【正文】 對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的認(rèn)識(shí) BiomadicalEngineeringinMyMind 陳凱樂U201312603生物醫(yī)學(xué)工程201301班內(nèi)容摘要：生物醫(yī)學(xué)工程是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其基本任務(wù)是研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題，揭示人體奧秘，特別是人體的生理、病理過程，同時(shí)運(yùn)用工程技術(shù)手段，從事相應(yīng)醫(yī)療儀器和生命科學(xué)儀器的研究和開發(fā)，用于疾病的預(yù)防、診斷、治療和康復(fù)，保障人類健康。本文綜述了生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)生發(fā)展過程、研究內(nèi)容、研究現(xiàn)狀及其在軍事中的廣泛應(yīng)用。它運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理和方法，從工程學(xué)角度，多層次研究人體的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系，揭示其生命現(xiàn)象，為防病、治病提供新的技術(shù)手段。2生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展 生物醫(yī)學(xué)工程始于20世紀(jì)50年代，我國生物醫(yī)學(xué)工程作為一個(gè)專門學(xué)科則起步于20世紀(jì)70年代，我國著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。2．2影像學(xué)診斷進(jìn)步影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要也是發(fā)展最快的領(lǐng)域之一，50年代X線透視和攝是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法；1972年第1臺(tái)CT誕生，只能用于顱腦檢查；1974年，全身CT出現(xiàn)；現(xiàn)在螺旋CT（SpiralCT）能快速掃描和重建圖像，提高了診斷準(zhǔn)確率；1976年，第1臺(tái)商用正電子發(fā)射體層攝影（PET）誕生，PET是目前最先進(jìn)的影像診斷技術(shù)；1980年，第1臺(tái)可以用于臨床的全身MRI誕生；1984年，美國第1臺(tái)醫(yī)用磁共振獲得FDA認(rèn)證，MRI工程的進(jìn)步，促進(jìn)了醫(yī)學(xué)診斷學(xué)向功能與形態(tài)相結(jié)合的方向發(fā)展，向超快速成像、準(zhǔn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)MRI、MRI、fMRI、MRS發(fā)展；2000年，第1臺(tái)PET/CT誕生；2010年，MRI/PET誕生等。2．4人工器官（artificialorgan）的應(yīng)用人造心臟瓣膜的試制開始于20世紀(jì)40年代后期，1953年，垂屏式氧合器人工心肺機(jī)的研發(fā)，開始了人工心肺機(jī)體外循環(huán)技術(shù)應(yīng)用；1958年，瑞典醫(yī)生奧克3生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的特點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科是一門高度綜合的交叉學(xué)科，這是它最大的特點(diǎn)。從學(xué)科發(fā)展的歷史長河來看，新學(xué)科的產(chǎn)生大都是傳統(tǒng)或成熟學(xué)科相互交叉作用產(chǎn)生的結(jié)果。近年來，高分子材料科學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等自然科學(xué)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展。可以說，有多少理工科分支，就會(huì)產(chǎn)生多少生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，這種多學(xué)科的交叉融合涉及到所有的理、工學(xué)科和所有的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)分支。4研究內(nèi)容與領(lǐng)域生物醫(yī)學(xué)工程的研究內(nèi)容包括：基礎(chǔ)性研究，涉及生物力學(xué)、生物材料學(xué)、生物醫(yī)學(xué)信息的提取與處理、生物系統(tǒng)建模與仿真、各種物理因子的生物效應(yīng)、生物系統(tǒng)的質(zhì)量和能量傳遞等；應(yīng)用性研究，直接為醫(yī)學(xué)服務(wù)，涉及生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與傳感技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)信息處理技術(shù)，醫(yī)學(xué)成像與圖像處理技術(shù)，人工器官、醫(yī)用制品和儀器，康復(fù)與治療工程技術(shù)等。4．2組織工程學(xué)應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)的原理，吸收現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、材料與工程學(xué)等學(xué)科的科研精華，在體內(nèi)或體外構(gòu)建組織和器官，以維持、修復(fù)、再生或改善損傷組織和器官功能，是繼細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)之后，生命科學(xué)發(fā)展史上又一新的里程碑，標(biāo)志著醫(yī)學(xué)將走出器官移植的范疇，步入制造組織和器官的新時(shí)代。4．4人工器官主要研究人體組織與器官的再生、修復(fù)與替代。4．5生物傳感器技術(shù)使用固定化的生物分子結(jié)合換能器，用來偵測(cè)生物體內(nèi)或生物體外的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)或與之起特異性交互作用后產(chǎn)生響應(yīng)的技術(shù)。4．7生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)與處理幾乎成為了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科共同的研究方向。4．9物理因子的生物效應(yīng)及其醫(yī)療應(yīng)用通過對(duì)生物群體流行病學(xué)調(diào)查、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床試驗(yàn)及細(xì)胞和分子水平等多層次研究，了解物理因子對(duì)生物體的作用效應(yīng)及作用機(jī)理，確定其有效和允許的作用劑量，發(fā)展運(yùn)用物理因子生物效應(yīng)診斷和治療疾病的技術(shù)，并防止其可能發(fā)生的有害影響。如今，這些國家在生物醫(yī)學(xué)工程方面處于世界前列。在美國，許多著名大學(xué)根據(jù)自身?xiàng)l件和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的特點(diǎn)以及社會(huì)需要采用各種方式積極推進(jìn)“學(xué)科交叉計(jì)劃”。這種發(fā)展方向既促進(jìn)了傳統(tǒng)性專業(yè)的提升，又為逐步形成新專業(yè)創(chuàng)造了條件。這也大大推動(dòng)了美國的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的發(fā)展。自上世紀(jì)80年代以來，經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前全國已有很多所高校內(nèi)設(shè)有此專業(yè)，在一些理、工科實(shí)力較強(qiáng)的高校內(nèi)均建有生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)。此外，還有一些醫(yī)學(xué)院校則是以醫(yī)學(xué)作為基底學(xué)科，置入某些工程學(xué)科的知識(shí)，并以醫(yī)學(xué)應(yīng)用為目的建立相關(guān)的課程體系，而對(duì)于生物學(xué)中所涉及到的細(xì)胞及分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)及生物技術(shù)，對(duì)于工程技術(shù)中的控制技術(shù)、材料學(xué)均較少涉及，這些院校培養(yǎng)的目標(biāo)就是將生物醫(yī)學(xué)工程運(yùn)用于實(shí)際。要將基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化為工業(yè)化產(chǎn)品，將美好的前景分析變?yōu)樾l(wèi)生保健的實(shí)際行動(dòng)而服務(wù)于廣大人民，就離不開生物醫(yī)學(xué)工程師。6生物醫(yī)學(xué)工程在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用6．1生物醫(yī)學(xué)工程在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)不僅為軍事醫(yī)學(xué)及其相應(yīng)基礎(chǔ)研究提供必要的技術(shù)、手段、方法、儀器和設(shè)備，而且也是軍事醫(yī)學(xué)研究成果物化為衛(wèi)勤保障裝備，實(shí)現(xiàn)我軍衛(wèi)勤裝備現(xiàn)代化、高技術(shù)化的橋梁。生物材料是與人體組織相接觸或作用而對(duì)人體無毒副作用、不凝血、不溶血、不引起人體細(xì)胞突變、畸變和癌變，也不引起免疫排斥和過敏反應(yīng)的特殊功能材料。生物系統(tǒng)建模與仿真通過對(duì)生物細(xì)胞、器官和整體各層次的行為參數(shù)及其關(guān)系建立數(shù)學(xué)模型，用電子計(jì)算機(jī)分析和預(yù)測(cè)各種條件下生物系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制和狀態(tài)。生物系統(tǒng)建模與仿真也是醫(yī)學(xué)智能儀器研制的重要基礎(chǔ)。生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)是各種醫(yī)學(xué)檢測(cè)儀器發(fā)展的重要基礎(chǔ)技術(shù)，生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理技術(shù)綜合反映了通信、生理、模式識(shí)別、人工智能和數(shù)字信號(hào)處理多類技術(shù)，已成為醫(yī)學(xué)研究、疾病診斷和指導(dǎo)治療的重要技術(shù)，為避免或改善飛行員空間定向障礙、意識(shí)喪失提供了新的手段。傳統(tǒng)的常規(guī)地面調(diào)查是獲取信息的重要手段，但需要大量人力、物力，而且費(fèi)時(shí)較長，難以滿足全面、系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)觀測(cè)的需要，更不能適應(yīng)軍事應(yīng)急的要求。地形、地貌、氣溫、濕度、降雨量、生物量、植被、河流、湖泊、大氣環(huán)境及水土流失等許多自然和經(jīng)濟(jì)地理因素與流行病學(xué)、軍隊(duì)衛(wèi)生、衛(wèi)勤保障關(guān)系密切，實(shí)時(shí)、客觀、動(dòng)態(tài)地掌握這些因素的變化情況，對(duì)于制訂軍事醫(yī)學(xué)衛(wèi)生防疫保障方案具有極為重要的意義。衛(wèi)星遙感作為一種應(yīng)用空間技術(shù)的發(fā)展已趨于成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，分辨率不斷提高，其快速、客觀、實(shí)時(shí)、覆蓋面廣、信息量大、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，是其它技術(shù)無法比擬的，在預(yù)防醫(yī)學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用前景。生物傳感器可廣泛用于傳染病病原體檢驗(yàn)、化學(xué)和生物戰(zhàn)劑的偵檢、軍隊(duì)食品衛(wèi)生監(jiān)測(cè)、野戰(zhàn)臨床分析、毒物藥物研究、生物工程在線監(jiān)控和戰(zhàn)士體能訓(xùn)練等方面，是最具發(fā)展?jié)摿Φ膫蓹z器材，具有操作簡(jiǎn)便、選擇性好、分析速度快、試樣量小和可反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。將生物傳愚器與專家系統(tǒng)結(jié)合后，非專業(yè)人員也可使用，甚至可將小型生物傳感器安裝在士兵的軍服內(nèi)使用。6．4醫(yī)學(xué)電子工程技術(shù)將提高戰(zhàn)傷救治