基于生物醫(yī)用支架的工程訓(xùn)練教學(xué)載體的探索*

江樹(shù)勇 張艷秋 吳 濱 趙立紅

哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150001

基于生物醫(yī)用支架的工程訓(xùn)練教學(xué)載體的探索*

江樹(shù)勇 張艷秋 吳 濱 趙立紅

哈爾濱工程大學(xué) 黑龍江哈爾濱 150001

“三段式”工程實(shí)踐教學(xué)體系由工程認(rèn)識(shí)、工程實(shí)踐和工程綜合組成。以生物醫(yī)用支架為媒介，建立一個(gè)體現(xiàn)新材料、新技術(shù)和新工藝有機(jī)結(jié)合，生物醫(yī)學(xué)工程、材料科學(xué)工程和機(jī)械制造工程交叉融合的教學(xué)載體，以期使工程訓(xùn)練的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步的豐富、發(fā)展和延伸。

實(shí)踐教學(xué)；工程訓(xùn)練；工程認(rèn)識(shí)；醫(yī)用支架

工程訓(xùn)練中心仍然是目前高等工程教育承擔(dān)工程實(shí)踐教學(xué)的主要載體和平臺(tái)。從目前國(guó)內(nèi)工程訓(xùn)練中心工程實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)情況看，一些發(fā)展水平較高的工程訓(xùn)練中心在培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)方面，都普遍采用了循序漸進(jìn)的教學(xué)模式，建立學(xué)生的工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)，是最首要的教學(xué)環(huán)節(jié)。然而，在該教學(xué)環(huán)節(jié)中，教學(xué)效果是否明顯，很大程度上取決于教學(xué)載體的選擇。有的工程訓(xùn)練中心在該教學(xué)環(huán)節(jié)選擇的載體特別宏觀，使學(xué)生感到遙不可及，難以建立工程概念。有的工程訓(xùn)練中心在該教學(xué)環(huán)節(jié)選擇的載體又特別常規(guī)具體，缺乏新穎性，不宜拓寬和擴(kuò)展，無(wú)法激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

哈爾濱工程大學(xué)工程訓(xùn)練中心建立了由工程認(rèn)識(shí)、工程實(shí)踐和工程綜合的“三段式”工程實(shí)踐教學(xué)體系。在工程認(rèn)識(shí)階段，不斷的豐富教學(xué)載體，有助于學(xué)生建立工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。本論文依托哈爾濱工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究和改革立項(xiàng)，結(jié)合教師的自身科研優(yōu)勢(shì)，以生物醫(yī)用支架為媒介，最終建立一個(gè)體現(xiàn)新材料、新技術(shù)和新工藝有機(jī)結(jié)合，生物醫(yī)學(xué)工程、材料科學(xué)工程和機(jī)械制造工程交叉融合的教學(xué)載體，以期使工程認(rèn)識(shí)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步的豐富、發(fā)展和延伸。

一、生物醫(yī)用支架概念的建立

首先幫助學(xué)生建立生物醫(yī)用支架的概念，從增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)的角度出發(fā)，以生物醫(yī)用鎳鈦記憶合金支架為例，介紹支架的分類。

生物醫(yī)用鎳鈦記憶合金支架可以分為絲編織支架(如圖1所示)和管切割支架(如圖2所示)，前者的原始坯料為鎳鈦記憶合金絲材，后者的原始坯料為鎳鈦記憶合金管材。生物醫(yī)用鎳鈦記憶合金支架按其膨脹形式可以分為自膨脹型支架(如圖3所示)和球囊擴(kuò)張型支架(如圖4所示)。

圖1 絲編織支架

圖2 管切割支架

圖3 自膨脹型支架

圖4 球囊擴(kuò)張型支架

通過(guò)以上介紹，可以使學(xué)生對(duì)生物醫(yī)用支架有了初步的了解，同時(shí)也使學(xué)生初步建立生物醫(yī)用工程概念。

二、認(rèn)識(shí)生物醫(yī)用支架的設(shè)計(jì)與制造

生物醫(yī)用支架的設(shè)計(jì)與制造是生物醫(yī)用支架工程的重要環(huán)節(jié)，為了幫助學(xué)生了解這一過(guò)程，以鎳鈦記憶合金形狀記憶效應(yīng)自膨脹型管切割血管支架為例，介紹支架設(shè)計(jì)與制造的基本思想。

鎳鈦形狀記憶合金形管切割支架可以選用大直徑管坯，也可以選擇小直徑管坯。如果選擇的大直徑管坯能夠滿足支架的最終尺寸需要，則無(wú)需后續(xù)的擴(kuò)徑處理；如果選擇的是小直徑管坯，則需要后續(xù)不斷進(jìn)行擴(kuò)徑處理，直至滿足支架的最終尺寸需要。圖5為采用小直徑鎳鈦形狀記憶合金管坯制備支架及支架應(yīng)用的基本路線。

圖5 鎳鈦記憶合金血管支架設(shè)計(jì)與制造基本路線

三、建立生物醫(yī)用支架數(shù)據(jù)庫(kù)

通過(guò)查閱大量國(guó)內(nèi)外最新文獻(xiàn)，以圖片和文字的形式建立生物醫(yī)用支架數(shù)據(jù)庫(kù)，圖6～13為一些典型的生物醫(yī)用支架及其應(yīng)用實(shí)例。通過(guò)建立該數(shù)據(jù)庫(kù)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的科研探究精神。

圖6 鎳鈦合金絲編織氣管支氣管支架

圖7 高分子材料食道支架

圖8 鎳鈦合金絲編織腸道支架

圖9 連接成Y型結(jié)構(gòu)的膽道支架

圖10 氣管支氣管支架 植入體內(nèi)的X光照片

圖11 食道支架植入 體內(nèi)的X光照片

圖12 腸道支架植入體內(nèi)的X光照片

圖13 膽道支架植入 體內(nèi)的X光照片

四、結(jié)束語(yǔ)

限于篇幅，本文無(wú)法對(duì)生物醫(yī)用支架的整個(gè)工程鏈進(jìn)行面面俱到的介紹，只是提供了一種新的思路。工程訓(xùn)練作為工程實(shí)踐教學(xué)的載體，必須隨著時(shí)代的發(fā)展而發(fā)展。教師必須不斷地進(jìn)行科學(xué)研究，不斷地進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)新，不斷地豐富工程訓(xùn)練的內(nèi)涵，工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)才能保持盎然的生命力。

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Abstract: Three-phase engineering practice teaching is made up of engineering cognition, engineering practice and engineering comprehension. Based on biomedical stent, a teaching carrier that embodies the combination of new material, new technology and new technique and the intercrossing of biomedical engineering, materials science engineering and mechanical manufacturing engineering is established in order to enrich, develop and extend teaching content in engineering training.

Key words: practice teaching; engineering training; engineering cognition; biomedical stent

Exploration of teaching medium on engineering training based on biomedical stent

Jiang Shuyong, Zhang Yanqiu, Wu Bin, Zhao Lihong
Harbin engineering university, Harbin, 150001, China

2010-02-03

江樹(shù)勇，博士，副教授。

*本文系哈爾濱工程大學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究和改革項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱：工程訓(xùn)練中加強(qiáng)學(xué)生“新材料”“新工藝”“新技術(shù)”認(rèn)識(shí)的教學(xué)載體的研究(SYJG0847)。