生物医学工程文献综述大全11篇

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主管单位：

主办单位：中国航天员科研训练中心

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：双语

开

本：大16开

国际刊号：1002-0837

国内刊号：11-2774/R

邮发代号：82-616

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1988

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(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)

期刊荣誉：

军队双奖期刊

Caj-cd规范获奖期刊

篇（2）

1.多学科交叉、理论性强，课时相对较少

医学成像原理是一门多学科交叉课程，涉及物理、机械、医学、电子、计算机技术等，专业性很强。[2]理工科院校生物医学工程专业学生的医学基础薄弱，使教学难度加大。同时没有足够的课时安排，教师在讲解过程中很多环节无法深入讲解，致使学生对课程的认识停留在表面。

2.偏重理论讲解，忽略实验教学

目前工科学校由于缺少医学仪器设备，针对各类成像技术大多是理论讲解，基本不开设实验教学，学生很难进行相关成像技术的实验操作。[3]而且对于学生机械结构分析、光路设计和电子学设计与调试、计算机软件编程能力的培养不够，针对成像设备的操作训练较少，学生缺乏实际动手训练。

3.教学方法单一、呆板、不够灵活

课堂教学多采用多媒体授课，比较直观且信息量丰富。但就课程特点而言，仅仅多媒体教学是不够的。单纯的多媒体教学会使学生产生偷懒情绪，不记笔记，幻灯片不会给学生留下深刻的印象，这在很大程度上影响了教学效果。

二、教学改革的具体策略

1.根据实际需要调整教学内容

笔者在实际调研和参考其他院校教学方法基础上，对课程教学内容和教学方法进行了改革。根据理工科背景下学生对医学成像原理的实际需求，重新调整了教学内容，在遵守原有教学大纲基础上进行了适当删减。比如在讲解DR成像原理时，由于前面章节已讲述了X线机的具体原理，而DR是数字化的X线机，所以在机械构造上讲述的内容较少，但是对DR探测器的内容增加了授课内容，其一将原来的4学时教学内容减少到2学时，其二有部分学生毕业进入DR设备公司从事探测器的电路设计工作，便于学生与将来的工作接轨。

2.借助现代教育技术，采用多媒体教学

笔者在多媒体课件中尽量多地采用动画和图片，更加直观、生动、形象，增强内容的丰富程度和可观赏性，激发学生的学习兴趣。[4]同时在缺乏实际设备学生无法亲身感受设备运行和操作的条件下，笔者尽可能地增加读片视频教学环节。另外，笔者会布置对每一种成像设备研究进展的综述类题目作业，引导学生利用和整合网络资源，加深对授课内容的理解。

3.充分发挥实习实践教学环节作用

由于工科院校条件有限，大多院校没有开设实验室，这对教学质量造成一定的影响。[5]笔者将长春市前卫医院作为学生认识实习基地，组织学生到医院科室参观影像设备，由各科室技术人员向学生讲解各种设备的操作方法，个别科室还设置了实验环节，使学生能够对医疗设备进行一些基本的实践操作。

三、教学改革成果

对长春理工大学生物医学工程专业连续两届学生进行了问卷调查，收到11级学生有效问卷52份，12级学生有效问卷51份，问卷调查内容和结果如表所示。从调查表中可看出，11级学生对课堂理论和实践教学内容改革的满意度较高。总体上看，12级学生满意度较11级高，说明随着改革的不断完善与深入，学生对本课程讲授方法和内容是满意和认可的。

参考文献：

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前言

三维打印（Three Dimension Printing，简称3DP）属于一种快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术，它由计算机辅助设计（CAD）数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代，1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术，并于1986年成立了3D Systems公司，开发了第一台商用立体光敏3D打印机，1988年，斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术（FDM）并于1989年成立了Stratasys公司，随后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术，华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等，纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。

1998年，清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域，提出生物制造工程学科概念和框架，并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备，为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞（living cells）、生物活性因子（proteins and bio-molecules）及生物材料 （biomaterials）为基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构，是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科，它是目前3D打印技术研究的最前沿领域，也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2，3]。

1 3D打印技术的分类

目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]：

1.1 粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印

粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术，其工艺过程如下：首先，在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料；其次，依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上，使粉末材料粘结，形成单位实体截面层；再次，将工作台下降一个单位层厚；最后，重复第一步至第三步，逐层堆砌，形成三维打印产品。其存在缺点是，通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低，一般需要后续工艺提高其强度，但后续处理工艺会导致零件体积收缩，变形严重。

1.2 光固化3D打印（光敏三维打印）

该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型，光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术，喷头沿X方向往复运动，根据零件的截面形状，选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓，在紫外光照射下光固化材料边打印边固化，层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是，当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石，生物玻璃等材料自身不是光敏性材料，需与光敏材料混合使用，因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。

1.3 熔融材料3D打印成形

熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形（FDM）专利技术，分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态，根据零件截面形状，选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓，并迅速冷却固化，层层堆积至制件成形完毕，其原理与光敏材料3D打印成形类似 [16]。目前熔融材料三维打印成形，可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥，不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质，有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大，容易造成阻塞现象，因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。

除三维打印外，应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形（SLA）、选择性激光烧结成形（SLS）堆叠、实体制造（LOM）、熔融堆积成形（FDM）等，但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统，且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此，三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术，发展潜力巨大，在医学中的应用前景广阔，其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。

2 三维仿生重构建模技术的发展

基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模，生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展，人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是，二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息，医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状，“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系，可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型，因此，基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。

由于CT或MRI等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型，只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型，并生成为快速成型机可以接受的STL（Stereo Lithography）格式图形文件，才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来，欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃，其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展，并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来，代表着这一技术领域未来的发展方向。

在市场应用领域，国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统，其中，比较典型的有比利时Materialise公司的Mimics、美国Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在国内，中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3D Med是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统，系统能够接收CT、MRI等主要医疗影像设备的图像数据，具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建，并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理，为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的价格非常昂贵，且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。

3 3D打印技术在生物医学工程中的应用

3D打印技术在生物医学工程中应用广泛，其应用领域大致包括：体外器官模型、仿生模型制造；手术导板、假肢设计；个性化植入体制造；组织工程支架制造；生物活体器件构建以及器官打印；药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。

3.1 体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划，它能有效地提高诊断和手术水平，缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通，为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息，从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。

3.2 手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体，实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢，可提高假肢设计的精确性，提高手术精确度，确保患者的功能恢复，减少患者的痛苦。

3.3 个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织，需要个性化定制。如人类面部颌骨（包括上下颌骨） 形态复杂， 极富个性特征， 形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨，需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合，人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确 “克隆”受损组织部位和形状。

3.4 组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构，使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征，赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。

3.5 生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作，首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称，他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵，可以用于先天畸形儿童的器官移植。

3.6 药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法，对可能作为药物使用的物质（采样）进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选，需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较，因此有研究人员指出通过3D打印技术，精确设计仿生组织药物病理作用模型，可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近，四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构，通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型（如图1-c），该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上，受到3D打印研究领域的广泛关注。

3D打印在生物医学工程中应用：（a）3D打印磷酸钙骨组织工程支架； （b）3D打印细胞、活体器官构件；（c）3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。

4 结束语

三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段，3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用，其应用以及发展现状表明：3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮，发展我国生物三维打印技术，对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。

参考文献

[1]Kenichi Arai1， Shintaroh Iwanaga， HidekiToda， Capi Genci， Yuichi Nishiyama， Makoto Nakamura. Three-dimensional inkjet biofabrication based on designed images[J]. Biofabrication， 2011， （3）.

[2]Calvert P. Materials Science： printing cells[J]. Science， 2007.

[3]Mironov V， Reis N， Derby B. Bioprinting： a beginning[J]. Tissue Enginerring. 2006.

[4]Karoly Jakab， Francoise Marga， Cyrille Norotte， Keith Murphy， Gordana VunjakNovakovic， Gabor Forgacs. Tissue engineering by self-assembly and bio-printing of living cells[J]. Biofabrication， 2010， （2）.

[5]Vladimir Mironov， Richard P. Visconti， Vladimir Kasyanov， Gabor Forgacs， Christopher J. Drake， Roger R. Markwal. Organ printing： Tissue spheroids as building blocks[J]. Biomaterials， 2009， （30）.

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科学技术的发展，各种新型生物医学材料被研制出来，并在医学领域中得应用。到2000年为止，在全世界高达1600亿美元的医疗市场中，医用生物材料所占比率已经达到了一半，且以20%的增长速度递增。二十世纪80年代是新型生物医学材料辈出的时代，进入到二十世纪90年代，以珊瑚为原材料的骨移植材料、人工皮肤、猪心脏瓣膜在医学领域中得以应用。二十世纪，美国采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中国在生物医学材料的研制方面起步较晚，但是应医学领域需要而对各种生物医学材料有所应用。随着国家对生物医学材料研究的重视，国家开始启动医学生物材料项目，并将生物医学材料纳入到优先发展的产业当中[3]。在中国的“十二五”规划中，还特别指出要将重点发展新型口腔植、人工关节、新型人工血管、人工心瓣膜以及各种人工修复材料等等生物医学材料。

一、生物医学材料研究现状

（一）金属生物材料

在医学领域中，医学金属材料是较早采用的，且应用材料非常广泛，包括不锈钢材料、钛合金材料等等。其中，不锈钢材料具有较强的耐腐蚀性，因此应用效果非常好。由于人体内为较为复杂的电解环境，随着316L不锈钢的应用，解决了这一问题，但是，却不具备生物相容性。钛合金具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，具有一定的生物材料强度。钛合金的抗拉强度介于500兆帕至1100兆帕之间，使钛合金的弹性与人体的骨骼弹性更为接近，以使材料植入到人体后，与人的骨骼更为匹配。

（二）高分子生物材料

医用高分子材料的出现，使得医用材料可以用于对损伤的人体器官以修复，以增强器官的恢复功能。目前所使用的医用高分子材料分为可生物降解和非降解的高分子材料。可生物降解的高分子材料植入人体后，可以降解被为对人体无毒无害的CO2、H2O等对人体不会产生刺激性的物质。可生物降解的高分子材料可以是胶原蛋白或者纤维蛋白等等天然材料，也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料属于是惰性的高分子材料。聚乳酸在医学生用于外科缝合线和药物释放的载体。由于其具有可降解性能，当伤口愈合后，就会被人体组织吸收。聚乳酸可以在降解的过程中，将药物释放到人体中，使药物发挥作用。

（三）秃仙物材料

复合生物材料用于医学领域中已经获得了长足发展，但是，由于材料植入人体后，会对人体的生理环境产生抵抗力，因此会存在一些问题有待进一步研究。目前医学领域中所采用的复合生物材料包括有三类，即生物陶瓷复合材料、金属基医用复合材料和高分子复合材料。生物陶瓷复合材料植入到生理环境中后，并不会产生毒性反应，且具有良好的生物活性和生理环境相容性。金属基医用复合材料在医学领域中应用，金属具有单一的生物活性，可以采用生物涂层技术，以提高金属表面的耐磨性和生物相融合。高分子复合材料是一种接近人体自然骨骼的高分子复合材料。人体骨骼本身就是一种层状的复合材料，采用这种复合材料替代，虽然可以起到治疗作用，但是其韧性明显要低于人体自然骨骼。

（四）无机非金属生物材料

无机非金属生物材料具有良好的化学稳定性和生物相容性，主要包括生物活性陶瓷和惰性的无机材料。生物活性陶瓷材料主要用于关节、牙齿等等的硬组织修复。但是，该种材料不会与人体的活体组织结合，从而影响治疗效果。惰性的无机材料以医用碳素材料为主。该种材料具有较高的耐磨性，韧性和强度都非常高，特别是具有良好的抗疲劳性，可以与人体自然骨骼相匹配。骨骼损伤者选择这种材料可以获得良好的治疗效果[2]。此外，医用碳素材料在人体的生理环境中并不会产生毒副作用，良好的化学稳定性和人体亲和性，且具有抗血栓性和抗溶血性。如果对患者执行人工心脏瓣膜手术，医用碳素材料是优先选择的材料。

二、生物医学材料研究的发展趋势

生物医用材料的发展进程中，从简单的结构模仿发展为组织诱导再生，使生物医用材料的单一性能逐渐向综合性能发展。简单的结构与外观的仿制，向智能化仿生发展，使材料的应用已经与现代的医疗技术融合，并共同发展。根据目前医学领域的发展程度，生物医用材料的研究空间还很大，并会涉及到多种学科，包括材料学、工程学、控制论以及生物技术等等，这些学科都会对生物医学的发展产生推动作用。特别是各种新技术、新方法的应用，将生物技术引入到智能化发展的思路，使生物材料不再局限于实验室研究，而会在临床上得以广泛应用，以为医疗做出贡献。

结论

综上所述，生物医学材料属于是交叉学科，为材料学和医学等等多种学科相互结合而形成。作为一门应用于医学领域的新兴学科，所研制的是用于医学组织工程领域的各种新型的人工材料。根据技术含量的不同，生物医学材料可以被划分为金属生物、高分析生物、复合生物和无机非金属生物材料。随着生物医学材料研究的发展，使得生物医用材料智能化发展。

篇（5）

高等数理方法 Advanced Mathematical Method

弹塑性力学 Elastic-Plastic Mechanics

板壳理论 Theory of Plate and Shell

高等工程力学 Advanced Engineering Mechanics

板壳非线性力学 Nonlinear Mechanics of Plate and Shell

复合材料结构力学 Structural Mechanics of Composite Material

弹性元件的理论及设计 Theory and Design of Elastic Element

非线性振动 Nonlinear Vibration

高等土力学 Advanced Soil Mechanics

分析力学 Analytic Mechanics

随机振动 Random Vibration

数值分析 Numerical Analysis

基础工程计算与分析 Calculation and Analysis of Founda tionEngineering

结构动力学 Structural Dynamics

实验力学 Laboratory Mechanics

损伤与断裂 Damage and Fracture

小波分析 Wavelet Analysis

有限元与边界元分析方法 Analytical Method of Finite Element andBoundary Element

最优化设计方法 Optimal Design Method

弹性力学 Elastic Mechanics

高层建筑基础 Tall Building Foundation

动力学 Dynanics

土的本构关系 Soil Constitutive Relation

数学建模 Mathematical Modeling

现代通信理论与技术 Emerging Communications Theory and Technology

数字信号处理 Digital Signal Processing

网络理论与多媒体技术 Multi-media and Network Technology

医用电子学 Electronics for Medicine

计算微电子学 Computational Microelectronics

集成电路材料和系统电子学 Material and System Electronics for Integrated Circuits

网络集成与大型数据库 Computer Network Integrating Technology and Largescale Database

现代数字系统 Modern Digital System

微机应用系统设计 Microcomputer Application Design

计算机网络新技术 Modern Computer Network Technologies

网络信息系统 Network Information System

图像传输与处理 Image Transmission and Processing

图像编码理论 Theory of Image Coding

遥感技术 Remote Sensing Techniques

虚拟仪器系统设计 Design of Virtual Instrument System

生物医学信号处理技术 Signal Processing for Biology and Medicine

光纤光学 Fiber Optics

VLSI的EDA技术 EDA Techniques for VLSI

电子系统的ASIC技术 ASIC Design Technologies

VLSI技术与检测方法 VLSI Techniques & Its Examination

专题阅读或专题研究 The Special Subject Study

信息论 Information Theory

半导体物理学 Semiconductor Physics

通信原理 Principle of Communication

现代数理逻辑 Modern Mathematical Logic

算法分析与设计 Analysis and Design of Algorithms

高级计算机网络 Advanced Computer Networks

高级软件工程 Advanced Software Engineering

数字图像处理 Digital Image Processing

知识工程原理 Principles of Knowledge Engineering

面向对象程序设计 Object-Oriented Programming

形式语言与自动机 Formal Languages and Automata

人工智能程序设计 Artificial Intelligence Programming

软件质量与测试 Software Quality and Testing

大型数据库原理与高级开发技术 Principles of Large-Scale Data-Bas e andAdvanced Development Technology

自然智能与人工智能 Natural Intelligence and Artificial Intelligence

Unix操作系统分析 Analysis of Unix System

计算机图形学 Computer Graphics

Internet与Intranet技术 Internet and Intranet Technology

多媒体技术 Multimedia Technology

数据仓库技术与联机分析处理 Data Warehouse and OLAP

程序设计方法学 Methodology of Programming

计算机信息保密与安全 Secrecy and Security of Computer Information

电子商务 Electronic Commerce

分布式系统与分布式处理 Distributed Systems and Distributed Processing

并行处理与并行程序设计 Parallel Processing and Parallel Programming

模糊信息处理技术 Fuzzy Information Processing Technology

人工神经网络及应用 Artificial Intelligence and Its Applications

Unix编程环境 Unix Programming Environment

计算机视觉 Computer Vision

高级管理信息系统 Advanced Management Information Systems

信息系统综合集成理论及方法 Theory and Methodology of Information nSystemIntegration

计算机科学研究新进展 Advances in Computer Science

离散数学 Discrete Mathematics

操作系统 Operating System

数据库原理 Principles of Database

编译原理 Principles of Compiler

程序设计语言 Programming Language

数据结构 Data Structure

计算机科学中的逻辑学 Logic in Computer Science

面向对象系统分析与设计 Object-Oriented System Analysis and Design

高等数值分析 Advanced Numeric Analysis

人工智能技术 Artificial Intelligence Technology

软计算理论及应用 Theory and Application of Soft-Computing

逻辑程序设计与专家系统 Logic Programming and Expert Systems

模式识别 Pattern Recognition

软件测试技术 Software Testing Technology

高级计算机网络与集成技术 Advanced Computer Networks and IntegrationTechnology

语音信号处理 Speech Signal Processing

系统分析与软件工具 System Analysis and Software Tools

计算机仿真 Computer Simulation

计算机控制 Computer Control

图像通信技术 Image Communication Technology

人工神经网络及应用 Artificial Intelligence and Its Applications

计算机技术研究新进展 Advances in Computer Technology

环境生物学 Environmental Biology

水环境生态学模型 Models of Water Quality

环境化学 Environmental Chemistry

环境生物技术 Environmental Biotechnology

水域生态学 Aquatic Ecology

环境工程 Environmental Engineering

环境科学研究方法 Study Methodology of Environmental Science

藻类生理生态学 Ecological Physiology in Algae

水生动物生理生态学 Physiological Ecology of Aquatic Animal

专业文献综述 Review on Special Information

废水处理与回用 Sewage Disposal and Re-use

生物医学材料学及实验 Biomaterials and Experiments

现代测试分析 Modern Testing Technology and Methods

生物材料结构与性能 Structures and Properties of Biomaterials

计算机基础 Computer Basis

医学信息学 Medical Informatics

计算机汇编语言 Computer Assembly Language

学科前沿讲座 Lectures on Frontiers of the Discipline

组织工程学 Tissue Engineering

生物医学工程概论 Introduction to Biomedical Engineering

高等生物化学 Advanced Biochemistry

光学与统计物理 Optics and Statistical Physics

图像分析 Image Treatment

数据处理分析与建模 Data Analysis and Constituting Model

高级数据库 Advanced Database

计算机网络 Computer Network

多媒体技术 Technology of Multimedia

软件工程 Software Engineering

药物化学 Pharmaceutical Chemistry

功能高分子 Functional Polymer

InternetIntranet（英） InternetIntranet

程序设计方法学 Methods of Programming InternetIntranet

高分子化学与物理 Polymeric Chemistry and Physics

医学电子学 Medical Electronics

现代仪器分析 Modern Instrumental Analysis

仪器分析实验 Instrumental Analysis Experiment

食品添加剂 Food Additives Technology

高级食品化学 Advanced Food Chemistry

食品酶学 Food Enzymology

现代科学前沿选论 Literature on Advances of Modern Science

波谱学 Spectroscopy

波谱学实验 Spectroscopic Experiment

食品贮运与包装 Food Packaging

液晶化学 Liquid Crystal Chemistry

高等有机化学 Advanced Organic Chemistry

功能性食品 Function Foods

食品营养与卫生学 Food Nutrition and Hygiene

食品生物技术 Food Biotechnology

食品研究与开发 Food Research and Development

有机合成化学 Synthetic Organic Chemistry

食品分离技术 Food Separation Technique

精细化工装备 Refinery Chemical Equipment

食品包装原理 Principle of Food Packaging

表面活性剂化学及应用 Chemistry and Application of Surfactant

天然产物研究与开发 Research and Development of Natural Products

食品工艺学 Food Technology

生物化学 Biochemistry

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中图分类号：TP391.41 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0066-01

数字图像处理技术是指应用计算机对数字图像信息进行处理，涵盖了计算机科学与技术、数学、光物理学等多个领域。数字图像可以小到电子显微镜的图像，大到遥感图像、航空照片或者天文望远镜的图像，因此在生物医学工程、工业、农牧业、国防军事、多媒体等方面都有着十分广泛的应用。物体三维重建是数字图像处理的重要内容。人眼看到的世界是三维立体的，但是传统照相机、CCD或者CMOS图像传感器获取的图像都是二维平面的，不具备深度信息。这种二维成像系统限制了人类对真实世界中复杂的物体的感知和理解的能力。计算机三维重建的出现，突破了传统二维成像系统的局限，重建后的图像直观、逼真，可任意旋转、逐层剥离以及定量分析，显著提高了人类对世界的认识理解能力。

1 计算机三维重建

计算机三维重建是利用计算机数字图像处理技术根据真实场景的数据重建出具有准确几何信息和照片真实感的三维模型，并可进行多角度显示的技术。这些精确的三维模型，不仅能用于场景可视化和虚拟漫游，还可以满足数据的存档、测量和分析等更高层次的需求，尤其适用于辅助教学、生物医学工程、医学诊断、航天、工业测量、地理信息、数字文物和古建筑、电子商务等多种领域。

计算机三维重建方法有两种：一种是利用精密的硬件设备，如激光扫描仪、深度扫描仪等，直接测量出物体表面点的三维坐标。这种方法是直接对三维物体的空间信息进行处理，精度较高，但是设备要求极高，因此极大地限制了该技术的使用。另一种是通过相机或摄像机获得二维数字图像，然后通过数学模型计算出物体的三维结构。后一种方法数字图像容易获得，但重建结果易受到其他因素的影响，本文就此方法展开研究。

2 二维数字图像的三维重建

2.1 二维数字图像的获取

二维数字图像的获取包括物体外观图像的获取和物体内部图像的获取。物体外观图像的获取通常通过2台以上照相机或摄像机从不同角度拍摄，比如3D电影的制作。物体内部图像的获取，通常为断层扫描或连续切片成像，比如计算机X射线断层扫描（CT）、激光扫描共聚焦显微镜（CLSM）成像、生物标本连续切片的显微成像等。

2.2 二维数字图像的预处理

二维数字图像通过三维成像软件来处理，不同领域有各自适用的软件，比如：3D Studio Max，适用于广告、影视、工业和建筑设计、游戏的三维成像和动画；Amira，Mimics，适用于识别生命科学和生物医学数据；Oasis montaj，适用于地球物理勘探、钻探、地球化学勘探等。软件对图像经过增强、图像定位校正和图像分割等预处理后进行三维重建。

图像增强：现在的数字成像技术，基本可以得到分辨率高、清晰度好的图像，但如果前期成像较模糊，可以通过对比度增强、Gamma校正、锐化或噪声消除等方法进行处理，以突出目饲域。

定位校正：多台相机或摄像机从不同角度拍摄的物体外观图像、生物标本连续切片的显微成像由于不能准确定位，还需进行图像定位校正。

图像分割：在对图像的研究和应用中，人们往往仅对图像中的某些特定的、具有独特性质的区域感兴趣，这些区域称为目标或前景（其他部分称为背景）。可根据灰度、颜色、纹理和形状等提取感兴趣目标，从而把图像分割成若干互不交迭的区域，并使这些特征在同一区域内呈现出相似性，而在不同区域间呈现出明显的差异性。常用的分割方法有：基于灰度阈值的图像分割、交互式图像分割、基于活动轮廓或者形变模型的分割等等。针对不一样的图像和待分割的图像特点，可以选择不一样的分割方法。图像分割是图像处理的基本前提，同时也是一个经典难题，到目前为止还没有一种图像分割方法是通用的。

2.3 图像的三维重建

二维数字图像的三维重建技术有两种：表面绘制和体绘制。举例而言，你站在一辆汽车前，只能看到外观，但无法观察到车子内部的结构如发动机，这是表面绘制；假设汽车和车内中的结构都是半透明的，就可以同时看到所有的细节，这就是体绘制所要达到的效果，即三维透视。表面绘制是表示三维物体形状最基本的方法，可以提供三维物体形状的全面信息。它是从数字图像中抽取一系列相关表面，并用多边形拟合近似后，再通过传统的图形学算法显示出来。体绘制是依据三维体数据，将所有体细节同时展现在二维图片上，可以在一幅图像中显示多种物质的综合分布情况，并且可以通过不透明度的控制，反应等值面的情况。该方法特别适合于云雾、流体、大脑软组织、气体等无固定形状的体数据图像的生成，产生的图像真实感强。

3 面临的问题

二维数字图像的三维重建是数字图像处理技术十分活跃的研究方向，虽然这一领域的发展十分迅速，但仍有一些方面是需要进一步提高。（1）提高计算精度：图像分割是人工手动完成，然后通过数学方法来实现，这涉及到个人知识熟悉程度和计算精度，如果个人经验不足，或者计算精度不够，则图像效果不符合客观实际，不一定能够达到人眼识别的舒适度。因此，基于专业知识的图像分割标准化方面还有待进一步研究。（2）计算精度和处理速度之间的矛盾：图像处理需要巨大的数据运算，运算量远大于文本处理，所以在提高运算精度的同时还要考虑提高运算速度。（3）计算机三维重建是研究工具，必须加强交叉学科间的联合研究，才能够在推广应用上取得进步。

参考文献

[1]陈汗青，万艳玲，王国刚.数字图像处理技术研究进展[J].工业控制计算机，2013，26（1）：72-74.

[2]孙宇阳.基于单幅图像的三维重建技术综述[J].北方工业大学学报，2011，23（1）：9-12.

篇（7）

【关键词】脂质体；生物材料；肿瘤治疗

经过长期的实践与研究，基因治疗已在治疗多种人类重大疾病，如遗传病、肿瘤等方面显示出广阔的应用潜力［1］，但也面临着巨大的挑战，其中之一就是这种治疗方法需要安全、高效、靶向的载体系统。纳米生物材料，如脂质体、阳离子聚合物（PEI），聚乳酸(PLA)等，以其本身具有的良好生物安全性、可有效实现基因靶向性及高效表达和缓释，成为制备理想的基因治疗载体系统的良好介质,日益在基因治疗载体系统中受到广泛重视,在生物治疗载体发展史上有着里程碑式的意义。

本文综述了目前在基因治疗领域中常用的各种脂质体载体的生物学特性，以及它们的最新研究进展和优化。

1 传统的脂质体系统

脂质体系统是一种将药物封装于类脂质双分子层形成的薄膜腔中间所形成的超微型球状药物载体。其结构类似生物膜，可包封水溶性和脂溶性多种药物。具减少剂量、降低毒性；减轻变态反应和免疫刺激；延缓释放，降低体内消除速度并且在定向加工后能够靶向释放药物等优点，广泛应用于医学基础研究和临床治疗［2］。在这里，主要介绍两种应用范围广、研究较为成熟的脂质体给药系统。

热敏脂质体（thermo sensitiveliposome）

热敏脂质体又称温度敏感脂质体，是指在高于一定生理温度的条件下有效释放药物到作用靶点部位的脂质体。其结构特性是用于构建脂质体的磷脂有特定的变相温度（transition temperature, Tc）,在低于Tc时，脂质体保持稳定，药物在脂质体内部不被或被少量释放；达到Tc时，磷脂分子由原来紧密排列的反式构象变为结构疏松的歪扭构象，膜的流动性和通透性增加，使封装的药物以更快的速度释放。

目前，热敏脂质体被广泛作为抗生素及抗肿瘤药物的载体使用；临床应用上，与热敏脂质体配套的热疗已经成为继手术、放疗、化疗、免疫治疗后的第五大肿瘤治疗方法［3］。而其能够与放疗、化疗起到很好的协同治疗作用，并且能够定向靶向释放肿瘤免疫相关药物，加上热休克蛋白在各类肿瘤组织中的普遍存在［4］，其在临床肿瘤治疗中应用广泛，疗效显著。

阳离子脂质体（cationic liposome）

1987年，阳离子脂质体在基因治疗方面可作为新型转染载体的理论被首次提出［5］，它也是继病毒基因转染载体之后，近几年倍受国内外研究者关注的新一类基因转染载体，是最常用、运用最便捷的脂质体。阳离子脂质体有操作方便、转染效率高［6］生物相容性好等特点，目前广泛用于真核细胞的转染。

阳离子脂质体的作用原理主要由带正电荷的和中性辅助的脂类等摩尔混合，形成的阳性电荷的脂质体与带阴性电荷的DNA之间可以有效地形成复合物，复合物可通过内吞作用进入细胞。由于复合物仍带正电荷，可与细胞表面带负电荷的受体结合，有利于被摄入到细胞中。

由于注射外缘脂质体本身就能引起自身的免疫应答，所以其在肿瘤免疫治疗中多次给药所引起的免疫治疗效果被诸多临床医师所采用和认可。有研究表明，阳离子脂质体与非编码DNA形成的复合物（cationic lipid DNA complexes CLDC）可产生抗肿瘤作用：CLDC通过全身或局部注射引起细胞因子的释放、炎性细胞的聚集以及淋巴细胞的活化，从而产生非特异和特异的抗肿瘤免疫反应［7］。

长循环脂质体

脂质体虽然具有生物相容性好等诸多优点，但是当脂质体进入体内后，由于脂质体会受到血浆中的调理素的特异性调理作用，以及网状内皮系统（RES）细胞的非特异性疏水作用，因而易被RES细胞摄取、清除，在血液循环中的半衰期一般仅为30 分钟，主动靶向性和稳定性较差，其应用受到限制。在脂质体表修饰聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）后，得到长循环脂质体（Long circulation liposome，LCL），可以延长脂质体的半衰期并提高其在血液循环中的稳定性、改变其生物学分布，并具有一定靶向性［8］。

除了上面所介绍的几种常见的脂质体外，在生物医学基础研究领域中常用的脂质体还有免疫脂质体、PH敏脂质体等。

2 脂质体载体的优化

虽然作为目前应用较为广泛的非病毒载体，脂质体有操作简便、生物安全性高、重复性好、转染效率较高、细胞毒性较小等优点［9］，但是其给药所引起的动物体及人体脏器毒性的报道却屡见不鲜。这是由于脂质体双分子层中的磷脂多数含有一定量的不饱和脂肪酸，磷脂的氧化程度随磷脂含有不饱和双键的数目和脂肪酸碳链长度增加而增加。磷脂不饱和双键氧化断裂生成的过氧化物、丙二醛、水解产生的脂肪酸等，在体内会产生一定的毒性［10］。

再谈到阳离子脂质体，因其表面带有的强烈的正电荷，与细胞结合时，往往使细胞由于电位差而发生破裂。再加上静脉给药的脂质体90%都首先聚集在肺部，长时间脂质体给药所引起的肺毒性和肺溶血也时有报道。近期，作者将能够增加转染效率的低分子量肝素［11］（负电荷）和阳离子脂质体相耦连，再进行注射，发现其能够成功降低肺溶血的发生而增长小鼠生存期［12］。

脂质体以显著的优势在生物医学基础研究和临床肿瘤药物治疗等方面得到了广泛的应用，研究者们对其作为载体的研究和优化也从未间断，推陈出新。作为已发展了23年的生物材料，脂质体及其给药系统在生物学和医学的领域中贡献非凡，成为人类攻克疾病，特别是恶性肿瘤等人类重大疾病的有力助手和良好媒介。

参考文献

［1］ Zhang Xiaowei，Tian Ling，Wei Yuquan，Nanobiotechnological Gene Transfer Vectors in Gene Therapy，J OF BIOMEDICAL ENGINEERING? 2005（22）

［2］ 张冬青，程怡 2002, 脂质体的研究概况，中药新药与临床药理13（3）:125-128

［3］ 王德猛 2004,肿瘤热疗，试用临床医学 18（2）24-26

［4］ 赵世俊，郭启勇 2004肿瘤热疗研究进展，国外医学临床放射学分册 27（4）:252-255

［6］ 杨硕晔, 陈西敬.阳离子脂质体用做基因传递载体的研究进展［J］ 中国新药杂志, 2010,V19(20): 1866-1870

［7］ 王中瑜，2010阳性脂质体与非编码DNA复合物的抗肿瘤作用，当代医学207（16）24-25

［8］ 马超，匡安仁，2007，长循环脂质体的研究进展及其在核医学中的应用，生物医学工程学杂志24（4）:941-945

［9］ Stuart DD，Allen TM．A new liposomal formulation for antisense oligode―oxynucleotides with small size，hi gh incorporation efficiency and good stability［J］．BiochimBiophysActa，2000，1463：219•229

［10］ 邓益斌，秦爱萍，朱晓莹，王燕菲 2008阳离子脂质体作为基因治疗药物载体在小鼠体内的毒性研究，现代生物医学进展12（8）2238-2240

［11］ AncaDragomir，Lena Hjelte, Lars Hagenfeldt,Godfried M. Roomans，2004,Heparin can improve the viability of transfected cystic fibrosiscell lines in vitro，Life Science 75,2203-2216

篇（8）

【关键词】 动脉血乳酸；重症监护病房；预后评估

DOI：10.14163/ki.11-5547/r.2017.05.026

危重病具有起病急、病情发展快、预后差等特点， 如抢救不及时会导致患者的死亡， 对患者的生命造成严重的威胁[1-4]。有研究表明， 早在20世纪70年代， 血乳酸测定已经作为危重病患者的病情严重程度和预后评估的监测指标来判断患者的死亡危险性[1]。因此， 本次对本院ICU收治的84例危重病患者进行血乳酸测定， 分析危重病患者血乳酸浓度与患者病死率的相关性， 以提高其在临床的应用价值， 现报告如下。

1 资料与方法

1. 1 一般资料 选取 2015年1～12月本院ICU病房收治的84例危重病患者作楸敬蔚难芯慷韵螅 其中男46例， 女38例， 患者年龄最小49岁， 最大93岁， 平均年龄（73.2±6.6）岁；其中感染性休克38例， 呼吸衰竭19例， 心力衰竭17例， 急性肝坏死5例， 严重颅脑损伤4例， 消化道出血并休克1例。

1. 2 方法 患者入住ICU后立即采集动脉血送检， 同时采用 GEM Premier 3500血气分析仪对患者血乳酸浓度进行检测。根据血乳酸检测结果将84例患者分为正常组（血乳酸

1. 3 统计学方法 采用SPSS15.0统计学软件处理数据。计量资料以均数±标准差（ x-±s）表示， 采用t检验；计数资料以率（%）表示， 采用χ2检验。P

2 结果

本次正常组患者33例， 中度增高组患者27例， 高度增高组患者24例。中度增高组和高度增高组患者的血乳酸浓度、病死率均高于正常组， 差异均具有统计学意义（P

3 讨论

乳酸是人体糖代谢的中间产物， 当机体缺氧丙酮酸未及时氧化时， 即还原为乳酸[5-7]。正常状态下， 机体代谢产生的乳酸对体内酸碱度的影响并不大， 但当机体达到高代谢状态（如剧烈的运动）、低氧和组织低灌流（如休克）等时， 乳酸的生成即可加倍， 从而影响了体内的酸碱平衡， 导致高乳酸血症， 严重者可导致酸中毒[2， 8-10]。

本文对入住本院ICU的84例危重病患者的乳酸浓度进行了检测， 结果表明患者进入ICU时， 血乳酸浓度越高， 其病死率也越高。表明动脉血乳酸检测结果是提示危重病患者疾病严重程度的重要指标， 对患者的预后评估具有十分重要的临床价值。

有研究认为ICU患者在不同时间点检测血乳酸具有不同价值， 刚入住ICU乳酸值即升高的患者与病程中出现乳酸升高的患者相比， 其病死率更高；乳酸值持续升高或在治疗过程中突然升高， 则表明患者病情恶化， 其病死率也急剧上升， 但一过性增高对预后无太大影响；乳酸值如果有逐渐下降趋势， 则认为干预治疗有效[3]。

参考文献

[1] 杨菊先， 王旭， 孟颖， 等. 围术期先天性心脏病患儿动脉血乳酸水平的变化及临床意义. 中华实用儿科临床杂志， 2014， 29（11）：821-824.

[2] 童风琴， 姜海峰， 管世江.危重病患者血乳酸测定的临床价值.临床和实验医学杂志， 2009， 8（12）：86-88.

[3] 陈海雁. 急性危重病患者血乳酸（LACT）与血气检测的临床应用. 临床和实验医学杂志， 2007， 6（7）：91.

[4] 浦丽. 动态监测血乳酸水平与危重患者预后的关系. 中国医学工程， 2013（5）：46-47.

[5] 杨洪光， 徐方林， 李峰， 等. 危重患者动脉血乳酸变化与预后的关系. 江西医药， 2012， 47（3）：213-215.

[6] 贺丽， 杨超， 张文田， 等. 血乳酸水平与重症监护病房危重患者预后的关系. 中华全科医学， 2012， 10（5）：731-732.

[7] 黄可强. 血乳酸水平动态监测在ICU患者中的应用价值. 医学综述， 2015， 21（13）：2459-2460.

篇（9）

性早搏(房早)是心房内异位起搏点提前发生的激动。房颤是一种以心房不协调活动而导致的心房机械功能恶化为特征的快速心律失常。两者都是临床上常见的心律失常。房颤的危害主要有：①潜在的血栓栓塞，以脑栓塞为主，致残率高；②恶化心脏功能，如心房丧失泵血作用，心排血量降低；③降低生活质量，由于心室搏动极不匀齐，患者易感觉心慌、乏力等不适。房颤早期治疗疗效尚可，但反复发作后可形成难治性房颤，所以了解房颤诱发的因素和机制有重要意义。

1 房性早搏是心房颤动的始动因素

房颤绝大多数由器质性心脏病引起，极少数无明确病因[1]。人群研究显示，孤立性房颤的发生率占所有房颤的比例不到1.2%。

孙艺红等的研究显示：225次房颤中，210次均由房早诱发；诱发房颤的早搏联律间期较未诱发房颤的早搏联律间期缩短25ms。研究认为相当一部分房颤是由心房内某一特殊的异位起搏点触发的[2]。王兴德等的研究显示：50例患者的290次房颤发作的心电触发因素中，房早占86.2%；触发房颤的房早联律间期比为触发房颤的房早联律间期缩短40ms以上[3]。因此探讨房早诱发的房颤具有重要的临床价值。

2房颤的相关机制分析

房颤是一种多因素共同作用下的病变，其病因主要有①神经内分泌因素（手术、代谢紊乱、药物、酒精等）②心脏结构病变（心肌炎症、心肌肥厚、瓣膜病变、纤维样变等）③肺部疾病（肺心病、肺栓塞等）④其他（遗传等）。

目前，房颤的发生机制倾向于触发机制和维持机制的共同作用。大量的研究支持心房基质异常在维持房颤中的作用[3]。而触发机制在房颤的发生与维持中也起了非常重要作用；房早、房速、房扑等因素均可触发房颤，其中房性早搏是最重要因素之一[4]。房颤前频繁的房早刺激心房，可能导致心房急性电重构，房内传导时间延长，容易折返而始动房颤。

触发房颤的房早联律间期缩短表明心房不应期的延长，这时，心房肌的有效不应期、相对不应期、易颤期都相应延长[5]，房早来的越早，越易落入心房肌的易颤期或落入折返窗口中而增加房早诱发房颤的概率[6]。

房颤发生前的频发房早可能通过刺激心房，使得电活动在心肌中扩布，从而形成折返和微折返而诱发房颤。

3小结

目前我们对房颤的机制认识还非常有限，但临床数据表明，我们可以从房性早搏入手，来预防和治疗早期房颤，从而提高患者的生活质量和生存率。

参考文献

[1] 赵易.心房颤动.心电学杂志,2007,26(2):114-122.

[2] 孙艺红,杨光,胡大一.动态心电图评价阵发性心房颤动的发作特点.生物医学工程与临床,2004,8(1):26-28.

[3] 王兴德,蒋兆华,韩晓勤等.阵发性心房颤动初始节律的动态心电图观察.中华现代内科学杂志,2009,6(5):329-331.

篇（10）

组织胚胎学(265)

神经生物学(268)

生理学(273)

生物化学和分子生物学(278)

中国医学文摘：基础医学 生物物理学(284)

寄生虫学(287)

微生物学(292)

免疫学(296)

病理学(301)

病理生理学(306)

药理学(311)

基础核医学(315)

生物医学工程学(319)

欢迎订阅《中国医学文摘·基础医学》(322)

危重患儿的识别宋国维(1)

基础生命支持樊寻梅(3)

心电监护与除颤刘春峰(6)

血气分析祝益民(7)

机械通气陶建平(10)

气管插管操作常规许峰黄栋(14)

营养支持策略黄瑛(17)

中心静脉置管输液陆铸今(19)

骨髓输液陆铸今(21)

氧疗陆铸今(22)

抗菌药物的合理使用陆权(23)

急诊症状

惊厥张灵恩(25)

昏迷何颜霞(27)

呼吸急促王莹(29)

发绀钱素云郑明琼(32)

便血王宝西(34)

腹痛耿岚岚龚四堂(38)

少尿和无尿沈颖(40)

无

《中国循证儿科杂志》来稿要求(48)

《中国循证儿科杂志》2008年第3卷增刊广告目次(50)

英文版案例分析系列教材《儿科学》出版(52)

《中国循证儿科杂志》论著投稿要求(66)

中国医学文摘：基础医学 《中国循证儿科杂志》综述投稿要求(68)

复旦大学附属儿科医院2008年国家级继续医学教育项目(70)

《胎儿和新生儿脑损伤》出版(81)

《中国循证儿科杂志》图表要求(97)

危重状态救治

重症水电解质紊乱及挤压综合征处理陈贤楠(42)

全身炎症反应综合征和多器官功能障碍综合征的处理朱建幸谢利娟(44)

休克的处理陆国平(47)

新生儿惊厥的处理陈超(49)

急性肝功能衰竭的诊治陆国平(51)

急性肾功能衰竭的处理易著文(53)

急性肺水肿发病机制和临床评估李昌崇单小欧(55)

心力衰竭的诊断和处理黄国英(56)

弥漫性血管内凝血的诊断和治疗张琪王天有(59)

颅内压增高综合征的诊断与处理王晓慧方方(61)

灾难性严重心律失常的救治田宏桂永浩(64)

哮喘持续状态洪建国(67)

贫血唐锁勤(69)

常见急诊的处理

汶川地震对儿童心理的影响与心理救助郑毅(71)

颅脑外伤及颅内出血李昊(73)

腹部外伤处理原则王维林(76)

创伤性气胸贾兵(78)

四肢创伤早期治疗张向鑫马瑞雪(80)

破伤风的诊断和治疗张国成(82)

气性坏疽傅海燕王建设(83)

上呼吸道梗阻孙越峰陈志敏(85)

急性阑尾炎肖现民(86)

引起腹痛的常见外科疾病及处理原则郑珊(88)

消化道出血的诊断和治疗陈洁(90)

外伤后致急性颅内感染邹丽萍(93)

心包填塞刘芳(94)

出血的急救处理金润铭(96)

低血糖症刘丽(98)

高血糖的认识与治疗谷奕中国医学文摘：基础医学 巩纯秀(99)

2009年全国小儿外科学新进展高级研讨会通知(324)

《中国循证儿科杂志》图的具体要求(394)HttP://

第9例早产儿腹胀、呕吐、皮肤黄染沈云琳李敏(396)

中国儿童生存状况：婴幼儿死亡率变化趋势米杰张美仙(325)

超声心动图对胎儿先天性心脏病产前诊断价值的Meta分析余章斌韩树萍郭锡熔(330)

亚低温治疗新生儿缺氧缺血性脑病临床效果的Meta分析孙金峤陈燕琳周文浩(340)

不同疾病状态下新生儿脑组织氧合变化的对照研究刘云峰周丛乐张家洁李志光华王俊怡谢利娟(349)

与食用受三聚氰胺污染配方奶粉相关儿童泌尿系统结石的现况调查李颖杰邱琇高岩钟桴邓颖敏杨华彬邓会英(356)

人乳与早产儿配方乳喂养对早产儿生长的Meta分析冯宗太徐惠玉贲晓明(362)

儿童先天性体动脉-肺动脉瘘4例并文献复习姚瑶申昆玲胡英惠曾津津孙记航冯雪莉(368)

国际小儿肾脏病培训班招募学员通知(374)

CT导向下经皮肺穿刺活检8例并文献复习周名秀张靖陈峥嵘肖伟强邓力(375)

染铅大鼠胎盘一氧化氮、基质金属蛋白酶-9表达与胎盘组织超微结构的相关性马海燕李红王云英李向红张采欣(380)

复旦大学附属儿科医院2008年国家级继续医学教育项目（第二批）(168)

第九次全国小儿肝脏疾病学术会议征文通知(168)

总医院儿内科招收进修医生(176)

复旦大学附属儿科医院举办脑损伤新生儿神经发育跟踪随访和早期干预学习班通知(176)

华中科技大学附属同济医院主办全国儿科遗传代谢、内分泌疾病诊疗新进展学习班(185)

首都医科大学附属北京儿童医院2008年国家级继续医学教育项目(185)

利巴韦林喷雾剂临床研究征文活动(202)

重庆医科大学附属儿童医院2008年国家级继续医学教育项目(207)

广州市妇幼保健中心举办全国小儿免疫性疾病学习班通知(212)

《中国循证儿科杂志》2008年第3卷第3期广告目次(212)

线粒体脑肌病伴乳酸血症和卒中样发作综合征的临床特征及遗传学研究方方马祎楠王晓慧王旭丁昌红金洪肖静(169)

乙型肝炎病毒相关性肾炎药物治疗的Meta分析(177)

小剂量快速法ACTH（1～39）兴奋试验评价肾病综合征患儿肾上腺皮质功能初探张焱黄建萍姚勇肖慧捷陈彦杨霁云丁洁(186)

婴儿肝内胆汁淤积症SLC25A13基因突变分析张绍仁王晓红朱启镕刘丽艳王建设(190)

冠状动脉造影和三磷酸腺苷负荷超声心动图对川崎病冠状动脉损害远期追踪的价值张丽于明华张靖虢艳张明杰苏玲俐刘特长(196)

中国医学文摘：基础医学 川崎病急性期中性粒细胞功能及S100蛋白表达的变化童敏王莹桂永浩王晓川(203)

脑源性神经营养因子对大鼠惊厥性脑损伤的作用及调控因素胡越蒋莉李欣(208)

先天性心脏病病因及流行病学研究进展高燕（综述）黄国英（审校）(213)

篇（11）

【关键词】 小波变换　中医诊断　中医图像处理　中医脉象特征分析

【Abstract】 Wavelet transformation has been developing for many years，as the inheritor and the offspring of traditional Fourier transformation， it resolves several problems which Fourier transformation cannot solve（such as mutative signal and unquiet signal）.The main methods of the Chinese medical diagnosis are observing， smelling， consulting and pulse-taking，especially the observing and pulse-taking. This article give a summarize about the new application of wavelet transformation in Chinese medical observing and pulse-taking， that diagnostic image processing of Chinese medicine（including image enhancement ，noise elimination ，fusion ，coding compression） and pulse signal of Chinese medicine .

【Key words】 wavelet transform; Chinese medical diagnosis; Chinese medical image processing; Chinese medical pulse signal

小波的概念最初是由法国地球物理学家J.Morlet提出，最初是为了更好地分析地震波的特性。经过20余年的发展，目前小波理论在图像处理、医学信号处理、信号分析、语音合成、计算机视觉、数据压缩、大气与海洋波分析、地震信号处理、分形及数字电视等许多领域得到了巨大的发展。在中医诊断方面，小波变换主要具体应用在对中医诊断图像的处理和中医脉象信号处理上，使望诊和切诊更准确，从而大大提高了中医师诊断的准确率，使古老传统的中医通过计算机科学技术这一新的途径发扬光大。

1 基本原理

小波变换是时间（空间）和频率的局部化分析，通过伸缩和平移运算对信号或函数逐步进行多尺度细化的分析，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意一个细节，所以说小波变换有两个特点，即自适应性和数学显微镜性质，能根据对象调整各项参数和调焦。

2 小波变换对中医诊断图像的处理

小波变换对中医诊断图像中的处理和对西医诊断图像中的处理大体相同，都是利用小波变换的特点使得医学诊断图像更有利于识别病征［1］，具体作用主要表现为以下几个方面。

2．1 中医诊断图像增强 在中医诊断图像中，图像会难免有对比度差或者图像边缘模糊一系列不利于诊断的因素，对于中医师的准确诊断有不少的障碍。传统的图像增强的方法往往基于像素灰度变换的空间域增强和基于滤波操作的频率域增强来达到图像增强的目的，这样会或多或少产生图像的局部失真和噪声增强。小波变换刚好弥补了这一缺点，即在不改变图像的精确度的情况下，对图像的轮廓进行一种补偿式的增强，使得中医师在对诊断图像进行分析诊断时，更好的把握病人的病情，基于小波变换的医学图像增强的方法有很多，其中李清顺等［2］分析了采用分形增强的方法，在分形增强后又采用了小波增强图像的方法，使图像边缘轮廓增强，达到了更好的视觉效果，并且避免了单纯采用小波增强方法会使图像噪声也增强的不足。侯艳芹等［3］分析了将尺度系数和小波系数进行不同的处理，分别利用两步提升增强法对小波变换后的图像低频信息进行增强和软域值算法对小波变换后的图像高频信息先进行去噪， 然后再增强，最后把这两部分综合起来进行小波反变换得到图像的一种新的方法。王修信等［4］提出将超声医学图像投影到小波变换域，然后利用软阈值技术方法进行降噪处理最后使用非线性增强技术提高图像对比度。处理结果有效地去除原图像的斑点噪声，使图像中较模糊、对比度差的细节得到增强，优于传统的直方图均衡增强方法。武杰等［5］在基于小波变换的医学图像增强方法中，分析比较了3种基于小波变换的医学图像增强方法，得出小波变换避免了窗口滤波运算，在变换域中更加灵活，更加有效，得到的处理图像层次感更分明，增强效果更明显，更有利于医师做出及时准确的判断。综上所述，通过小波变换能够使中医诊断图像更为准确的反映病人的身体各项机能，使中医师根据中医诊断图像做出更精确的判断。

2.2 中医诊断图像去噪 在中医师进行诊断的过程中，所得到的图像难免会混入噪声，使图像的信噪比下降，提高了中医师对中医诊断图像分析的难度，对中医师的正确诊断有诸多不利的影响，降低中医师诊断的准确率。对于医学图像处理的传统去噪方法主要有：邻域平均法、多幅图像平均法、中值滤波等。小波变换在此基础上更进一步提高了图像的信噪比，张昌林等［6］概括提出了一种改进的基于小波变换尺度间相关性的去噪方法，小波变换对整个图像变换从时域变换到频域，然后再量化、编码、输出，这样就保留图像的精细信息，满足中医疾病诊断图像的要求。对诊断图像进行去噪处理和方法二维小波变换大大提高了中医师对图像的准确率，可以检测出患者病患的轮廓线，从而有助于提高中医师对各种疾病的诊断准确率。陶玲等［7］分析了医学图像的噪声主要分布在图像的高频成分上，对小波分解的高频系数作处理来达到去噪的目的。二维小波变换在当高频噪声含量较高时，可以采取低频滤波法；当高频噪声含量不高时，可采用小波阈值化去噪法对小波变换域的系数进行筛选。郭敏等［8］分析提出了一种基于小波分析理论的医学超声图像噪声的综合抑制方法，首先对医学超声图像进行对数变换，将乘性噪声变成加性噪声;然后进行多尺度小波变换，将图像分解成一系列不同尺度上的小波系数，对变换后不同尺度的高频子图像进行非线性小波软阈值处理，阈值处理后的高频子图像进行增强;最后，经小波逆变换和指数变换恢复去噪后图像。结果证明该方法可有效保留细节信号，极大限度地去除斑纹噪声。这些文献均证明了基于小波变换不仅可以去除残留的噪声，而且去噪后获得的图像更加清晰，这样一种方法运用在中医诊断图像上，使中医疾病诊断图像有很好的视觉效果，消除噪声带来的不利影响，提高中医师诊断的准确率。

2.3 中医诊断图像融合 图像融合在医学方面的应用是通过对多幅图像的冗余信息和互补信息进行处理， 将不同模态图像的信息综合起来，集中到一幅图像中表达， 为医生提供更加有效的诊断信息。这种方法在西医诊断中应用广泛 （如CT、MRI、PET等），为临床诊断和治疗提供了不同模态的图像。同样我们也可以将此方法运用到中医的中医诊断图像中。唐晶磊等［9］提出了一种基于小波变换的医学图像融合方法，而且证明基于小波变换的图像融合效果非常好。对图像进行小波分解后， 形成了不同频率分辨率的细节信息， 针对不同频带子图像的小波系数进行组合， 形成融合图像的小波系数。融合后的图像保留了原始图像的纹理和边缘特征， 消除了图像的块状伪影， 有效地将图像所提供的信息融合在一起， 图像的主观视觉质量有明显的提高。陶观群等［10］分析了基于小波变换的医学图像融合方法不仅可用于 CT图像上观察到的骨组织结构和MR图像上对照软组织信息的融合，而且还用于来源于CT或MR图像的解剖信息与来源于PET或SPECT图像的功能信息融合。在外科手术导航系统中，将手术前所得的 CT和MR的病灶三维图像与手术中所得到的实时X荧光图像或超声图像进行融合，有利于实时地指导和观察，确保手术顺利准确地进行。

2.4 中医诊断图像数据压缩 中医诊断图像经过小波变换后生成的小波图像的数据总量与原图像的数据量相等，即小波变换本身并不具有压缩功能。之所以将它用于中医诊断图像压缩，是因为生成的小波图像具有与原图像不同的特性，表现在图像的能量主要集中于低频部分，而水平、垂直和对角线部分的能量则较少。汤乐民等［11］证明了小波变换非常适合于医学图像压缩编码等医学图像的处理。樊华等［12］也提出建立在小波分析基础上的心电信号准无损压缩算法是可行的。小波分析的优点是重建后的信号同原始信号相比几乎没有损耗；而且由于小波只需分解一层还具有算法简单和运算速度快的特点。该方法不仅可用于心电信号压缩方面，而且当所采集的信号其数据变化范围较大时，也可应用基于小波分析的准无损压缩算法来进行压缩。

3 小波变换在中医脉象信号特征分析中的应用

脉诊是中医诊察疾病的重要手段，脉象反映的是人体的生理与病理信息，脉象信号具有随机性和非线性等特点。由于小波变换有“数学显微镜”这一特性和良好的时-频局域化性质，我们可以通过小波变换这一方法对脉象信号进行处理。谢家宇等［13］应用连续小波变换分析了15例海洛因吸毒者和15例正常人的脉象信号，提取了吸毒者脉象信号中的异常信息，为戒毒治疗的评估与改进提供客观依据。研究结果表明，连续小波变换是处理脉象信号的有效方法。岳沛平等［14］分析了小波变换对脉象信号处理的另一种具体方法，即先将脉象信号消噪，利用小波变换具有良好的时-频局部化的能力和对非平稳信号突变点的检测能力，对脉象信号同时进行时域、频域特征值的提取和分析，然后对脉象信号的特征值采用不同尺度的分析，在信号的不同部位得到最佳时域分辨率和频域分辨率，此外再提取脉象在不同时间尺度上的能量这一表征脉象的新的特征值。结果表明小波变换有助于提高系统对不同脉象的识别能力，尤其是对相兼脉的辨识。

4 总结

小波变换这一技术在近几年发展迅速，在各行各业都有着巨大的发展前景，在中医诊断这一领域内不断有所突破，然而中医古老悠远且博大精深，相信这一领域还有很大的发展空间。小波变换在中医诊断中的应用发展可以借鉴小波变换在西医诊断运用中的成功经验，这样有利用将小波变换这一现代化技术更好的辅助中医诊断，推动中医的积极发展，小波变换也必将对于未来中医的远程医疗、中医医院信息化（HIS、PACS）、中医电子健康工程项目（E-HEALTH）等中医诊断与现代化技术相结合的诊疗方案的开发有着积极促进作用。

【参考文献】

1 李莹.小波变换在医学图像处理上的应用.计算机工程与设计，2006，27（7）：1279-1280.

2 李清顺，杨定楚，秦前清.基于分形小波变换的医学图像增强.计算机工程与设计，2005，26（3）：807-809.

3 侯艳芹，李均利，魏平，等.一种基于二维离散小波变换的医学图像增强算法.计算机工程与应用，2006，7：227-228.

4 王修信，胡维平，梁冬冬，等.基于小波分析的超声医学图像非线性增强.计算机工程与应用，2005，18（8）：197-199.

5 武杰，聂生东，黄勇，等.基于小波变换的医学图像增强方法的比较分析.生物医学工程研究，2005，24（2）：67-69.

6 张昌林，高红艳，侯玉，等.小波变换在中医诊断图像中去噪处理的应用.上海中医药大学学报，2006，20（4）：70-72.

7 陶玲，王惠南，颜廷勇.二维小波变换及其在医学图像处理中的应用.南京航空航天大学学报，2004，36（3）：373-377.

8 郭敏，马远良，朱霆.基于小波变换的医学超声图像去噪及增强方法.中国医学影像技术，2006，22（9）：1435-1437.

9 唐晶磊，何东健，赵文文，等.小波变换在医学图像融合中的应用.医学信息，2007，20（1）：1-3.

10 陶观群，李大鹏，陆光华.小波分析方法在医学图像融合中的应用.西安电子科技大学学报（自然科学版），2004， 31（1）：82-86.

11 汤乐民，李敏.医学图像压缩中的小波变换技术.南通医学院学报，2003，23（4）：503-505.