【正文】 建立起來的。在學科形成的初期，這種仿效是必然的。但是在西方生物醫(yī)學工程的進步與它的社會效應的矛盾日益顯露的今天，中國的生物醫(yī)學工程要發(fā)展，就必須要充分認識我國的基本國情，要以大多數中國人的衛(wèi)生保健的急需為目標，立足于我國經濟和技術的可能，在促進我國醫(yī)學水平提高的同時，必須有助于社會醫(yī)療費用的控制。 生物醫(yī)學工程學的科學范圍 生物醫(yī)學工程學是工程學與生物學、醫(yī)學結合的產物，任何工程學科與生物學和醫(yī)學的結合均屬于生物醫(yī)學工程的范疇，因此生物醫(yī)學工程的研究領域十分廣泛，并在不斷的發(fā)展，目前較成熟的領域有如下八個： 1. 生物力學 2. 生物材料 3. 生物系統(tǒng)建模與仿真 4. 物理因子在治療中的應用及其生物效應 5. 生物醫(yī)學信號檢測與傳感器 6. 生物醫(yī)學信號處理 7. 醫(yī)學圖像技術 8. 人工器官 ? 生物力學 （ Biological Mechanics） ： 生物力學是力學與生物學、醫(yī)學等學科之間相互滲透的邊緣學科。它的 目的 是試圖從力學的角度來了解生命。具體地說，它將用經典力學、固體力學、流體力學的知識來解釋生命的某些現(xiàn)象；用力學的方法定量地分析、研究生命系統(tǒng)的功能與構造的關系，進而探討生命的整個力學過程。 生物力學所涉及的領域很廣，目前認為它主要包括骨骼生物力學、人體運動力學、血液循環(huán)力學、呼吸流變學和生物熱力學等分支學科。 生物力學的研究，加深了對血液流變特性與疾病的關系，骨力學特性與骨折愈合的關系，血液流動規(guī)律與心血管疾病的關系等的理解。應用生物力學的研究成果，指導人工關節(jié)、人工心臟瓣膜等人工器官的設計。 近年來，由于醫(yī)學科學技術的發(fā)展．仿生學、宇航技術的進步，給生物力學提出了一系列問題，促進了生物力學的蓬勃發(fā)展。60年代后期，電子計算機開始用于醫(yī)學，為生物力學開辟了新的前景。 生物力學的研究開始于 60年代。 1960年，美國的第一屆仿生學討論會引起了人們對生物力學的注意和興趣。此后，美、歐、日、蘇、澳、加等國都相繼建立了專門的研究機構，并多次召開國際性生物流變學會議和生物力學討論會。 1978年，在中國科學院組織的全國力學規(guī)劃會議上，將生物力學作為一門獨立的學科列入規(guī)劃中。與此同時，中國力學會組織了全國性的生物力學專業(yè)組。此后，國內諸多著名大學相繼建立了生物力學研究所或研究機構，并召開了多次全國性和地方性生物力學學術會議，通過交流更進一步促進了我國生物力學的發(fā)展。 骨骼生物力學 (Skeleton Biological Mechanics） 骨骼生物力學是生物力學的重要分支。盡管骨力學的研究已有上百年的歷史，但至今仍有許多問題處于有待深入研究的狀態(tài)。這是因為生物體是有生命的，與無生命的工程材料結構有著根本的不同。因此．用力學原理來研究生物組織、器官和生物體是一件比較艱難和復雜的工作。 骨骼生物力學研究骨和骨骼體系的力學問題、骨的微觀結構與宏觀力學效應的關系、骨的耦合力學效應、骨的生長與斷裂的力學問題及骨骼生長的控制論等。 骨骼在生物體內占有重要的地位。骨的組織結構十分復雜，與生物材料力學的關系十分密切。 近年來還有對骨的一般力學性質、骨的粘彈性性質、人顱骨沖擊韌度的測定、脊柱力學的性質、關節(jié)受力分析、人工關節(jié)、骨傷、骨愈合的臨床研究，骨科復位固定器的效應分析等有成效的研究。 目前，對于骨的動力特性和骨作為一種有生命的組織的微觀力學效應等方面，研究尚較少。 骨骼生物力學在醫(yī)學方面的研究與應用有著廣闊的前景，如骨的再造理論，骨的生長與應力關系的理論等，對于矯形外科、骨傷的治療、防護及輔助器具的設計等許多方面都有著重要的作用。 ? 骨骼生物力學的臨床應用舉例：人工關節(jié)材料的選擇 人工關節(jié)置換術是骨骼生物力學最活躍的一個應用領域。人工關節(jié)的應用已有近百年歷史。現(xiàn)在人工關節(jié)種類繁多，從人工關節(jié)設計、制造、植入和維護，既有工程問題，也有骨力學問題。 選做工關節(jié)材料的基本要求是：與骨組織間有良好的生理相容性與耐腐蝕性；有足夠高的強度與疲勞壽命、較好的抗磨損性；良好的可加工性等。 已被用做人工關節(jié)的材料有：超高分子聚乙烯、不銹鋼、鈦合金、鈷鉻鉬合金、陶瓷、硅橡膠和炭質材料，其中陶瓷材料正逐漸被重視。由于以上材料的使用，使人工關節(jié)的適應范圍和效果都有很大發(fā)展。 從臨床的使用來看，以上材料的人工關節(jié)尚未引起抗原性反應或致癌。 金屬材料的磨屑可增加感染率。單純的鈦抗磨損能力較差，但鈦合金則能提高抗磨損性能。鈷鉻鉬合金也有好的耐磨性，但與骨相比，其剛硬度太大：另外炭質材料有優(yōu)良的生物相容性，其力學性質上，有很強的耐磨損性。它的力學性質與密質骨也比較接近，其疲勞壽命也較長，但其強度較低，目前只用于小關節(jié)。 動物實驗表明：鈷鉻鉬合金有較好的生理相容性，但長期使用這種臺金制成的人工關節(jié)，其血液與頭發(fā)中鈷的含量明顯增加。 超高分子聚乙烯有高度疏水性，耐磨性也好，多用來做人工關節(jié)臼。陶瓷材料有足夠的強度，耐磨性能好。硅橡膠有較好的生理相容性，但強度低，一般也只用于小關節(jié)。 盡管人工關節(jié)材料有較多優(yōu)點，但也存在尚未克服的缺點．如金屬的電解、疲勞、腐蝕、磨損、松動、骨質吸收等；塑料材料的老化、變脆；陶瓷優(yōu)點較多，但其質脆、易折。上述材料有否致癌作用，尚待進一步研究。 ? 生物材料 （ Biomaterial)： 生物材料學是研究用以治療或替換機體內的組織 、 器官或增強其功能的材料 ， 以及這些材料與生物體之間的相互作用的學科 。 生物材料是與人體組織 、 體液或血液相接觸或作用 而對人體無毒 、 無副作用 、 不凝血 、不溶血 ， 不引起人體細胞突變 、 畸變和癌變 ，不引起免疫排異和過敏反應的特殊功能材料 。迄今 ， 生物材料有近千種 ， 但被廣泛應用的僅十余種 。 這些材料主要分為醫(yī)用合成或天然高分子材料 、 醫(yī)用金屬材料 、 醫(yī)學陶瓷 、 醫(yī)用碳素材料 ， 以及它們的復合材料等類 。 較活躍的研究開發(fā)領域有高抗凝血材料、生物活性陶瓷及玻璃、鈦及鈦合金、生物活性緩釋及描靶藥物載體材料、生物粘合劑、可吸收性生物材料、甲殼素及其衍生物的醫(yī)學應用等。生物材料的種類十分繁多，用途非常廣泛。對生物材料的基本要求是： （生物性能）； （機械性能）； （耐生物老化性能）。 生物材料已成功地就用于人工心臟瓣膜、人工血管、人工骨與關節(jié)、醫(yī)用導管、齒科材料、外科縫線、藥物緩釋載體、透析與超濾膜材料及一次性和植入性醫(yī)用制品等方面。 材料技術的發(fā)展趨勢之一是尺度向越來越小的方向發(fā)展，以前組成材料的顆粒，其尺寸都在微米（百萬分之一米）量級 ，而現(xiàn)在出現(xiàn)了向納米（十億分之一米）尺度發(fā)展的材料。納米技術是繼互聯(lián)網、基因之后人們關注的又一大熱點。 洞察微觀世界的秘密，需要借助儀器來開拓視野、延伸雙手。８０年代初期，ＩＢＭ公司在世界上第一次研制成功表面分析儀器 —— 掃描隧道顯微鏡（ＳＴＭ），使人類第一次能夠觀察到單個原子或分子的排列狀態(tài)。它給我們提供了對納米結構進行測量和處理的 “ 眼睛 ” 和 “ 手指 ” 。 形象地說，如果人站在月球上看地球，肉眼看見地球是一個球體，無法分辨出細節(jié)。用放大２０００倍的光學顯微鏡可以看到地球上的樓房。但如果使用放大上億倍的掃描隧道顯微鏡，則可以看到建筑物水泥墻或泥土中的沙粒。 什么是納米 ？納米 (nanometer):長度單位的一種， 1納米 =109米，即