生物醫(yī)學(xué)信息技術(shù)全文(5篇)

[摘要]生物醫(yī)學(xué)是一門新興的學(xué)科，它是應(yīng)用了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，計算機(jī)科學(xué)已經(jīng)深度參與和滲入到生物技術(shù)的研究之中了。生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用多屬于大規(guī)模計算密集型應(yīng)用，而生物醫(yī)學(xué)研究中也越來越頻繁地涉及到大數(shù)據(jù)存儲和高性能集群運算需求技術(shù)，所以需要采用大規(guī)模的計算環(huán)境支持。

[關(guān)鍵詞]生物醫(yī)學(xué)；計算平臺；管理模式；運行與維護(hù)

近幾年，隨著生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的飛速發(fā)展，大規(guī)模生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用計算平臺正從傳統(tǒng)的以計算集群為基礎(chǔ)的網(wǎng)格環(huán)境向高性能計算環(huán)境快速發(fā)展，以承載和支撐大規(guī)模生物與醫(yī)學(xué)為中心任務(wù)，充分利用其并行運算和大數(shù)據(jù)處理的能力，為大數(shù)據(jù)提供高效的處理和分析機(jī)制。

一、生物醫(yī)學(xué)計算平臺的有效管理

（一）生物計算平臺發(fā)揮的作用以及工作宗旨

其作為相對獨立的輔助部門存在，為教學(xué)科研提供保障，最大限度地發(fā)揮資源的利用率，提供一流的生物醫(yī)學(xué)計算和存儲等服務(wù)工作。因此，計算平臺是否能夠按需求服務(wù)，科研和教學(xué)用戶對平臺服務(wù)是否滿意，如何通過創(chuàng)建和創(chuàng)新服務(wù)而為生物醫(yī)學(xué)研究創(chuàng)造更多的價值等一系列問題，依然是需要關(guān)注的重點問題。

（二）生物計算平臺所面臨的建設(shè)、運營等主要問題

摘要：在信息化日益發(fā)達(dá)的時代，大數(shù)據(jù)也逐漸走入人們的生活中?；诖髷?shù)據(jù)技術(shù)的挖掘和分析應(yīng)運而生，在生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診治中廣為應(yīng)用，且發(fā)揮了重大作用。大數(shù)據(jù)為醫(yī)學(xué)研究和診療帶來便利的同時，也存在很多問題。在進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘和分析過程中，一系列的信息安全問題和病患隱私泄露給生物醫(yī)學(xué)發(fā)展帶來了新的挑戰(zhàn)和風(fēng)險，也對生物醫(yī)學(xué)研究和診療的社會公信產(chǎn)生了沖擊。生物醫(yī)學(xué)依托大數(shù)據(jù)、安全智能和態(tài)勢感知技術(shù)，構(gòu)建了一個基于大數(shù)據(jù)平臺的生物醫(yī)學(xué)信息安全管控系統(tǒng)。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對信息數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、共享和展現(xiàn)，實現(xiàn)更為有效的監(jiān)督與管理。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；生物醫(yī)學(xué)；網(wǎng)絡(luò)信息安全；管控平臺；態(tài)勢感知

0引言

大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展基于計算機(jī)技術(shù)、信息存儲方式、云計算和移動終端設(shè)備的高速發(fā)展與革新。人類社會從物質(zhì)文明到精神文明的邁進(jìn)，信息技術(shù)的發(fā)展功不可沒。大數(shù)據(jù)技術(shù)的運用給社會發(fā)展帶來了沖擊，正在逐漸走進(jìn)千家萬戶，通過改變?nèi)藗兊纳罘绞綖槿藗儙砹吮憷?wù)[1]。對于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域而言，從提出研究人類基因組的項目以來，隨著基因組學(xué)、各種外科醫(yī)學(xué)等知識的快速積累，逐漸研發(fā)了很多實時、定量、定性分析的測試技術(shù)，大規(guī)模臨床研究日益增多，使得數(shù)據(jù)的生成和共享急劇增加。在這個大背景下，在大量數(shù)據(jù)分析和解讀過程中，隱私保護(hù)和信息安全問題成為了生物醫(yī)學(xué)中亟需解決的難題[2]。所以，在國家信息發(fā)展的戰(zhàn)略形勢下，亟需成立基于大數(shù)據(jù)的生物醫(yī)學(xué)信息安全管控平臺，建立完善的安全預(yù)警分析機(jī)制，應(yīng)對新形勢下的人身安全與信息安全威脅因素。

1生物醫(yī)學(xué)信息安全管控平臺的發(fā)展現(xiàn)狀及需求

1.1發(fā)展現(xiàn)狀

21世紀(jì)，生物醫(yī)學(xué)迅猛發(fā)展，醫(yī)學(xué)科研和實踐中產(chǎn)生的大量醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)需要人們進(jìn)行分析。因此，必須有一套完備的服務(wù)體系作為支撐。在信息的規(guī)整過程中，促使研究人員和臨床診斷醫(yī)生的思維方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這種微妙的變化已從數(shù)據(jù)生產(chǎn)和數(shù)據(jù)積累轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shù)據(jù)進(jìn)行深度的挖掘與分析[3]。新興大數(shù)據(jù)技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用與分析，使得醫(yī)學(xué)研究、發(fā)展、疾病診斷與預(yù)防以及公共衛(wèi)生管理等有了長足的發(fā)展。任何事物都是一把雙刃劍，人們在享受大數(shù)據(jù)為提供便利的同時，不得不重視信息安全問題，信息安全問題與生物醫(yī)學(xué)研究存在諸多的矛盾[4]。在大數(shù)據(jù)應(yīng)運而生的時代，患者的隱私保護(hù)問題成為了阻礙生物醫(yī)學(xué)發(fā)展的最關(guān)鍵因素。另外，這些隱患的泄露給生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了嚴(yán)重的影響，影響了個人及團(tuán)體的生物醫(yī)學(xué)研究，很多患者在配合治療時個人信息得不到很好的保護(hù)，讓不法分子有了可乘之機(jī)，對社會造成了極其惡劣的影響?？偟膩碚f，大數(shù)據(jù)+醫(yī)學(xué)是生物醫(yī)學(xué)發(fā)展的必然趨勢。大數(shù)據(jù)技術(shù)已廣泛的運用到生物醫(yī)學(xué)的諸多方面，逐漸影響著醫(yī)學(xué)的發(fā)展。大數(shù)據(jù)技術(shù)能讓紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)簡單，但是，必須要確保信息的安全。

一、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科特點

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科是運用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)原理與方法,從工程學(xué)的角度研究生物體(特別是人體)的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,揭示生命現(xiàn)象、探索生命本質(zhì),研究和開發(fā)用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置、系統(tǒng)和工程技術(shù)的一門綜合性學(xué)科[1],是理工類學(xué)科與生物醫(yī)學(xué)學(xué)科深度交叉、高度融合的邊緣性學(xué)科,所涵蓋的領(lǐng)域十分廣泛,具有“覆蓋廣、交叉深、發(fā)展快、變化多”等其他學(xué)科不具有的特點。根據(jù)研究側(cè)重點,生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科可分為信息技術(shù)型、材料技術(shù)型、生物技術(shù)型、生物醫(yī)學(xué)研究型、醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)型、臨床生物醫(yī)學(xué)工程、軍事生物醫(yī)學(xué)工程等7類[2]。當(dāng)前討論和研究的熱點領(lǐng)域主要有:生物醫(yī)學(xué)材料、生物力學(xué)、醫(yī)療信息技術(shù)、生物芯片與傳感技術(shù)、組織工程及再生醫(yī)學(xué)、介入醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)療器械等7個方面[3]。

二、醫(yī)科院校生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)教育現(xiàn)狀分析

高等醫(yī)科院校生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科和臨床醫(yī)學(xué)結(jié)合緊密,醫(yī)學(xué)大背景很深厚,具備豐富的醫(yī)學(xué)類學(xué)科教學(xué)資源和優(yōu)越的臨床設(shè)備實踐條件等優(yōu)勢,但同時因?qū)W科體系不完善、教學(xué)師資力量比較薄弱、專業(yè)實驗室建設(shè)投資大等影響因素,一定程度上制約了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科專業(yè)的高效快速發(fā)展。

1.理工學(xué)科體系不完善。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)科涵蓋面非常廣,廣到什么程度呢?可以用四個字形容———“包羅萬象”,如果用“學(xué)科頻譜”來描述學(xué)科涵蓋面寬度,生物醫(yī)學(xué)工程無疑是88個一級學(xué)科中“頻譜寬度”最寬的學(xué)科。目前大多數(shù)開設(shè)生物工程學(xué)的高等醫(yī)科院校,物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科相比理工科院校比較薄弱,而且缺乏材料、自動化等重要工程學(xué)科的有力支撐,這些支撐學(xué)科的缺少會導(dǎo)致相應(yīng)課程設(shè)置不完善以及綜合性實踐訓(xùn)練平臺缺乏,學(xué)生無法系統(tǒng)地學(xué)習(xí)工程類課程,得不到系統(tǒng)扎實的工程技術(shù)訓(xùn)練,影響人才培養(yǎng)目標(biāo)的整體實現(xiàn)。

2.復(fù)合型師資比較缺乏。要實現(xiàn)培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合與交叉的復(fù)合型高級工程技術(shù)人才目標(biāo),首先需建設(shè)一支醫(yī)工結(jié)合與交叉的復(fù)合型師資隊伍方陣。在高等醫(yī)科院校,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)師資隊伍中具有理工科教育背景和醫(yī)學(xué)教育背景的教師比較多,而既懂醫(yī)學(xué)又懂工程技術(shù),能將工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)需求緊密結(jié)合起來的復(fù)合型、交叉型、融合型師資比較缺乏,教師隊伍知識結(jié)構(gòu)普遍不夠合理,與各相關(guān)學(xué)科交叉融合能力弱,這些現(xiàn)狀一定程度上影響了課程體系構(gòu)建以及教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。

3.創(chuàng)新能力培養(yǎng)不扎實。生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)85%以上的基礎(chǔ)課和專業(yè)(基礎(chǔ))課程都要開展實踐教學(xué),必須建設(shè)相應(yīng)的實踐教學(xué)平臺,這些實驗室建設(shè)要求高、儀器設(shè)備多、投入大,部分院校在生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程實驗條件建設(shè)經(jīng)費投入不足,單獨開設(shè)的實驗課程比較少,實踐教學(xué)體系不夠完善;課程標(biāo)準(zhǔn)中演示性、驗證性等基礎(chǔ)性實驗設(shè)置比較多,而綜合性、設(shè)計性實驗設(shè)置比較少[4];缺乏“大學(xué)生電子設(shè)計創(chuàng)新基地”等綜合性實訓(xùn)實驗硬件軟件平臺和組織管理經(jīng)驗;學(xué)生規(guī)模小,缺少其他理工科學(xué)科支撐,組隊參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、全國大學(xué)生挑戰(zhàn)杯設(shè)計競賽等活動較為困難。

1引言

生物醫(yī)學(xué)工程（biomedicalengineering，BME）是應(yīng)用自然科學(xué)和現(xiàn)代工程技術(shù)的原理與方法，多層次研究人體結(jié)構(gòu)、功能及其生命現(xiàn)象，研究用于防病、治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的制品、材料、裝置和系統(tǒng)的交叉性邊緣學(xué)科。其主要的特點是多學(xué)科交叉、理工醫(yī)結(jié)合，工程性和實踐性很強(qiáng)。在軍醫(yī)大學(xué)這樣的醫(yī)科院校中培養(yǎng)工程技術(shù)人才，必須要改變原有培養(yǎng)醫(yī)科學(xué)生的模式，采取適應(yīng)工程技術(shù)人才培養(yǎng)特點的教學(xué)體系，突出工程性，強(qiáng)調(diào)實踐性教學(xué)。改變現(xiàn)有實踐教學(xué)模式，構(gòu)建新的實踐教學(xué)體系，是生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)中需要體現(xiàn)的重要內(nèi)容[1]。

2生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)員創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)的探索與經(jīng)驗

我校生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)五年制本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)是：“面向我軍衛(wèi)勤保障的需要和軍事醫(yī)學(xué)的發(fā)展，培養(yǎng)具有生物醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)、信息技術(shù)和軍事醫(yī)學(xué)電子衛(wèi)生裝備等專業(yè)知識，具備將生物醫(yī)學(xué)與電子信息技術(shù)相結(jié)合的能力，能夠從事軍事醫(yī)學(xué)電子衛(wèi)生裝備研究、設(shè)計、管理、使用和維修工作的高級工程技術(shù)人才?！庇捎谖倚Ｉ镝t(yī)學(xué)工程專業(yè)的培養(yǎng)方向是生物醫(yī)學(xué)電子工程，這是一門科技含量高、技術(shù)密集、應(yīng)用性強(qiáng)的學(xué)科，其基礎(chǔ)理論、創(chuàng)新探索都必須依賴實踐來驗證。因此，實踐教學(xué)占據(jù)著戰(zhàn)略性地位，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。根據(jù)我校生物醫(yī)學(xué)工程人才培養(yǎng)目標(biāo)，突出工程特性，培養(yǎng)具有電子技術(shù)創(chuàng)新精神和實踐能力的人才是該專業(yè)建設(shè)的基本任務(wù)，學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力不僅需要通過基礎(chǔ)理論和專業(yè)理論的學(xué)習(xí)來培養(yǎng)，更要通過實踐教學(xué)各個環(huán)節(jié)來鍛煉，以使學(xué)員不斷提高創(chuàng)新實踐能力并將所學(xué)理論知識和實踐技能應(yīng)用于實際醫(yī)學(xué)問題的解決中。我們主要采取了以下做法：

2.1注重基本實驗技能訓(xùn)練，重組課程實驗教學(xué)內(nèi)容

電子技術(shù)與信息技術(shù)教學(xué)包含了一系列課程（電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、傳感器原理、醫(yī)學(xué)電子儀器等等），對這些課程的實驗項目進(jìn)行精選、整合、改造，實現(xiàn)以基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗教學(xué)模塊為基礎(chǔ)的分層遞進(jìn)的實驗教學(xué)內(nèi)容。對現(xiàn)有的實驗進(jìn)行優(yōu)化整合，主要目的是配合理論教學(xué)，使學(xué)生熟悉理論知識和掌握基本實踐技能，提高教學(xué)效益，在不增加現(xiàn)有實驗課學(xué)時的前提下，適當(dāng)開設(shè)綜合性實驗。

2.2培養(yǎng)綜合運用知識能力，強(qiáng)化綜合性設(shè)計性實驗

1明確專業(yè)方向和目標(biāo)

由于生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)是新興發(fā)展起來的新學(xué)科，大眾缺乏對其的了解，因此實際工作中我們發(fā)現(xiàn)，部分考生報考專業(yè)時帶有盲目性，往往對專業(yè)的名稱產(chǎn)生誤解，致使入學(xué)后發(fā)現(xiàn)專業(yè)與自己所期望的不符而產(chǎn)生迷茫和厭學(xué)的狀況；另外，由于全國的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)畢業(yè)生比例較小，社會知名度不夠高，學(xué)生入校后也容易產(chǎn)生消極心理，不知道學(xué)了有什么用，將來到哪里就業(yè)等等疑問，因此我們除了加大宣傳力度，在招生時將學(xué)科的發(fā)展規(guī)劃、課程設(shè)置、社會需求等作大力宣傳，使學(xué)生真正了解專業(yè)的定位而根據(jù)自己的興趣和特長選擇報考外，更注重對入校后學(xué)生的思想教育，如定期開展一些交流活動，請一些專業(yè)領(lǐng)域的專家學(xué)者作學(xué)術(shù)報告，使學(xué)生了解生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的前沿發(fā)展方向；邀請已經(jīng)畢業(yè)的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的本科生、研究生以及博士生等與同學(xué)們座談，了解他們現(xiàn)在從事的職業(yè)、研究的內(nèi)容等，提供給學(xué)生一個發(fā)展的目標(biāo)和方向；帶領(lǐng)學(xué)生到一些與生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)緊密相關(guān)的公司、企業(yè)、醫(yī)院等參觀，組織學(xué)生參加深圳每年一屆的醫(yī)療器械博覽會，讓他們通過實地感受和了解，從而熱愛生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，增強(qiáng)信心，也極大提高了學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)更有了動力和目標(biāo)。

2合理設(shè)置專業(yè)課程

我們堅持“重人品、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、寬適應(yīng)”的人才培養(yǎng)模式[1]，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)期間能接受先進(jìn)的理論和技術(shù)，培養(yǎng)較強(qiáng)的分析、解決問題能力。課程設(shè)置除學(xué)校規(guī)定的政治理論、外語等公共課程外，專業(yè)課程分為四條主線：1）醫(yī)學(xué)儀器與生物醫(yī)學(xué)信號處理，還包括：電子技術(shù)、電路分析、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、醫(yī)學(xué)圖像處理等；2）微機(jī)原理及其應(yīng)用，還包括：單片機(jī)（ARM、MCU、DSP）技術(shù)、算法語言、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機(jī)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用等；3）醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識，包括：解剖與生理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)概論等；4）生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)課程，包括：生物醫(yī)學(xué)測量、醫(yī)學(xué)傳感器原理及應(yīng)用、生理系統(tǒng)建模與仿真、醫(yī)學(xué)成像技術(shù)、生物力學(xué)、生物材料等，以醫(yī)學(xué)儀器與信息為主軸，兼顧力學(xué)、材料等其他主干領(lǐng)域，滿足涉及面廣的生物醫(yī)學(xué)工程綜合人才培養(yǎng)的要求，讓學(xué)生在接受多方面全方位專業(yè)基礎(chǔ)教育的同時，也可以根據(jù)自己的喜好選擇在感興趣的領(lǐng)域繼續(xù)深造。

3開展教學(xué)改革生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)注重培養(yǎng)復(fù)合通用型的應(yīng)用人才，這就要求我們在教學(xué)過程中必須方式多樣，注重培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。

3．1采取多種教學(xué)方法

改變過去單純的“教師講、學(xué)生聽”的注入式教學(xué)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)為主，教為導(dǎo)”的方法，課堂多以啟發(fā)式、討論式教學(xué)[2]。這樣可以活躍氣氛，教會學(xué)生自己學(xué)習(xí)、自己思考、自己發(fā)現(xiàn)的能力。