江樹勇 張艷秋 吳 濱 趙立紅

哈爾濱工程大學 黑龍江哈爾濱 150001

基于生物醫(yī)用支架的工程訓練教學載體的探索*

江樹勇 張艷秋 吳 濱 趙立紅

哈爾濱工程大學 黑龍江哈爾濱 150001

“三段式”工程實踐教學體系由工程認識、工程實踐和工程綜合組成。以生物醫(yī)用支架為媒介，建立一個體現(xiàn)新材料、新技術和新工藝有機結合，生物醫(yī)學工程、材料科學工程和機械制造工程交叉融合的教學載體，以期使工程訓練的教學內容進一步的豐富、發(fā)展和延伸。

實踐教學；工程訓練；工程認識；醫(yī)用支架

工程訓練中心仍然是目前高等工程教育承擔工程實踐教學的主要載體和平臺。從目前國內工程訓練中心工程實踐教學體系的建設情況看，一些發(fā)展水平較高的工程訓練中心在培養(yǎng)學生工程素質方面，都普遍采用了循序漸進的教學模式，建立學生的工程概念，培養(yǎng)學生的工程意識，是最首要的教學環(huán)節(jié)。然而，在該教學環(huán)節(jié)中，教學效果是否明顯，很大程度上取決于教學載體的選擇。有的工程訓練中心在該教學環(huán)節(jié)選擇的載體特別宏觀，使學生感到遙不可及，難以建立工程概念。有的工程訓練中心在該教學環(huán)節(jié)選擇的載體又特別常規(guī)具體，缺乏新穎性，不宜拓寬和擴展，無法激起學生的學習興趣。

哈爾濱工程大學工程訓練中心建立了由工程認識、工程實踐和工程綜合的“三段式”工程實踐教學體系。在工程認識階段，不斷的豐富教學載體，有助于學生建立工程概念，培養(yǎng)學生的工程意識。本論文依托哈爾濱工程大學實驗教學研究和改革立項，結合教師的自身科研優(yōu)勢，以生物醫(yī)用支架為媒介，最終建立一個體現(xiàn)新材料、新技術和新工藝有機結合，生物醫(yī)學工程、材料科學工程和機械制造工程交叉融合的教學載體，以期使工程認識的教學內容進一步的豐富、發(fā)展和延伸。

一、生物醫(yī)用支架概念的建立

首先幫助學生建立生物醫(yī)用支架的概念，從增強感性認識的角度出發(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 球囊擴張型支架

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

二、認識生物醫(yī)用支架的設計與制造

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

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，則無需后續(xù)的擴徑處理；如果選擇的是小直徑管坯，則需要后續(xù)不斷進行擴徑處理，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用的基本路線。

圖5 鎳鈦記憶合金血管支架設計與制造基本路線

三、建立生物醫(yī)用支架數(shù)據(jù)庫

通過查閱大量國內外最新文獻，以圖片和文字的形式建立生物醫(yī)用支架數(shù)據(jù)庫，圖6～13為一些典型的生物醫(yī)用支架及其應用實例。通過建立該數(shù)據(jù)庫，拓寬學生的知識視野，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的科研探究精神。

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型結構的膽道支架

圖10 氣管支氣管支架 植入體內的X光照片

圖11 食道支架植入 體內的X光照片

圖12 腸道支架植入體內的X光照片

圖13 膽道支架植入 體內的X光照片

四、結束語

限于篇幅，本文無法對生物醫(yī)用支架的整個工程鏈進行面面俱到的介紹，只是提供了一種新的思路。工程訓練作為工程實踐教學的載體，必須隨著時代的發(fā)展而發(fā)展。教師必須不斷地進行科學研究，不斷地進行知識創(chuàng)新，不斷地豐富工程訓練的內涵，工程訓練實踐教學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

江樹勇，博士，副教授。

*本文系哈爾濱工程大學實驗教學研究和改革項目，項目名稱：工程訓練中加強學生“新材料”“新工藝”“新技術”認識的教學載體的研究(SYJG0847)。