理工科院校《生物医用材料学》课程教学思考与探索

王富平 陈忠敏

摘 要：理工科院校依托各自的各种办学优势，创办的生物医学工程专业具有特色鲜明的医疗器械方向，其课程学习以电子科学与技术类为主，生物、医学课程少，加之大多本科生学习忽视生物、医学知识的现实情况，提出在生物医用材料学课程教学内容中，增加少量临床病理知识和用生物医用材料学的知识解剖医疗器械组件材质，以此提高学生对该课程的兴趣及该课程教学质量，增强该专业学生的综合素质。

关键词：理工科院校 生物医用材料学 课程教学 临床病理性检查 医疗器械组件材质

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：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，国内大约有六、七十所大学设立生物医学工程专业，其中大多数是综合或理工科大学，医学院校仅十几所，各个高校依托各自的各种办学优势，以创办出有自己鲜明特色的生物医学工程专业[1]。作为理工科高校，医疗器械成为了生物医学工程专业的主要方向，主干课程包括电路及模拟电子技术、数字电子技术、医用电力电子技术、单片机原理及应用、医学图象处理、医学信号处理、生物医学传感器，基础医学、生物医学化学、生物医用材料等，该专业学生较明显投入大量的时间和精力于电路、信号、软件等课程，但在《生物医用材料学》课程学习中表现出明显不重视，更有甚者认为该课程与医疗器械方向相差甚远，导致该课程教学中，学生兴趣不高，学习效果差，为了改变此现状，与同组老师进行了相关教学经验探讨，查阅其他老师教学经验总结[2-3]，均是需要从教学内容、教学策略等方面着手，提出了紧跟学科发展前沿，优化课程教学内容、改善教学策略及方法、加强实验教学、加强自主学习能力等等。这些前人总结对本课程教学过程教学起到了重要的指导意义，在此基础上，通过对该课程教学实际情况思考，提出从教学内容上，采取增加少量临床病理知识和用生物医用材料学的知识解剖医疗器械组件材质两种模式，这也符合了生物医用材料交叉学科的特点，交叉学习[4]。并通过两年时间，确有提高该课程教学质量。

1 增加少量临床病理知识

医疗器械是指直接或者间接用于人体的仪器、设备、器具、体外诊断试剂及校準物、材料以及其他类似或者相关的物品，包括所需要的计算机软件。效用主要通过物理等方式获得，不是通过药理学、免疫学或者代谢的方式获得，或者虽然有这些方式参与但是只起辅助作用。目的是疾病的诊断、预防、监护、治疗或者缓解；损伤的诊断、监护、治疗、缓解或者功能补偿；生理结构或者生理过程的检验、替代、调节或者支持；生命的支持或者维持；妊娠控制；通过对来自人体的样本进行检查，为医疗或者诊断目的提供信息。而在此过程中，涉及大量的医用耗材，均属于生物医用材料的范畴，同时涉及大量的临床病例知识，而理工院校同时具备生物，医学，材料，医疗器械类知识的人才匮乏，相应课程设置较少，学生医学方面知识薄弱，在讲解相关知识时需要补充少量的临床病例知识。

如：慢性肾衰竭是指各种肾脏病导致肾脏功能渐进性不可逆性减退，直至功能丧失所出现的一系列症状和代谢紊乱所组成的临床综合征，即尿毒症。尿毒症以代谢性酸中毒和水、电解质平衡紊乱，蛋白质、糖类、脂肪和维生素的代谢紊乱等，血液检查以尿素氮，肌酐为主，尿素氮与二乙酰反应，缩合生成红色的二嗪衍生物，肌酐与苦味酸反应生成红色复合物，二者通过光电二极管在特定波长下检查其吸光度值，即可得到相应的含量。

血管疾病主要指动脉粥样硬化、炎症性血管疾病、功能性血管疾病、血管的真性肿瘤性疾病等。其中以动脉粥样硬化最为常见。动脉粥样硬化是一组动脉硬化的血管病中常见的最重要的一种，其特点是受累动脉病变从内膜开始。一般先有脂质和复合糖类积聚、出血及血栓形成，纤维组织增生及钙质沉着，并有动脉中层的逐渐蜕变和钙化，病变常累及弹性及大中等肌性动脉，一旦发展到足以阻塞动脉腔，则该动脉所供应的组织或器官将缺血或坏死。在正常情况下，血管跟周围软组织密度相近，导致CT等不能清晰检查，因此，可以通过显影剂在X光下所显示的影像来诊断血管病变。随着介入放射学的发展，血管造影已经成为临床的一种重要的诊断方法，尤其在介入治疗中起着不可替代的作用。血管造影在头颈部及中枢神经系统疾病、心脏大血管疾病、及肿瘤和外周血管疾病的诊断和治疗中都发挥着重要作用。常用的造影剂有碘普罗胺注射液和含碘类造影剂，其中含碘类造影剂注入体内都有可能产生过敏反应，症状严重程度不一，重症可致命。

原发性肝癌，是我国常见恶性肿瘤之一。死亡率高，在恶性肿瘤中排列第三位。原发性肝癌的病因和发病机制尚未确定。目前认为与肝硬化、病毒性肝炎以及黄曲霉素等化学致癌物质和环境因素有关。甲胎蛋白是诊断原发性肝癌的特异性肿瘤标志物，具有确立诊断、早期诊断、鉴别诊断的作用。目前常用化学发光法、酶标法、酶标电泳法、放射免疫法检测。

通过临床病理知识的学习，可以明确相关检测仪器的检测目标，检测方法，检测原理，其中涉及的相关试剂既属于检测试剂范畴，同时又是医疗器械必不可少的部分，可以使学生在在学习生物材料的同时，与自己学的医疗器械相关知识重组，从而提高本课程的学习质量。

2 用生物医用材料学的知识解剖医疗器械组件材质

除了用来检查，还有很多医疗器械属于治疗类的，如心脏起搏器，人工心脏，人工耳蜗，血液透析机等，其部分材质必须达到生物医用材料的要求，因此可以通过用生物医用材料的知识分析（见图1）。

如：心脏起搏器可以有效治疗严重的心跳慢、心脏收缩无力、心跳骤停等心脏疾病，人工心脏起搏系统主要包括两部分：脉冲发生器和电极导线。常将脉冲发生器单独称为起搏器。起搏系统除了上述起搏功能外，尚具有将心脏自身心电活动回传至脉冲发生器的感知功能。起搏器主要由电源（亦即电池，现在主要使用锂-碘电池）和电子线路过程，能产生和输出电脉冲。电极导线是外有绝缘层包裹的导電金属线，其功能是将起搏器的电脉冲传递到心脏，并将心脏的腔内心电图传输到起搏器的感知线路。导管电极需要长期起搏，因此需用生物相容性好、韧性好、抗老化、耐腐蚀的材料制成，电极导线通常采用爱尔近合金（Elgiloy）或用镍铬钴钼合金丝绕成螺旋管，导线的外层绝缘材料都选用高纯硅橡胶或医用聚氨酯，电极头的材料以表面活化各向同性低温热解碳或铂为优。

胶囊内镜全称为“智能胶囊消化道内镜系统”，又称“医用无线内镜”。原理是受检者通过口服内置摄像与信号传输装置的智能胶囊，借助消化道蠕动使之在消化道内运动并拍摄图像，医生利用体外的图像记录仪和影像工作站，了解受检者的整个消化道情况，从而对其病情做出诊断。典型的胶囊内镜由七部分组成，透明外壳、光源、成像元件、传感器、电池、发射模块和天线组成。其外壳材料会与人体消化道粘膜接触，并进入胃肠，胶襄外壳采用耐腐蚀医用高分子材料，对人体无毒、无刺激性，能够安全排出外。

血液透析机是治疗尿毒症的一个重要仪器，血液透析是将血液抽出体外，经过血液透析机的渗透膜，清除血液中的新陈代谢废物和杂质后，再将已净化的血液输送回体内。首先输血管道必须符合生物医用材料的安全性要求，另外血液透析膜的材质及特性直接决定了血液透析机的治疗效果，要求膜材料具有扩散对流特性、血液相容性、黏附特性、稳定的物理特性等，膜孔径在1μm以下的有机高聚物的均质膜，是一类不带电荷的多孔膜，目前主要用于透析机的纤维素渗析膜常用的制备材料有铜氨法再生纤维素、醋酸纤维素、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，以及现在膜设计的非对称结构的原理。

这种通过分析医疗器械原理，各部分材质，生物医用材料的要求，材料特性，以及相关生物医用材料的学习，既有利于学生掌握相关生物医用材料的特性，生物学功能，以及应用领域，又可以将知识与医疗器械相结合，构建学生相关知识，进而提高本课程教学质量。

3 结语

针对理工院校生物医学工程专业侧重医疗器械方向，学生易忽视生物、医学知识的现实情况，通过在生物医用材料学课程教学内容中，增加少量临床病理知识和用生物医用材料学的知识解剖医疗器械组件材质，以助于学生掌握生物医用材料相关知识，并与其所学医疗器械相关知识进行知识重构，将交叉型的生物医用材料知识交叉性的学习，交叉性的应用，以此提高学生对本课程的兴趣，及该课程教学质量，增强该专业学生的综合素质。

参考文献

[1] 刘元东.生物材料学教学实践与心得[J].科学·自然，2012（8）：173.

[2] 王建方，邢欣，吴文健，等.生物材料学课程的设置与改革思考[J].高等教育研究学报，2011，34（1）：95-97.

[3] 丁锐，薛绍礼，夏觅真，等.生物材料课程教学实践的探讨[J].科技创新导报，2013（27）：117-118.

[4] 周来生.现代生物材料的核心——交叉融会的生物医学科学与材料科学—— 生物材料和组织工程学发展的新起点[J].科学中国人，2005（1）：26.