医学在图像中的应用
医学在图像中的应用
李金妍
摘要：文章介绍了医学图像处理的基本技术，对图像分割、图像拼接、伪彩色处理和纹理分析技术进行了综述。医学治疗在医学图象处理技术的帮助下，对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高
关键字：医学图像处理；图像分割；图像拼接；伪彩色处理；纹理分析
中国分类号：TP317.4
In the application of medical image
Abstract:the article introduces the basic technology of medical image processing, image segmentation, image mosaicing, false color processing and texture analysis technique was reviewed in this paper. Medical treatment in medical image processing with the help of technology, the lesion site inside human body of more directly, more clear observation, diagnose rate is also higher．
Key word: Medical Image Processing ; image segmentation ; image mosaicing ;
for color processing ; texture analysis
医学在图像中的应用
１引言
随着科技的进步，多学科交叉和融合已成为现代科学发展的突出特色和重要途径。自从显微镜问世以来，对医学图像的分析已成为医学研究中的重要方法，特别是电脑技术的发展以及X- CT、MRI、PET、SPECT 等新型成像技术和设备的出现，使得医学图像处理技术对医学科研及临床实践的作用和影响日益增大，其结果使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高。医学图像处理的基本技术主要是对图像分割、图像配准、图像融合、伪彩色处理和图像的纹理分析。计算机和医学图像处理技术作为这些成像技术的发展基础，带动着现代医学诊断正产生着深刻的变革。各种新的医学成像方法的临床应用，使医学诊断和治疗技术取得了很大的进展，同时将各种成像技术得到的信息进行互补，也为临床诊断及生物医学研究提供了有力的科学依据。因此，医学图像处理技术一直受到国内外有关专家的高度重视。
２图像分割技术
医学图像分割就是研究如何针对各种图像快速帮助医生将感兴趣的物体（病变组织等）提取出来，帮助医生能够对病变组织进行定性及定量的分析，从而提高医生诊断的准确性和科学性，从而在此基础上进行诸如病理学、病变组织的三维重建等一系列的后续研究工作成为可能[1]。因此，医学图像分割是一个非常基础的工作，但又是极其重要的研究领域。基于特定理论的图像分割方法具有严密的理论基础，能够更好地对图像进行分割处理，无论在运算速度还是分割精度方面与传统的图像分割方法相比都具有明显的优势。
2.1窄带法
窄带法由Adalsteinsson，Sethian [2－3]等提出，该方法的基本思想是：通过仅演化水平集附
近的很窄的带状区域水平集的函数值，也就是说只在这个带状区域中求解偏微分方程，从而达到减少计算量的目的。但是也存在如下问题：零水平集的位置在经过几次的迭代之后可能超出窄带的范围，需要把水平集函数重新初始化为符号距离函数。董建园[4]等提出一种基于策略演化水平集的图像分割方法，该方法不需要计算符号距离函数和偏微分方程，水平集演化过程中避免了重新初始化水平集函数。这种方法特点主要有：
（1）通过直接计算能量函数来确定水平集的更新，而不是使用传统的求解偏微分方程的方法。（2）通过内外轮廓曲线上点的转换，使得曲线或者曲面进行扩展和收缩从而不需要扫描整个图像，也不同于一般的窄带法。
（3）该方法在一定程度上绕开了水平集方法图像分割的瓶颈，把问题的解决建立在新旧能量函数之差的计算上。但是该方法只能适用于分割单个目标，对多个目标分割则优势不明显。
2.2快速推进发
基于传统水平集运算量大的缺陷，Sethian 等提出了快速推进法（fast marching）能够极大提高运算速度[5]。该方法是通过求解Eikonal方程得到稳定解[6]。速度函数的设定能够使得
零水平集演化在目标边界处停止，因此速度函数的选择成为影响图像分割质量的关键因素。快速推进法的不足之处在于：该方法的速度项和停止准则的选取没有充分考虑图像的全域信息，在图像灰度比较接近、图像边缘模糊的地方，分割效果不太理想。李鑫宇[7]等将水平集方法和快速推进法相结合，充分利用了水平集与快速推进法各自的优势，在提高分割准确性的同时运算量也得到降低。
2.3快速扫描法
Zhao[6]等人提出利用快速扫描方法（fast sweeping method）来对Eikonal方程进行求以及符号距离函数（SDF）的计算。该方法的显著特点就是将计算的复杂程度由O（NlogN）降到O（N），其中N 为像素点个数。但快速扫描法对计算域有比较高的要求，在窄带水平集方法
的应用中效果不是很理想。柳周[8]等将快速扫描法与窄带水平集法相结合，通过定义一种特殊的窄带和数据结构，对传统的扫描方法进行了改进，实验证明，该方法可以节省约一半的计算量。
2.4模糊连接法
其基本思想是：通过将图像中具有相似性的像素集合起来构成一个区域，区域中每两个相邻像素连成一条边，该边隶属于感兴趣对象的程度可以用0~1之间的数值来表示[9]。表示这条边隶属于感兴趣区域大小的数值即是模糊连接度。通过将像素划分到与其模糊连接度最高的目标区域中，从而完成图像分割。杨玲等[9]采用模糊连接法对牙齿进行分割，克服了牙齿边界的模糊性，分割结果表明该方法能够有效地分割出单科牙齿，克服了畸形牙齿难以分割的问题。
2.5 模糊阈值分割方法
模糊阈值法由S.K.Pal[10]等于1983 年提出，使用模糊数学来对灰度图像进行描述，定性地讨论了隶属函数窗宽对阈值选取的影响，图像分割的模糊阈值是通过对模糊率以及模糊熵的计算来选择的。Murthy[11－12]等又指出，阈值的选择不但与隶属函数窗宽有关，而且与隶属函数的分布特性有关。该方法中的阈值的确定依赖于隶属函数的选择，在隶属函数选定之后，阈值的选取则取决于隶属函数窗宽[13]。针对模糊阈值的选择问题，学者们做了大量的研究工作：汤春明等[14]采用基于最大信息熵的模糊阈值分割方法来寻找模糊分割中的最佳阈值，在对神经元干细胞序列图像中分裂细胞精细分割处理中，该方法能够较好地保留细胞形状特征，能够对微小目标精细分割。模糊集分割技术与其他分割技术相结合来进行医学图像处理，这是模糊集理论在医学图像处理中的一个应用趋势。毕峰[15]等提出一种基于遗传模糊聚类的分割算法，利用遗传算法寻找初始聚类的中心值，这样就克服了模糊C-均值聚类算法的缺陷，通过对超声图像的分割处理，取得比较好的分割效果。
随着各种图像分割技术的发展以及新的理论在图像分割处理中的不断运用，医学图像分
割在这些新理论、新技术、新工具的结合将会朝着自动、精确、快速、自适应性方向发展，医学图像分割处理技术必然会进一步走向成熟。
３图像拼接技术
医学拼接在医学影像研究中有着广泛的应用。利用图片对器官整体研究时,需要将具有重叠区域的多源信道所采集到的关于同一器官的图像进行图像配准、图像融合等图像拼接技术处理生成一副关于器官的立体影像图。
3.1图像拼接技术的原理
图像拼接的基本问题是重叠区域的确定和如何使拼接后的两幅图像在拼接后不出现明显的“拼接缝”。然而这并不是像利用photoshop处理图像,只是凭借肉眼将两幅图像进行上下或左右的平移,达到视觉上的重叠区域融合就可以了。如果对视觉上已经感觉重叠融合到一起的两幅图像的边缘部分进行放大,就会发现很多细节部分并没有重叠。这样生成的图像原本一个病灶点可能会被误判为两个或体积更大,原本清晰的边缘可能造成模糊迹象。这对医学影像的临床应用危害极大。因此需要利用图像拼接技术对几幅需要拼接的图像进行量化拼接处理,从而摆脱视觉的显示。图像拼接技术可分三个步骤完成: 图像预处理；图像配准；图像融合
3.2图像预处理
主要指对图像进行几何畸变校正和噪声点的抑制等,让参考图像和待拼接图像不存在明显的几何畸变。在图像质量不理想的情况下进行图像拼接,如果不经过图像预处理,很容易造成一些误匹配。图像预处理主要是为下一步图像配准做准备,让图像质量能够满足图像配准的要求。
3.3 图像配准
主要指对参考图像和待拼接图像中的匹配信息进行提取,在提取出的信息中寻找最佳的匹配,完成图像间的对齐。图像拼接的成功与否主要是图像的配准。待拼接的图像之间,可能存在平移、旋转、缩放等多种变换或者大面积的同色区域等很难匹配的情况,一个好的图像配准算法应该能够在各种情况下准确找到图像间的对应信息,将图像对齐。要求配准的结构能使两幅图像上所有的解剖点，或至少是所有具有诊断意义以及手术区域的点都达到匹配。目前医学图像配准方法有基于外部特征的图像配准（有框架）和基于图像内部特征的图像配准（无框架）两种方法。后者由于其无创性和可回溯性，已成为配准算法的研究中心。
3.4图像融合
图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性，对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起，可以为临床提供更加全面和准确的资料。融合图像的创建分为图像数据的融合与融合图像的显示两部分来完成。
基于渐变因子的融合,即在重叠部分由第一幅图像慢慢过渡到第二幅图像;基于颜色的融合,此种方法对彩色图像比较方便,它是用一种颜色融合算法来调整拼接线附近的颜色,以使颜色能平滑过渡。不同的医学图像提供了相关脏器的不同信息，图像融合的潜力在于综合处理应用这些成像设备所得信息以获得新的有助于临床诊断的信息。利用可视化软件，对多种模态的图像进行图像融合，可以准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状及它与周围生物组织之间的空间关系，从而及时高效地诊断疾病，也可以用在手术计划的制定、病理变化的跟踪、治疗效果的评价等方面。在放疗中，利用MR 图像勾勒画出肿瘤的轮廓线，也就是描述肿瘤的大小；利用CT图像计算出放射剂量的大小以及剂量的分布，以便修正治疗方案。在制定手术方案时，对病变与周围组织关系的了解是手术成功与否的关键，所以CT 与MR 图像的融合为外科手术。
４伪彩色处理技术
对一幅黑白图像，人眼一般只能辨别出4到5比特的灰度级别，而人眼能辨别出上千种不同颜色。针对这一特点，人们往往将黑白图像经过处理变为彩色图像，充分发挥人眼对彩色的视觉能力，从而使观察者能从图像中取得更多的信息，这就是伪彩色图像处理技术。纹理是人类视觉的一个重要组成部分，迄今为止还难以适当地为纹理建模。为此有关专家进行了大量的探索研究，但未能获得有关纹理的分析、分类、分割及其综合的有效解释。有研究针对肝脏疾病难以根除、危害面广的问题，采用灰度梯度共生矩阵的方法，分别提取纤维化肝组织和正常肝组织的CT 图像的纹理特征，提出了基于灰度梯度共生矩阵的小梯度优势、灰度均方差、灰度熵等参数作为图像的纹理特征量。通过选取的纹理参数，可以看到正常组和异常组之间存在显著性差异，为纤维化CT 图像临床诊断提供了依据。医学图像大多是黑白图像，如X、CT、MRI、B超图像等。经过伪彩色处理技术，即密度分割技术，提高了对图像特征的识别。通过临床研究对X线图片、CT 图片、MRI图片、B超图片、电镜图片均进行了伪彩色技术的尝试，取得了良好的效果，部分图片经过处理后可以显现隐性病灶。例如对X 线图片，在乳腺照影中伪彩色处理能鉴别囊性病、良性和恶性肿瘤，同样，钡餐照影图片和各种X 线图片也得到良好的诊断效果。
4.1伪彩色增强的基本思想
图像彩色增强旨在提高图像分辨率, 而颜色类别和对比度是影响视觉分辨率的两个主要因素。主观亮度与客观亮度之间存在对数关系(Weber- Fechner定律), 通过增加对比度提高视觉分辨率是有限的, 而且计算机数字图像只有256个灰度级。尽管人眼对各种彩色的分辨能力要比对黑白的分辨能力低, 但是人眼对灰度微弱递变的分辨能力远比颜色变化低。人眼对灰度的分辨率是几十个灰度级, 而对彩色的分辨率可达近千个。所以增加颜色类别是提高人眼对图像视觉分辨率的一条有效途径。
4. 2灰度级- 彩色变换
通过构造传递函数IR(x, y),IG(x, y)和IB(x, y)建立RGB三基色与灰度级g(x, y)之间的映射关系, 然后再合成为伪彩色图像, 从而达到彩色增强的目的。这一过程可以用图(16)表示。
由于伪彩色图像的合成需要对图像数据重新编码, 而灰度级- 彩色变换传递函数IR(x, y), IG(x, y)和IB(x, y)又是图像编码的依据。传递函数不同, 编码方法也不一样, 本文采用了彩虹码和热金属码两种编码方法。
图1 灰度级- 彩色变换流程图
伪彩色图像处理将明显提高对图像所有这些特征的识别能力。它可充分利用人眼对彩色的锐敏特点, 提高对全貌图像的视觉感知。伪彩色能把轮廓的粗细、光滑、锐化、模糊、连续和分布等区域关系显示出来。几乎所有的医学黑白图像都可以作伪彩色处理。当然, 伪彩色图像处理后也可以作彩色图像直方图定量, 从而把黑白图像定量提高到彩色定量水平。
５图像文理分析技术
纹理( texture) 目前尚无一致的定义。纹理是人类视觉的一个重要组成部分，迄今为止还难以适当地为纹理建模。为此有关专家进行了大量的探索研究，但未能获得有关纹理的分析、分类、分割及其综合的有效解释。一般来说与分析目的有关的定义是: “一种反映一个区域中像素灰度级的空间分布的属性”。实际上任何物体的表面, 如果一直显微放大下去进行观察, 一定会显现出纹理。在机加工零件中, 这些纹理特征与零件加工方法有关, 如车削纹、磨削纹等。纹理特征的提取就是通过一定的图像处理技术抽取出纹理特征, 从而获得纹理的定量或定性描述的过程。纹理特征的分析方法大致分为统计方法、结构方法和频谱法3类。统计方法算法简单, 特别适合于描述纹理方向性问题。一个可行的方案是利用边缘方向、大小等统计性质。
有研究针对肝脏疾病难以根除、危害面广的问题，采用灰度梯度共生矩阵的方法，分别提取纤维化肝组织和正常肝组织的CT 图像的纹理特征，提出了基于灰度梯度共生矩阵的小梯度优势、灰度均方差、灰度熵等参数作为图像的纹理特征量。通过选取的纹理参数，可以看到正常组和异常组之间存在显著性差异，为纤维化CT 图像临床诊断提供了依据.
６小结
随着医疗技术的蓬勃发展，对医学图像处理提出的要求也越来越高。医学图像处理技术发展至今，各个学科的交叉渗透已是发展的必然趋势，其中还有很多亟待解决的问题。有效地提高医学图像处理技术的水平、与多学科理论的交叉融合、医务人员和计算机理论技术人员之间的交流就显得越来越重要。总之，医学图像作为提升现代医疗诊断水平的有力依据，使实施风险低、创伤性小的化疗和手术方案成为可能，必将在医药信息研究领域和计算机图像处理领域受到更多的关注。
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光学仪器在医疗器械中的应用要点
光学仪器在医疗器械中的应用 摘要 人们通过对光现象的认识和研究,加深了对光本质认识的同时，也极大地推动了现代光学的迅速发展和光学仪器的广泛应用,特别是在医疗器械上的应用，为很多疾病解决了难题。这次实习为我以后的工作和学习奠定初步的知识，使我能够亲身感受到由一个学生转变到一个职业人的过程。此外，更能体验生活的艰辛，激励自己好学的心，培养刻苦耐劳的精神，为以后走入社会奠定基础。 关键词：光学发展光学仪器光学应用医疗器械 Abstract People passes pair of optical phenomena understanding and research, deepen the understanding of the essence of light at the same time, but also greatly promote the rapid development of modern optics and optical instruments are widely used, especially in the application of medical devices, for many diseases to solve the problem. This practice for my future study and work to lay the preliminary knowledge, so that I can feel from a student to an occupation people process. In addition, it can experience the hardships of life, encouraging his good heart, industriousness and stamina training spirit, after entering the society lays a foundation. Key words:Optical development Optical instruments Optical application Medical apparatus and instruments 第一章绪论 1.1 前言 随着我国仪器仪表行业的迅猛发展，光学仪器也出现了的新的发展。目前我国光学仪器在物理学新效应和高新技术的推动下，有了新的探索和发展。在医疗设备方面应用越来越广泛。 目前，计量测试仪器、物理学测试仪器、地学和地质学仪器、化学分析仪器、医学仪器、无损材料检验仪器的研发都十分重视高温超导量子干涉器(SGUID)技术的应用。同时光纤、光学玻璃等检测，也逐渐应用到椭偏技术。 未来我国光学仪器将逐渐向自动化、光电化发展。目前三座标测量机、自准直仪和投影仪等光学计量仪器已经在微机化、光电化发展中取得了良好的成效。未来更多的新光电器件、新功能材料的开发，将进一步促进光学仪器的光电化发展。同时CCD器件、半导体激光器、光纤传感器等技术的发展也在推动着光学仪器的变革，使光学仪器更加微机化、光电化、自动化以及高精确化。
医学图像分割方法综述
医学图像分割方法综述 林瑶，田捷1 北京,中国科学院自动化研究所人工智能实验室,100080 摘要: 图像分割是一个经典难题，随着影像医学的发展，图像分割在医学应用中具有特殊的重要意义。本文从医学应用的角度出发，对医学图像分割方法，特别是近几年来图像分割领域中出现的新思路、新方法或对原有方法的新的改进给出了一个比较全面的综述，最后总结了医学图像分割方法的研究特点。 关键词：医学图像分割 综述 1．背景介绍 医学图像包括CT 、正电子放射层析成像技术（PET ）、单光子辐射断层摄像（SPECT ）、MRI （磁共振成像技术）、Ultrasound （超声）及其它医学影像设备所获得的图像。随着影像医学在临床医学的成功应用，图像分割在影像医学中发挥着越来越大的作用[1]。图像分割是提取影像图像中特殊组织的定量信息的不可缺少的手段，同时也是可视化实现的预处理步骤和前提。分割后的图像正被广泛应用于各种场合，如组织容积的定量分析，诊断，病变组织的定位，解剖结构的学习，治疗规划，功能成像数据的局部体效应校正和计算机指导手术[2]。 所谓图像分割是指将图像中具有特殊涵义的不同区域区分开来，这些区域是互相不交叉的，每一个区域都满足特定区域的一致性。 定义 将一幅图像，其中g x y (,)0≤≤x Max x _,0≤≤y Max y _，进行分割就是将图像划分为满足如下条件的子区域...： g 1g 2g 3 (a) ，即所有子区域组成了整幅图像。 (b) 是连通的区域。 g k (c) ，即任意两个子区域不存在公共元素。 (d) 区域满足一定的均一性条件。均一性（或相似性）一般指同一区域内的像素点之间的灰度值差异较小或灰度值的变化较缓慢。 g k 如果连通性的约束被取消，那么对像素集的划分就称为分类（pixel classification），每一个像素集称为类（class）。在下面的叙述中，为了简单，我们将经典的分割和像素分类通称为分割。 医学图像分割到今天仍然没有获得解决，一个重要的原因是医学图像的复杂性和多样性。由于医学图像的成像原理和组织本身的特性差异，图像的形成受到诸如噪音、场偏移效应、局部体效应和组织运动等的影响，医学图像与普通图像比较，不可避免的具有模糊、不均匀性等特点。另外，人体的解剖组织结构和形状复杂，而且人与人之间有相当大的差别。这些都给医学图像分割的分割带来了困难。传统的分割技术或者完全失败，或者需要一些特殊的处理技术。因此，我们有必要针对医学应用这个领域，对图像分割方法进行研究。 为了解决医学图像的分割问题，近几年来，很多研究人员做了大量的工作，提出了很多实用的分割算法[2][3][4]，随着统计学理论、模糊集理论、神经网络、形态学理论、小波理论等在图像分割中的应用日渐广泛，遗传算法、尺度空间、多分辨率方法、非线性扩散方程等近期涌现的新方法和新思想也不断被用于解决分割问题，国内外学者提出了不少有针对性的好分割方法。本文将主要介绍近几年这一领域中研究人员提出的新方法或对原有方法的新改进。需要指出的是，由于从不同的角度将得到不同的分类结果，本文中所涉及方法的分类并不是绝对的，而且许多分割方法还是多种简单方法的综合体，我们只能大致将它们分为属于最能反映其特点 1x x g N k k =),(),(y g y =∪φ=(y y g j k ∩),(),x g x 1 联系人：田捷 电话：82618465 E-mail:tian@https://www.360docs.net/doc/bc12630179.html,
医学图像分割综述
医学图像分割综述郭爱心安徽大学摘要：图像分割是图像处理和分析的关键。随着影像医学的发展，图像分割在医学应用中具有重要意义。本文从医学应用的角度出发，对医学图像分割的意义、方法、评估标准和发展前景做出了简单综述。关键字：医学图像分割意义方法评估标准发展前景AReviewofMedicalImageSegmentation Ai- XinGuoAnhuiUniversityAbstract:Imagesegmentationisthekeyofimageprocessingandanalysis.Withthede velopmentofmedicalimage,imagesegmentationisofgreatsignificanceinmedicalapplications.Fromtheper spectiveofmedicalapplications,thispapermadeasimplereviewofthemedicalimagesegmentationonit’ssig nificance、methods、evaluationstandardsanddevelopmentprospects.words:Keymedical image,segmentation,sig nificance,methods,evaluation standards,developmentprospects1.医学图像分割的意义图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。它是由图像处理到图像分析的关键步骤。医学图像包括CT、正电子放射层析成像技术（PET）、单光子辐射断层摄像（SPECT）、MRI（磁共振成像技术）、Ultrasound（超[2]声）及其它医学影像设备所获得的图像。医学图像分割是将原始的2D或3D图像划分成[1]不同性质(如灰度、纹理等)的区域，从而把感兴趣的区域提取出来。医学图像分割是一个非常有研究价值和研究意义的领域，对疾病诊断、图像引导手术以及医学数据可视化等有重要作用，为临床诊疗和病理学研究提供可靠的依据。医学图像处理有其复杂性和多样性。由于医学图像的成像原理和组织本身的特性差异，图像的形成受到诸如噪音、场偏移效应、局部体效应和组织运动等的影响，医学图像与普通图像相比较，不可
高等数学在医学中的应用
数学在医学中的应用众所周知，数学是一门以高度的抽象性、严谨性为特点的学科，但同时数学在其他各门学科也有广泛的应用性，而且随着大型计算机的飞速发展，数学也越来越多的渗透到各个领域中。数学建模可以说是用数学方法解决实际问题的一个重要手段。简单的说，用数学语言来描述实际问题，将它变成一个数学问题，然后用数学工具加以解决，这个过程就称为数学建模。人们通过对所要解决的问题建立数学模型，使许多实际问题得到了完满的解决。如大型水坝的应力计算、中长期天气预报等。建立在数学模型和计算机模拟基础上的CAD(Computer Aided Design)技术，以其快速、经济、方便等优势，大量地替代了传统工程设计中的现场实验、物理模拟等手段。那么数学在医学领域有哪些应用呢？现代的医学为什么要借助数学呢？本研究主要叙述这两个问题。 1现代医学应用数学的必要性 现代医学的大趋势是从定性研究走向定量研究，即要能够有效地探索医学科学领域中物质的量与量关系的规律性，推动医学科学突破狭隘经验的束缚，向着定量、精确、可计算、可预测、可控制的方向发展，并由此逐渐派生出生物医学工程学、数量遗传学、药代动力学、计量诊断学、计量治疗学、定量生理学等边缘学科，同时预防医学、基础医学和临床医学等传统学科也都在试图建立数学模式和运用数学理论方法来探索出其数量规律。而这些都要用到数学知识。数学模型有助生物学家将某些变量隔离出来、预测未来实验的结果，或推论无法
测量的种种关系，因为在实验中很难将研究的事物抽离出来单独观察。尽管这些数学模型无法极其精确地模仿生命系统的运作机制，却有助于预测将来实验的结果。可以利用数学分析实验数据资料。当实验数据非常多时，传统的方法就不再适用了，只能转而使用数值计算的相关理论，以发现数据中存在的关联和规则。特别地随着当前国际生命科学领域内最重要的基因组计划的发展，产生了前所未有的巨量生物医学数据。为分析利用这些巨量数据而发展起来的生物信息学广泛应用了各种数学工具，从而使得数学方法在现代生物医学研究中的作用日益重要。 2医学上的一些例子 医学统计学（Medical Statistics）临床上可用来解释疾病发生与流行的程度和规律；评价新药或新技术的治疗效果；揭示生命指标的正常范围，相互的内在联系或发展规律；运用统计的原理和方法，结合医学的工作实际,研究医学的实验设计和数据处理。医学统计学是基于概率论和数理统计的基本原理和方法，研究医学领域中数据的收集、整理和分析的一门学科。如在疾病的防治工作中，经常要探讨各种现象数量间的联系，寻找与某病关系最密切的因素；要进行多种检查结果的综合评定、探讨疾病的分型分类：计量诊断，选择治疗方案；要对某些疾病进行预测预报、流行病学监督，对药品制造、临床化验工作等作质量控制，以及医学人口学研究等。医学统计学，特别是其中的多变量分析，为解决这些问题提供了必要的方法和手段。以传染病模型为例，了能定量的研究传染病的传播规律，人们建立了各
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细胞培养技术在医药研究中的应用 摘要：近年来，动物细胞培养技术在生物制药领域成为最受关注的热点之一，动物细胞培养技术广泛应用于动物细胞高密度培养，推动了现代生物医药 产业的发展。动物细胞培养是指离散的动物活细胞在体外模拟体内的: 生理环境 , 在无菌、适宜的培养条件下生长、繁殖的过程。利用人工培养的动物细胞可以进行科学研究和生物制药, 动物细胞的大规模的培养技术是生物制药中非 常重要的环节。在动物细胞培养过程中, 最重要的是使细胞的培养条件达到最 优化程度, 尽可能消除或减轻环境对细胞的影响, 因此动物细胞培养环境的控 制是细胞培养的关健技术。 关键词：动物细胞培养技术，生物制药，培养条件,人工培养。 自1885 年，Roux 从鸡胚中分离细胞首次建立体外细胞培养; Dulbecco于1943 年创建单层细胞培养已有半个多世纪。因其具有的培养简单、操作方便、消耗少、大量运用等优点，被广泛运用于生命科学的各个领域[1]。全球生物制药技术和市场的迅速发展为动物细胞培养基市场提供了快速成长的发展环境， 并使之保持强劲的发展势头。 1 细胞培养的环境及条件 1.1 无污染的环境 无菌无毒的操作环境和培养环境是保证细胞在体外培养成功的首要条件[3]。 1.2 适宜的温度 维持培养细胞旺盛生长, 必须有恒定而适宜的温度。不同种类的细胞对培养温度要求也不同[3]。 1.3 气体环境和氢离子浓度 气体是哺乳动物细胞培养生存必需条件之一, 所需气体主要有氧气和二氧化碳[3]。 1.4 适宜的p H 值 每种细胞都有其最适p H 值。p H 值随培养的细胞种类不同而不同, 大多数细胞的适宜pH 为7.2至7.4, 偏离这一范围对细胞培养将产生有害的影响[3]。 1.5 培养基 培养基不仅提供细胞营养和促使细胞生长增殖的基础物质, 而且还提供培养细胞生长和繁殖的生存环境[3]。 1.6 细胞培养外部环境 细胞培养是一种无菌操作技术, 对实验室、常用设施及设备、培养器皿等都有严格的要求[3]。 2 细胞培养无菌操作基本技术无菌操作技术分为: 工作环境及表面、细胞培养所用器皿、培养液与培养细胞的处理。 2.1 工作环境的处理 使用层流超净工作台是最经济有效的手段[3]。 2.2 细胞培养所用玻璃及塑料制品的清洗与消毒 消毒方法分为物理灭菌法( 紫外线、湿热、干烤、过滤等), 化学灭菌法( 各种化学消毒剂) 和抗生素三类。[3] 细胞培养基的质量标准及产品质量控制参考国内外细胞培养基产品企业标 准的现状，着重考虑了生物制药用户对产品质量的要求以及《中华人民共和国
LED光源在皮肤医学中的应用
4.减轻炎症 已经有系列的研究表明LED具有抗炎的作用。研究发现635nm的LED光可以抑制牙龈的成纤维细胞释放炎症介质——前列腺环素E2(PGE2)，从而减轻牙龈的炎症反应。在脉冲 染料激光治疗皮肤光老化前如果采用LED光源提前照射，可以减轻染料激光引起的皮肤红斑、肿胀和疼痛等不适。在乳腺癌患者的放射治疗前采用LED光源提前照射可以减轻放疗的副作用。 5.疤痕的预防 瘢痕疙瘩是临床上影响美容而且治疗困难的一种皮肤疾患，是皮肤损伤后结缔组织过度增生所引起。患者往往具有瘢痕体质。在临床上开始为小而坚硬的红色丘疹，缓慢增大，产生圆形、椭圆形或不规则性瘢痕，高出皮面，呈蟹足状向外伸展，皮肤光滑、发亮，可伴有疼痛、瘙痒等不适。临床治疗困难、疗效不理想。有研究发现LED可明显改善患者的疼痛、瘙痒等不适感，使瘢痕变平，同时具有无创的优点。 6.其他作用 此外，LED还可作为一种不含紫外线的光疗仪器、用于光动力疗法、治疗脱发、减轻 紫外线照射后的皮肤损伤等等。 总之，LED作为一种新型的光源已经被逐步应用到皮肤医学中，随着对LED灯具的不 断创新以及医学上对于LED生物效应的机理研究，LED在皮肤医学上的应用将具有不可限量的前景。同时LED具有较高的安全性可作为家庭医疗设备而被人们更为广泛的使用。(全文来源自《半导体照明》杂志2011年8月刊编辑：maysoong) 参考文献 [1] Daniel Barolet, MD. Light-Emitting Diodes (LEDs) in Dermatology. Semin Cutan Med Surg 27:227-238. [2] Trelles MA. Phototherapy in anti-aging and its photobiologic basics: a new approach to skin rejuvenation. J Cosmet Dermatol. 2006;5(1):87-91. [3] Goldman MP, Weiss RA, Weiss MA. Intense pulsed light as a nonablative approach to photoaging. Dermatol Surg. 2005;31(9 Pt 2):1179-87. [4] Weiss RA, McDaniel DH, Geronemus R, et al: Clinical trial of a novel non-thermal LED array for reversal of photoaging: Clinical, histologic, and surface profilometric results. Lasers Surg Med 36:85-91, 2005 [5] Lee SY, Park KH, Choi JW, et al: A prospective, randomized, placebocontrolled, double-blinded, and split-face clinical study on LED phototherapy for skin rejuvenation: Clinical, profilometric, histologic, ultrastructural, and biochemical evaluations and comparison of three different treatment settings. J Photochem Photobiol B 27:51-67, 2007 [6] Al-Watban FA: The comparison of effects between pulsed and CW lasers on wound healing. J Clin Laser Med Surg 22:15-18, 2004 [7] Lim W, Lee S, Kim I, et al: The anti-inflammatory mechanism of 635 nm light-emitting-diode irradiation compared with existing COX inhibitors. Lasers Surg Med 39:614-621, 2007
高等数学在医学中的作用的
浅谈高等数学在现代医学中的作用一、高等数学在医学领域的应用 数学是一门语言, 它是表达量变和质变最完美的工具; 数学又是一种感觉, 它是科学迅速超越时空的触角。恩格斯曾对数学做过如下定义: 数学是研究现实世界的空间形式与数量关系的 科学。数学是基础教育中最受重视的学科之一, 并贯穿于整个基础教育阶段。高等数学教育则几乎覆盖了大学本科阶段所有自然学科领域和部分人文社会学科领域。 随着计算机科学技术的不断发展, 数学的社会化程度也日 益提高, 数学的思想、观点、方法已广泛地渗透到自然科学和社会科学的各个领域。数学在传统领域的应用, 以及在新领域取得的许多重要进程, 使得数学在医学领域中的作用也不断突出。数学与医学, 特别是生物医学的结合越来越紧密。例如, 可以为生物医学工程学、细胞分子生物学、肿瘤生长动力学、药物动力学等现代生物医学做出定性描述向定量描述的趋变; 常微分方程 可以运用到临床医学的定量分析和群体医学的动态分析; 生物 统计学、概率论可以为药物使用、人口统计与流行病、公共卫生管理等作出决策; 数学可为医学基础、临床医学、预防医学建立医学数学模型,经过数学处理得到可供人们作出分析、判断、预测和决策的定量结果; 临床治疗和医学科研所使用到的各种高、精、尖端医学仪器都离不开数学和计算机科学的支持, 等等。 马克思曾说过:“一门科学只有成功地应用数学时, 才算达
到了完善的地步。”因此可以看出, 数学与现代医学结合程度将决定现代医学的发展程度。中科院在《21 世纪初科学发展趋势》的研究报告中指出, 生命科学“可能发展成为科学革命的中心”, 数学科学则“一直是整个科学技术发展的带动因素”, 加快数学在医学领域的应用和发展是当今医学发展的必然趋势。 二、高等数学教育在医学教育中的作用及意义 数学的思维方式、计量分析技术有力地推动了现代医学的 迅速发展。强调用数学、统计学研究并解决医学问题的思路和方法, 增强对医学问题进行定量分析与处理的能力, 提高医学科研 水平, 促进临床工作进一步精确化、科学化早已成为各国高等医学教育所关注的重要内容。目前国内绝大多数的医学院校都在 大学一年级开设了《医用高等数学》。笔者认为, 开设这门课程除了可以扩大学生知识面以外, 还有着如下五个方面的作用及意义: 1. 高数教育可以加强医学生的道德教育 抽象性是数学的基本特征之一, 具体表现为推理的严谨性、 表达的准确性、类别的归纳性、计算的规定性、定义的唯一性等等。学生在学习高数的同时, 也能受到其特性的影响: 教育过程 中数学史的讲解可以激发学生的爱国主义热情; 逻辑性的推理 可以培养学生严谨的思维模式; 公理、定义、计算规则的唯一性要求可以使学生形成对法律法规、社会公德的内在自我约束; 对问题的归类、分析可以培养学生灵活思考问题、周密总结分析的
光纤在医疗领域中的应用
光纤在医疗领域中的应用 姓名：学号： 摘要 光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤主要是根据光在光纤中的全反射，把外部的光源发出的光通过光纤束导入体内，照射人体内需要检查的部位，再通过光纤束把观察到的体内器官的病变图像传出体外。又由于光纤的柔软、体积小、重量轻以及灵敏度高等特点，光纤在医学上的应用范围也是十分广泛的，如内窥镜，光纤诊断系统，光纤治疗工具和大医院的光纤通信系统等。同时，随着光纤在医学上的应用，激光器在医学上的应用也取得了重大的进展。 关键字：光纤；医用内镜；光纤治疗系统；医学应用 光导纤维，简称光纤。被广泛地应用于光能或光信号的传导，由于其可以弯曲灵活地插入体内，实现导光、传像，在医学上具有广泛应用。内窥镜技术已成为促进医学学科发展的一种强有力的工具。 1.光纤 上世纪六十年代初，激光已经发明, 但许多人怀疑其应用前景。当时高锟(2009年诺贝尔物理学奖得主, 光纤之父,)说: “我们怎么可以断定激光没有前途？如果光通讯仅仅停留在理论阶段，那就太可惜了。”高锟经过多年的努力, 最终认定了廉价的玻璃是最可用的透光材料。光纤是光学纤维的简称，它是由玻璃或塑料制成的直径为若干微米的细丝，分内外两层，是将低折射率的外层材料包在高折射率的内层纤维芯线上，并在两层之间形成良好的光学界面。当光束以入射角大于可以产生全反射的临界角入射到纤维的侧壁时，光束在侧壁产生全反射，全反射在纤维内反复产生，传播到纤维的另一端，而不会向外泄露。现在光导纤维已经得到广泛的应用：在医院应用的内窥镜；光导纤维做成电光缆可用于通信；光导纤维与敏感元件组合，则可以做成各种传感器，在力学实验中测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等；光导纤维在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。 2.光纤在医学中的应用 2.1 内窥镜 光纤内镜光学纤维简称光纤，是由玻璃或塑料制成的直径为若干微米的细丝，分内外两层，是将低折射率的外层材料包在高折射率的内层纤维芯线上，两层之间形成良好的光学界面。当光束以人射角大于可以产生全反射的临界角入射到纤维的侧壁时，光束在侧壁处产生全反射，全反射在纤维内反复产生，传播到光纤的另一端，而不会向外泄露。在医院广泛应用的内视镜，如，胃镜、直肠镜、支气管镜等都是根据光线在玻璃纤维表面多次发生全反射的原理制成的。实际应用时，一般
高等数学知识在医学中的应用举例
高等数学知识在生物化学工程中的应用举例 高等数学是生命科学学院校开设的重要基础课程，数学方法为生物化学的深入研究发展提供了强有力的工具。下面仅举一些用高等数学基础知识解决生物化学工程中的一些实际问题的例子，旨在启发学生怎样正确理解和巩固加深所学的知识，并且强化应用数学解决实际问题的意识。 例1 在化工原理中常用的柏努利方程式中的应用 化工生产过程中常于密闭管道内输送液体，使液体流动的主要因素有（1）流体本身的位差；（2）两截面间的压强差；（3）输送机械向流体外作的外功。 流动系统的能量衡量常用柏努利方程式，下面来介绍柏努利方程式。 定态流动时液体的机械能衡量式为 ∑?-=+?+ ?f e p p h W v d p u z g 212 2 （1） 该式队可压缩液体和不可压缩液体均适用。对不可压缩液体，（1）式中?2 p p vdp 项应视过程性质（等温、绝热或多变过程）按热力学原则处理，对不可压缩液体，其比容v 或者密度ρ为常数，故ρ ρ ρp p p dp vdp p p p p ?= -= = ??2 12 2 1 ，代入（1）式有： ∑-=?+?+?f e h W p u z g ρ 22 或 ∑+++=+++f e h p u gz W p u gz ρ ρ22 22121122 （2） （2）式称为柏努利方程式。 需要注明的是，22u 为动能，gz 为位能，ρ p 为静态能，e W 为有效能，∑f h 为能量损耗，z ?为高度差。 例2 混合气体粘度的计算 常温下混合气体的计算式为
∑∑=== n i i i n i i i i m M y M y 1 211 21μμ （3） 其中m μ为常温下混合气体的粘合度（Pa.s ）；i y 为纯组分i 的摩尔分率；i μ为混合气体的温度下，纯组分i 的粘度（Pa.s ）；i M 为组分i 的分子量（Kg/kmol ）。 例如：空气组分约为01.0,78.0,21.022Ar N O （均为体积积分率），试利用 Ar N O ,,22的粘度数量，计算常温下C 020时空气的粘度？ 解：常温下空气可视为理想气体，故各组分的体积积分率等于摩尔分率， Ar N O ,,22的分子量分别为32，28及39.9，经查表知道常温下C 020时各组分的粘度为 s Pa Ar s Pa N s Pa O ??????---55252 1009.2107.11003.2 代入（3）式计算空气的粘度，即 s Pa M y M y n i i i n i i i i m ??=?+?+????+???+???= = ----==∑∑52 12 12 12 15 2 152 151 211 21 1078.19 .3901.02878.03221.09 .391009.201.028107.178.0321003.221.0μμ 例3. 在细胞生长计算中的应用 随着细胞的生成繁殖，培养基中的营养物质被消耗，一些有害的代谢产物在培养液中累积起来，细胞的生长速度开始下降，最终细胞浓度不再增加，进入静止期，在静止期细胞的浓度达到最大值。 如果细胞的生长速率的下降是由于营养物质的消耗造成的，可以通过以下的分析来统计分批培养可能达到的最大细胞浓度。设限制性基质为A ，其浓度为a ，
医学图像分割方法汇总
医学图像分割方法汇总 本文主要介绍在医学图像分割方面的几种典型算法，详细介绍每种算法的工作原理，通过对具体的医学图像实验来对比每种方法在分割方面的优点和缺点，分析结果产生的原因，从而在后面的实际应用中选择最合适的算法。 1阈值法分割 1-1 简单阈值分割 简单的阈值处理是图像分割中最为简单基础的一种分割方法。对于一副灰度图像，使用给定的阈值。图像中的像素超过这个阈值的一律设置为最大值（对于八位灰度图像，最大值一般为255），像素小于这个阈值的设置为0.下图1.2是利用五个不同的阈值对脑部图像（图 1.1）的分割结果。（从上到下，从左到右一次使用的阈值分别为最大值的0.1,0.3,0.5,0.7,0.9倍）。 图1.1原始脑部图像
图1.2 使用不同阈值分割后的结果 从实验结果来看，使用简单的阈值分割，过程十分简便，原理简单易懂，但是要是得到比较好的分割结果需要进行多次试验。 1-2 otsu阈值分割法 Otsu阈值分割法又称大津阈值分割法。它的原理是对图像所有的像素围进行遍历(对8位灰度图像来说呢，就是从0遍历到255)，找出合适的T(阈值),把原始图像分割成前景图像和背景图像并且两者之间的类方差最大。 原理： 对于图像I(x,y)，前景(即目标)和背景的分割阈值记作T，属于前景的像素点数占整幅图像的比例记为ω0，其平均灰度μ0；背景像素点数占整幅图像的比例为ω1，其平均灰度为μ1。图像的总平均灰度记为μ，类间方差记为g。 假设图像的背景较暗，并且图像的大小为M×N，图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0，像素灰度大于阈值T的像素个数记作N1，则有：ω0=N0/ M×N (1)
高等数学在医学中的应用
数学在医学中的应用众所，数学是一门以高度的抽象性、严谨性为特点的学科，但同时数学在其他各门学科也有广泛的应用性，而且随着大型计算机的飞速发展，数学也越来越多的渗透到各个领域中。可以说是用解决实际问题的一个重要手段。简单的说，用数学语言来描述实际问题，将它变成一个数学问题，然后用数学工具加以解决，这个过程就称为数学建模。人们通过对所要解决的问题建立，使许多实际问题得到了完满的解决。如大型水坝的应力计算、中长期等。建立在数学模型和计算机模拟基础上的CAD(Computer Aided Design)技术，以其快速、经济、方便等优势，大量地替代了传统中的现场实验、物理模拟等手段。那么数学在医学领域有哪些应用呢？现代的医学为什么要借助数学呢？本研究主要叙述这两个问题。 1现代医学的必要性 现代医学的大趋势是从定性研究走向定量研究，即要能够有效地探索医学科学领域中与量关系的规律性，推动医学科学突破狭隘经验的束缚，向着定量、精确、可计算、可预测、可控制的方向发展，并由此逐渐派生出学、数量遗传学、药代、计量、计量治疗学、定量等边缘学科，同时、和等传统学科也都在试图建立数学模式和运用数方法来探索出其数量规律。而这些都要用到数学知识。数学模型有助将某些变量隔离出来、预测未来实验的结果，或推论无法测量的种种关系，因为在实验中很难将研究的事物抽离出来单独观察。尽管这些数学模型无法极其精确地模仿生命系统的运作机制，却有助于预测将来实验的结果。可以利用实验数据资料。当实验数
据非常多时，传统的方法就不再适用了，只能转而使用数值计算的相关理论，以发现数据中存在的关联和规则。特别地随着当前国际生命科学领域内最重要的基因组计划的发展，产生了前所未有的巨量数据。为分析利用这些巨量数据而发展起来的广泛应用了各种数学工具，从而使得数学方法在现代生物医学研究中的作用日益重要。 2医学上的一些例子 医学（Medical Statistics）临床上可用来解释疾病发生与流行的程度和规律；评价新药或新技术的治疗效果；揭示生命指标的正常范围，相互的内在联系或发展规律；运用统计的原理和方法，结合医学的工作实际,研究医学的实验设计和。医学统计学是基于和的基本原理和方法，研究医学领域中数据的收集、整理和分析的一门学科。如在疾病的防治工作中，经常要探讨各种现象数量间的联系，寻找与某病关系最密切的因素；要进行多种检查结果的综合评定、探讨疾病的分型分类：计量诊断，选择治疗方案；要对某些疾病进行预测预报、监督，对药品制造、临床化验工作等作，以及医学人口学研究等。医学统计学，特别是其中的多变量分析，为解决这些问题提供了必要的方法和手段。以模型为例，了能定量的研究传染病的传播规律，人们建立了各类模型来预测、控制疾病的发生发展。这种模型的建立是在合理假设的前提下，选择了一些相关因素（例如自然因素、人为因素）作为参数，并通过它们之间的关系来描述传染病学的现象。通过这些现象，可以反映出传染病的流行过程及一些规律特征。运用这些规律，人们可以估计不同条件下的相关因素参数、预测疾病的发生发展趋势、设计疾病控制方案及检验假设病因等。比如，通过预测高峰期的时间
鸡胚在医学中的应用
鸡胚在医学中的应用 摘要：鸡胚是研究动物发育的重要模型，已被大量用于医学各个学科的研究。对鸡胚的研究可以追溯到古希腊著名的博物学家亚里士多德，之后被很多生物学家予以深入的研究。现在对鸡胚发育的过程已有清楚的了解和认识。鸡胚在疫苗的开发和研究中更是有着不可替代的作用。本文主要阐述了鸡胚胎在发育生物学、肿瘤、神经、干细胞和免疫等研究领域中的应用。 关键词：鸡胚；发育；肿瘤；神经；干细胞；免疫 正文： 1鸡胚与发育生物学 鸡胚在发育生物学上作为一个重要模型系统已具有悠久的历史，一个多世纪以来，鸡胚已经成为洞悉发育过程和胚胎细胞命运的一个经典实验模型。随着生物技术的发展，如体内电穿孔技术、胚胎干细胞、新的转基因技术和基因组测序完成等，这些已经使鸡胚模型系统已变得更加强大，再结合传统的移植和世系追踪等技术，鸡胚已成为最优秀的实验系统之一[1]。随着模式生物鸡的基因资源增加、胚胎的易得性和RNA干扰方法的应用，这些都使研究胚胎发育中众多基因的功能变得简单容易。因此，鸡胚也成为众多对基因功能感兴趣的脊椎动物学家首选的研究系统[2]。 2 鸡胚和肿瘤 宫颈癌是一种严重威胁女性健康和生命安全的恶性肿瘤[3,4]，近年来宫颈癌的治疗手段有了改进，但其生存率仍然有待提高，宫颈癌的动物模型对提高宫颈癌的实验研究水平具有重要意义。有人用BALB／c~nude、SCID小鼠或大鼠作为人宫颈癌移植瘤的动物模型[5,6,7]。鸡胚作为人类疾病模型有许多优点[8]，有人把鸡胚作为其它癌细胞如人结肠癌细胞系HT-29、成釉细胞瘤细胞、骨肉瘤细胞移植受体[9,10]，或作为肿瘤新生血管形成、肿瘤侵袭和远处脏器转移潜能，以及抗肿瘤药物作用机制探讨等方面研究的体内实验模型[11]，为建立宫颈癌鸡胚模型提供了可能性与借鉴方法。 3 鸡胚和神经生物学 3.1建立鸡胚神经管缺陷模型 鸡胚胎内注射氨甲喋呤(MTX)，制作鸡胚神经管缺陷动物模型。鲍南、施诚仁等选用上海农业科学院“菜杭”鸡的受精蛋552枚，分成3组，分别为药物(MTX)注射组、生理盐水注射对照组及正常对照组。药物注射时间选择在鸡胚孵化第2-7d，MTX剂量分别为0.01、0.02、0.05、0.l及0.25mg/kg。孵化3周后观察结果。结果孵育第3~6d注药的鸡(剂量为0.01、0.02、0.05及0.lmg/kg)有神经管缺陷畸形产生，为脑膜脑膨出、骶尾骨退化等[12]。 3.2 提取鸡胚内神经营养活性物质及其生物活性 陈姝、何蕴韶等采用不同截留分子质量的超滤膜将不同胚龄的鸡胚内的蛋白分离提取，分成不同分子质量的蛋白组分，采用原代海马神经元和鸡胚背根节体外培养技术进行神经营养活性的分析与鉴定，发现不同胚龄的鸡胚相对分子质量Mr>50*103，的蛋白组分体外培养的海马神经元较对照组神经元存活数目多，存活时间长，突起粗而长，表明鸡胚相对分子质量Mr>50*l03蛋白组分可以维持和促进海马神经元的存活、生长．促进神经元之间的连接。值得注意的是相对分子
激光在医学中的应用
激光在医学中的应用 摘要 激光是利用受激发射放大原理产生的高相干性、高强度的单色光。产生激光束的光源称激光器，在医学领域里有广泛的用途。激光医学是一门新兴的边缘学科，其内容包括用激光新技术去研究、诊断、预防和治疗疾病。激光已应用于内、外、妇、儿、眼、耳鼻喉、口腔、皮肤、肿瘤、针灸、理疗等临床各科。它不仅为研究生命科学和研究疾病的发生发展开辟了新的研究途径，而且为临床诊治疾病提供了崭新的手段。 激光在医学上的应用主要分三类：激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗，其中激光治疗又分为：激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治疗和激光的光动力治疗。关键词：激光手术激光理疗激光针灸激光诊断和检测 激光的生物效应 一般认为激光有五个方面的效应： ① 热作用。主要是在可见光和红外光范围的激光引起的。弱激光不会直接造成不可逆损伤，可促使血管扩张，血液流动加强，从而改善局部的营养状态，促进伤口和溃疡的愈合，还具有镇痛和缓解肌肉痉挛等作用。强激光直接造成生物组织的不可逆性损伤，故可用以清除各种赘生物，如疣、痣、癌等，或凝固出血点、封闭破孔等。 ② 压力作用激光照射到人体上形成一种压力(光压)。如果激光呈大功率脉冲状态,则产生的压力很强。若激光聚焦功率为10W／cm则其压力可达40g/cm。强激光照射到生物组织上时,使组织汽化,产生热膨胀，这时体积剧烈增加而产生巨大的压力，可以大至几百个大气压，破坏性较大。临床上可利用这种压力在眼睛上房角处打孔，以沟通房水，降低眼压，治疗青光眼，还可以利用这种冲击波的力量来治疗后发性白内障和玻璃体出血后形成的机化索条等。
③ 光化学作用。利用激光能量激活体内某些化学反应。其中包括光致分解（吸收光能而导致化学分解的过程）、光致氧化(光作用下，反应物失去电子的过程)、光致聚合(光作用下，小分子聚合成大分子的过程)、光致敏化（在光敏剂的参与下，用特定波长的光作用而产生的化学反应）等四种主要类型。光敏化治疗是以血卟啉衍生物为代表的光动力学疗法，用以破坏癌细胞，需要氧分子参加才能起反应。另一类光敏剂如补骨脂素不需氧分子参加。局部涂补骨酯酊后，再用紫外激光局部照射，可以治疗白癜风和银屑病等疾病。 ④电磁场作用。高功率激光所产生的强电磁场，可以使生物组织发生明显的变化。⑤ 刺激作用。主要指功率较低的He－Ne激光对机体的作用。可促进神经再生，毛发生长，降低的血细胞回升，使骨痂生长迅速而使骨折愈合，还可抑制细菌生长从而消炎止痛。 以上五种效应中，压力效应和电磁场效应主要为大功率或中等功率激光所具有。而光化学反应和光刺激作用主要由小功率激光引起，热效应则大、中、小三种功率的激光均有。 医用激光器的种类 常用的医用激光器有以下几种：①氦氖激光器。输出波长为6328的红色激光。特点是结构简单，操作方便，价廉，寿命长，使用万小时以上。用于消炎、镇痛或作激光光针和理疗。②二氧化碳激光器。输出波长为10.6m 的远红外激光。特点是输出功率大，用作激光刀进行烧灼、切割和汽化。③氩离子激光器。输出波长为4880和5145的蓝绿色激光。特点是功率大，又在可见光范围。用于光凝固治疗，如眼底病和十二指肠、胃溃疡的光凝固治疗。④掺钕钇铝石榴石激光器。输出波长为1.060m的近红外激光。特点是输出功率大，对组织作用深而均匀，对红色组织有亲和力，又可用光导纤维传输。常与内窥镜结合进入腔内治疗肿瘤、息肉、出血等，是最常用的激光器之一。 其他准分子激光器、铜蒸气激光器、红宝石固体激光器、半导体激光器等在临床上也经常使用。 激光手术
数学在现代医学中的应用探究
数学在现代医学中的应用探究 1数学思维方法在中医理论中的应用 数学是研究数量、结构、变化以及空间模型的一门学科,由计数、计算、量度和对物体及运动的观察中产生,数学思维是应用想象和推理对所观察的事物脱离其具体形态,进行思考和运算,进而做出判断和结论。中医学是发祥于中国古代的研究人体生命、健康、疾病的科学。其数量表现如阴阳(2个)、五行(5个),结构表现如五行循环图,变化表现如阴阳平衡,无行相生相克,空间模型表现如阴阳鱼,它既有临床诊断后的定量用药治疗方法,也有经过抽象思维建立的中医基础理论。通过对具体数学问题进行不同的解题方法,尝试性进行数学思维方法与中医理论之间的关系分析,可以利用数学为中医学习和研究提供参考,比如古代着名的鸡兔同笼问题、和尚分馒头问题、尺绳测进问题。中医理论中的阴阳五行理论,从宏观角度对人体肺腑之间的关系进行了定性分析,但是没有明确提出在什么条件之下这些量值关系成立以及反之需要什么条件,基础理论给人的感觉是什么条件都可以利用这些关系治病进行中医辨证治病,这也容易得出中医包治百病、无所不能的说法。但是中医的临床经验表明,宏观原则只有在适当容许的治疗方法的前提下才成立,才可以取得较好的治疗效果,通过数学分析,强调要注意中医的内涵与数量机理,即金、木、水、火、土之间的阴阳平衡是什么关系,这些相生相克的关系又是在什么条件下成立。应用数学的研究方式也就是根据疾病机理首先建立五行平衡关系的数学方程,如果方程正确,则一定存在解析解,否则,在此条件下对病人所用的治疗方法是无效的,即方程建立的前提和依据可能错误,必须变换思路重新研究整治方法。纵观古今,人类的健康和对疾病的治疗一直是最重要的内容之一,中医学的建立和发展也成为人们不断与疾病进行抗争的智慧结晶。研究数学理论与中医临床和基础理论之间的关系,尝试采用数学定量方法对中医理论进行研究,对中医临床和中医理论的现代化具有重要的意义。 2数学模型在中药资源可持续发展的应用 中药资源包括可再生的野生、栽培的药用动植物资源,也包括不可再生的药用矿物资源。具统计,我国现有的中药资源有近13000种,其中药用植物资源占%,药用动物资源占%,药用矿物资源占%[2,3]。常用的320种植物类药材的总蕴藏量达到850吨以上,因此,中国是世界上药用资源最丰富的国家之一。受各种因素影响我国丰富的中药材资源正在不断衰竭,有的甚至濒临灭绝。野生人参、川贝、冬虫夏草等名贵药材正沿着越贵越挖—越挖越少—越少越贵的恶性循环而走
SPF鸡及鸡胚与其在实际研究中的应用
SPF鸡及鸡胚与其在实际研究中的应用 摘要：在参考大量的文献与材料后，本文概述了SPF鸡及鸡胚的概念，介绍了我国SPF鸡及鸡胚的发展历史和现状，着重阐述了SPF鸡及鸡胚在实际研究中的应用与其在疫苗生产上的重要性。 关键词SPF鸡鸡胚应用 1 SPF动物概念 无特定病原体动物（Specefic Pathogen Free animals，SPF）是指机体内没有特定的微生物和寄生虫的存在的动物，但非特定的微生物和寄生虫是容许存在的[1]。故实际上是指无传染病的健康动物，SPF动物也称三级动物，该级别的动物除了一、二级别动物应排除的病原体外，不携带主要潜在感染或条件致病性病原以及对科研实验具有明显干扰作用的病原，是实验动物的范畴的概念。实验动物是指经人工饲养、繁育，对其携带的微生物及寄生虫实行控制，遗传背景明确或来源清楚，用于科学研究、教学、生产、检验以及其他科学实验的动物[2]。SPF动物来源于无菌动物，必须饲养在屏障系统或隔离系统中，实行严格的微生物学控制。 2 SPF鸡及鸡胚与其微生物控制 SPF（Specefic Pathogen Free）鸡就是无特定病原鸡，是指生长在屏障系统或隔离系统中，无国际、国内（尤其是国内）流行的主要鸡传染性病病原，具有良好的生长和繁殖性能的鸡群[3]。其所产的蛋即为SPF蛋。SPF鸡的培育建立在对无菌鸡培育成功的基础来。SPF鸡的微生物控制，主要是由世界各国、甚至某些生产单位根据国际、国内实际，结合其生产或科研的目的而制定的[4]。目前，SPF鸡的微生物控制种类，没有国际统一的标准，但有国际共识，每个国家根据自己的实际情况确定需要控制的病原微生物种类[5]。国外最高级别的SPF鸡及鸡胚监测项目有31种（包括亚型）。我国于1999年颁布了《SPF鸡微生物质量监测标准》，SPF鸡除了应无鸡的内外寄生虫侵袭外，要消除的病原微生物主要有以下各种[6](见表1)。此外，一些新的禽病如：鸡病毒性肾炎（ANV）、鸡贫血因子（CAA）、鸡轮状病毒（ARV）等的检查也将引起重视。培育SPF鸡最初是通过挑选好的母鸡、经各种检测证实无主要传染病病原（特别是可经蛋垂直传播的），对种蛋消毒，孵育成鸡，隔离在无病原微生物的环境中，采用遗传育种方法，反复若干代，不断检查挑选渐次育成[7]。 表1 我国SPF鸡群主要控制的疾病种类