理工科院校《生物醫用材料學》課程教學思考與探索

王富平 陳忠敏

摘 要：理工科院校依托各自的各種辦學優勢，創辦的生物醫學工程專業具有特色鮮明的醫療器械方向，其課程學習以電子科學與技術類為主，生物、醫學課程少，加之大多本科生學習忽視生物、醫學知識的現實情況，提出在生物醫用材料學課程教學內容中，增加少量臨床病理知識和用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質，以此提高學生對該課程的興趣及該課程教學質量，增強該專業學生的綜合素質。

關鍵詞：理工科院校 生物醫用材料學 課程教學 臨床病理性檢查 醫療器械組件材質

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0143-02

Thinking and Exploration on the Course Teaching of Biomedical Materials Science in Science and Engineering Colleges

Wang Fuping Chen Zhongmin

（College of Pharmacy and Bioengineering，Chongqing University of Technology，Chongqing，400054，China）

Abstract：Biomedical engineering is set up in science and engineering college relying on their various advantages，medical instrument is the profession feature.The main part of courses is electronic science and technology， biology and medical courses are few and neglected by most of the undergraduates.Therefore，in order to promote students learning interest，and improve the quality of this course，enhance the studentscomprehensive quality， put forward a teaching method， which involve adding a few of clinical pathological examination and studying the materials of medical equipment with the knowledge of the biomedical materials.This teaching method left a deep influence on the students.

Key Words：Science and engineering college；Biomedical materials； Course teaching； Clinical patholog； Materials of medical equipment

目前，國內大約有六、七十所大學設立生物醫學工程專業，其中大多數是綜合或理工科大學，醫學院校僅十幾所，各個高校依托各自的各種辦學優勢，以創辦出有自己鮮明特色的生物醫學工程專業[1]。作為理工科高校，醫療器械成為了生物醫學工程專業的主要方向，主干課程包括電路及模擬電子技術、數字電子技術、醫用電力電子技術、單片機原理及應用、醫學圖象處理、醫學信號處理、生物醫學傳感器，基礎醫學、生物醫學化學、生物醫用材料等，該專業學生較明顯投入大量的時間和精力于電路、信號、軟件等課程，但在《生物醫用材料學》課程學習中表現出明顯不重視，更有甚者認為該課程與醫療器械方向相差甚遠，導致該課程教學中，學生興趣不高，學習效果差，為了改變此現狀，與同組老師進行了相關教學經驗探討，查閱其他老師教學經驗總結[2-3]，均是需要從教學內容、教學策略等方面著手，提出了緊跟學科發展前沿，優化課程教學內容、改善教學策略及方法、加強實驗教學、加強自主學習能力等等。這些前人總結對本課程教學過程教學起到了重要的指導意義，在此基礎上，通過對該課程教學實際情況思考，提出從教學內容上，采取增加少量臨床病理知識和用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質兩種模式，這也符合了生物醫用材料交叉學科的特點，交叉學習[4]。并通過兩年時間，確有提高該課程教學質量。

1 增加少量臨床病理知識

醫療器械是指直接或者間接用于人體的儀器、設備、器具、體外診斷試劑及校準物、材料以及其他類似或者相關的物品，包括所需要的計算機軟件。效用主要通過物理等方式獲得，不是通過藥理學、免疫學或者代謝的方式獲得，或者雖然有這些方式參與但是只起輔助作用。目的是疾病的診斷、預防、監護、治療或者緩解；損傷的診斷、監護、治療、緩解或者功能補償；生理結構或者生理過程的檢驗、替代、調節或者支持；生命的支持或者維持；妊娠控制；通過對來自人體的樣本進行檢查，為醫療或者診斷目的提供信息。而在此過程中，涉及大量的醫用耗材，均屬于生物醫用材料的范疇，同時涉及大量的臨床病例知識，而理工院校同時具備生物，醫學，材料，醫療器械類知識的人才匱乏，相應課程設置較少，學生醫學方面知識薄弱，在講解相關知識時需要補充少量的臨床病例知識。

如：慢性腎衰竭是指各種腎臟病導致腎臟功能漸進性不可逆性減退，直至功能喪失所出現的一系列癥狀和代謝紊亂所組成的臨床綜合征，即尿毒癥。尿毒癥以代謝性酸中毒和水、電解質平衡紊亂，蛋白質、糖類、脂肪和維生素的代謝紊亂等，血液檢查以尿素氮，肌酐為主，尿素氮與二乙酰反應，縮合生成紅色的二嗪衍生物，肌酐與苦味酸反應生成紅色復合物，二者通過光電二極管在特定波長下檢查其吸光度值，即可得到相應的含量。

血管疾病主要指動脈粥樣硬化、炎癥性血管疾病、功能性血管疾病、血管的真性腫瘤性疾病等。其中以動脈粥樣硬化最為常見。動脈粥樣硬化是一組動脈硬化的血管病中常見的最重要的一種，其特點是受累動脈病變從內膜開始。一般先有脂質和復合糖類積聚、出血及血栓形成，纖維組織增生及鈣質沉著，并有動脈中層的逐漸蛻變和鈣化，病變常累及彈性及大中等肌性動脈，一旦發展到足以阻塞動脈腔，則該動脈所供應的組織或器官將缺血或壞死。在正常情況下，血管跟周圍軟組織密度相近，導致CT等不能清晰檢查，因此，可以通過顯影劑在X光下所顯示的影像來診斷血管病變。隨著介入放射學的發展，血管造影已經成為臨床的一種重要的診斷方法，尤其在介入治療中起著不可替代的作用。血管造影在頭頸部及中樞神經系統疾病、心臟大血管疾病、及腫瘤和外周血管疾病的診斷和治療中都發揮著重要作用。常用的造影劑有碘普羅胺注射液和含碘類造影劑，其中含碘類造影劑注入體內都有可能產生過敏反應，癥狀嚴重程度不一，重癥可致命。

原發性肝癌，是我國常見惡性腫瘤之一。死亡率高，在惡性腫瘤中排列第三位。原發性肝癌的病因和發病機制尚未確定。目前認為與肝硬化、病毒性肝炎以及黃曲霉素等化學致癌物質和環境因素有關。甲胎蛋白是診斷原發性肝癌的特異性腫瘤標志物，具有確立診斷、早期診斷、鑒別診斷的作用。目前常用化學發光法、酶標法、酶標電泳法、放射免疫法檢測。

通過臨床病理知識的學習，可以明確相關檢測儀器的檢測目標，檢測方法，檢測原理，其中涉及的相關試劑既屬于檢測試劑范疇，同時又是醫療器械必不可少的部分，可以使學生在在學習生物材料的同時，與自己學的醫療器械相關知識重組，從而提高本課程的學習質量。

2 用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質

除了用來檢查，還有很多醫療器械屬于治療類的，如心臟起搏器，人工心臟，人工耳蝸，血液透析機等，其部分材質必須達到生物醫用材料的要求，因此可以通過用生物醫用材料的知識分析（見圖1）。

如：心臟起搏器可以有效治療嚴重的心跳慢、心臟收縮無力、心跳驟停等心臟疾病，人工心臟起搏系統主要包括兩部分：脈沖發生器和電極導線。常將脈沖發生器單獨稱為起搏器。起搏系統除了上述起搏功能外，尚具有將心臟自身心電活動回傳至脈沖發生器的感知功能。起搏器主要由電源（亦即電池，現在主要使用鋰-碘電池）和電子線路過程，能產生和輸出電脈沖。電極導線是外有絕緣層包裹的導電金屬線，其功能是將起搏器的電脈沖傳遞到心臟，并將心臟的腔內心電圖傳輸到起搏器的感知線路。導管電極需要長期起搏，因此需用生物相容性好、韌性好、抗老化、耐腐蝕的材料制成，電極導線通常采用愛爾近合金（Elgiloy）或用鎳鉻鈷鉬合金絲繞成螺旋管，導線的外層絕緣材料都選用高純硅橡膠或醫用聚氨酯，電極頭的材料以表面活化各向同性低溫熱解碳或鉑為優。

膠囊內鏡全稱為“智能膠囊消化道內鏡系統”，又稱“醫用無線內鏡”。原理是受檢者通過口服內置攝像與信號傳輸裝置的智能膠囊，借助消化道蠕動使之在消化道內運動并拍攝圖像，醫生利用體外的圖像記錄儀和影像工作站，了解受檢者的整個消化道情況，從而對其病情做出診斷。典型的膠囊內鏡由七部分組成，透明外殼、光源、成像元件、傳感器、電池、發射模塊和天線組成。其外殼材料會與人體消化道粘膜接觸，并進入胃腸，膠襄外殼采用耐腐蝕醫用高分子材料，對人體無毒、無刺激性，能夠安全排出外。

血液透析機是治療尿毒癥的一個重要儀器，血液透析是將血液抽出體外，經過血液透析機的滲透膜，清除血液中的新陳代謝廢物和雜質后，再將已凈化的血液輸送回體內。首先輸血管道必須符合生物醫用材料的安全性要求，另外血液透析膜的材質及特性直接決定了血液透析機的治療效果，要求膜材料具有擴散對流特性、血液相容性、黏附特性、穩定的物理特性等，膜孔徑在1μm以下的有機高聚物的均質膜，是一類不帶電荷的多孔膜，目前主要用于透析機的纖維素滲析膜常用的制備材料有銅氨法再生纖維素、醋酸纖維素、聚丙烯晴、乙烯-乙烯醇共聚物以及聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜、聚丙烯酰胺等，以及現在膜設計的非對稱結構的原理。

這種通過分析醫療器械原理，各部分材質，生物醫用材料的要求，材料特性，以及相關生物醫用材料的學習，既有利于學生掌握相關生物醫用材料的特性，生物學功能，以及應用領域，又可以將知識與醫療器械相結合，構建學生相關知識，進而提高本課程教學質量。

3 結語

針對理工院校生物醫學工程專業側重醫療器械方向，學生易忽視生物、醫學知識的現實情況，通過在生物醫用材料學課程教學內容中，增加少量臨床病理知識和用生物醫用材料學的知識解剖醫療器械組件材質，以助于學生掌握生物醫用材料相關知識，并與其所學醫療器械相關知識進行知識重構，將交叉型的生物醫用材料知識交叉性的學習，交叉性的應用，以此提高學生對本課程的興趣，及該課程教學質量，增強該專業學生的綜合素質。

參考文獻

[1] 劉元東.生物材料學教學實踐與心得[J].科學·自然，2012（8）：173.

[2] 王建方，邢欣，吳文健，等.生物材料學課程的設置與改革思考[J].高等教育研究學報，2011，34（1）：95-97.

[3] 丁銳，薛紹禮，夏覓真，等.生物材料課程教學實踐的探討[J].科技創新導報，2013（27）：117-118.

[4] 周來生.現代生物材料的核心——交叉融會的生物醫學科學與材料科學—— 生物材料和組織工程學發展的新起點[J].科學中國人，2005（1）：26.