计算机在医学领域的应用（写写帮推荐）

第一篇：计算机在医学领域的应用（写写帮推荐）

计算机在医学领域的应用

[摘要] 随着科技的迅猛发展，计算机在医学领域的应用也越来越广泛。计算机在医学领域的普遍应用为医院的管理计算机信息管理系统能够及时 准确地收集、传输、处理和反馈各项医疗信息，增强和扩展医务人员的信息功能，增强医务人员对医药信息的变换 存贮 识别 处理，从而提高医护人员的工作效率；计算机尤其是数据库技术及人工智能等技术的应用在中医药学的研究及发展中起了重要的作用。

[关键词] 医学 计算机技术 中医学 中医诊断

医学，无论是中医学还是西医学在21世纪随着科技的高速发展也在不断地自我完善、自我变革中飞速前进，计算机这个可以代表科技高速发展的技术，在医学领域发挥着越来越显著的作用。

计算机的诞生，计算机和通信技术的结合，将世界引入了一个新纪元，世界步入了信息时代。信息技术以其他任何一种技术从未有过的深度和广度深入到社会的方方面面。现代医学也不可避免地受到现代信息技术的影响，现代医学与现代信息技术的交融，构成了一个交叉学科，即专应用于医学的计算机学科。

医学的起源远远早于计算机，医学随着历史的变迁，由原来的雏形逐渐蜕变为现在融有更高技术含量的领域。计算机由于它的高记忆性、准确性、精确性以及强大存储能力、传输能力等优点使得现代医学更好的为人类的生命健康服务。

一、计算机在医学领域中的应用可谓广泛，现将其普遍应用概括为一下几方面内容：

1、减少差错，保证患者的安全用药

计算机处理医嘱只要输入正确，打印的医嘱记录单和各种执行卡就一致无误，杜绝了由于重复转抄而造成的错误，且计算机处理医嘱改变了以往多人查对的方式，只需两人便可完成查对，节省了人力，大大提高了医院的工作效率。

2、增加了医院收费的透明度，大大缓解了日趋增加的医患关系

由于计算机的自动划价、结算，患者和科室随时可从计算机内了解开支情况，同时给患者提供了住院费一日清单，增加了医院收费透明度，做到医患双方心中有数，提高了社会效益和经济效益。

3、减轻了医、药、护人员的工作负荷

运用计算机管理后，病房医生不需一一开处方，患者住院开支情况由护理人员通过计算机提供信息，中心药房取消了划价及统计，护士取消了重复转抄，相对减轻了工作负荷，使得医护人员有更多的时间进行研究，提高自己的医护水平，从另一面加强了对人才的应用。

4、信息的实时采集和广覆盖性及信息的反馈作用

资料录入采用在线方式由护士完成医嘱录入和医生完成病历首页录入，各管理和职能部门完成各自资料的录入使医院 90%的工作人员都直接参与了信息系统的使用及维护，保证了数据的及时、真实及准确性。应用计算机收集、贮存、处理有关病人的临床信息及实验室检查 用药等情况，对可能的不利因素提出一些警告性的信号，例如对于医护人员比较熟悉的医学统计学中SPSS的应用。我们可随意设计并提取所需的月、季、年等不同阶段的单项与总计信息;又可读取打印全院的各项监测汇总数据;还可以随意截取各科、各级别的监测统计数值，让人感到应用便捷，一目了然。

5、为医院提供便捷、可靠的信息和数据，同时可以便于医院的宣传及患者查询合适的医院院领导通过计算机联网，可随时了解全院的医疗动态用药情况及库存情况，为决策提供了可靠、便捷的信息和数据，从而使得医院的各项工作可以正常运行，提高了应对变突发事件的能力。医院还可将自己的优势技术通过计算机发布在网络上，便于全国各地的患者选择最佳的医院进行治疗。

6、方便快捷的信息查询

系统可随时查询常用药物的功效和常用量，同时可保存医师的临床经验和验方在遇到不常见病症或非本学科范围的病症而又一筹莫展时，可立即得到电脑系统的辅助，它会告诉您该疾病的诊断、治疗处方和随症加减，供您选择应用，同时让工作人员随时随地运用计算机查询相关信息，更为重要的是，同一病入院时，先前的治疗、用药等情况都可以通过计算机调出，大大提高了对病人疾病的认识，即可在短时间内制定病人的最佳治疗方案。

7、计算机影像学在临床疾病诊断中起了不可忽视的重要作用

众所周知，医学影像学就是借用计算机让患者的病灶呈现的不同形态与密度等情况反映在屏幕上，让医务人员能够更加准确的对疾病进行诊断。比如一个骨折患者，在X线照射下，通过不同的成像处理后先在计算机屏幕上可以更加真切的看到我们肉眼看不到的裂痕；对于一个癌症患者，可以通过不同的计算机影像技术进行诊断，CT、MRI以及彩超等得到广泛的应用，减少了疾病的误诊以至于错过最佳治疗时机。这项应用在医学领域发挥着重要作用。

二、计算机作为高科技的象征在医学领域中的应用用会随着科技的进一步发展有着更加卓越的功绩，然在作为我国传统医学的中医学中也发挥着不容小觑的作用。中医学是中华民族在长期医疗、生活实践中积累总结而成的具有独特理论风格和丰富诊疗经验的医学体系，是在认识论上整体的、综合的、联系的复杂知识系统，和西医相比，中医在规范化、标准化及定量方面有着不足之处，使得中医学的继承存在障碍，这点体现在人们就诊时信任老中医而不信任年轻的中医，因为老中医经验丰富，这样中医学的发展就受到影响，并阻碍与世界科学发展的同步与接轨。，传统中医药学与现代信息技术的交融即为中医信息学，而中医信息学的诞生，为继承和创新中医药学作出了重要贡献，这是中医药学现代化发展的必然。目前，信息技术已在中药研究中得到较广泛运用，其技术方法涉及数据挖掘、人工智能、网络技术等方面。

1、数据库的建立于广泛应用

数据库的建立主要目的在于有效地管理和存取大量的数据资源。数据库技术从开始到现在短短的三四十年中主要经历了三个发展阶段： 第一代是网状和层次数据库系统，第二代是关系数据库系统，第三代是以面向对象数据模型为主要特征的数据库系统。在面向对象模型的数据库系统中是以数据仓库和数据挖掘技术为主进行数据管理。数据挖掘，也可以称为数据库中的知识发现，是从大量数据中提取出可信、新颖、有效并能被人理解的模式的高级处理过程。它应用系列技术从大型数据库或数据仓库中提取人们感兴趣的信息和知识，这些知识或信息是隐含的，事先未知而潜在有用的，提取的知识表示为概念、规则、规律、模式等形式。也可以说，数据挖掘是一类深层次的数据分析。

中医学是一个伟大的宝库。历代所流传下来的医学文献方面的数据信息是非常浩大的，从《黄帝内经》、《难经》等著名典籍，以及各大医家多流传下下来的心得、著作，里面所包含的信息量之大是我们无法想象的，这其中还有很多古医籍并没有得到很好的保留，甚至失传，数据库技术的出现，使得古医籍的整理、分析、存储、检索等变得更为容易。通过数据挖掘技术，从浩瀚的数据中挖据出有用的参考信息，能为医生提供传统医疗经验。在信息量呈爆炸式增长的现代中医文献中，要想获得有用信息，也必须求助于文献数据库。中医药工作者不仅能从数据库中获取参考文献，还可以通过数据分析发现潜在的关系或规律。

数据库技术不仅用于资料的查阅，信息的提取，对中药性质的研究，验证中药功效、性味等科学性以及预测记载缺失的中药的性质；分析可疑药物和不良事件之间的关联程度。对方剂的研究，通过数据分析，找出方剂中各个组分之问的关系，确定核心药物组团。

2、虚拟现实技术的应用

虚拟现实技术是以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。他综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和多传感器技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人能够沉浸在计算机生成的虚拟境界中，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，创建一种适人化的多维信息空间。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

在中医学中针灸推拿技术是闻名世界的一项技术，要很好的掌握这项技术就必须对全身上下各个穴位了解透彻，以往我们要么在人体模型上找穴位，要么在患者身上试验，模型是静态的，不能给学习者反馈又价值的信息，而在患者身上亲自试验则有很大的风险性。随着计算机虚拟现实技术的出现和发展，将虚拟现实技术应用于针灸，研制“ 数字化虚拟人”，使针灸学习者在虚拟人身上找穴位进行训练，让学生真实感应到针尖插入时的反弹力，并且触摸到他们的“患者”，计算机通过处理大量的信息，将人体经络上的针灸点显示出来，引导学生准确地定位穴位。通过虚拟现实技术学习针灸，将是一个低风险、高效能而又兴趣味很浓的学习环境。

3、智能计算机的应用

人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。这项技术恰好可以应用于中医学“辩证”的过程，中医学的“辩证”讲求对患者的望、闻、问、切。健康人的体征及常见患者的体征录入计算机中存储，患者在提供其相应体征的时候与计算机中存储的信息相比较而得出患者的诊断。目前这项技术处于研究中，当前是理想状态，临床试验中还存在很多错误和不足，然这已经表明计算机在中医诊断学中的应用在不断扩展。

（1）望诊

望诊，是医生运用视觉对人体外部情况进行有目的的观察，以了解健康状况，测知病情的方法。其通过观察神、色、形、态的变化来了解人体的整体情况，同时作为分析气血、脏腑等生理病理状况的依据之一。结合计算机和电子技术，我们可以通过对病人的全息摄影或由专家通过远程摄像头得到“望诊”所需的信息，来了解病人五脏精气的盛衰，并分析出病情的轻重，推测预后的吉凶。

(2)闻诊

闻诊是通过听声音和嗅气味来诊察疾病的方法。听声音包括诊察病人的声音、呼吸、语言、咳嗽、心音、呕吐、呃逆、嗳气、太息、喷嚏、呵欠、肠鸣等各种响声；嗅气味包括嗅病人发出的异常气味、排出物的气味及病室的气味。我们可以采用计算机的声音技术来取样分析病人的语言、呼吸、咳嗽、叹息、肠鸣等声响，通过测听它的变异进一步诊察五脏表里虚实等病理变化。目前，具有嗅觉功能的高分辨率计算机气味识别装置已经研发出来，我们可以利用这种灵敏新型的“电子鼻”来代替医生嗅取病人体内所发出的各种气味以及分泌物、排泄物和病室的气味，将获取的信息综合分析，以辨别证候，诊断疾病。

（3）问诊

问诊是医生通过对病人或陪诊者进行有目的的询问，以了解病情的方法。对于这一诊断手法，我们可以通过两种方法用计算机模拟实现。其一，将中医问诊中的一些必要内容编制成相应的软件，在诊断过程中运行该软件，模拟询问场景，让病人根据自身实际情况进行选择作答；其二，可以由医生通过远程摄像头或类似远程会议系统的环境与异地的病人面对面的交流，通过询问病情，实时地掌握病人的现状，并依此做出相应的诊断。

（4）切诊

切诊即脉诊，一般是指医生用手的触觉在病人体表的一定部位的动脉进行切按，体验动脉应指的形象，以了解健康或病情，辨别病症的一种诊察方法。可以将脉象通过扫描存储于计算机中，用人工智能神经感应患者的脉象与计算机中存储的信息相比得到病人的脉象变化问题，从而对疾病进行诊断。

本项研究虽仍处于基础阶段，但对于以后中医学与计算机信息技术更好的结合起了铺垫作用。有了思想构架，将其不断付诸于实践，我相信在不久的将来，计算机技术在中医学的研究和发展中会有不可忽视的重要作用，为中医学的更好延续提供技术支持，是中医学在世界各个地方都能够广泛应用。

三、结语

综上所述，计算机信息技术在医学领域的作用正在逐步加大，我们应该在日后的研究中着重发展计算机技术与医学的结合，让我们的医学在计算机的辅助作用下发挥更加有效地作用，为全人类的健康提供更加可靠的保证，这是每个医护人员及计算机科技人员的共同使命，相信在不久的将来，计算机及医学会有更多的结合，我们的生活会更加的美好！

[参考文献]

【1】唐 骥，等．计算机网络在医院临床系统中的应用．医学信息学．2009，1

【2】张蕾．计算机技术与中医诊断．中国中医药．2005，7

【3】朱文峰．中医诊断学．中国中医药出版社

第二篇：计算机在中药领域的应用

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计算机技术是本世纪的卓越科技成就之一。近年来，随着计算机技术的发展和普及，在中药研究中的应用研究报遭不断增多，有力地促进了中药学研究方法的发展，计算机技术已成为中药研究的重要手段之一，在计算机技术人员和中药工作者的共同努力下，近年来，中药领域的计算机技术发展取得了一定成果，但仍待进一步开发，使目前取得的成果完善，并积极应用最新计算机技术，提高中药研究水平。现就近年来中药领域计算机技术应用进展概述于后。

1.计算机在中药材真伪鉴别方面的应用

成都中医学院研制的“中药显微电脑识别专家系统”，该系统与显微电视录像系统配套使用，具有图像真实，操作灵活、方便、检验快速、准确的效果；济南山东省新药药理研究中心根据中药玉竹及其混淆品的生药性状，组织构造及粉末特征，结合计算机技术编制了一个中药玉竹及其混淆品鉴别的系统，该系统具有鉴别、检索、修改及打印等功能，按照屏幕提示信息输入待鉴标本的特征代码或实测数值，在几秒钟内即可完成鉴别；广州广东药学院26个细辛样品为训练集，以19个细辛样品为试验集，采用化学模式识别技术对3 种细辛(北细辛、汉城细辛、华细辛)进行鉴别，该项研究从细辛挥发油GC—MS中获得数量化分类特征，经PRIMA法处理，实现了计算机对所有样品的鉴别分类，所得结果与实际相符；第二军医大学药学院运用计算机图像定量分析技术建立了测定黄连类中药组织细胞的显微鉴定模式识别系统，为中药混乱品种与多源道地药材鉴定提供了新的三维定量研究技术和资料；第二军医大学药学院运用计算机图像处理的技术实现郁金类连续切片组织形态的计算机三维重建与动态显示，他们还利用计算机技术实现了麦冬类中药组织连续切片三维重建与动态显示，为计算机辅助生药学鉴定和教学提供了新的三维图像技术和研究资料；重庆四川省中药研究所实现了道地药材附了连续切片三维重建与动态显示，为计算机辅助生药学教学和鉴定提供了具有生动性和立体感的三维图像技术和资料；丽水地区药品检验所先根据直伪黄芪紫外光谱峰位赋值量化，然后用计算机求得相似系数进行聚类分析，以判别黄芪的真伪；丽水地区药品检验所将数量分类学中的聚类分析引用到紫外线光谱分析中，用微机求出比较值及聚类，然后根据其聚类谱系来量化研究系列中药的真伪优劣，以4类药材为例，证明其结果可反映出各试样之间的亲疏远近关系。如友好医院科技开发部提出一种挥发油生药的模糊模式识别方法，刚气相色谱法获得样品信息，由计算机进行检索，结果显示其品种符台率为93．75%；品种、产地符台率为75%。检索过程仅数秒钟；江西中医学院用紫外分光光度计测定清开灵注射液的吸收度，采用初均速法研究了其中主要成分黄芩甙和绿原酸的含量变化，将实验数据输人计算机处理，预测出该制剂中黄芩甙和绿原酸的稳定性；北京总后卫生部药品仪器检验所为了对枸杞子药材及其有关制剂的质量进行控制，对不同产地的枸杞子进行了比较分析，收集其色谱、质谱图、实验结果认为其离子流图有较大的共同点，可作为定性的依据，但亦存在不同之处，各组分的相对百分含量不尽相同，所占成分亦有区别，利用计算机谱库检索并核对有关资料，个别组分还利用对照品进行对照，共鉴定出33种化合物； 第二军医大学药学院生药学教研室对15种叶类生药气孔进行计算机图像分忻； 第二军医大学药学院经过对4种蛇床的果实、芬粉粒、维管束，气孔和内胚乳细胞的大小进行体视学研究和计算机图像分析测定，结果表明，果实和维管束的大小顺序为兴安蛇床>碱蛇床>滨蛇床>蛇床；花粉粒大小为碱蛇床>兴安蛇床>滨蛇床>蛇床；内胚乳细胞则兴安蛇床>滨蛇床>碱蛇床>蛇床；中国药科大学研制的“金银花药材品种鉴定计算机辅助咨询系统”；南京军区后勤部药品检验所研制的“中国药典中药及其相关品种粉末显微智能鉴定系统”，该系统收载了668种中药材(含混伪品287种)可以模拟专家在实际工作中的思维方式进行鉴定；中国药科大学测试中心应用计算帆辅助模式识别技术鉴别中药材重楼；第二军医大学药学院生药学教研室将图像分析技术探索性地应用于仙茅属植物花粉的鉴别，发现该属植物花粉体

积相有效期很大，种问两两比较均有显著性差异，提示图像分析技术在生药学领域具有广阔的应用前景；山东医科太学应用计算机鉴定、检索药用植物标本；江西中医学院根据常见中药材及其混淆品的性状特征，制定了操作性强、规范度高的性状鉴别客观标准，建立了判别的数学模型和判别指数计算方法及中药材电脑代码，实现了125种中药材及数百种伪品的性状鉴别电脑模拟；中国科学院沈阳应用生态研究所应用计算机进行植物自动分类；四川省中药学校应用微机对中药材紫外光谱的鉴别特征进行管理；沈阳药科大学药物分析研究室用对称的三层BP人工神经网络处理中药化学模式识别数据，既达到了提取特征和降维映射的目的，又减少了每引人一个样本重新计算各样本空问距离和分布的麻烦，提取的特征及相应误差用三维图形表示，可直接用于中药的化学模式识别；辽宁中医学院研制的“中药性状鉴别微机管理系统”；广州广东药学院药学系以“南药”砂仁及其伪品为研究对象，从砂仁及其伪品的紫外光谱中莸取数量化特征，通过聚类分析，在计算机上实现了样品的鉴别分类。

2.在探索中药化学成分的应用

成都中国科学院成都生物研究所利用毛细管气相色谱保留指数定性、标准样品叠加和色谱一质谱一计算机联用技术，对淡黄杜鹃植物挥发油的化学成分进行了分离和鉴定，共鉴定出单萜烃18个，倍半萜烃41个，并测得了各化合物的相对含量，其主要成分是：β一蒎烯、α 一蒎烯、乙酸冰片酯、柠檬烯、β一横香烯、香桧烯、香茅醇和月桂烯；福州福建师范大学生物工程学院应用毛细管气相色谱一质谱一计算机联用系统对闽产石香蔫挥发油的化学成分进行研究；上海第二军医大学药学院采用计算机图像分析技术对20种细小种子类生药进行分析测定，报道了种子的最大直径、周长、截面积、体积和不规则参数，郑州河南省中医药研究院利用毛细管气相色谱一质谱一计算机联用拄术来分析怀菊花挥发油的化学成分；中国科学院长春应用化学研究所利用气相色谱一质谱一计算机联用装置分析了吉林栽培西洋参挥发油中的化学成分及相对含量；济南山东省中医药研究所采用GC--MS计算机联用仪，对蔓荆予不同炮制品的挥发油进行了分析研究，结果表明，炮制后挥发汕含量减少，质量发生变化，共分离鉴定出26个化台物，生品和微炒品检出26个炒焦品检出20个，炒炭品检出16个；南京市中医院运用气相色谱一质谱一计算机联用研究巴戟天的化学成分。

3.在中药临床及实验研究方面的应用

蚌埠医学院药理学教研室在研究白芍总苷对缺血心的保护作用方面，运用计算机检测心功能变化；上海医科大学病理生理教研室在研究灵芝合并降压药治疗难治疗性高血压时血压、血糖、NO、微循环及血液流变性的改变的临床实验中，运用显微电视电脑测量系统定量测定用药前后甲鹱微循环的变化；上海中医学院附属龙华医院应用电子计算机对结晶天花粉蛋白抗早孕进行分析研究；南京医科大学第一附属医院皮肤科对中医治疗白癜风74首方剂进行计算机拆方排序，从中选出高频砍出现的中药89珠，再观察这些中药乙醇提取物对蘑茹酪 氨酸酶和无细胞系统多巴色素自动氧化生长黑素量的影响，发现有19味中药乙醇提取物存 3个不同浓度对酪氨酸酶活性、黑素生成量呈剂量依赖性激活和上调；杭州浙江医科大学淋巴学研究室应用中医中药治疗肝硬化腹水的药物，进行动物实验通过扫描电镜和计算机联机的图像处理系统，对药物的腹膜孔调控和促腹水转日作用，作了观察和定量分析。沈阳中国医科太学生物教研室根据Beeler--Reuter方程，对Ca2+通道电流结合膜片钳实验数据进行计算机重建，并研究了中药白花前胡有效成份Pd--Ia(a)+通道的作用模式，为研究Ca2一通道电流及联因子的动态过程提供了一个新方法，为定量研究心脏药物作用机制及判断其疗效提供了理论依据。中周医学科学院药用植物研究所利用计算机自动控制、图像分析处理和多媒体视频等多种技术，将小鼠在圆形水迷宫的学习记忆行为表现转移为活动图像井显示其实时运动轨迹路线，利用计算机获得的信息资源进行综合分析，优化组台后，建立了出运动距离、速度、寻找平台时间、运动轨迹组成的评价指标。从而为益智中草药研究提供了一种自动化程度高、获取信息量大、符合国际标准的圆形水进宫计算机自动控制和图像分析处理系

统及相应的指标评价体系。杭州浙江省中医药研究院自术、党参腹腔注射经扫描电镜和计算机图像处理与定量分析结果表明能使小鼠腹膜孔平均孔径及开放密度明显增加，黄芪无显著作用，表明白术、党参对腹膜孔调控作用较强、是治疗腹水的有效药物；北京中医药大学以 3 H一栀子甙为示踪剂，采用整体放射自显影及图像分析技术，观察栀子的有数成分栀子甙在小鼠休内定量分布的动态变化，并探讨与栀子归经理论的关系，结果显示同一器官的不同示踪时相和同一示踪时相胆、肝、肾上腺、小肠、大肠、心脏和胃等器官，其分布特点同栀子归经于心、肝、肺、胃经以及赃腑的络属关系基本相符、首次为栀子传统的归经理论提供了形态学依据；浙江省中医药研究院通过对健脾益气的白术、党参黄芪对小鼠腹膜孔调控作用的观察，通过扫描电镜和计算机图像处理与定量分析，提示白术、党参是治疗腹水的有效药物；广州广东药学院药学系借助计算机，对中药的性、虚、月经进行量化处理，建立了寻找药材替代品的数量化方法：南昌江西中医学院用原了吸收光谱法检测，10种辛温解表药和7种温里药的15种生命元素含量，采用微机对其药效与各元素含量进行逐步判别分析，结果表明两者功效与Mn、Cn、Ba、Pb 5种元素含量有关，并建立了辛温解表药与温里 药的判别模型，该模型具有显著的判别效能。

4.在中药及方剂数据库方面的应用

南京中医药大学研制的“中华本草名录检索系统”，“图经本草检索系统”，其中“《图经本草》计算机检索系统”可浏览《本草图经》的全部原文，也可查阅某殊中药的原文进行统计分析；中国中医研究院中药研究所研制的“电脑检索全国中草药名鉴数据库”，该数据库收录了我国中草药13268条(722科)，每条记录包括类科、拉丁学名、植、动、矿物名，药材名、文献名、地方名、功效、备考八项基本信息。其中除备考外，全部数据均可以关键词进入俭索；昆明云南省药材公司建立的“云南中药资源评价体系和计算机数据库”，协助对云南中药资源的现状进行了解及合理开发利用当地的中药材资源；内蒙古中蒙医研究所研制的“内蒙古中蒙药用植物资源数据库系统”，该系统不仅可提供查询，还可以对内蒙古地区中蒙药用植物作整体的综台性定量分析及提供决策方案。黑龙江中医学院和东北林业大学联台研制的“中药通用文献检索系统”，该系统按照设计要求可适用于中医学各学科的小型文献的检索与管理；福建省中医药研究所研制的“中国草药数据库检索系统”；贵州省中医研究所研制的“中国苗旗药物现代文献数据库”；中国中医研究院中药所的“万方中药信息处理系统”；南京中医药大学研制的“中医方剂编码及文献数据库系统，该系统于2001年3月通过鉴定，系统收录了古今方剂101903首，可进行方名、书名，处方药物、功能、主治等的检索。“中医历代常用方剂数据库检索系统”，该系统于1994年12月通过鉴定，系统收录了中医历代常用方剂1万条首，该系统除了纵向可方剂名检索异名、方振、作者、药物组成、功用、主治、药理作用、用法外，还可以横向根据组成考察方剂的沿革、变化、比较方 剂的配伍关系，根据功用查询同类方剂，根据主治查询相应的方剂，根据药理作用查询相应的方剂等；江苏缸皋市中医院研制的“实用方剂数据库及检索系统”，该系统以实用方剂辞典》为蓝本，收录方剂10310首，数据内容包括拼音、方名、异名、方源、组成、功能、用法、宜忌、加减、主治、实例、方考等；广州广东药学院研制的“中药方剂的计算机辅助分析系统”；江西中医学院运用数据库技术探索中医方剂配伍的统计规律；辽宁省中医研究院研制的“《苷济方》数据库”；安徽中医学院运用计算机对《各医类案》的方药进行分析，发现全书共用方416首、用药465种、方剂以补中益气汤、四物汤、六君子汤、小柴胡汤等23方为“核心方剂”，药物以甘草、人参、白术、当归、茯苓等13味药为“核心药物”，这些结果显示了江氏在选案时重温补，也从测面反映温益脾胃、滋补气血在历代医家临床中占有重要的地位；中国医科大学运用计算机对《方剂学》中常用药物进行统计分析；云南省医学信息研究所研制的“中药不良反应文献题录库计算机管理系统”，该系统收集了1990~199 7年国内文献振中有关中药不良反应文献等等。

5.在中药领域其他方面的应用

北京医学院运用计算机对常用中药的归经进行分析；北京大学化学与分子工程学院运用计算机对中药复方进行模拟研究；锦州医学院应用计算机对中药进行综合评价；北京同仁堂制药二厂利用计算机解决中成药工艺设计中正交试验法数据处理的问题；贵阳中医学院研制中药制剂均匀试验设计；中国医学科学院药用植物资源开发研究所研制的“中国药用植物系统疗效计算机统计分析系统”；江西中医学院采用紫外分光光度法测定了银黄注射蔽的吸收度，根据初均速法预测了其中主要成分绿原酸与黄芩甙的稳定性，均实验数据输入了计算机进行运算，预测出银黄注射被的有效期；黑龙江中医学院研制的“中药科研方案、生产工艺优化设计软件，该系统将传统的正交试验与正态拟台相配台，并编制了T检验、方差分析、回归及 LD50等组成程序包相佐。

广州广东药学院将计算机模式分类技术推广应用于两个中药研制方童康片、脑得生片的解析，计算机模式分类结果与中医理论相吻合；重庆四川省中药研究所应用二次正交回归旋转组合设计进行田间试验，经计算机运算，获得药用红花施肥量的数学模型，通过对此模型进行分析、模拟、优化和筛选得药用红花的面施肥量公式，按此方案实施，可获得高产；无锡轻工大学生物工程学院在探索灵芝胞外多糖分批发酵非结构动力学模型时，通过计算机模拟，证明模型预测值与变际实验值具有良好的拟台性等等。

第三篇：计算机在企业人力资源管理领域的应用

计算机在企业人力资源管理领域的应用

内容提要：随着计算机不断普及,信息化已经成为现代企业的一个重要特征。计算机信息技术与人力资源管理的完美结合,即有助于企业当中人力资源管理业务流程的优化,提高工作效率以及改善服务品质，并在提供信息的基础之上的决策支持。人力资源管理作为企业管理当中的一个热点,在和计算机结合的过程中实现了巨大的进步,本文分析了计算机在企业人力资源管理中应用的发展状况。

一、计算机应用与人力资源管理概述

（一）计算机应用概述

计算机应用是研究计算机应用于各个领域的理论、方法、技术和系统的一门综合知识，是计算机学科与其他学科相结合的复合型学科，是计算机学科的组成部分。通俗地说，计算机应用就是在信息化的条件下，将计算机与其他知识相互结合来解决现实中各项问题的实践性知识。由于计算机具有宽泛性、综合性、信息公开化等特征，是的计算机应用知识越来越重要。

（二）人力资源管理概述

所谓的人力资源管理是指根据各种社会组织的目标而制定相应的人力资源规划，并根据组织的战略目标和人力资源战略规划进行人力资源的招募、录取、培训、开发、使用、保持、效能评估、薪酬激励制度以及劳资关系建立的过程。由于现代企业结构日益复杂，业务和生产也越来越复杂，人力资源是企业人才管理的重要一环，因此人力资源的管理重要性不言而喻。

人力资源管理是企业在一定的组织管理基础上，综合运用计算机以及信息化的科学技术，同时与现代化的管理观念和管理方式相结合，辅助管理者进行人力资源决策和管理。企业人力资源管理实现信息化，不仅仅是一个技术系统，也是一个管理系统，它不仅可以提高组织的效率、节省企业开支，还可以增加企业利润、提高企业员工工作的效率，是现代技术与企业发展的高度融合。为此，要选择符合企业自身特征的信息化人力资源管理系统，使信息化

人力资源管理与组织完好匹配，不仅要在技术层面上给予足够的人力、物力支持，而且在观念、组织基础、人员等方面也要进行创新和完善。

（三）计算机信息化和人力资源管理

人力资源管理信息化具有着重要的意义。人才的全球化竞争使企业的人力资源管理面临前所未有的挑战，企业只有更好地吸引、保留和发展自己所需人才，才能拥有竞争优势而立于不败之地。人力资源部门必须从重复性的日常事务中解脱出来，将更多精力投入到人力资源的发展和战略规划中，从其传统的人事管理角色转换为企业战略发展的顾问和伙伴。要想人力资源管理工作更有效，不仅要解放思想，更要解放生产力。而信息技术和管理技术的有机结合，即人力资源管理系统，它应该是一套高效率、多功能及易学易用的软件，能把日常工作模块集成起来，大家分工合作，共同维护，不仅减少管理日常操作的时间和成本，使人力资源管理人员能够从繁杂的日常事务性工作中解脱出来，又规范管理业务流程，同时相互又能对数据进行监督与审核，保证数据达到高度准确，使企业在利用数据进行规划与决策时更加科学、可靠、统一，达到信息技术与人力资源管理技术的最佳结合。

二、信息技术在人力资源管理中的应用

影响人力资源管理部门工作效率的因素主要包括：每月的工资计算与处理；员工的考勤休假处理；员工信息管理等基本内容。这些信息处理往往要持续占据人力资源管理管理人员的大量时间和精力。手工操作不仅效率低下，而且出错率较高，计算机技术在人力资源管理中的应用，将大大降低日常工作对人力资源管理人员时间的占用程度，使管理人员从日常繁琐中解脱出来。人力资源管理信息化强调员工的自助服务，如果员工的个人信息发生了变化，他本人就可以去更新自己的信息，经过一定的批准，程序即可生效。现从以下几个方面列举出计算机在人力资源管理当中的应用。

（一）招聘

根据企业的生产目标和经营等活动，有效地对人力资源的供求关系进行有效地预测，利用网络及时发布人员需求情况，利用能力模型来满足某种职位的具体要求，对职位候选人的行为、态度以及技能水平等做出评估，能快速地定向选择职位候选人。保证实现企业科研及生产经营目标的前提下，做到精简、高效，从而实现人力资源的有效配置。

（二）薪酬福利分配

通过计算机应用，可以有效地处理薪资问题，计算福利水平，记录考勤信息，管理人员的休假。通过网络，员工可以迅速浏览薪酬与福利的水平，自动完成请假与加班申请，了解相关人员出勤情况、休假的剩余天数等问题。有效的实现信息的公开化、便捷化。对于管理人员而言，无疑节省了许多时间和精力。

（三）人才培训

人力资源管理的战略重点在于、确保员工可以得到适当的培训，从而提高自己相应的工作技能。应用网络进行培训课程的安排和公告，也可以与培训机构合作进行课程的网络在线培训。省时省力方便的培训将节省许多现实生活中的费用。根据企业提供的培训课程员工可以提出相应培训要求反馈给人力资源部，人力资源部再根据员工的反馈情况安排相应的培训时间与次数。有效地记录每个员工的发展需求，精确评估，确保预算费用。

（四）劳动合同

通过信息技术的应用，完善劳动合同的订立、续订、解除与终止。在市场经济的条件下，企业与员工之间的关系是劳动合同的关系。员工的招收、录用、解聘、企业内的配置调整等项事务，都必须依照严格的程序。企业与员工可以通过网络对合同进行及时的交流，规范劳动合同的管理。将信息公开化、透明化，一定程度上避免了许多管理上的失误。

同样，对于培训、假期申请、报销等日常的行政事务也可作类似处理。这样不仅减轻了人力资源管理人员用于数据采集、确认和更新的工作量，也较好地保证了数据的质量和数据更新的速度。这无疑极大地提高了人力资源管理部门的工作效率，从而可以有更多时间思考战略层次的问题。

三、计算机与企业人力资源管理结合的意义

（一）有助于提高人力资源管理的工作效率

加强人力资源管理信息化建设是提高管理效率的需要。考勤、工资发放、员工信息管理等工作作为人力资源管理日常性的事务，往往要持续占据人力资源管理人员的大量时间。同时，因为缺乏有效的技术手段，一些基础性的人力资源信息收集和分析工作显得十分繁杂，并且收集到的信息不能有效的共享。人力资源管理与计算机相互结合可使上级的有关信息和资料直接传递到基层，有利于管理和政策的实施在职人力资源管理者可以有效地对各项资料和信息进行合理的整理与编制，有效节约人工整理信息的时间和精力。

（二）有助于减少人力资源管理的成本

计算机在企业人力资源管理方面的应用，可以在某种程度上加强人力资源管理信息化建设，有利于整合管理资源，减少管理的成本。通过开发或者引入人力资源管理系统，企业可以整合现有的管理资源，为其他管理系统提供基础平台。人力资源信息包括最为完善的员工背景信息，可以说是企业所有员工作为丰富的信息库。对人力资源进行信息化管理可以方便企业在进行其他管理时方便地调取各种信息。从这个角度来看，企业大可不必指派众多人力资源管理者参与繁琐信息的处理和整合，很大程度上减少了人力资源管理的成本。

（三）有利于深化企业制度改革

我国正在处于国家重要的转型期，发展方式不断转变，向高科技、低消耗的可持续发展型经济转变。在这种关键时刻，我们计算机在人力资源管理领域的应用使得我们更加接近世界的水平，使得我国企业向世界领先企业不断靠拢。信息化人力资源管理和计算机应用将实现企业各项有效信息的共享，有利于实现我国企业制度改革程度的深化。

四、总结

人力资源管理的整合不仅增强企业的竞争力，同时可以形成完善、有序且不断提升的人力资源机制，提高机构整体实力和无形资产价值，推动企业的可持续发展。信息化的深人促使企业人力资源管理发生相应的变革，同时，用于人力资源管理的一些新的方法和手段也需要信息化的支持，两者相辅相成，在运用实践中，发挥巨大的作用。

参考文献

[1]唐爱华.《基于信息化的人力资源管理》.《经管视野》.49页。

[2]何耐铭，刘芳宇.《企业信息亿环境下人力资源管理研究》.北京工商大学学报.2004年第9期.51页。

第四篇：计算机分子模拟技术在石油化工领域的应用

计算机分子模拟技术在石油化工领域的应用

摘要:计算机分子模拟技术自九十年代初以来发展迅速,在新材料的设计开发领域已成为一种十分重要的方法和工具,从产品设计方法学来说,也是一种卓有成效的革命。本文介绍了该技术在石油化工领域的高分子材料、分子筛催化剂以及油品添加剂产品设计开发方面的应用现状及发展前景。

关键词:分子模拟,分子建模,高分子,分子筛催化剂,添加剂

一、前言

计算机分子模拟技术在材料科学领域的应用至九十年代初进入一个新的阶段,它不仅能提供定性的描述,而且能模拟出分子体系的一些结构与性能的定量结果。计算机模拟使得理论物理学家、实验化学家、实验物理学家可以直接在计算机屏幕上模拟逼真的分子运动图象。分子力场、模拟分子体系算法及计算机软硬件的发展为分子模拟方法的发展奠定了坚实的基础。

分子模拟技术集现代计算化学(ComputationalChemistry)之大成,包括量子力学法、MonteCarlo法,分子力学法及分子动态法等。分子模拟法是用计算机以原子水平的分子模型来模拟分子的结构与行为,进而模拟分子体系的各种物理化学性质。分子模拟不仅可以模拟分子的静态结构,也可以模拟分子的动态行为(如氢键的缔合与解缔、吸附、扩散等)。分子模拟法可以模拟现代物理实验方法还无法考察的物理现象与物理过程,从而发展新的理论;研究化学反应的路径、过渡态、反应机理等十分关键的问题;代替以往的化学合成、结构分析、物性检测等实验而进行新材料的设计,可以缩短新材料研制的周期,降低开发成本。

分子模拟法不但可以模拟分子体系中的物理问题和化学反应过程,也可以模拟分子体系的各种光谱(如晶体及非晶体的X光衍射图,低能电子衍射谱等等)。光谱的模拟可以使我们能够更合理地解释实验结果,进行产品(如新型分子筛)的结构解析。

进入九十年以来,分子模拟技术在分子筛催化剂、高分子材料及其它固体化学、无机材料研究开发领域的应用已非常广泛,许多大公司如MOBIL、Shell、Dow、EXXON等积极应用分子模拟技术来推动高分子材料、分子筛催化剂的研究开发工作。

二、分子模拟技术在分子筛催化剂研究开发领域的应用 1.研究沸石催化剂的吸附和扩散性质

鉴于沸石在分离方面的重要地位,以及吸附是研究沸石结构的一种工具,有关沸石吸附方面的文献是大量的,而沸石的扩散性质对确定沸石催化剂能达到的优异选择性是十分重要的,在以前由于缺乏进行预测的理论根据,每一个有研究价值的体系的扩散系数必需通过实验测定[1]。

分子模拟技术的发展及应用,为研究沸石催化剂的吸附和扩散性质、温度对扩散系数的影响、选择合适的沸石结构及进行精细调节提供了优良的工具。

对寻找可以用于形态选择性反应的可能的催化剂这方面的工作来说,一种高效的方法是建立沸石和被吸附分子的计算模型。采用分子图形法(moleculargraphics)可以很快在计算机屏幕上显示出各种反应物或产品的分子与候选的(candidate)沸石孔的形状与尺径的匹配程度[2],用量子力学[3-5]或分子动力学[6]研究沸石内的分子扩散可以提供对所显示的分子图像的证明。

线性双烷基萘是一种在生产液晶高分子以及其它特殊高分子材料过程中有重要作用的中间体,2,6-DIPN可通过萘和丙烷在酸性固体催化剂的作用下进行萘的丙基化获得,然而,无定形的酸性固体催化剂生产出等量混合的异构体2,6-和2,7-DIPN[9],二者的分子平均分布十分相似,要分离它们很困难,费用很高。2,6-和2,7-DIPN在分子形态上的不同足以使它们在某一指定沸石中的扩散速率产生足够大的差异。文献[7]在SGI工作站上用INSIGHTⅡ软件[10]对可能的沸石进行检索,研究发现,丝光沸石的孔径形态和2,6-异构体的匹配要比与2,7-异构体的匹配好得多,对2,7-异构体存在足够大的势垒,而2,6-异构体可以很顺利地通过。文献[7]还将计算和预测的结果与各种催化剂催化萘异丙基化的反应结果进行了对比,证实了计算结果的可靠性。

苯与聚丙烯的烷基化反应是一个重要的石油化工过程,其产物异丙基苯用于酚与酮类产品的合成中,传统的工业化过程使用AlCl3或“固体磷酸”催化剂,在安全性、腐蚀及废物处理等方面存在诸多问题,避免这些问题的一个有效途径就是使用分子筛催化剂。最近几年已经开发出了一些这样的催化剂如FAU,MOR及β沸石等等,.Millini[8]采用MSI软件的SolidsDocking模块计算了异丙基苯和该反应的副产物在上述分子筛中的能量最低的扩散路径,上述所有分子筛均显示出了对产品的形态选择性。

沸石的三维网状结构为气体的分离提供了一个理想的场所,对于某一具体的分离过程应该可以从大量的已经很成熟的可能结构的沸石中找到一种满足分离效率的要求,这种搜索的传统方法的实验工作量是很大的。文献[11]应用Cerius软件中的Sorption模块预测氧气和氮气及氮氧混合气在沸石中的吸附等温线,为搜索可能的沸石结构提供了一种快捷、耗资少的方法。该研究发现Li-X是一种理想的氮气优选吸附剂,可用于生产纯净的氧气。

非均相催化开始于有机分子在催化剂表面的吸附。在吸附过程中,催化剂和有机分子的形态(shape)会因为吸附剂与吸附质之间的非键合相互作用均会发生改变,这种改变在产生吸附中心及影响系统的反应动力学起着至关重要的作用。ZSM-5沸石在吸附二甲苯过程中,其空间结构将从单斜晶变化成斜方晶[12],文献[13]用Cerius的Sorption模块模拟了对位和间位二甲苯分别在T,M和O-ZSM-5沸石上的吸附过程。2.沸石结构的解析

分子模拟方法可以将建模技术和分析实验方法紧密结合起来,衍射数据、组成及几何特征数据、孔的坐标及体积数据、EXAFS和固体NMR数据可以从原子水平的模型直接模拟出来。上述模型的变化对模拟谱图的影响可由结构和分析数据之间的动态联系直接控制。扫描电子显微镜、电子衍射和高分辩率晶象测定的晶粒的形态学性质也可以用原子水平的模型直接模拟。通过分子模拟技术,可以在屏幕上观察到晶体结构的不断变化、模拟的衍射曲线和实验曲线的不断拟合。红外光谱和拉曼光谱等晶体振动光谱的模拟,可以表征晶体的构象及原子间相互作用的特征[14,15]。

沸石材料的骨架结构的几何特征及拓扑特征的识别对于理解它们在催化和分离过程中的行为是至关重要的。由于大部分新合成的沸石为粉状,其结构的解析用传统的单晶X射线技术难以实现,需要由粉末X射线衍射或粉末中子衍射技术来进行结构解。分子模拟技术可以用来对从X射线衍射数据得到的沸石结构模型进行精修以产生精确的模型,文献[16]报道了分子模拟技术应用于该领域的工作,并给出了利用分子模拟软件Cerius确定沸石骨架结构的几何特征过程的流程图。3.新型分子筛的设计

由于分子模拟技术在综上所述的各个方面对分子筛催化剂研究开发工作的卓有成效的帮助,它已经成为分子筛催化剂专家们手中重要的、甚至是必不可少的先进工具。分子模拟技术作为工具至少可以在以下几个方面对新型分子筛的设计提供有效的支持:(1)利用分子模拟软件中的分子筛数据库中提供的已知的分子筛结构及其有关参数考察现有分子筛是否符合所要解决的具体问题的要求,使搜索可能的分子筛结构的速度大大提高而费用大大减少。

(2)利用分子模拟技术可以从多个方面确定分子筛的框架结构并对其进行精修,可以得到晶胞参数,原子位置,原子占有率,温度因子等性质,如利用与已发表的结构或模拟实验数据进行结构精修;利用Rietveld方法,通过对比实验X-Ray衍射数据进行结构精修;利用距离优化法(DLS)进行结构精修。

(3)利用分子模拟技术可以对任意建造的分子筛结构预报其稳定性及相应的参数,分子筛设计专家可以在计算机屏幕上进行新型分子筛的设计。

(4)利用分子模拟技术可以进行分子筛光谱波谱的模拟及其结构的表征与解析。

(5)利用分子模拟技术可以很直观很方便地“观察”到分子筛的吸附散现象以及温度等因素对吸附的影响,可以考察分子筛催化剂的催化机理,有目标地设计新型高效的分子筛催化剂。

三、分子模拟技术在高分子材料研究开发领域中的应用 1.研究弹性材料的结构和性质

计算机模拟目前在弹性材料(elastomericmaterials)的结构表征和性质(性能)的解析及预测方面起着越来越重要的作用[18-20],其在该领域中的应用主要包括以下几个部分:(1)对表现出可逆转弹性性质(reversibleelastomericproperties)的材料的开发而进行的对凝胶过程(gelationprocess)的模拟,其目的在于充分表征溶胶相(solphase)的量和构成以及凝胶相(gelphase)的结构以预测它们的模量(moduli)[21,22]。

(2)对多环分子(macrocyclicmolecules)的立体构像的模拟,尤其是对其“孔径”的表征,可用以预测其在端连接过程中的捕获效率[23]。

(3)高聚物的结晶目前也是一个引人注目的研究方向。Windle等[24]发展了一些模型来模拟含两种可结晶组分的共聚物的链的序列。Madkour[25,26]用MonteCarlo法研究了二甲基硅氧烷和二苯基硅氧烷的共聚结晶。

(4)某些高分子材料因其具有很好的透气性能而被考虑应用在气体分离工作中,考察的高分子材料有无定形聚乙烯(PE)和聚二甲基硅氧烷(PDMS),参见文献[27,28]。

(5)研究共聚物的结构和性能的关系。Subramanian等[29]用分子模拟技术研究理想的支化的乙烯-丙烯共聚物(EPcopolymer)的结构,发现和线性共聚物相比,支化共聚物具有较小的回转半径,和溶剂的相互作用较小,粘度较低。EP共聚物经常被用于调整各种润滑剂(如内燃机油)的粘温性能[30],该项研究具有很强的实用价值。

2.高分子共混体系的预报

通过共混的物理方法得到具有工程上要求的特定物理性质的高分子材料而无须再去进行具有类似性质的共聚物的设计。目前,尚没有简单可循的方法来判断哪些高分子能够共混,从经验上可以提出很多共混的高分子组份的方案,要从实验上(包括化学合成,结构鉴定和物性检验等环节)寻找有效的方案,费用很大。用分子模拟的方法来判断哪些高分子能够共混,会极大地缩短所用的时间,整个过程可分为两个部分,其一是用分子模拟技术来评价各方案的可行性,其二是优化的几个方案的实施[31]。

3.催化剂选择性的设计

分子模拟技术可以建立催化剂中心与反应分子相互作用的模型,计算出各种取向的构型之间的能量差,能量低的其存在的几率大于能量高的,由此可以评价、筛选各种设计方案,得到对催化剂选择性机理的正确认识,得到优秀催化剂设计方案的可靠选择。(1)Ziegler-Natta催化剂和金属茂催化剂

文献[32]介绍了用于丙烯等规(isotatic)聚合的Ziegler-Natta催化剂的分子模拟设计,利用电子结构从头计算技术结合经验力场分子动力学技术,研究了环桥1,2-亚乙基双茚基锆Ziegler-Natta催化剂的定向性;基于外消旋1,2-亚乙基双茚基锆和外消旋1,2-亚乙基双四氢茚锆催化剂的等规立构实验观测结果可以和计算结果相吻合;提供了内消旋1,2-亚乙基双四氢茚锆催化剂的无规立构性质;报导了模拟修正后的外消旋1,2-亚乙基双四氢茚锆催化剂对等规立构度的影响(增加或减少)。

近来有关分子动力学在有机金属化学中的应用的报道包括不少对环戊二烯基类化合物的研究[33-36]。对于这类化合物,最近的研究包括用于连接金属的处于Cp环中心的模拟原子(pseudoatom)[35,36]。

EniChem的Longo等[43]利用MSI的DMOL模块研究了基于金属茂催化剂的烯烃聚合反应的机理,得出了许多重要的结论。(2)INSITE技术中的分子结构控制

单一活性中心催化技术的出现导致了一系列新的聚合物的产生,它对产品开发的新途径的进一步开拓,正在改变着塑料工业的现状。作为MSI分子模拟软件主要用户之一,Dow公司结合分子模拟技术,近年来开发了INSITE技术[37],并用该技术开发生产了AFFINITY聚烯烃塑性体系列(POPs)和ENGAGE聚烯烃弹性体系列(POEs)。

Dow的INSITE技术主要由两种方法结合而成,其一是并行开发技术[38](concurrentdevelopmentapproach),其二则是分子结构控制(moleculararchitecturecontrol)。Dow的分子结构控制技术可以使得设计者打破原有的设计规则,控制所用的分子的类型(如支化长链,支化短链,Mw分布等)。将这种分子设计和过程动态控制结合起来,可以使设计者直接制造出高分子而勿需采用工业应用中原有的失败-尝试法,可使材料科学家用模型方法探索新的结构-组成关系,开发新产品,缩短开发周期。4.分子光谱波谱的模拟

对非晶体衍射(如玻璃体)的衍射图已达到很精确的程度,可以用于确定分子链内的构像特征[39]。用粉末晶的衍射曲线来确定分子晶体的结构已成为现实。NMR谱作为X射线等其它分析方法的重要补充已被广泛应用于测定分子的溶液结构,这一工作的数据量很大,应用分子模拟技术,将其和多维光谱分析技术结合起来以形成一种集成系统,可以方便高效地进行数据处理和更准确地预报结构。

分子动态模拟法的发展为模拟真实的分子体系的振动光谱奠定了坚实的基础。分子动态模拟法可以按时间序列描述分子的每个原子的运动轨迹,从而模拟分子的各种层次上的运动行为,可以预报分子的振动频率、谱带的强度,还可以模拟谱带的形状。分子模拟法可以计算多分子体系、非晶态分子、溶液体系、表面或界面上分子的光谱[40]。

四、分子模拟技术在添加剂研究开发领域的应用

分子模拟技术在一定程度上可以应用于油品添加剂的设计开发工作中。油品添加剂种类和产品很多,随着工程技术的进步而提出的要求,油品添加剂的新产品还在不断涌现,利用分子模拟技术,可以辅助新产品的开发;可以;预测其物理与化学性质。其中,研究添加剂的结构对性能的影响可由分子模拟领域的三维QSAR分析技术来实现。

QSAR技术近年来发展迅速,该技术虽然是针对药物分子设计而开发的,但因其卓越的分析化合物结构与性能关系的统计分析能力和计算化合物分子各种结构性质的大量有效的工具和方法,已逐步从药物分子设计领域渗透到其它的产品设计领域,如配方(formulations)、润滑剂、添加剂设计领域。QSAR的全称是“定量的结构-活性关系”(QuantitiveStructureActivityRelationship),当前的QSAR研究工作集中于开发一些理论和方法以将构像和分子的形态(shape)的物化性质带入QSAR开发过程中,由此而导致了可比较的分子场分析技术(CoMFA)、分子形态分析技术(MSA)以及接受体模型方法(ReceptorModel)的开发和发展,这种类型的QSAR被称为三维QSAR。另外,GFA(GeneticFunctionAnalysis)技术为研究结构-组成关系提供了一种新的高效的遗传函数分析方法,该方法可以快速生成统计上合理的一组结构-性能模型,而不是一个模型,这样就可以发现那些其它技术发现不了的关系[41]。如为防止油井管因无机沉淀物的生长而导致管道堵塞,Bendickson[42]等应用Cerius2的QSAR+模块研究了24种聚合物对抑制碳酸钙和磷酸钙晶体生长的作用,对Calgon公司在这一领域12年的研究成果进行了极为有效的总结,成功地描述了防垢剂的结晶抑制过程。另外还有一些应用QSAR的成功报道,如判断洗涤剂的流变学性质、聚合物的熔态粘度、防锈剂的开发等等。

第五篇：对于3D打印技术在医学领域应用的认识

对于3D打印技术在医学领域应用的认识

首先，什么是3D打印？3D打印（3DP)即快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D 打印技术出现在 20 世纪 90 年代中期，实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。它与普通打印工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。3D打印通常是采用数字技术材料打印机来实现的。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。近年来，随着打印设备和打印材料的不断研发，该技术在医学中的应用得到了长足的发展。

现阶段，3D打印在医疗领域的应用大致分为四个层次。一是快速成型层面，这个层面的应用主要是根据数字影像资料打印出立体三维模型，帮助医生分析病情，拟定手术方案。另外，立体三维模型便于医生与患者沟通交流，这方面的应用在技术上已逐渐成熟。二是利用3D打印技术制造出辅助手术工具或 器 械。由于每台手术 的独特性，需要特定的手术工具或器械以满足医生的特定需求，３Ｄ 打印技术为满足个性化的手术器械提供了技术保障，可以制造出个性化的手术器械用于某例特定手术。三是3D打印技术可直接打印出植入体内的修复体，即快速制造层面。在这个层面上打印出的个性化修复体可以植入到人体内，更好地与病人的病灶结合，做到精准医治疾病。四是组织工程生物活体的3D打印技术，可制造出具有生物活性的人体组织和器官，这是目前生物3D打印的研究热点和研究方向。

在快速成型层面，日本筑波大学和大日本印刷公司组成的科研团队2015 年 7 月 8 日宣布，已研发出用3D打印机低价制作可以看清血管等内部结构的肝脏立体模型的方法。据称，该方法如果投入应用就可以为每位患者制作模型，有助于术前确认手术顺序以及向患者说明治疗方法。这种模型是根据 CT 等医疗检查获得患者数据用 3D打印机制作的。模型按照表面外侧线条呈现肝脏整体形状，详细地再现其内部的血管和肿瘤。由于肝脏模型内部基本是空洞，重要血管等的位置一目了然。但由于价格昂贵等原因，利用3D打印技术制作的内脏器官模型主要用于研究，在临床上没有得到普及。科研团队表示，他们一方面争取到 2016 实现肝脏模型的实际应用；另一方面将推进对胰脏等器官模型制作技术的研发。

在临床范围，快速制造已被临床医生应用与实例中。2014 年 8 月，北京大学研究团队成功地为一名 12岁男孩植入了 3D 打印脊椎，这属全球首例。据了解，这位小男孩的脊椎在一次足球受伤之后长出了一颗恶性肿瘤，医生不得不选择移除掉肿瘤所在的脊椎。不过，这次的手术比较特殊的是，医生并未采用传统的脊椎移植手术，而是尝试先进的 3D 打印技术。此项手术取得了成功，北京大学第三医院公开宣布，世界首个金属 3D 打印定制 19 厘米人造脊椎植入顺利完成。这也标志着中国 3D 打印技术正式开启人工椎体时代。

3D打印技术的制造的假体植入人体在骨科应用较为广泛，技术较为成熟。３Ｄ 打印植入性假体主要包括颅骨、下颌骨、义齿、人工关节、骨小梁髂臼假体等。在颅面外科直接使用钛合金３Ｄ 打印的费用很高，因此可先根据缺损颅骨的形状、厚度打印出一个模具，然后运用倒模技术制作一块与缺损部位高度吻合的钛合 金人工骨。据２０１４年８月２８日中新社报道，中国陕西西京医院的外科医生为患者打印了一个３Ｄ 钛网植入物，用于治疗其从三楼坠落所致的左脑损伤。张庆福等采用医用钛合金３Ｄ 打印技术为１例下颌骨半侧切除患者设计和制作了解剖形态高度个体化仿真的下颌骨植入体，取得了满意效果。吴江等等利用逆向工程软件制作出了全口义齿钛基托的计算机模型，然后利用送粉方式 ３Ｄ 打印技术（四路送粉装置）制造了全口义齿钛基托。这种方式比传统工艺更简单，而且打印成形后的全口义齿钛基托外形良好。王臻等针对提取的股骨髁关节软骨三维轮廓数据进行了个体化人工半膝关节的计算机辅助设计，获得了股骨髁关节的计算机三维模型，然后再将三维模型进行切片分层，使用 ＬＰＳ６００树脂快速成型机打印出三维树脂模型，通过对树脂模型进行修整、抛光得到了个性化的人工半膝关节模型，经过硅胶翻模、制作蜡模、成壳、浇注 后最终获 得了钛合 金 关 节。在 金 属 ３Ｄ打印口腔假体方面，唐志辉采用金属３Ｄ 打印机打印出了与牙齿相同的金属牙，它可取代传统方法制造出的标准种植体，可以完全根据口腔患者的牙齿形状量身定制。

在发达国家，药物与医疗设备的市场份额基本相等，而在中国，医疗器械远低于药品的市场份额，这就意味着中国的医疗设备还有很大的发展空间，３Ｄ 打印在骨科医疗行业的应用为中国医疗器械的发展起到了不可替代的作用。目前，在新型生物材料和３Ｄ 打印个性化植入物方面还存在着很多问题。如医疗效果被不良媒体夸大、医疗注册许可政策亟待突破、材料成本及种类的限制等。

但3D 打印技术作为一项具有开创性意义的技术，可以根据不同患者，快速便捷地制作出更个性化的假体，使人们获得了重生的机会；其次，3D 打印用于复杂手术术前计划制订、手术模拟的广泛应用，提高了手术成功率等。但 3D 打印技术也存在一些问题与不足，比如所需材料价格极高，支架材料的可降解性及降解时间、孔径大小都对其打印结果有影响。随着信息技术的发展、新型材料和制作技术手段的增强，在未来临床及科研的道路上，3D打印技术势必会获得突破性进展，发挥越来越大的作用。