生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)解讀精選(九篇)
前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)解讀主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
第1篇：生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)解讀范文
[關(guān)鍵詞]臨床醫(yī)學(xué)工程師；繼續(xù)教育；學(xué)科建設(shè)；醫(yī)院管理
0引言
隨著醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展和醫(yī)療改革的持續(xù)深入，醫(yī)療行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)和轉(zhuǎn)變。在時代變革的要求下，實現(xiàn)醫(yī)療器械耗材的科學(xué)管理、醫(yī)用設(shè)備的計量質(zhì)控和醫(yī)工結(jié)合的科研開發(fā)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)工程學(xué)科必須承擔(dān)的學(xué)科任務(wù)。新的醫(yī)療行業(yè)模式中，醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療、護理、臨床藥學(xué)已經(jīng)并列為現(xiàn)代醫(yī)院的四大支柱，是醫(yī)院醫(yī)療質(zhì)量、醫(yī)療安全的技術(shù)保障。如何實現(xiàn)專業(yè)職能轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)滿足工作任務(wù)要求，掌握應(yīng)用工程理論、軟件技術(shù)，能夠與臨床共同開展應(yīng)用研究的臨床醫(yī)學(xué)工程師是醫(yī)療事業(yè)發(fā)展賦予醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的新任務(wù)。
1臨床醫(yī)學(xué)工程師定義
美國臨床工程協(xié)會將臨床醫(yī)學(xué)工程師[1]定義為：“臨床醫(yī)學(xué)工程師是指將工程學(xué)與管理技能應(yīng)用臨床醫(yī)療保健行業(yè)，來保障、幫助和促進患者的醫(yī)療和護理的人”。日本凡獲得日本厚生大臣頒發(fā)的臨床工程技士資格證書[2]，在醫(yī)師指導(dǎo)下從事生命維持裝置的操作、維修保養(yǎng)和管理工作的人為臨床工程技士。
2臨床醫(yī)學(xué)工程師的工作職責(zé)
按照臨床醫(yī)學(xué)工程師的定義及醫(yī)療行業(yè)的發(fā)展要求，必須重新評估和定位臨床醫(yī)學(xué)工程師的任務(wù)、職責(zé)。臨床醫(yī)學(xué)工程師的核心任務(wù)不僅包括醫(yī)療設(shè)備的維修，還包括醫(yī)療設(shè)備的計量質(zhì)控、應(yīng)用安全管理、建立應(yīng)急保障措施等[3-4]。
2.1設(shè)備的合理選型與優(yōu)化設(shè)置
醫(yī)療設(shè)備及耗材的采購是醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的傳統(tǒng)工作職能，設(shè)備采購過程中的選型關(guān)系到設(shè)備使用中的醫(yī)療質(zhì)量，在設(shè)備參數(shù)確定中必須具有一定前瞻性，結(jié)合醫(yī)院的規(guī)模、技術(shù)水平，充分考慮醫(yī)院的發(fā)展趨勢。采購的新設(shè)備應(yīng)用于臨床前,醫(yī)學(xué)工程師應(yīng)首先掌握該設(shè)備的應(yīng)用原理，與設(shè)備廠家共同指導(dǎo)臨床科室操作人員進行操作并且在日常使用過程中時常檢查應(yīng)用情況。
2.2醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用安全與不良事件監(jiān)測
醫(yī)療設(shè)備不良事件是指獲準上市的合格醫(yī)療器械在正常使用情況下，發(fā)生的或可能發(fā)生的任何與醫(yī)療器械預(yù)期使用效果無關(guān)的有害事件[5]。醫(yī)療設(shè)備事關(guān)醫(yī)療安全，雖然醫(yī)療設(shè)備在投入臨床應(yīng)用前都要經(jīng)過國家相關(guān)管理及技術(shù)機構(gòu)的安全驗證和審批，經(jīng)歷臨床應(yīng)用驗證，但在實際應(yīng)用中由于醫(yī)療設(shè)備本身故障或操作不當?shù)仍蛴锌赡艹霈F(xiàn)對患者造成傷害的不良事件。
2.3故障應(yīng)急維修和預(yù)防性維護
故障的應(yīng)急維修和預(yù)防性維護是臨床醫(yī)學(xué)工程師的基本技能之一，關(guān)系到醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用安全與質(zhì)量控制管理的關(guān)鍵任務(wù),也是等級醫(yī)院評審中明確要求醫(yī)學(xué)工程部門必須限時完成的工作任務(wù)之一。作為臨床醫(yī)學(xué)工程師，大中型醫(yī)療設(shè)備是保障重點。必須和相關(guān)科室密切配合，關(guān)注大型設(shè)備的運行狀態(tài)和環(huán)境。
2.4設(shè)備的計量與質(zhì)控
《中華人民共和國計量法》規(guī)定了醫(yī)療設(shè)備的計量與質(zhì)控工作是醫(yī)學(xué)工程專業(yè)保障醫(yī)療設(shè)備安全運行時必須強制執(zhí)行的工作職能之一。醫(yī)療行為侵權(quán)訴訟的舉證責(zé)任倒置工作對醫(yī)學(xué)計量工作提出了更新、更高的要求[6]。臨床醫(yī)學(xué)工程師與臨床醫(yī)療工作者共同承擔(dān)醫(yī)療風(fēng)險。因此，定期做好國家規(guī)定的設(shè)備計量強檢項目的計量檢測,建立健全各種計量檢測網(wǎng)絡(luò)和督查體系,建立計量檔案是臨床醫(yī)學(xué)工程師重要的工作職責(zé)之一。
2.5與臨床需求相結(jié)合的科研開發(fā)
學(xué)科建設(shè)是科研工作必不可少的重要環(huán)節(jié)。醫(yī)學(xué)工程學(xué)科作為醫(yī)院醫(yī)療設(shè)備管理、維保部門，承擔(dān)著大量日常工作。與科研院所相比較，其缺乏在理論基礎(chǔ)等方面探索的時間和物質(zhì)條件。但服務(wù)臨床、與臨床緊密聯(lián)系是醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科和臨床醫(yī)學(xué)工程師的優(yōu)勢。只有實踐和臨床相結(jié)合，從臨床實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題才能夠真正探索出一條具有學(xué)科優(yōu)勢的科研之路。
3臨床醫(yī)學(xué)工程師現(xiàn)狀與繼續(xù)教育工作
3.1人員構(gòu)成
當前醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程專業(yè)技術(shù)人員流失嚴重，人員數(shù)量少、技術(shù)力量相對薄弱是必須面對的現(xiàn)實情況。表1給出了13家醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科科主任基本情況構(gòu)成。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，在被調(diào)查的13家單位中，38.5%的醫(yī)學(xué)工程科科主任所學(xué)專業(yè)為醫(yī)學(xué)工程，84.6%的科主任具有本、碩士學(xué)歷，年齡40歲以下占38.5%，具有中級職稱的占76.9%。表2為3家三級甲等醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科工作人員基本情況構(gòu)成表。數(shù)據(jù)顯示3家醫(yī)院的床工比分別為1.14%、1.58%、2.25%，人員數(shù)量普遍偏少，人均承擔(dān)工作任務(wù)重；從科室分工來看，采購人員在個別醫(yī)院所占人員比例有待優(yōu)化；從學(xué)歷來看，本、碩士人員已經(jīng)成為工作主力；年齡構(gòu)成各醫(yī)院實際情況不同，比例有所不同。
3.2優(yōu)勢與問題
3.2.1行業(yè)優(yōu)勢
（1）人員學(xué)歷構(gòu)成方面：隨著高等教育的普及，各個醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程人員學(xué)歷層次有了明顯提升。40歲以下工作人員均具有本科以上學(xué)歷，為實踐技能的進一步提高奠定了一定的理論基礎(chǔ)。
（2）人員年齡構(gòu)成方面：40歲以下中青年已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)工程專業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、工作的主力軍。在所有進行調(diào)研的醫(yī)院中，中青年工作人員比例均處于較高水平，具有良好的學(xué)習(xí)能力和充沛的精力。以科主任為代表的醫(yī)學(xué)工程技術(shù)人員普遍勇于接受新技術(shù)、新設(shè)備，且對國際前沿的技術(shù)與設(shè)備保持著強烈的學(xué)習(xí)和探索興趣。
（3）工作方式方面：隨著行業(yè)內(nèi)交流的增多，各家醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程學(xué)科互相取長補短，以醫(yī)院等級評審為契機，建立并不斷完善工作制度。工作職能明確、工作流程完善，考核、驗收標準更具有可操作性。
3.2.2存在問題
（1）學(xué)科持續(xù)發(fā)展方面：從表1中不難看出在所調(diào)查的13家醫(yī)院中醫(yī)學(xué)工程科科主任存在專業(yè)不對口情況。當然，造成這種現(xiàn)象的原因是多方面的。在目前軍地各級醫(yī)院敏感崗位輪換制度的大背景下，如何在遵守行業(yè)規(guī)定的前提下保持醫(yī)學(xué)工程能夠可持續(xù)性發(fā)展，且作為醫(yī)院的一個學(xué)科分支，如何擁有中長期發(fā)展規(guī)劃、目標值均需每個單位醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的掌舵人進行認真的考慮和反思。
（2）職稱構(gòu)成方面：以科主任職稱數(shù)據(jù)為代表，普遍存在醫(yī)學(xué)工程科缺乏高技術(shù)職稱等現(xiàn)象。這與目前醫(yī)療行業(yè)職稱構(gòu)成及評比體系有明顯關(guān)系。當前各個醫(yī)院普遍將工程類與醫(yī)技類人員合并評比技術(shù)職稱。在評比過程中，發(fā)表高等級文章、科技獎項、承擔(dān)課題等均作為打分標準予以考核。相比較而言，工程類高水平期刊普遍影響因子較低，在醫(yī)院環(huán)境中工程技術(shù)人員在獎項、課題方面不占優(yōu)勢。
（3）人員構(gòu)成方面：各醫(yī)院醫(yī)工人員較醫(yī)護人員學(xué)歷仍然普遍偏低，在職碩士人數(shù)占據(jù)相當大的比例；從人員年齡結(jié)構(gòu)來看，老中青比例在個別單位較好。若想在全行業(yè)內(nèi)形成“傳幫帶”的良好發(fā)展模式尚有一定困難。
（4）人員數(shù)量方面：各醫(yī)院床工比普遍較低。工作人員普遍較少導(dǎo)致醫(yī)學(xué)工程人員人均承擔(dān)日常工作任務(wù)繁重。由于人員數(shù)量及學(xué)歷構(gòu)成等多方面原因，大部分醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程方面科研工作的開展舉步維艱，大部分科主任有心無力，導(dǎo)致學(xué)科建設(shè)停滯不前。
3.3行業(yè)繼續(xù)教育的模式探討
3.3.1醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)科體系建設(shè)
學(xué)科建設(shè)關(guān)系到醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的長遠發(fā)展、科室在醫(yī)院的地位、醫(yī)學(xué)工程專業(yè)所有工作人員能力素質(zhì)的提升。從調(diào)查結(jié)果來看，雖然多種原因，現(xiàn)任醫(yī)學(xué)工程科科主任中有大部分缺乏醫(yī)工學(xué)科專業(yè)背景，但一個好的管理者若能夠融合多學(xué)科專業(yè)知識，從嶄新的角度解讀專業(yè)需求，靈活應(yīng)用管理技能和方法，能夠起到觸類旁通、事半功倍的效果。在科主任管理繼續(xù)教育層面，各級醫(yī)工學(xué)會能夠也必須發(fā)揮積極主動作用。目前各級醫(yī)工專業(yè)學(xué)會基本由各個醫(yī)院、醫(yī)療機構(gòu)科室負責(zé)人構(gòu)成，借助專業(yè)學(xué)會平臺，能夠在科主任層面上開展專業(yè)論壇、管理經(jīng)驗交流、新技術(shù)探討、行業(yè)發(fā)展動向等多種形式、深層次的交流。目前，部分醫(yī)工專業(yè)學(xué)會已經(jīng)意識到領(lǐng)導(dǎo)崗位輪轉(zhuǎn)給行業(yè)發(fā)展帶來的困難和挑戰(zhàn)，并且進行了一定層次的學(xué)術(shù)探討，在這方面值得進行更深層次的研究。面對新挑戰(zhàn)、新任務(wù)，醫(yī)工行業(yè)負責(zé)人的繼續(xù)教育工作將作為重點和亮點深入、持續(xù)下去。
3.3.2與廠商相結(jié)合的新技術(shù)學(xué)習(xí)
隨著知識更新速度的不斷加快，新技術(shù)、新業(yè)務(wù)日新月異。若要提高技術(shù)保障能力，就必須不斷掌握、接受行業(yè)發(fā)展新動向。邀請廠商進行專題技術(shù)講座是開展醫(yī)工人員繼續(xù)教育工作的重要手段，能夠達到雙贏效果。通過講座，工作人員既可以了解新設(shè)備的技術(shù)特點，又能快速掌握新設(shè)備的一般故障維修方法，能夠使工作人員快速提高維修、保養(yǎng)能力，為新設(shè)備正常運行提供保障。
3.3.3臨床實踐能力的“傳幫帶”
動手能力是一名合格醫(yī)學(xué)工程師必備的基本功。高學(xué)歷不等于強動手能力。動手能力的培養(yǎng)也不是一朝一夕能夠完成的。維修中經(jīng)常碰到一些需要緊急處理的情況，應(yīng)急處理只能靠自己解決，這也最能考驗一名維修人員的理論知識和實際能力。醫(yī)療器械的數(shù)字化、信息化發(fā)展，對臨床醫(yī)學(xué)工程師的要求越來越高，從學(xué)生到合格的技術(shù)人員需要其接受終身的再教育。在實踐能力的培養(yǎng)過程中，老同志的“傳幫帶”顯得至關(guān)重要，維修經(jīng)驗的傳授、故障原因的準確判定、理論與實踐的結(jié)合必須在實踐中不斷磨合與培養(yǎng)。在實踐能力的培養(yǎng)過程中，繼續(xù)教育過程更多地體現(xiàn)在日常工作中的不斷積累、磨煉。主題授課、拜師學(xué)藝、學(xué)科各部門輪轉(zhuǎn)等可以作為繼續(xù)教育的形式，參考美、日臨床醫(yī)學(xué)工程師的培訓(xùn)工作，各醫(yī)院可以結(jié)合自身特點制訂行之有效的細則，將老同志的經(jīng)驗和實踐能力作為“傳家寶”在新同志成長過程中不斷傳遞。
3.3.4醫(yī)療設(shè)備不良事件監(jiān)測學(xué)習(xí)與宣講
對醫(yī)療設(shè)備不良事件的監(jiān)測是為了保證醫(yī)療安全，協(xié)同生產(chǎn)廠家解決潛在的問題，最大限度地控制潛在的風(fēng)險，以保證醫(yī)療器械安全有效的使用。然而在實際操作中，仍存在一些工作人員不敢、不愿上報相關(guān)事件的錯誤認知。究其根本原因是其對醫(yī)療設(shè)備不良事件監(jiān)測本身含義、作用的不理解。該項工作已經(jīng)得到了國家質(zhì)量監(jiān)督部門的重視，部分省市質(zhì)檢部門也已進行了省級會議培訓(xùn)。作為醫(yī)院內(nèi)部配合上級管理部門，可以將該項工作納入院級繼續(xù)教育專題項目，在醫(yī)工技術(shù)人員內(nèi)部進行培訓(xùn)，并可以向領(lǐng)導(dǎo)決策層、臨床醫(yī)護人員進行多種形式的宣講，以利于工作順利推進和開展。
3.3.5計量質(zhì)控工作的深入持續(xù)
計量質(zhì)控工作已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)工程行業(yè)內(nèi)公認的重要職能工作之一。在繼續(xù)教育工作中主要可采取專題技術(shù)學(xué)習(xí)、會議培訓(xùn)、強制推行、重點檢查等方式，力爭使有條件的單位都具有專職技術(shù)人員。
4結(jié)語
時代的發(fā)展為臨床醫(yī)學(xué)工程工作者帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇，建立有效的繼續(xù)教育機制，培養(yǎng)醫(yī)工結(jié)合的復(fù)合型人才，能夠提高醫(yī)學(xué)工作者為臨床服務(wù)的能力、能夠為醫(yī)院增收節(jié)支、能夠保證醫(yī)療儀器設(shè)備在醫(yī)院使用過程中的安全有效，對維護醫(yī)院的醫(yī)療安全具有重要意義。因此，醫(yī)院應(yīng)該結(jié)合行業(yè)和自身特點，發(fā)揮醫(yī)工結(jié)合優(yōu)勢，積極探索具有自身特色的繼續(xù)教育模式和方法。
參考文獻
[1]王學(xué)軍，朱丹丹，朱永麗.醫(yī)用器材臨床工程師培養(yǎng)探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2015，36（3）：148-149，153.
[2]陳為國.淺談臨床醫(yī)學(xué)工程師的培養(yǎng)[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2009，24（4）：69-70.
[3]蔣紅兵.開展醫(yī)學(xué)工程繼續(xù)教育的探索[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2007，28（9）：23-25.
[4]謝松城.醫(yī)學(xué)工程繼續(xù)教育的需求與實施[C]//中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會第八次全國生物醫(yī)學(xué)工程教育研討會論文集.山東煙臺：中華醫(yī)學(xué)會醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會，2007：57-60.
[5]段書，李怡勇，李濤，等.醫(yī)療設(shè)備風(fēng)險管理與質(zhì)量控制[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2014，35（2）：139-141.
第2篇：生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)解讀范文
“醫(yī)學(xué)高校物理學(xué)科之《普通物理學(xué)》課程多媒體雙語教學(xué)模式的研究”課題是吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（GH11252），課題組成人員共有8人，其中研究生5人，副教授3人，有部分教師具備雙語教學(xué)的能力，進行了較多教學(xué)方法的改革與實踐工作，其中該課題內(nèi)容的實現(xiàn)就是工作的一部分。該課題的主要研究成果以多媒體雙語教學(xué)課件的實現(xiàn)及其教學(xué)實踐效果研究報告為主要形式。
1 醫(yī)學(xué)高校普通物理學(xué)課程實行雙語教學(xué)的意義
對國內(nèi)省屬本科院校，尤其是醫(yī)學(xué)類院校中的專業(yè)基礎(chǔ)課，按專業(yè)及其內(nèi)容的難易程度，將容易理解、容易接受的知識體系進行多媒體雙語教學(xué)。如果用母語講解、說明都很難被接受的內(nèi)容，且存有疑問，利用英語進行解釋，由于學(xué)生個體語言水平的差異，本來能懂的也不懂了，不懂的聽都費勁，實行多媒體雙語教學(xué)就顯得多此一舉。涉及專業(yè)性強、內(nèi)容廣，需要學(xué)生更好地去理解、體會、掌握的內(nèi)容，應(yīng)該將其變成自己學(xué)術(shù)體系的一部分，這就需要教師在“傳道、解惑”之時，講明白，說清楚，讓學(xué)生真正理解、消化、吸收其內(nèi)涵精髓，直至變成自己的那部分，實現(xiàn)多媒體雙語教學(xué)才有意義。否則，外語基礎(chǔ)不好，還要理解、翻譯英文意思，再弄成母語去理解，這樣就不能體現(xiàn)多媒體雙語教學(xué)的輔助作用，且教學(xué)效果會適得其反。筆者建議要在專業(yè)課、專業(yè)基礎(chǔ)課中相對容易理解、簡單的課程上下工夫，進行可操作的多媒體雙語教學(xué)模式探討；如果經(jīng)驗成熟，再向?qū)I(yè)的深度、廣度延展。這就給專業(yè)基礎(chǔ)課先行試點帶來方便，進行理論與實踐方面的探討，就顯得非常重要了，也就是要在普通物理學(xué)課程中進行多媒體雙語教學(xué)改革探索的重要意義。同時也希望能為后續(xù)課程進行多媒體雙語教學(xué)做好準備，探索更好的方法。
2 實現(xiàn)普通物理學(xué)課程多媒體雙語教學(xué)模式的
困境
將重點內(nèi)容做成課件的形式，在教師講授理論的同時輔助教學(xué)，利用多媒體大屏幕進行有效說明。這種方法非常好。很多學(xué)生學(xué)習(xí)英語，普遍意義上講就是為了高考應(yīng)試而學(xué)，大多數(shù)學(xué)生學(xué)到的基本上是“啞巴式”英語，只能應(yīng)試，很少能夠溝通會話，這就給雙語教學(xué)的實現(xiàn)帶來極大困難。對于具有制圖、說理、推演、計算方面問題的專業(yè)課，實現(xiàn)多媒體雙語教學(xué)的困難就更大，應(yīng)該避免進行過多的雙語闡述，畢竟很多本科學(xué)生英語水平較差。要讓師生能夠互動溝通，即教師講得出來、學(xué)生聽得進去，易于接受、理解、掌握專業(yè)知識內(nèi)容，因此利用板書、掛圖、多媒體課件輔助進行雙語教學(xué)的模式必不可少。在教師進行講解的同時，學(xué)生可以通過比對大屏幕上的相關(guān)內(nèi)容，從而緩解學(xué)生對教師講解內(nèi)容的解讀壓力，學(xué)生即使沒能聽清楚、理解教師的表達意圖，也可以通過課件上的信息反復(fù)理解教學(xué)內(nèi)容，增強其適應(yīng)雙語教學(xué)的模式的信心。同時也可以防止因教師口語表達與學(xué)生聽力理解之間出現(xiàn)銜接漏洞的影響，而加重學(xué)生的理解負擔(dān)。
3 普通物理學(xué)課程雙語教學(xué)課件的研究
多媒體雙語教學(xué)課件設(shè)計的方法：利用多媒體制作普通物理學(xué)課程理論講授部分課件，在此基礎(chǔ)上做成雙語模式，即為普通物理學(xué)課程多媒體雙語課件。
多媒體雙語教學(xué)課件設(shè)計的任務(wù)重點：要做到滿足醫(yī)學(xué)院校本科學(xué)生的知識需求，將課程理論部分重要章節(jié)的講授內(nèi)容做成多媒體課件的形式。這是本課題的重點內(nèi)容。難點是如何在多媒體課件的基礎(chǔ)上做成雙語模式，且便于教師進行雙語教學(xué)，也便于學(xué)生在視覺感覺的同時，更好地去理解、掌握所學(xué)理論知識的英文表達方式及習(xí)慣等。這樣才能有利于學(xué)生在外文期刊上檢索其所學(xué)的專業(yè)知識，便于把握該知識領(lǐng)域的最前沿發(fā)展動態(tài)，對今后從事科研有非常重要的幫助。因此，將多媒體雙語教學(xué)課件的制作視為重中之重。
普通物理學(xué)課程在完全工科院校有兩種雙語教學(xué)模式，其一是教師只利用板書進行雙語教學(xué)，且教學(xué)水平較高，外語所占比例較大；其二是教師的外語能力強，學(xué)生接受起來相對比較容易的院校，可以實行外語教學(xué)為主體的雙語教學(xué)。吉林醫(yī)藥學(xué)院是省屬本科院校，是以教學(xué)為主體地位的院校，不能與研究型高校以及教學(xué)研究型院校相比。教師外語口語水平較高，但學(xué)生的聽力理解能力較差，因此上述兩種情況都不適合學(xué)院的雙語教學(xué)狀況，必須要找到自己的雙語教學(xué)模式，因此有必要在醫(yī)學(xué)院校建設(shè)普通物理學(xué)課程理論講授部分的多媒體雙語課件的模式，讓學(xué)生邊聽講解邊觀看該課件，以便增強他們的理解能力。這才是適合吉林醫(yī)藥學(xué)院這類院校利用先進教學(xué)手段作為載體的雙語教學(xué)模式，也就是本課題特色鮮明、立意新穎之處。
1）多媒體課件實現(xiàn)雙語教學(xué)設(shè)計的可行性分析。多媒體教學(xué)方式及手段的推行，顯示其無比的優(yōu)越性，但由于其造價高，高科技產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用相對滯后一些。目前還有多媒體教學(xué)所帶來的一些問題，這就需要在教學(xué)一線的教師及時總結(jié)新興教學(xué)手段的利與弊，以及對本學(xué)科的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平的提高是否具有輔助作用，不能一味地認為多媒體教學(xué)好得不得了，就全盤照搬。每種教學(xué)手段都有其科學(xué)的指導(dǎo)意義，應(yīng)以達到本科教學(xué)水平為目的，以達到最佳教學(xué)效果為目標，以學(xué)生最終受益最多為前提，這才是最終追求的真正的教學(xué)設(shè)計方案。
第3篇：生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)解讀范文
關(guān)鍵詞：圖像分割； 參數(shù)活動輪廓； 幾何活動輪廓； 能量泛函； 蛇模型
中圖分類號：TP3914 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2013）02-0082-04
0引言
蛇（Snake）模型，即活動輪廓模型（Active Contour Model），一度曾被國內(nèi)學(xué)者譯成主動輪廓模型，最早由Kass等人提出，能利用圖像高層信息能量泛函來解決圖像分割問題，2000年左右引入國內(nèi)。國內(nèi)，較早關(guān)注此模型的有哈工大李培華教授，當時將國外最新的蛇模型技術(shù)進行了綜述[1]。文中闡述了Snake的數(shù)學(xué)模型，提到了Snake的算法實現(xiàn)，主要有計算復(fù)雜度為O（nm3）的Amimi動態(tài)規(guī)劃法，和算法復(fù)雜度為O （nm） 的Williams的貪婪算法。接著又介紹了Snake的改進模型，如Cohen的氣球模型，Storvik的基于貝葉斯概率統(tǒng)計的Snake模型，及用于運動跟蹤的可變形模板（Deformable Templates）模型。另外一位長期深入研究Snake模型、且造詣深厚的學(xué)者是美籍華人徐成陽，首先提出了GVF-Snake模型[2]。該模型在圖像分割或輪廓提取時，能雙向驅(qū)動初始曲線的演化，使其進入圖像的深凹輪廓，同時，在更大程度上降低了對初始化曲線位置需有嚴格限制的要求。
早期的Snake模型在圖像分割或輪廓提取時，因驅(qū)動外力不夠，要求初始化曲線須設(shè)定在圖像真實輪廓的附近，否則較難收斂于圖像真實輪廓，得不到較好分割效果。
在此期間，國內(nèi)則少有學(xué)者開展Snake研究，可見的發(fā)表成果為：周彥博結(jié)合變分法處理醫(yī)學(xué)圖像，成功提取紅細胞。賈春光結(jié)合遺傳算法研究MR圖像，提取大腦皮層外輪廓和左腦室，但并未取得滿意效果[1]。
國內(nèi)其他學(xué)者，鑒于Snake方法的新穎，于2001年左右對Snake算法進行了系統(tǒng)研究，課題多會涉及國家自然基金項目。研究活動多是集中于對Snake算法的各種改進，并得到改進的GVF-snake模型，再后來，即是采用水平集方法，所得研究成果多為幾何活動輪廓模型。
在Snake模型的研究期間內(nèi)，因多種原因所致，如學(xué)術(shù)名詞的翻譯等，Snake模型，曾被冠以多種名稱，如蛇模型[1]、Snake算法[3]、主動輪廓模型[1，4]、活動輪廓模型[5，6]、幾何主動輪廓模型[4，7]、可變形模板Snake模型[1，5] 、基于角點的Snake模型[8]，隨著研究的進一步深入，又出現(xiàn)了結(jié)合區(qū)域信息、邊界信息的改進的新蛇模型，但這些新數(shù)學(xué)模型已經(jīng)與當年Kass的原始Snake有較大區(qū)別，本文依然將其歸納為蛇模型家族。為了統(tǒng)一起見，將蛇模型分為參數(shù)式活動輪廓模型、幾何式活動輪廓模型、融合其他信息的混合蛇模型。
（1）基于參數(shù)的經(jīng)典蛇模型有Snake；Balloon-Snake；距離勢能Snake；GVF-Snake；GGVF-Snake；虛擬電場Snake（Virtual Electric Field），簡稱VEF；改進的虛擬電場Snake（External Force Using Vector Field Convolution）簡稱VFC。
（2）幾何式蛇模型。采用水平集方法，包括了測地線蛇模型（Geodesic Active Contour Model） 簡稱GAC；測地線活動區(qū)域模型（Geodesic Active Region），簡稱GAR；分段常數(shù)模型（Chan-Vese）簡稱C-V；此外，還有雙向Chan-Vese。第2期王成杰：基于蛇模型圖像分割研究綜述智能計算機與應(yīng)用第3卷
（3）混合蛇。兩種模型結(jié)合的Snake，融合了邊界或區(qū)域信息，由此得到了對Snake改進后的新方法，如，2006年，Lie等人提出了基于區(qū)域的二值水平集。Tai提出了基于邊界的二值水平集。2007年，尚巖峰提出自適應(yīng)的Balloon-GVF Snake。此后一些學(xué)者，又結(jié)合其他方法，研究了參數(shù)蛇模型進行多目標分割的算法，此算法打破了參數(shù)蛇模型不能解決拓撲結(jié)構(gòu)變化的問題。還另有一批學(xué)者，結(jié)合邊界信息，通過演化曲線方式，實現(xiàn)了水平集。
1Snake模型的思想
圖像分割（Image Segemention）可將給定的圖像分割成一系列感興趣的區(qū)域，因而是圖像分析、圖像理解的基礎(chǔ)。
Marr的傳統(tǒng)視覺將信息處理分為底層視覺、中層視覺和高層視覺三個階段，只是底層視覺是無法利用高層信息。而Kass提出的Snake模型，將圖像的灰度信息、梯度信息等特征當做能量，先驗知識如目標的大致情況也可等同為能量，并以其為基礎(chǔ)，設(shè)計一個可供高層視覺選擇的能量函數(shù)[2]（具體的能量函數(shù)可參見朱國普的博士論文），用以處理低層視覺中的圖像分割問題。該模型的實現(xiàn)原理為：
在待分割的圖像中放置一條自由曲線，曲線自身具有內(nèi)部能量，能約束自身的形狀，能抗拉伸，抗彎曲，圖像的外部能量，能驅(qū)動曲線運動，在內(nèi)外能量形成的內(nèi)、外力場綜合作用下，曲線達到能量最小化，收斂于圖像的顯著特征或局部極值處，達到圖像分割的目的。
由此可知，Snake模型的突出優(yōu)點是：
（1）突破了由Marr提出的傳統(tǒng)視覺理論局限，為計算機視覺理論引入了新的思維思路。圖像分割中，有效地利用了圖像高層信息，并對底層視覺信息的加工進行指導(dǎo)和修正，為信息處理提供了更多的方便。其處理方法與人類的視覺系統(tǒng)已存在更多的類似。
（2）可將圖像數(shù)據(jù)、初始估計、目標輪廓及先驗知識集成于同一個特征提取過程中。一旦啟動初始化，將能自主地收斂于能量極小值狀態(tài)，且無需人工干預(yù)，就能捕捉到連續(xù)、完整的目標輪廓。
當然，該模型也有一些缺點：
（1）分割結(jié)果對于初始曲線的選定位置非常敏感。
（2）因外力不足，曲線通常不能被驅(qū)動到深凹圖像的內(nèi)部。
（3）原始的蛇模型無法控制曲線拓撲結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)變化。因而需要對蛇模型進行改進。
改進的模型分為兩組，一組是參數(shù)蛇，另一組是幾何蛇。針對模型的缺點，從4個方向?qū)嵭懈倪M。分別是：
（1）對初始化曲線條件的研究。
（2）對力場改進，如雙向驅(qū)動、進入深凹圖像開展輪廓提取的研究。
（3）弱邊界、抗噪處理；
（4）針對拓撲結(jié)構(gòu)變化，自適應(yīng)控制曲線演化，完成復(fù)雜目標圖像的分割。
具體來說，參數(shù)蛇研究成果多集中在（1）、（2）、（3）方向，尤其是方向（3）對力場持續(xù)改進，雙向驅(qū)動的改進；幾何蛇執(zhí)行處理卻在（1）、（2）、（4）方向，且最好的成果輸出體現(xiàn)于方向（4）中。
另外，以時間為維度參數(shù)可得，研究的早期時候，參數(shù)蛇因GVF-Snake的提出而廣受眾多研究者的推崇青睞；現(xiàn)今，因幾何蛇快速數(shù)值算法的實現(xiàn)，幾何蛇已成為研究的重心。而今后，蛇模型改進除了需要結(jié)合邊緣、結(jié)合區(qū)域、還需與其他的分割方法相結(jié)合，才能取得更大的進展和更大的新突破。
2典型改進蛇模型特性分析
因為Snake模型天然的優(yōu)越性，其應(yīng)用所及已經(jīng)相應(yīng)拓展到圖像分割、目標識別、行為分析、視頻跟蹤、三維醫(yī)學(xué)重建等領(lǐng)域。同時也因其局限性，眾多學(xué)者也在對其進行不斷的改進。
21參數(shù)蛇模型
（1）Balloon-Snake。由Cohen提出，修改了Snake外力項，增加了一項氣球力，該力驅(qū)動勢頭強勁，有利于深入圖像的深凹部位，且能跨越小的圖像噪聲點，弱邊界或殘損邊界，而不致出現(xiàn)收斂。因此，對于存在邊界空隙、邊界破損的圖像，就需要根據(jù)收斂結(jié)果，人工設(shè)置迭代次數(shù)。鑒于氣球力每次只能單向驅(qū)動，因此，氣球模型的初始曲線設(shè)置，必須設(shè)定于圖像的內(nèi)部或外部，一定不能與圖像有所交叉，否則不能進行正確分割。Cohen還給出了距離勢能力函數(shù)，此模型也是用于增加Snake外力，其結(jié)果是使得初始曲線可以位于待割圖像周圍、可以位于待割圖像交叉，但其力度并不到位，因而無法收斂到圖像的深凹處。
（2）GVF-Snake。由徐成陽提出，其提出的梯度向量流GVF是一個比較優(yōu)秀的力場，可以雙向驅(qū)動，而對初始曲線放置的要求也不再那么嚴格，既能放置在待割圖像周圍、也可以與待割圖像交叉，還能深入凹形圖像的極低處，而且也能分割弱邊界的情況。但是對于極個別圖像驅(qū)動到深凹處能力仍然偏弱，因此，又提出了GGVF模型，使得推進深凹處問題得以滿意解決。
在以上研究基礎(chǔ)上，又經(jīng)過多次實驗進一步發(fā)現(xiàn)，GVF-Snake及其改進模型并非每次設(shè)定初始位置都能得到正確分割。而且對于同一幅圖像，放置相同的初始曲線，一種GVF力場解決不了，但是換一種改進的力場就能實現(xiàn)正確分割了，這一原因直到2002年才得以完整揭示。Yu等人指出，向量場，即外力場中存在一些臨界點會對分割產(chǎn)生重要影響[2]。若要進行正確的圖像分割， He等人已經(jīng)提出了正確分割的充要條件：初始曲線需要包含并且只能包含待割圖像內(nèi)的所有節(jié)點。
隨著研究的不斷推進，后續(xù)許多改進Snake模型（如VEF、VFC） 所提取的輪廓已經(jīng)更加貼近圖像真實邊界，且對弱邊界、抗躁等都具有較高的魯棒性，但卻仍然未能完全解決曲線的初始化問題。參數(shù)蛇已經(jīng)成功應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的交互式分割，但若要實現(xiàn)自動化分割則需要尋求一種新的方法。
2.2幾何蛇模型
（1）測地線活動輪廓模型 （Geodesic Active Contour Model，簡稱GAC），是最早的幾何蛇。這類模型是以目標邊緣信息作為主要驅(qū)動力來引導(dǎo)分割曲線的運動，即可歸結(jié)為是基于邊緣的分割。該模型的特點是：邊界強度小或者沒有邊界的地方，變形曲線運動速度很快，而邊界強度較大的地方，變形曲線速度較慢甚至停止。當目標邊緣不明顯或者存在縫隙情況下，此方法將會出現(xiàn)邊緣泄露現(xiàn)象。
（2）測地線活動區(qū)域模型（Geodesic Active Region，簡稱GAR）是Paragios結(jié)合了基于邊界的測地線模型和朱付平的區(qū)域競爭模型的優(yōu)點而研發(fā)提出的基于區(qū)域特征幾何蛇模型。該模型解決了初期的測地線幾何蛇初始曲線魯棒性不足的問題。
（3）分段常數(shù)C-V模型。假定圖像只有目標和背景兩部分，在分割圖像的同時，還能對圖像實現(xiàn)增強去噪，而對無明顯邊緣的目標分割也能取得良好效果；但也存在缺點，就是計算量大，且不易實現(xiàn)。
總地來說，幾何蛇的輪廓曲線演化只是基于法向量和曲率等，而與曲線的參數(shù)表示無關(guān)， 并且通過采用水平集方法加以實現(xiàn)，由此突破了拉格朗日系統(tǒng)框架的限定，因而能自適應(yīng)地處理拓撲結(jié)構(gòu)的變化，對弱邊界、斷裂邊界的處理能力，數(shù)值穩(wěn)定性良好，也就更加利于由二維向三維分割領(lǐng)域的推廣。其改進模型則能簡捷、有效輕松地進行多目標分割，同時亦獲得了更佳的抗噪效果。
在幾何蛇的研究早階階段，因算法復(fù)雜度高達O（n3），計算量太過龐大，研究者的關(guān)注度也更多地聚焦于參數(shù)蛇方面。另外，早期的幾何蛇也與balloon-snake模型相仿，其與目標邊界不能存有交集，否則將無法得到正確分割結(jié)果。
在此之后，研究者們因參數(shù)蛇的力場雖有改進，卻仍無法解決復(fù)雜目標的分割，繼而加強了對水平集方法的探索和研發(fā)，對幾何蛇提出了快速數(shù)值算法，分別為窄帶法、針對Eikonal方程的快速行進法和快速掃描法。其中，快速行進法的算法時間復(fù)雜度為O（NlogN），快速掃描法復(fù)雜度為O（N）。此外，Li等人還提出了一種不需要重新初始化符號距離函數(shù)的方法，其算法復(fù)雜度為O（N）。
2.3其他研究
何寧以聯(lián)立偏微分方程為出發(fā)點，提到簡單曲線、曲線曲率等數(shù)學(xué)問題[9-10]，并推證得出連續(xù)Snake曲線收斂原理，再將連續(xù)的曲線借助離散化方法進行了處理，提出了離散化Snake算法，為深入理解貪婪算法提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，同時也有利于學(xué)者對Snake原理的清晰解讀。除此之外，更多學(xué)者又結(jié)合了其他方法進行的算法改進，限于篇幅，這里不再一一列舉。
3應(yīng)用領(lǐng)域
31Snake算法在圖像分割領(lǐng)域的應(yīng)用
蛇模型適于對背景灰度不均勻的醫(yī)學(xué)圖像，纖維圖像進行分割，并提取運動物體的輪廓。其中的參數(shù)蛇適宜于交互式醫(yī)學(xué)圖像分割，而幾何蛇則適用于復(fù)雜多目標下醫(yī)學(xué)圖像自適應(yīng)分割。
2003年，南理工王洪元博士利用二階段的貪婪算法[11]實現(xiàn)了心臟左心室的分割。2005年，一軍大的楊誼博士，使用改進的DP-Snake，成功提取了血細胞[12]。2006年，復(fù)旦大學(xué)張俊華結(jié)合邊緣檢測GVF模型，進行了低對比度的超聲圖像分割[6]。2007年，哈工大的朱國普博士改進了球模型，提出了GVF-balloon Snake模型[13]，能雙向運動，提取復(fù)雜目標，完成了人肺CT圖的分割。2007年，南理工王元全提出了改進的GVF模型，完成了左右心室的分割，同時也提高了精準度[14]。2009年，復(fù)旦大學(xué)利用幾何蛇模型，完成了冠狀動脈的分割、二尖瓣的分割[4]。中科大的博士編制了改進幾何蛇，完成了腹部肝臟CT圖像的分割[7]。2010年，東華大學(xué)的韓海海碩士利用融合聚類算法和GVF-Snake模型[15] ，去除了纖維毛刺，并準確提取纖維圖像的輪廓
32Snake模型在其他方面的應(yīng)用
蛇模型甫經(jīng)提出，就已經(jīng)應(yīng)用于運動跟蹤，比如，體育實況轉(zhuǎn)播時的運動跟蹤，也可用于人臉面部的活動跟蹤，如嘴或眼的運動。
值得一提的是，參數(shù)蛇的算法實現(xiàn)也已成功地引入到教學(xué)中。已有很多著名高校的教師，在結(jié)合自己科研方向的基礎(chǔ)上，將一些相對成熟、且先進的技術(shù)，融入本科教學(xué)。已有實踐表明，在北大、北師大中，參數(shù)蛇已率先進入了教學(xué)，或作為一周編程課的課程設(shè)計，或成為大三、大四專業(yè)實踐的訓(xùn)練案例。而由于案例表現(xiàn)的趣味性、綜合性和系統(tǒng)性，將使得學(xué)生獨立研究能力得到更進一步的強化。另外，在探索Snake算法時，為學(xué)生文獻查閱、算法設(shè)計的能力提供了充分訓(xùn)練機會，而學(xué)生的科研素養(yǎng)和參與課題的能力也將達到更高水準，學(xué)生在這樣的科研探討氛圍中也必將獲益良多。
4結(jié)束語
Snake模型將圖像分割、數(shù)學(xué)泛函分析、能量問題集于一身，俟其問世，就有數(shù)目可觀的學(xué)者從多個角度對其特性展開了不同研究，并在不同學(xué)科的知識啟發(fā)和影響下，對蛇模型進行了改進。其類型分析如下。
（1）參數(shù)蛇模型：目標函數(shù)簡單，運算迅速而高效，通過添加能量項，多種先驗知識可以靈活嵌入能量函數(shù)中，在交互式的圖像分割中應(yīng)用最廣，而對出現(xiàn)有拓撲變化的目標分割卻不占優(yōu)勢。但憑借其先驗知識嵌入的靈活性，應(yīng)用仍在不斷拓展。多目標分割的探索也在進行中。
（2）幾何蛇模型：在高維空間內(nèi)進行輪廓演化，可以解決大變形，拓撲有變化的問題，計算穩(wěn)定性高，但計算效率偏低，且表達式復(fù)雜，先驗知識在輪廓演化方程中的表達不靈活。當目標變形很小時，一般并不采用幾何蛇模型。即便如此，幾何蛇在復(fù)雜背景下分割、多目標分割、抗噪、防邊界泄漏等問題的處理方面保持優(yōu)勢擅場。目前，研究已從單項水平集向非參多水平集圖像分割方向演變。
近年來，持續(xù)的拓展研究使蛇模型在圖像分割領(lǐng)域占得了一席之地，尤其是在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域。利用Snake模型處理遙感圖像、彩色圖像的分割，也只是出于起步階段，需要將Snake算法與其它分割算法結(jié)合。而其他算法則包括比如結(jié)合分水嶺算法、種子填充算法和向量法等。可以預(yù)期的是，其發(fā)展前景必將十分廣闊。
參考文獻：
[1]李培華，張?zhí)镂? 主動輪廓線模型（蛇模型）綜述[J]. 軟件學(xué)報，2000（6）：751-757.
[2]XU C， PRINCE J L. Generalized gradient vector flow external forces for active contours[J]. Signal Processing. 1998， 71（2）： 131-139.
[3]呂明忠，羅鵬，高敦岳. 一種具有向心力的新型Snake算法[J]. 微電子學(xué)與計算機， 2001（4）：39-42，46.
[4]尚巖峰，楊新，朱銘，等. 基于先驗知識和幾何主動輪廓線的三維超聲瓣膜分割[J].生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志，2008（1）：1-6.
[5]李啟翮. 基于蛇模型的圖像分割與目標輪廓跟蹤研究[D]. 北京： 清華大學(xué)，2008：11-26.
[6]張俊華，汪源源，施心陵，等.基于邊緣流和距離圖Snake模型分割淋巴結(jié)超聲圖像[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報，2006，（5）：532-537.
[7]劉軍偉. 基于水平集的圖像分割方法研究及其在醫(yī)學(xué)圖像中的應(yīng)用[D]. 合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2009：51-63.
[8]向買陽. 結(jié)合角點檢測的GVF Snake改進模型[D]. 北京：北京交通大學(xué)，2010：1-40.
[9]白小晶. 基于偏微分方程的圖像分割與配準研究[D]. 南京：南京理工大學(xué)，2010：5-18.
[10]何寧. 基于活動輪廓模型的圖像分割研究[D]. 北京：首都師范大學(xué)，2009：9-18.
[11]王洪元，周則明，王平安，等. 一種改進Snake模型的邊緣檢測算法[J].南京理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（4）：395-399.
[12]楊誼. 基于Snake模型的細胞圖像分割新方法研究[D]. 廣州： 第一軍醫(yī)大學(xué)，2005：43-114.
[13]朱國普. 基于活動輪廓模型的圖像分割[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007： 33-45.
