生物医学工程概论

我对生物医学工程的认识

Biomadical Engineering in My Mind

陈凯乐U201312603 生物医学工程201301班

内容摘要：

生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的多学科交叉的新兴学科，其基本任务是研究和解决生物学和医学中的有关问题，揭示人体奥秘，特别是人体的生理、病理过程，同时运用工程技术手段，从事相应医疗仪器和生命科学仪器的研究和开发，用于疾病的预防、诊断、治疗和康复，保障人类健康。本文综述了生物医学工程的发生发展过程、研究内容、研究现状及其在军事中的广泛应用。

关键词：生物医学工程医学军事前景

Abstract:

Biomedical engineering, a multidisciplinary emerging discipline integrating the theory and methods of biology, medicine and engineering, whose basic task is to study and solve problems in biology and medicine, reveal the mysteries of the human body, especially the physiological and pathological processes, meanwhile, use engineering techniques to study and develop medical equipment and life science instruments, for the prevention, diagnosis, treatment and rehabilitation, to protect human health. This paper reviews the development process, research content, research status and its wide range of applications in biomedical engineering in the military.

Keywords: Biomedical Engineering, Medicine, Military, Prospect

1引言

生物医学工程是一门由理、工、医相结合的交叉学科，是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学角度，多层次研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示其生命现象，为防病、治病提供新的技术手段。它涉及生物信息学、医学图像、图像处理、生物信号处理、生物力学、生物材料、三维建模和系统分析等领域；研究方法中一个最重要的手段就是运用仿生研究，研发出和人体结构和功能相类似的工程产品以适应疾病诊断治疗需要；生物医学工程伴随着医学进步和医疗器械的发展而不断成熟，在健康教育、疾病预防、疾病诊断、疾病治疗、疾病康复中都发挥重要作用，也将在未来战场上发挥越来越大的影响。

2生物医学工程的发展

生物医学工程始于20世纪50年代，我国生物医学工程作为一个专门学科则起步于20世纪70年代，我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。生物医学工程标志性成果主要包括4个方面：

2．1显微镜的发明

17世纪发明了光学显微镜，其分辨能力达到微米（μm）级水平；20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米（nm）级的微小个体。

2．2影像学诊断进步

影像学诊断是20世纪医学诊断最重要也是发展最快的领域之一，50年代X线透视和摄是临床最常用的影像学诊断方法；1972年第1台CT诞生，只能用于颅脑检查；1974年，全身CT出现；现在螺旋CT（SpiralCT）能快速扫描和重建图像，提高了诊断准确率；1976年，第1台商用正电子发射体层摄影（PET）诞生，PET是目前最先进的影像诊断技术；1980年，第1台可以用于临床的全身MRI诞生；1984年，美国第1台医用磁共振获得FDA认证，MRI工程的进步，促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRI、fMRI、MRS发展；2000年，第1台PET/CT诞生；2010年，MRI/PET 诞生等。

2．3介入医学问世

1964年，Dotter和Judkin最早使用介入技术导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功；1967年，Margulis首先使用介入放射学，这是医学文献出现“介入”一词的最早记载；1977年，Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功；20世纪80年代，随着高精度计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新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世，使介入性诊疗技术飞速进步。

2．4人工器官（artificialorgan）的应用

人造心脏瓣膜的试制开始于20世纪40年代后期，1953年，垂屏式氧合器人工心肺机的研发，开始了人工心肺机体外循环技术应用；1958年，瑞典医生奥克·森宁为患者植入了世界首例全埋藏式人工心脏起搏器；1960年，美国首次将人造硅胶球心脏瓣膜植入一位风心病二尖瓣狭窄患者体内，术后长期存活，开创了人工心脏瓣膜置换的先河；1982年，美国人工心脏研究小组为一患者植入完全人工心脏使其存活了112d；Abio-Cor于2001年获得批准使用人工心脏；同时，人工关节、人工肝、人工肺也在临床得到了大量应用。

3生物医学工程学科的特点

生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科，这是它最大的特点。所谓交叉学科是指由不同学科、领域、部门之间相互作用，彼此融合形成的一类学科群。从学科发展的历史长河来看，新学科的产生大都是传统或成熟学科相互交叉作用产生的结果。而且，生物医学工程所指的学科交叉，不是生物医学同哪一个工程学科分支的简单结合，而是多学科、广范围、