對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

1、對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析 論文關(guān)鍵詞:生物工程 生物醫(yī)學(xué)工程 發(fā)展 趨勢(shì) 論文摘要:生物醫(yī)學(xué)工程(biomedical engineering,bme)是一門生物、醫(yī)學(xué)和工程多學(xué)科交叉的邊緣科學(xué),它是用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的理論和方法,研究新材料、新技術(shù)、新儀器設(shè)備 ,用于防病、治病、保護(hù)人民健康,提高醫(yī)學(xué)水平的一門新興學(xué)科。 本文就其目前發(fā)展情況進(jìn)行分析討論。 生物醫(yī)學(xué)工程在國(guó)際上做為一個(gè)學(xué)科出現(xiàn),/您的專屬秘書(shū)！/始于20世紀(jì)50年代,特別是隨著宇航技術(shù)的進(jìn)步、人類實(shí)現(xiàn)了登月計(jì)劃以來(lái),生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。在我國(guó),生物醫(yī)學(xué)工程做為一個(gè)專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代,中國(guó)醫(yī)學(xué)科

2、學(xué)院、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長(zhǎng)、我國(guó)著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。1977年中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物 醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)的成立,有力地推進(jìn)了我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展。目前,我國(guó)許多高?？蒲袉挝痪O(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機(jī)構(gòu),從事著生物醫(yī)學(xué)的科研 教學(xué)工作,在我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)事業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。 一、顯微鏡的發(fā)明 “解剖”一詞由希臘語(yǔ)“anatomia”轉(zhuǎn)譯而來(lái),其意思是用刀剖割,肉眼觀察研究人體結(jié)構(gòu)。17世紀(jì)lee wenhock發(fā)明了光學(xué)顯微鏡,推動(dòng)了解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展,使人們不但可以了解人體大體解剖的變化,而且可以進(jìn)一步觀察研究其

3、細(xì)胞 形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化。隨著光學(xué)顯微鏡的出現(xiàn),醫(yī)學(xué)領(lǐng)域相繼誕生了細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞病理 學(xué),從而將醫(yī)學(xué)研究提高到細(xì)胞形態(tài)學(xué)水平。 普通光學(xué)顯微鏡的分辨能力只能達(dá)到微米(m)級(jí)水平,難以分辨病毒及細(xì)胞的超微細(xì)結(jié)構(gòu)、核結(jié)構(gòu)、dna等大分子結(jié)構(gòu)。而20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡,使人們能觀察到納米(nm)級(jí)的微小個(gè)體,研究細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學(xué)工程研究的成果,它們對(duì)推動(dòng)醫(yī)學(xué)的發(fā)展起了重要作用。 二、影像學(xué)診斷飛躍進(jìn)步 影像學(xué)診斷是20世紀(jì)醫(yī)學(xué)診斷最重要發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。 50年代x光透視和攝片是臨床最常用的影像學(xué)診斷方法,而今天由于x線ct技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用,使影像學(xué)

4、診斷水平發(fā)生了飛躍,從而極大地提高了臨床診斷水平。即計(jì)算機(jī)體斷層 攝影(computed tomography ct),即是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理人體組織器官的切面顯像。x線ct片提供給醫(yī)生的信息量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通x線照片觀察所得的信息。目前,螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已經(jīng)問(wèn)世,能快速掃描和重建圖像,在臨床應(yīng)用中取代了多數(shù)傳統(tǒng)的ct,提高了診斷準(zhǔn)確率。 醫(yī)學(xué)工程研究利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(mri),它不僅 可分辨病理解剖結(jié)構(gòu)形態(tài)的變化,還能做到早期識(shí)別組織生化功能變化的信息,顯示某些疾病在早期價(jià)段的改變,有利于臨

5、床早期診斷?？梢哉J(rèn)為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、mra、fmri、mrs發(fā)展。根據(jù)核醫(yī)學(xué)示蹤,利用正電子發(fā)射核素(18f,11c,13n)的原理,創(chuàng)造 的正電子發(fā)射體層攝影(pet),是目前最先進(jìn)的影像診斷技術(shù)。美國(guó)新聞媒體把pet列為十大醫(yī)學(xué)生物技術(shù)的榜首。pet問(wèn)世不過(guò)30年歷史,但它已顯示出對(duì)腫瘤學(xué)、心臟病學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、器官移植,新藥開(kāi)發(fā)等研究領(lǐng)域的重要價(jià)值。影像學(xué)診斷水平的不斷提高,與20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。 三、介入醫(yī)學(xué)問(wèn)世 介入醫(yī)學(xué)是一種微創(chuàng)傷的診療技術(shù)。dotter和judkin(1964 年)是

6、最早使用介入技術(shù)治療疾病的創(chuàng)始人,他們用導(dǎo)管對(duì)下肢動(dòng)脈阻塞性病變進(jìn)行擴(kuò)張治療取得成功。1967年margulis首先使用過(guò)介入放射學(xué),這是醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)出現(xiàn)“介入”一詞的最早記載。1977年 gruenzing成功地進(jìn)行了首例冠狀動(dòng)脈球囊擴(kuò)張術(shù)獲得成功以后,介入性診療技術(shù)由于其創(chuàng)傷小、患者痛苦少,安全有效而倍受臨床歡迎。20世紀(jì)80年代隨著生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,高精度計(jì)算機(jī)化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造 影(dsa)、射頻消融技術(shù)以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術(shù)用的各種導(dǎo)管相繼問(wèn)世,使介入性診療技術(shù)發(fā)生了飛速進(jìn)步,臨床應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,從心血管、腦血管、非血管管腔器官到某些惡

7、性腫瘤等都具有使用介入診療的適應(yīng)證,并使診療效果明顯提高,患者可減免許多大手術(shù)之苦。有人把介入診療技術(shù)視為與藥物診療、手術(shù)診療并列的臨床三大診療技術(shù)之一,也有人把介入診療技術(shù)稱之為20世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的臨床醫(yī)學(xué)新領(lǐng)域-介入醫(yī)學(xué)。 四、人工器官的應(yīng)用 當(dāng)人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時(shí),現(xiàn)代臨床醫(yī)療技術(shù)有可能使用一種人工制造的裝置來(lái)替代病損器官或補(bǔ)償其生理功能,人們稱這種裝置為人工器官(artificial organ)。如20世紀(jì)50年代以前,風(fēng)濕性心臟瓣膜病的治療,除了應(yīng)用抗風(fēng)濕藥物、強(qiáng)心藥物對(duì)癥治療外,對(duì)病損的瓣膜很難修復(fù)改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以應(yīng)用人工心肺機(jī)體外循環(huán)技術(shù)

8、,在心臟停跳狀態(tài)下切開(kāi)心臟,進(jìn)行更換人工瓣膜或進(jìn)行房、室間隔缺損的修補(bǔ),使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復(fù)健康。心外科之所以能達(dá)到今天這樣的水平,主要是由于人工心肺機(jī)的問(wèn)世和使用了人工心臟瓣膜、人工血管等新材料、新技術(shù)的結(jié)果。 腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良,而人工腎血液透析技術(shù)已挽救了大量腎病晚期患者的生命,腎病治療學(xué)也因此有了很大進(jìn)步。 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程中人工器官的發(fā)展也非常迅速,除上述人工器官外,人工關(guān)節(jié)、人工心臟起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應(yīng)用,使千千萬(wàn)萬(wàn)的患者恢復(fù)了健康?？梢哉f(shuō),人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。 此外,

9、放射醫(yī)學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、核醫(yī)學(xué)、醫(yī)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)等先進(jìn)的醫(yī)療技術(shù)和儀器設(shè)備都是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)工程研究開(kāi)發(fā)的成果,綜上可見(jiàn),20世紀(jì)生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展,顯著提高了醫(yī)學(xué)診斷和治療水平,有力地推動(dòng)著醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步。 五、生物醫(yī)學(xué)工程展望 縱觀醫(yī)學(xué)新技術(shù)誕生和發(fā)展的 歷史,從倫琴發(fā)現(xiàn)x線到今天x射線診療技術(shù)的發(fā)展,從朗茲萬(wàn)發(fā)現(xiàn)超聲波到今天b超診斷的廣 泛應(yīng)用,從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天mri的問(wèn)世,從赫斯費(fèi)爾德發(fā)明ct到今天ct成像系統(tǒng)的應(yīng)用,都是以物理學(xué)工程技術(shù)為基礎(chǔ)、醫(yī)學(xué)需求為前提發(fā)展起來(lái)的醫(yī)學(xué)新技術(shù)。 (一)各種診療儀器、實(shí)驗(yàn)裝置趨向計(jì)算機(jī)化、智能化,遠(yuǎn)程醫(yī)療信息網(wǎng)絡(luò)化,

10、診療用機(jī)器人將被廣泛應(yīng)用。 (二)介入性微創(chuàng),無(wú)創(chuàng)診療技術(shù)在臨床醫(yī)療中占有越來(lái)越重要的地位。激光技術(shù),納米技術(shù)和植入型超微機(jī)器人將在醫(yī)療各領(lǐng)域里發(fā)揮重要作用。 (三)醫(yī)療實(shí)踐發(fā)現(xiàn)單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著pet的問(wèn)世和應(yīng)用,形態(tài)和功能相結(jié)合的新型檢測(cè)系統(tǒng)將有大發(fā)展。非影像增顯劑型心血管、腦血管影像診查系統(tǒng)將在21世紀(jì)問(wèn)世。 (四)生物材料和組織工程將有較大發(fā)展,生物機(jī)械結(jié)合型、生物型人工器官將有新突破,人工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應(yīng)用。 (五)材料和藥物相結(jié)合的新型給藥技術(shù)和裝置將有很大發(fā)展,植入型藥物長(zhǎng)效緩釋材料,藥物貼覆透入材料,促上皮、組織生長(zhǎng)可降解材料,可逆抗生育絕育材料、生物止血材料將有新突破。 (六)未來(lái)醫(yī)療將由治療型為主向預(yù)防保健型醫(yī)療模式轉(zhuǎn)變。為此,用于社區(qū)、家庭、個(gè)人