生物医学工程导论

1、生物医学工程导论 生物医学工程是理、工、医相结合的新兴边缘学科，是多种工程学科向生物学、医学渗透并相互作用的结果。虽然它作为一门独立的学科发展的历史尚不太长（50年），但由于它在保障人类健康方面所起的巨大作用，它已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱，许多国家都将其列为高技术领域。风湿性心脏病进入60年代以后，微电子学、信息科学、计算机科学、控制论、工程力学及材料科学等的迅速发展并紧密地与医学结合，导致大量的医疗仪器设备如X线机、超声仪、心电图、脑电图及球式机械人工心脏瓣膜等广泛地应用于临床。这些对医学进步，对临床诊疗水平的提高起到了极大的推动作用，产生了巨大的社会效益；另外，医疗器械产业

2、已形成规模，产生了巨大的经济效益。由此，生物医学工程学这一新兴的边缘学科作为一门独立的学科成立，成为时代的需要。 美国、日本和西方一些国家成立了医学电子学和生物医学工程学组织。世界性的国际生物医学工程联合会于1965年正式成立。 七十年代以后，生物医学工程涉及到生物医学的各个方面，并取得长足的发展。理论研究方面，利用生物系统建模与仿真技术对极为复杂的生命现象和生理过程的机制进行定量描述，如胰岛素释放控制模型和传染病流行模型等；生物力学对骨、软组织和血液的流变特性作了系统的研究，对心血管中血液流动建立了更接近生理的本构方程；应用技术方面，X射线计算机断层扫描装置（X-线 CT,X-Compute

3、d Tomography）在短短的二十年间已发展到第五代，同位素断层图像的放射型CT（ECT)，使单纯形态检查发展到功能诊断，多种断层技术使医学影像成为临床诊断的支柱；现代医学基本上是构筑在生物医学工程的基础上。四大影像设备、各种生物电和器官压力流量监测等功能检查设备、各种自动生化分析仪器，是现代临床诊断的基础；射频仪、碎石机治愈了不少的患者；除颤器、埋藏式心脏起搏器和人工心瓣膜挽救和维持了全世界数百万心脏病人的生命；人工肾等血液净化技术，维持着数十万肾功能衰竭病人的正常生活；人工晶体、人工关节、功能性假体已广泛用于伤残人的康复和功能辅助；生物力学的研究，对动脉粥样硬化的血栓形成认识及对骨外科

4、器具和人工器官的设计起了十分重要的作用。总之，现代医学的进步离不开生物医学工程的发展，反过来又提出了新的课题，促进生物医学工程的进步。但是，另一方面，由于生物医学工程的进步，高技术的医疗仪器装备层出不穷，使得医疗保健费用呈指数曲线急剧上升，成为整个社会越来越沉重的负担。目前这个负担已经沉重到北美、西欧等经济发达国家都难以承受的地步。具有讽刺意义的是，当初推动生物医学工程发展的原因之一是指望借助于工程的方法来控制医疗费用的膨胀。但结果却事与愿违，生物医学工程技术越发达，医疗费用增长所造成的社会负担却越沉重。纳米技术的基本涵义：纳米技术的基本涵义：是指在微观环境下，即在纳米尺寸范围内，人类将认识和改造自然的能力延伸到原子、分子水平，通过直接操纵和安排原子、分子，原子团或分子团，使其重新排列、组合，创造出新的物质或物品的高新技术。纳米材料的主要特点是什么纳米材料的主要特点是什么？ 呈现出与常规材料完全不同的性质，纳米铁具有极强的磁性、不导电材料变成导电、特殊的远红外线辐射、强的紫外反射、强吸附性、强催化作用等等。纳米技术已经渗透到：材料与制造、医学与健康、环境与能源、纳米电子学与计算机技术、航空航天探测等领域。美国科学基金会发表了400页的报告，来说明纳米技术对人类社会带来的影响。报告指出：在十到十