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　　生物医学工程回想与展看

　　张丽媛 郝丁 郝梦 孙申 赵闪

　　（河北产业大学电气与主动化学院生医C081班 天津 300130 中国）

　　摘要：生物医学工程在国际上做为一个学科呈现，始于20世纪50年代，特殊是随着宇航技术的进步、人类实现了登月打算以来，生物医学工程有了快速的发展。通过对生物医学工程的学习与认识，对生物医学工程的过程发展有进一步懂得，又通过对一些文献的浏览，懂得了生物医学工程的发展过程，从而学习到此学科在以后发展中的创新与突破。

　　要害词：

　　

　　The review and the development of Biomedical Engineering

　　Zhang Li-Yuan Hao Ding Hao Meng Sun Shen Zhao Shan

　　(The Hebei Technology of the University Electrical and Automatic Engineering Academy Biomedical Engineering C081 Tianjin 300130, China)

　　Abstract：Biomedical Engineering was born in the 1950s as an international branch of knowledge, especially with the development of the space navigation technology and the human beings having realized the project of going to moon, so Biomedical Engineering developed in a high-speed. Through acquiring knowledge of Biomedical Engineering, we get a further comprehend. At the same time, we read large amounts of documents, through which we knew the developing process of Biomedical Engineering, and then we realized Biomedical Engineering of creativity and breakthrough in the following times.

　　Key words：word 1; key word 2; key word 3

　　

　　引言

　　生物医学工程(BME)是一门生物、医学和工程多学科交叉的边沿科学，它是用现代科学技术的理论和方式，研究新材料、新技术、新仪器装备，用于防病、治病、维护国民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

　　学科分类：

　　生物医学工程的研讨范畴很宽，从目前来看BME学科分类有两种趋势：

　　以应用范围为根据，可分为医学工程、临床工程、康复工程、环卫工程、中医工程。

　　以学科专业为根据，大致可分为医用材料（或生物材料）、人工器官、生物信息、生物把持、生物效应、生物反馈、生物能量与质量传递、生物力学、医学电子、医学仪器及设备、人工智能、医用超声、医用激光、辐照医学、核医学、医用盘算机以及医学物理等。

　　研究领域：

　　其研究领域主要包含：医学丈量，医学信息、传递和处置，医学显示，功效帮助和修复，生物刺激及治疗，生物医学材料，医用器件，医学信息治理把持体系等等。

　　生物医学工程在国际上做为一个学科涌现，始于20世纪50年代，特殊是随着宇航技术的进步 、人类实现了登月打算以来，生物医学工程有了快速的发展。在我国，生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国有名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科Zui早的提倡者。1977年中国协和医科大学生物医学工程专业的创立、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推动了我国生物医学工程的发展。目前，我国很多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中施展侧重要作用。

　　一、生物医学工程回想

　　　　1 显微镜的创造　“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用刀剖割，肉眼视察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发现了光学显微镜，推动了解剖学向微观层次发展，使人们不但可以懂得人体大体解剖的变更，而且可以进一步察看研究其细胞形态结构的变化。随着光学显微镜的涌现，医学领域相继出生了细胞学、组织学、细胞病理学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

　　　　普通光学显微镜的辨别才能只能到达微米(μm)级水平，难以分辩病毒及细胞的超微细构造 、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代呈现的电子显微镜，使人们能察看到纳米(nm )级的渺小个体，研究细胞的超微构造。光学显微镜和电子显微镜的发现都是医学工程研究的结果，它们对推进医学的发展起了重要作用。

　　　2　影像学诊断奔腾进步　影像学诊断是20世纪医学诊断Zui重要发展Zui快的领域之一。50年代X光透视和摄片是临床Zui常用的影像学诊断方式，而今天由于X线CT技术的涌现和应用，使影像诊断水平产生了奔腾，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层摄(computed tomography CT),即是利用计算机技术处置人体组织器官的切面显像。X线CT片提供应医生的信息量，远远大于普通X线照片察看所得的信息。

　　目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描和重建图像，在临床应用中代替了多数传统的CT， 提高了诊断正确率［1］。医学工程研究应用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonance)原理。研制胜利了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅可辨别病懂得剖构造形态的变更，还能做到早期辨认组织生化功效变更的信息，显示某些疾病在早期价段的转变，有利于临床早期诊断。可以以为MRI工程的进步，增进了医学诊断学向功能与形态相联合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FMRI、MRS发展。依据核医学示踪，应用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，发明的正电子发射体层摄影(PET)，是目前Zui先进的影像诊断技术。美国消息媒体把PET列为十大医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植、新药开发等研究领域的重要价值。影像学诊断水平的不断进步与20世纪生物医学工程技术的发展亲密相干。

　　　3　介入医学问世　介进医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin是Zui早应用参与技术治疗疾病的开创人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩大治疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学，这是医学文献呈现“介进”一词的Zui早记录。1977年Gruenzing胜利地进行了首例冠状动脉球囊扩大术获得胜利以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者苦楚少，安全有效而倍受临床欢迎 。20世纪80年代随着生物医学工程的发展，高精度盘算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新资料制成的介入技术用的各种导管相继问世，使介入性诊疗技术产生了飞速提高，临床利用范畴不断扩展，从血汗管、脑血管、 非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有应用介入诊疗的适应症，并使诊疗后果显明进步，患者可减免很多大手术之苦。有人把介入诊疗技巧视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新范畴--参与医学。

　　　　4 人工器官的利用　当人体器官因病伤已不能用惯例方式救治时，现代临床医疗技术有可能应用一种人工制作的装置来替换病损器官或补偿其生理功效，人们称这种装置为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏瓣膜病的治疗，除了运用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难修复改良，不少患者因心功能衰竭逝世亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技巧，在心脏停跳状况下切开心脏，进行调换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补，使心脏瓣膜病、先本性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能到达今天这样的程度，重要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新资料、新技术的成果。肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已抢救了大批肾病晚期患者的性命，肾病治疗学也因此有了很大提高。

　　　　现代生物医学工程中人工器官的发展也非常敏捷，除上述人工器官外，人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官取代外，其余各器官都存在用人工器官替换的可能性。

　　　　此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技巧、盘算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器装备都是现代医学工程研讨开发的结果，综上可见，20世纪生物医学工程的发展，明显进步了医学诊断和治疗程度，有力地推进着医学科学的提高。

　　二、21世纪生物医学工程展看　

　　纵观医学新技术出生和发展的历史，从伦琴发明X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发明超声波到今天B超诊断的广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发现CT到今天C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基本、医学需求为条件发展起来的医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由猜测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：

　　　　(1)各种诊疗仪器、试验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，诊疗用机器人将被普遍运用。

　　　　(2)参与性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占领越来越主要的位置。激光技术，纳米技术和植进型超微机器人将在医疗各范畴里施展重要作用。

　　　　(3)医疗实践发明单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的须要。随着PET的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型血汗管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。

　　　　(4)生物资料和组织工程将有较大发展，生物机械联合型、生物型人工器官将有新突破，人工器官将在临床医疗中普遍利用。

　　　　(5)材料和药物相联合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生养尽育材料、生物止血材料将有新突破。

　　　　(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式改变。为此，用于社区、家庭、个人医疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有普遍需求和运用。

　　　　(7)除持续尽力增强生物源性疾病防治外，对精力、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和相应仪器装备的研制受到越来越多的器重与开发，研制精力剖析、心理安抚、生物反馈型诊疗技术和设备将是生物医学工程的新出发点。

　　　　(8)创伤是造成青年人群逝世亡的重要原因，研制新型创伤防护装置、性命急救体系是未来生物医学工程的主要课题。

　　　　(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时期，有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展，遗传 、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被广泛应用。

　　　　(10)空气污染、环境污染严重迫害着人类健康，研讨和开发劳动维护、家庭保健、个人防护作用的人工气象微环境是未来不能疏忽的问题。

　　生物医学工程有两个发展方向：

　　（1）应用工程技术手腕解决医学上的检测、诊断、治疗、治理等问题。

　　（2）进一步摸索生命体系的各种活动情势及其规律性。

　　　　1997年我国宣布了关于卫生工作改造与发展的决议，提出了斗争目的：“到2000年，基础实现人人享有低级卫生保健，到2010年公民健康的重要指标在经济发达地域到达或接晚世界中等发达国度水平，在欠发达地域达到发展中国度的先进水平”。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研究会”，国度工程院开展了有关发展我国医疗器械产业战略研究等，对推动生物医学工程产业发展、落实创新工程战略安排起侧重要作用。20世纪人类与疾病做奋斗，在医学诊疗技术上取得了重大成绩，显微镜报价光源报价；但面向21世纪的宏大挑衅，我们要发动起来，调剂政策，制订计划，改造医学研究教学的旧模式，施展现代科学多学科交叉合作的上风，创立全新的生物医学，为国民造福。

　　生物医学工程是一个很辽阔的学科领域，它对医学乃至性命科学的发展具有很大的推进作用，其发展程度是权衡生物学和医学发展水平的主要标记。

　　生物医学工程是现代工程学原理和技术在生物医学中应用的科学。

　　参考文献

　　［1］Ge Wang Micheal WV. Preliminary study on helical CT algorithms for pati ENT motion estimation and compensation .IEEE Trans. Medical Imaging, 1995, 14(2) ：205

　　［2］Minn H, Lapela M, Klemi PJ et al. Predication of surviva l with fluorin-18-fluoro deoxyglucose and PET in head and neck caner. J Nucl M ed, 1997,38：1907

　　［3］Scheinman MM. Catheter Ablation. Circulation, 1991, 83：1489 -1498

　　［4］杨于彬，生物医学工程与介入性诊疗技术，世界医疗器械，1997，3(9 )：50-52

　　［5］Katircioglu F , Yamak B,Battalogla B, et al .Long term re sults of mitral valve replacement with preservation of the posterior leaflet. J Heart Valve Dis, 1996,5(3)：302

　　［6］Peredina A, Allen A. Telemedicine technology and clinical app lication. JAMA,1995,273：


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