進(jìn)行探究，分別用X線、CT檢查，發(fā)現(xiàn)有21例均有下頜骨的侵犯，并且和術(shù)后組織學(xué)相對(duì)照，其陽(yáng)性率是一致的［2］。Tsuchimochi等用99mTcMDP骨掃描顯示腫瘤引起了下頜骨松質(zhì)骨的侵犯［3］。因此從腫瘤外科原則出發(fā)，必須作下頜骨切除，勢(shì)必會(huì)引起下頜骨的缺損。

1.2下頜骨缺損的并發(fā)癥

下頜骨缺損不僅僅影響面部美容，更重要的是可以引起如言語(yǔ)、吞咽、呼吸等功能的障礙。McConnel等對(duì)下頜骨切除后的病人進(jìn)行口咽吞咽效率(OPSE)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)平均的OPSE值明顯低于正常值，30個(gè)病例中有8例不能進(jìn)食，其余只能進(jìn)點(diǎn)流質(zhì)［4］。Haribhakti也證實(shí)了下頜骨缺損可引起呼吸困難、睡眠質(zhì)量差、下齒槽神經(jīng)損傷的各種并發(fā)癥，使患者的生活質(zhì)量大大降低［5］。

2組織工程學(xué)骨再造的主要探究進(jìn)展

組織工程學(xué)(tissueengineering)是生物醫(yī)學(xué)工程中的一個(gè)新的分支，是應(yīng)用生命科學(xué)工程學(xué)的原理和技術(shù)，設(shè)計(jì)、構(gòu)造、改良、培育和保養(yǎng)活組織，以修復(fù)或重建組織器官的結(jié)構(gòu)，維持或改善組織器官功能的一門(mén)新興的邊緣學(xué)科。其基本方法是將體外擴(kuò)增的正常組織細(xì)胞，吸附到一種生物相容性良好并可被機(jī)體吸收的生物材料上，然后植入機(jī)體缺損部位，細(xì)胞在生物材料逐漸降解吸收過(guò)程中形成新的組織，達(dá)到修復(fù)缺損，重建功能的目的。Vacanti［6］等運(yùn)用組織工程技術(shù)在裸鼠身上再生軟骨，國(guó)外已有較多的有關(guān)軟骨組織的組織工程［7］；國(guó)內(nèi)曹誼林教授首次采用組織工程技術(shù)在裸鼠體內(nèi)再生了帶血管的骨組織，并用于修復(fù)骨缺損，為骨組織缺損的修復(fù)提供了一條新的思路和途徑。

骨組織的再生要求有三個(gè)基本的生物學(xué)因素參和，即細(xì)胞、生長(zhǎng)和分化因子、細(xì)胞外基質(zhì)材料，這也是當(dāng)今組織工程探究中的三大課題。源細(xì)胞經(jīng)過(guò)培養(yǎng)可以分化成成骨細(xì)胞；生長(zhǎng)分化誘導(dǎo)因子可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化增殖，保持成骨細(xì)胞不衰老；生物可降解材料可作為細(xì)胞支架，支持細(xì)胞的附著、遷移和分化［8］。

2.1種子細(xì)胞(成骨細(xì)胞)

2.1.1來(lái)源的選擇

理想的骨組織工程學(xué)種子細(xì)胞應(yīng)具備下列特征摘要：(1)取材輕易，對(duì)機(jī)體損傷??；(2)在體外培養(yǎng)中易定向分化為成骨細(xì)胞和具有較強(qiáng)的傳代繁殖力；(3)植入機(jī)體后能適應(yīng)受區(qū)的環(huán)境并保持成骨活性，有以下四種來(lái)源［9］。

2.1.1.1胚胎骨摘要：

目前較多使用的是胚胎或新生動(dòng)物骨或人胚胎骨。由骨分離出的細(xì)胞主要含有4種成分摘要：骨內(nèi)膜細(xì)胞、骨外膜細(xì)胞、骨細(xì)胞、未分化的間充質(zhì)細(xì)胞。在體外培養(yǎng)中表現(xiàn)為兩種形態(tài)摘要：可貼壁的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞和不貼壁的圓球型細(xì)胞。利用骨作為來(lái)源獲得的細(xì)胞在體外較易定向分化為成骨細(xì)胞，且具有生長(zhǎng)迅速，傳代繁殖快的優(yōu)點(diǎn)。但此法會(huì)對(duì)患者造成手術(shù)損傷且供源有限。

2.1.1.2骨外膜摘要：

骨外膜分為內(nèi)外兩層。其中內(nèi)層含有較多的骨原細(xì)胞和成骨細(xì)胞。已有較多的探究證實(shí)［10］來(lái)源于骨膜的細(xì)胞具有很強(qiáng)的傳代繁殖和定向分化成骨細(xì)胞的能力，植入機(jī)體后能適應(yīng)受區(qū)的環(huán)境，保持成骨活性，并最終通過(guò)軟骨成骨而修復(fù)骨缺損，是目前廣泛應(yīng)用的成骨細(xì)胞來(lái)源。

2.1.1.3骨髓摘要：

骨髓分造血和基質(zhì)兩大系統(tǒng)，其成骨能力來(lái)源于基質(zhì)，骨髓基質(zhì)細(xì)胞稱(chēng)作成纖維細(xì)胞集落形成單位，它具有多向分化潛能。骨髓具有取材方便、對(duì)供體損傷小、有流動(dòng)性和可經(jīng)皮注射等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。

2.1.1.4骨外組織摘要：

骨外組織如表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞，這些起源于胚胎時(shí)期間充質(zhì)的骨外部位的骨祖細(xì)胞稱(chēng)作誘導(dǎo)性祖細(xì)胞(IOPC)。此法取材輕易，對(duì)人體的創(chuàng)傷較小，體外培養(yǎng)傳代繁殖力較強(qiáng)，提供了一條新的成骨細(xì)胞來(lái)源。

2.1.2成骨細(xì)胞和生物降解聚合物的體外培養(yǎng)

Attawia［11］等將成骨細(xì)胞種植在聚羥乙酸支架上，并在含10%胎牛血清的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。7～10天后，成骨細(xì)胞粘附到聚合物支架上，并發(fā)生增殖，培養(yǎng)液中有鈣化骨形成。Cooper［12］也進(jìn)行了類(lèi)似的探究，將成骨細(xì)胞分別種植到PMA、CPH、PMA/CPH共聚物上，2周的體外培養(yǎng)期間，成骨細(xì)胞發(fā)生了粘附、增殖，表達(dá)了較高的堿性磷酸酶活性，并有膠原合成。這些探究說(shuō)明摘要：種植到支架上的成骨細(xì)胞在合適的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，能和聚合物很好地結(jié)合，并保持其增殖和成骨功能。

2.1.3成骨細(xì)胞形成骨組織的最佳細(xì)胞濃度

種子細(xì)胞的選擇是組織工程修復(fù)缺損的關(guān)鍵步驟。適當(dāng)?shù)姆N子細(xì)胞濃度既可以直接修復(fù)缺損，又可以通過(guò)分泌細(xì)胞生長(zhǎng)因子，促進(jìn)間充質(zhì)未分化細(xì)胞向種子細(xì)胞轉(zhuǎn)化，加速愈合［13］。濃度過(guò)低，基質(zhì)和細(xì)胞因子分泌不足，將限制細(xì)胞的生長(zhǎng)。濃度過(guò)高，細(xì)胞之間將過(guò)早發(fā)生接觸抑制，在取材上也有困難。夏萬(wàn)堯、曹誼林等的實(shí)驗(yàn)選擇濃度從10×106/ml～70×106/ml的細(xì)胞進(jìn)行探究，并作HE、Safranin染色觀察，結(jié)果確定接種細(xì)胞濃度為50×106/ml時(shí)形成的軟骨組織最佳［4］。至于骨組織形成的最佳細(xì)胞濃度尚有待進(jìn)一步探究和探索。

2.1.4成骨細(xì)胞和環(huán)境的關(guān)系

2.1.4.1成骨細(xì)胞和細(xì)胞基質(zhì)(ECM)的關(guān)系摘要：

成骨細(xì)胞的ECM包括無(wú)機(jī)和有機(jī)兩部分，無(wú)機(jī)鹽以羥基磷在石形式存在，主要功能為增強(qiáng)骨組織的力學(xué)強(qiáng)度；有機(jī)成分以Ⅰ型膠原為主，還包括骨鈣素，骨橋蛋白，骨連接蛋白，纖維連接蛋白，層粘連蛋白等無(wú)定形基質(zhì)。目前認(rèn)為有機(jī)成分在成骨細(xì)胞增殖、分化過(guò)程中發(fā)揮重要功能。Nolan［15］等證實(shí)成骨細(xì)胞在脫鈣骨基質(zhì)上有很強(qiáng)的粘附和增殖能力。其中Ⅰ型膠原可刺激多潛能間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化，并促進(jìn)成骨細(xì)胞表達(dá)堿性磷酸酶。

2.1.4.2成骨細(xì)胞和物理力的關(guān)系摘要：

把細(xì)胞基質(zhì)結(jié)合物放入鑄模里，使它們承受減切力、張力和其他一些在生長(zhǎng)過(guò)程中受到的已知力，這也是設(shè)計(jì)和組織工程所需要的。施加物理力是形成和推動(dòng)基因活動(dòng)的重要因素，探究證實(shí)機(jī)械應(yīng)力可促進(jìn)成骨細(xì)胞表達(dá)β1Intergrin,從而增加成骨量［16］。

2.1.4.3成骨細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的關(guān)系摘要：在骨的改建過(guò)程中，成骨和血管化是密切相關(guān)的。血管內(nèi)皮細(xì)胞可合成和分泌一系列可溶性的調(diào)節(jié)介質(zhì)，包括生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子，這些因子具有控制成骨細(xì)胞增殖、分化等功能；另一方面，Wang［17］等證實(shí)成骨細(xì)胞能分泌血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(VEGF)、FGF等促血管形成因子，功能于內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)血管形成。

2.2生物可降解材料

生物可降解材料又稱(chēng)為細(xì)胞外支架材料，理想的材料應(yīng)具備下列條件摘要：(1)良好的生物相容性；(2)良好的生物降解性，材料可最終被受植床組織完全替代；(3)易加工成型，并具一定的強(qiáng)度，抑制后能保持原狀；(4)材料表面易于細(xì)胞粘附且不影響其增殖分化。

組織工程中應(yīng)用的材料有天然材料和人工合成的高分子聚合物材料。天然材料如膠原、脫礦骨等；目前最受人青睞的材料是一些合成的生物降解聚合物如聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)和PLA/PGA共聚物。PLA和PGA具有良好的生物相容性和生物降解性，其代謝產(chǎn)物可通過(guò)代謝途徑或經(jīng)腎臟排出體外。學(xué)者們對(duì)這類(lèi)材料探究取得了較大的進(jìn)展，如Whang等［18］采用層壓技術(shù)將聚合物制成三維立體多孔結(jié)構(gòu)，其孔隙率達(dá)90%，孔的平均大小在16～32microm，組織形態(tài)學(xué)觀察其成骨量要明顯高于對(duì)照組，這樣的微孔結(jié)構(gòu)給種植細(xì)胞提供了較大的粘附面并有利于粘附的細(xì)胞和四周環(huán)境交換營(yíng)養(yǎng)、氣體和廢物排泄。

最近有學(xué)者用脫乙酰的甲殼質(zhì)(chitosan)和磷酸三鈣(TCP)復(fù)合的海綿球作為成骨細(xì)胞培養(yǎng)的基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)該材料促進(jìn)了成骨細(xì)胞的增殖和分化，有較高的堿性磷酸酶的表達(dá)及礦物化；光鏡和電鏡顯示成骨細(xì)胞很好地附著在海綿球表面，并在14天時(shí)看到骨樣物質(zhì)的沉積［19］。

2.3生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)因子主要是生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子。在組織工程中，某些種子細(xì)胞在體外傳代培養(yǎng)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，細(xì)胞極易衰老，而生長(zhǎng)因子能調(diào)節(jié)骨種子細(xì)胞的增殖和分化。對(duì)成骨細(xì)胞起著重要調(diào)節(jié)功能的生長(zhǎng)因子有轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGFβ)，胰島素樣生長(zhǎng)因子(IGF)，骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)，堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)，血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)等。

成骨細(xì)胞本身可合成分泌TGFβ，細(xì)胞膜上有TGFβ的特異性受體，TGFβ功能于體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞，抑制其DNA的合成和AKP活性，促進(jìn)膠原蛋白和非膠原蛋白的合成［20］。bFGF起著形態(tài)發(fā)生因子和促有絲分裂功能，刺激骨細(xì)胞的DNA合成，減弱OC、AKP的mRNA表達(dá)。PDGF可促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，但對(duì)膠原合成無(wú)影響。BMP可誘導(dǎo)血管四周間充質(zhì)細(xì)胞不可逆地向成骨細(xì)胞系方向轉(zhuǎn)化，提高成骨細(xì)胞的AKP活性。IGF在骨組織中含量較高，約(1mg/kg)，可刺激成骨細(xì)胞增殖，促進(jìn)膠原蛋白的合成。

Strayhorn［21］等采用鼠成骨前細(xì)胞株MC3T3E1和Northern雜交分析法探究了各類(lèi)生長(zhǎng)因子對(duì)成骨細(xì)胞增殖及相關(guān)基因的表達(dá)，顯示單用PDGF抑制IGFmRNA的表達(dá)，阻斷了骨鈣素基因的表達(dá)，而單用IGF及BMP增加相關(guān)基因的表達(dá)。探究同時(shí)發(fā)現(xiàn)PDGF/IGF合用明顯增強(qiáng)增殖分化相關(guān)基因的mRNA表達(dá)，促進(jìn)了骨的形成。由此可見(jiàn)，生長(zhǎng)因子之間的協(xié)同或拮抗功能還是很明顯的，單一生長(zhǎng)因子的功能或其濃度和劑量的改變是否會(huì)影響成骨細(xì)胞的增殖分化尚待進(jìn)一步探究。

2.4臨床前試驗(yàn)探究

臨床前試驗(yàn)也即動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，其目的在于了解成骨細(xì)胞在體內(nèi)的生長(zhǎng)代謝、成骨情況以及生物材料的特性。

2.4.1成骨細(xì)胞—生物降解材料復(fù)合物移植于皮下的成骨功能

Levy［22］等在體外培養(yǎng)探究的基礎(chǔ)上，將成骨細(xì)胞—PGA復(fù)合體移植到裸鼠背部皮下觀察其成骨情況。植入后6周觀察有軟骨形成，在侵入的血管四周有新生的骨組織；20周時(shí)，可見(jiàn)大塊骨組織形成。由此可見(jiàn)，成骨細(xì)胞—生物材料植入體內(nèi)后先形成軟骨，然后經(jīng)歷血管侵入和形態(tài)發(fā)生而形成骨組織。

2.4.2成骨細(xì)胞—生物降解材料復(fù)合物移植修復(fù)缺損

Lewandrowski［23］等用種植有成骨細(xì)胞聚合物修復(fù)骨缺損，以單純聚合物植入作對(duì)照，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組在術(shù)后1周即出現(xiàn)編織骨組織形成，至第4周時(shí)，新生骨組織漸趨成熟，至第8周時(shí)，缺損完全為骨組織充填，生物材料已完全降解吸收，未見(jiàn)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，Safrainin0染色陽(yáng)性。

用帶血管蒂的骨修復(fù)骨質(zhì)缺損有很多優(yōu)點(diǎn)，但這種移植材料取材極有限，能否利用組織工程技術(shù)來(lái)制造這種帶蒂的骨修復(fù)材料又是當(dāng)今的一大熱點(diǎn)。已有學(xué)者［24］從胎牛肱骨骨膜分離的成骨細(xì)胞種植到聚合物支架上，體外培養(yǎng)2周后，將成骨細(xì)胞—聚合物復(fù)合體移植到無(wú)胸腺大鼠的右股血管四周，術(shù)后9周形成了新生的骨組織，最終形成了帶血管蒂的小梁骨。

3組織工程學(xué)在頜骨缺損修復(fù)中的應(yīng)用

下頜骨缺損的修復(fù)(尤其是腫瘤性的)一直是口腔頜面外科的難題，探究合適的骨缺損修復(fù)材料顯得尤為必要。Henning［25］等在制作小豬下頜骨缺損模型的基礎(chǔ)上，把聚乳酸和成骨細(xì)胞的復(fù)合物植入缺損區(qū)，再加上bFGF，采用三維模式觀察骨組織的生長(zhǎng)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)新生骨組織均可在此支架上附著，并提出了較適宜的bFGF濃度為8μg/ml。組織工程骨再造在頜骨缺損修復(fù)的臨床前試驗(yàn)有待進(jìn)一步探究。

4組織工程骨再造的應(yīng)用前景和存在新問(wèn)題

以細(xì)胞和生物降解聚合物復(fù)合移植來(lái)恢復(fù)、保持和改善組織功能為特征的組織工程學(xué)技術(shù)為骨的修復(fù)提供了新的方法［26］，和其他骨修復(fù)方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)摘要：(1)需要的供體組織少(細(xì)胞可在體外培養(yǎng)、增殖)；(2)可根據(jù)修復(fù)缺損的需要將植入物制成精確的三維外形。我們可以通過(guò)成骨細(xì)胞和生物降解材料的混合培養(yǎng)、骨的塑形及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行特定形態(tài)骨再造的探究，以此可以修復(fù)大量的腫瘤性骨缺損的病例，其應(yīng)用前景是光明的，但仍存在下列新問(wèn)題摘要：(1)現(xiàn)有的合成性生物降解聚合物強(qiáng)度不足，受力時(shí)易變形，這樣會(huì)損傷移植的細(xì)胞，材料性能有待進(jìn)一步探究；(2)種子細(xì)胞的衰老新問(wèn)題，尚需進(jìn)一步探究生長(zhǎng)因子對(duì)成骨細(xì)胞的功能；(3)對(duì)于非凡解剖形態(tài)的頜骨部位，如何將細(xì)胞—生物材料復(fù)合體固定到骨缺損區(qū)也是一個(gè)重要新問(wèn)題。

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