生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的思考

1、 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的思考本文從網(wǎng)絡(luò)收集而來，上傳到平臺為了幫到更多的人，如果您需要使用本文檔，請點擊下載按鈕下載本文檔（有償下載），另外祝您生活愉快，工作順利，萬事如意！ 0 引言生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是融合理工科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的 理論和方法逐步成長起來的邊緣性學(xué)科，其基本任 務(wù)是運用理工科原理和工程技術(shù)方法，研究和解決 醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的相關(guān)問題。作為一門獨立學(xué)科發(fā) 展的歷史尚不足50年，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步， 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科得到了長足的發(fā)展。它在保障人 類健康和推進疾病的預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)等技術(shù) 進步所起的作用日益增強，已經(jīng)成為當前醫(yī)療衛(wèi)生 健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)和有力技術(shù)支撐。20世紀60年

2、代，美國一些著名大學(xué)先后開啟了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的建設(shè)，相繼啟動了生物醫(yī)學(xué) 工程專業(yè)人才的培養(yǎng)。美國的生物醫(yī)學(xué)工程教育特 點是在技術(shù)產(chǎn)業(yè)化需求驅(qū)動建立起來的具有其自身 特性,且反映了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的前 沿特征。各個學(xué)校的本科教育課程雖然具有自己的 特色,但在課程設(shè)置上大致可以分為科學(xué)基礎(chǔ)課程、 專業(yè)核心課程、關(guān)注領(lǐng)域課程、設(shè)計課程、人文與社 會科學(xué)課程、專業(yè)選修課程及其他選修課程等六 類Q_2。不同學(xué)校本科課程的主要差異體現(xiàn)在專業(yè) 選修課程及其他選修課程的設(shè)置上，各個學(xué)校根據(jù) 自身的生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的研究方向和研究水平特 點開設(shè)一些相應(yīng)的選修課程，并培養(yǎng)學(xué)生在相應(yīng)方 向上的研究探索實

3、踐能力。這是美國生物醫(yī)學(xué)工程 本科教育的基本特點。我國生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育起步于20世紀80 年代,主要發(fā)源于著名工科院校的信息技術(shù)類專業(yè) 和力學(xué)專業(yè),進而逐漸形成的生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教 育,后來，_些醫(yī)學(xué)院校在醫(yī)學(xué)物理和醫(yī)用計算機技 術(shù)的基礎(chǔ)上相繼開展了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教育，于 是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫(yī)學(xué)工 程學(xué)科4_3。上述兩類院校的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科建 設(shè)發(fā)展模式各具側(cè)重,遵循了共同的學(xué)科基礎(chǔ),在培 養(yǎng)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)人才的應(yīng)用層面上有顯著特 點。相對來說,工科院校的生物醫(yī)學(xué)工程培養(yǎng)模式 注重工程技術(shù)的開發(fā)和功能拓展，醫(yī)科院校則注重 醫(yī)學(xué)與工程結(jié)合、工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的綜合應(yīng)用

4、。1 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展思路生物醫(yī)學(xué)工程是一種交叉學(xué)科，交叉的學(xué)科基 礎(chǔ)及其融合的緊密程度決定了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的 發(fā)展水平,交叉的學(xué)科發(fā)展推動著生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 科的發(fā)展,并且使得生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科研究領(lǐng)域變 得十分廣泛,而且處在不斷發(fā)展之中。學(xué)科發(fā)展軌跡在中國，基于電子信息工程發(fā)展而來的生物醫(yī) 學(xué)工程學(xué)科，主要包括生物醫(yī)學(xué)儀器、生物醫(yī)學(xué)信號 檢測與處理、生物醫(yī)學(xué)信息計算分析、生物醫(yī)學(xué)成像 及圖像處理分析、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)建模與仿真、臨床治 療與康復(fù)的工程優(yōu)化方法、手術(shù)規(guī)劃圖像仿真以及 圖像導(dǎo)引手術(shù)及放療優(yōu)化等；有基于力學(xué)發(fā)展而來 的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，主要包括生物流體力學(xué)、生物 固體力學(xué)、運動

5、生物力學(xué)、計算生物力學(xué)和微觀尺度 的細胞生物力學(xué)等；基于化學(xué)材料工程發(fā)展而來的 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，主要包括生物材料學(xué)、組織工程 與人工器官、物理因子的生物化學(xué)效應(yīng)等。學(xué)科發(fā)展特點作為交叉學(xué)科的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，其發(fā)展的 關(guān)鍵在于交叉學(xué)科間的交叉融合。構(gòu)建一種良好的 交叉結(jié)構(gòu),對推動交叉學(xué)科的發(fā)展具有至關(guān)重要的 作用。約翰霍普金斯大學(xué)對于生物醫(yī)學(xué)工程這樣的 交叉學(xué)科的描述有一個形象的說法：交叉學(xué)科如同 在不同學(xué)科之間建立起連接橋梁,如果在河兩岸沒 有堅實的基礎(chǔ),橋是無法建立好的,對于生物醫(yī)學(xué)工 程這樣一座建立在兩個不同學(xué)科之間的橋來說,它的 發(fā)展要求具有堅實的交叉學(xué)科基礎(chǔ)和交叉學(xué)科緊密 融合深度

6、。那么在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科構(gòu)建良好的交 叉結(jié)構(gòu),需要選取具有理論支撐和技術(shù)支撐的主干學(xué)科進行交叉,凝練學(xué)科方向,不能大而全,過于寬泛。目前，醫(yī)學(xué)儀器和醫(yī)學(xué)成像技術(shù)具有良好的應(yīng) 用和發(fā)展前景,應(yīng)該成為生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的重點 發(fā)展方向。醫(yī)學(xué)儀器和醫(yī)學(xué)成像設(shè)備能有力推動醫(yī) 療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。醫(yī)療儀器和醫(yī)學(xué)成像設(shè)備是現(xiàn)代醫(yī) 療器械產(chǎn)業(yè)中的主流產(chǎn)品，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中起著主導(dǎo) 和引領(lǐng)作用。其發(fā)展水平已成為一個國家綜合經(jīng)濟 技術(shù)實力與水平的重要標志之一。產(chǎn)業(yè)化驅(qū)動也是 學(xué)科發(fā)展的一種動力，也為學(xué)生未來職業(yè)發(fā)展奠定 良好的基礎(chǔ)。基于醫(yī)療衛(wèi)生健康事業(yè)的需求和生命 科學(xué)發(fā)展的大趨勢，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科應(yīng)大力促進 醫(yī)學(xué)儀器和醫(yī)

7、學(xué)成像方法的學(xué)科建設(shè),從而提升整 個學(xué)科的發(fā)展水平。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的建設(shè)離不開一流的學(xué)術(shù)研 究和學(xué)術(shù)成果的應(yīng)用。一流的學(xué)術(shù)研究不但能提升 學(xué)科的發(fā)展水平,而且能開拓學(xué)科縱深發(fā)展,產(chǎn)生良 好的經(jīng)濟效益和社會效益，進而增強學(xué)科服務(wù)社會 發(fā)展的能力。學(xué)術(shù)研究的前瞻性和創(chuàng)新性將確保學(xué) 科建設(shè)的發(fā)展動力和趨勢以及學(xué)科發(fā)展的活力。交叉學(xué)科往往具有不同程度的可替代性?？商?代性程度越高，交叉學(xué)科存在的必要性就越小。如 何減小生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科可替代性的程度是需要深 入思考的，是需要提升學(xué)科的特異性的。生物醫(yī)學(xué) 工程學(xué)的學(xué)術(shù)研究主要包括應(yīng)用理論研究和理論應(yīng) 用研究,應(yīng)用理論研究主要涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域 所需要

8、解決的科學(xué)問題，開展新理論、新方法的研 究。 理論應(yīng)用研究主要涉及生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域所需 要解決的科學(xué)和技術(shù)問題,借助理工科的相關(guān)理論 和方法開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究。應(yīng)用理論研 究是理論驅(qū)動型的學(xué)術(shù)研究，理論應(yīng)用研究是應(yīng)用 驅(qū)動型的學(xué)術(shù)研究。 理論驅(qū)動型和應(yīng)用驅(qū)動型是生 物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科學(xué)術(shù)研究的兩種主要模式。 理工科 大學(xué)具有良好的理論創(chuàng)新基礎(chǔ)和強大的交叉的學(xué)科 背景，開展理論驅(qū)動型研究具有自身優(yōu)勢。醫(yī)學(xué)院 校具有豐富的醫(yī)學(xué)資源，面臨著大量需要應(yīng)用理工 知識解決的醫(yī)學(xué)問題,開展應(yīng)用驅(qū)動型研究,將很好 地實現(xiàn)與醫(yī)學(xué)的應(yīng)用融合，具有較好的臨床應(yīng)用價 值,有力推進醫(yī)學(xué)的進步與發(fā)展。各自的學(xué)術(shù)優(yōu)勢

9、將有利于生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科特色發(fā)展,從而增強其 不可替代的程度，實現(xiàn)學(xué)科可持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。學(xué)科體系作為一級學(xué)科的生物醫(yī)學(xué)工程，包含學(xué)科的理 論體系和技術(shù)體系，且該體系離不開所交叉的學(xué)科 的理論體系和技術(shù)體系的支撐，此外生物醫(yī)學(xué)工程 學(xué)科理論體系和技術(shù)體系既要有學(xué)科自身的特色， 又要具有可持續(xù)發(fā)展和一定程度上的不可替代性， 這樣學(xué)科才會有旺盛的生命力。要面向醫(yī)療衛(wèi)生、 生物科學(xué)所涉及的重大、重要技術(shù)理論問題及基礎(chǔ) 應(yīng)用開展學(xué)術(shù)研究。實現(xiàn)良好的學(xué)術(shù)研究定位,形 成自己的理論體系和技術(shù)體系。2 大數(shù)據(jù)時代的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展守正創(chuàng)新是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展的必由之 路,人類已進入大數(shù)據(jù)時代,所謂大數(shù)據(jù)（

10、big data), 或稱海量數(shù)據(jù)，是指由于數(shù)據(jù)容量太龐大和數(shù)據(jù)來 源過于復(fù)雜,無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)工具軟件對 其內(nèi)容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘 和分析處理的數(shù)據(jù)集。大數(shù)據(jù)具有“4V ”特征:數(shù) 據(jù)容量（volume)大;數(shù)據(jù)種類（variety)多，常常具 有不同的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)來源；動態(tài)變化 (velocity)快,如各種動態(tài)數(shù)據(jù)，非平穩(wěn)數(shù)據(jù)，時效性 要求高;科學(xué)價值(value)大,盡管目前利用率低, 卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預(yù) 測價值。大數(shù)據(jù)是需要新的分析處理模式才能挖掘 分析出其蘊藏的重要特征信息人類遺傳學(xué)與組學(xué)、基因和蛋白質(zhì)組學(xué)、遠程醫(yī)療、 健

11、康網(wǎng)絡(luò)信息等，可謂包羅萬象,紛繁復(fù)雜。生物醫(yī) 學(xué)大數(shù)據(jù)中蘊藏了種種有科學(xué)價值的信息,研究有 效的大數(shù)據(jù)挖掘的新理論、新技術(shù)和新方法,對生物 醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)和融合計算分析，充分挖掘生 物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)中的信息關(guān)聯(lián)和特征關(guān)聯(lián)和數(shù)據(jù)空間 映射關(guān)聯(lián),既能為疾病的預(yù)防、發(fā)生發(fā)展、診斷和治 療康復(fù)提供系統(tǒng)化的全新的認識，有利于深入疾病 機理研究分析，開展個性化診療。還可以通過整合 系統(tǒng)生物學(xué)與臨床數(shù)據(jù)，更準確地預(yù)測個體患病風(fēng) 險和預(yù)后,有針對性地實施預(yù)防和治療。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科所面臨的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)主 要包括多模態(tài)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)、多種類醫(yī)學(xué)信號數(shù)據(jù) 以及基因和蛋白質(zhì)組學(xué)的生物信息數(shù)據(jù)。生物醫(yī)學(xué) 大數(shù)據(jù)在生物

12、醫(yī)學(xué)工程學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)有著廣泛深遠的 應(yīng)用前景,從三個方面應(yīng)用將推動生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 科的發(fā)展。(1)開展多模態(tài)影像大數(shù)據(jù)計算分析。醫(yī)學(xué)影 像學(xué)科的發(fā)展從早期看得到，到看得清，目前的看得 準,未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才 有利于臨床早期干預(yù)，提高治療預(yù)期。醫(yī)學(xué)影像大 數(shù)據(jù)計算分析在影像診斷、手術(shù)計劃、圖像導(dǎo)引、遠 程醫(yī)療和病程跟蹤將發(fā)揮越來越大的作用。建立新的醫(yī)學(xué)影像大數(shù)據(jù)計算分析模型和數(shù)值 計算方法,挖掘多模態(tài)影像數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)和特征 關(guān)聯(lián),將會提供強有力的影像診斷分析手段,極大地 推動影像技術(shù)的發(fā)展，具有重要的臨床應(yīng)用價值和 科學(xué)價值。(2)開展多種類醫(yī)學(xué)信號大數(shù)據(jù)計算分析。醫(yī) 學(xué)信

13、號大多直接產(chǎn)生于生理和病理過程中的信號， 能在不同層面上表達生理和病理相關(guān)機制特征。融 合多種醫(yī)學(xué)信號的大數(shù)據(jù)計算分析，能對生理病理 過程進行更好更全面的闡釋，不僅能深入了解生理 病理的狀態(tài)特征和過程特征，而且能實現(xiàn)個體健康 監(jiān)測和管理?？梢院芎玫亻_展回顧性研究和前瞻性 研究,推進系統(tǒng)化的醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究。實現(xiàn)強大的多 種醫(yī)學(xué)信號數(shù)據(jù)的特征挖掘及特征關(guān)聯(lián)計算分析。 大數(shù)據(jù)挖掘能夠增加準確度和發(fā)現(xiàn)弱關(guān)聯(lián)的能力， 能更好地認識生理病理現(xiàn)象和本質(zhì)。(3)開展基因和蛋白質(zhì)組學(xué)的生物信息大數(shù)據(jù) 計算分析?；蚪M學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)和比 較基因組學(xué)的不斷發(fā)展涌現(xiàn)了海量的需要計算分析 的生物信息數(shù)據(jù)，已進

14、入計算系統(tǒng)生物學(xué)的時代。 開展生物信息大數(shù)據(jù)計算分析，可以拓展組學(xué)研究 及不同組學(xué)間的關(guān)聯(lián)研究。從環(huán)境交互、個體生活 方式、心里行為等暴露組學(xué)，至細胞分子水平上的基 因組學(xué)、表觀組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組 學(xué)、基因蛋白質(zhì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò),再到人類健康和疾病狀態(tài) 的表型組學(xué)等不同層面不同方向上實現(xiàn)大規(guī)模的關(guān) 聯(lián)計算分析，可以全面闡述生命過程機制,挖掘生命 過程特征及關(guān)聯(lián)特征。3結(jié)論醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的不斷進步與發(fā)展，需要生物 醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的深度介入和支撐。開展理論驅(qū)動型 和應(yīng)用驅(qū)動型生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科學(xué)研究，將更好地 促進生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展，增強生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 科的生命力。發(fā)揮工程優(yōu)勢,加強醫(yī)工結(jié)合,支撐醫(yī) 學(xué)發(fā)展,將增強生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的科學(xué)價值和醫(yī)