生物醫(yī)學(xué)工程概論論文
我對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的認(rèn)識(shí)
作者姓名 ZYK
專業(yè) 生物醫(yī)學(xué)工程
班級(jí) 1004班
學(xué)號(hào) U201******
日期 二零一一年十二月二十日
我對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的認(rèn)識(shí)
摘要 生物醫(yī)學(xué)工程（Biomedical Engineering,簡(jiǎn)稱BME）是一門由理、工、醫(yī)相結(jié)合的邊
緣學(xué)科,是多種工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)滲透的產(chǎn)物。它是運(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)的角度，在多層次上研究人體的結(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)手段的一門綜合性、高技術(shù)的學(xué)科。
關(guān)鍵詞 認(rèn)知；生物材料；醫(yī)學(xué)成像；生物醫(yī)學(xué)光子學(xué)；生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理；生物醫(yī)學(xué)測(cè)量
正文 通過一個(gè)學(xué)期的生物醫(yī)學(xué)工程概論課的學(xué)習(xí)與認(rèn)識(shí)，我對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程這一專業(yè)有了更加深刻的理解。
1. 什么是生物醫(yī)學(xué)工程
生物醫(yī)學(xué)工程（BiomedicalEngineering,簡(jiǎn)稱BME）是一門由理、工、醫(yī)相結(jié)合的邊緣學(xué)科,是多種工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)滲透的產(chǎn)物。它是運(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)的角度，在多層次上研究人體的結(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)手段的一門綜合性、高技術(shù)的學(xué)科。是多種工程學(xué)科與生物醫(yī)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。它要求把人體各個(gè)層次上的生命過程(包括病理過程)看作是一個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)變化過程；把工程學(xué)的理論和方法與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的理論和方法有機(jī)地結(jié)合起來
去研究這類系統(tǒng)狀態(tài)變化的規(guī)律；并在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用各種工程技術(shù)手段，建立適宜的方法和裝置，以最有效(目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和經(jīng)濟(jì)成本)的途徑，人為地控制這種變化．以達(dá)預(yù)定的目標(biāo)。
2. 生物醫(yī)學(xué)工程的研究領(lǐng)域
生物醫(yī)學(xué)工程研究領(lǐng)域主要包括以下幾個(gè)方面： 生物力學(xué)，生物材料學(xué)，醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)，生物系統(tǒng)的建模與控制，生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與傳感器，生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理，物理因子在治療中的應(yīng)用及其生物效應(yīng)，人工器官等。
2.1 生物力學(xué)
生物力學(xué)是運(yùn)用力學(xué)的理論和方法，研究生物組織和器官的力學(xué)特性，研究機(jī)體力學(xué)特征與其功能的關(guān)系。生物力學(xué)的研究成果對(duì)了解人體傷病機(jī)理，確定治療方法有著重大意義，同時(shí)可為人工器官和組織的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。生物力學(xué)的發(fā)展方向有兩個(gè)大方向：微觀層次發(fā)展：為生命體各基本層次建立本構(gòu)關(guān)系或力學(xué)模型奠定基礎(chǔ)；系統(tǒng)綜合方向發(fā)展：即在對(duì)生物組織、體內(nèi)流體研究基礎(chǔ)上，建立各種人體器官(如心、肺、肝、耳、鼻等)的
力學(xué)模型，進(jìn)而設(shè)計(jì)各大系統(tǒng)(如呼吸、消化、循環(huán)、生殖等系統(tǒng))的力學(xué)模型，從而為臨床醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。
2.2 生物材料
生物材料用于人體組織和器官的診斷、修復(fù)或增進(jìn)其功能的一類高技術(shù)材料，即用于取代、修復(fù)活組織的天然或人造材料。這些材料包括金屬、非金屬及復(fù)合材料、高分子材料等；目前輕合金材料的應(yīng)用較為廣泛。金屬植入材料是應(yīng)用最早的生物醫(yī)用材料,目前常見的植入金屬材料主要為超低碳奧氏體不銹剛、鈷鉻合金、純鈦和鈦合金3類材料。【1】生物材料有廣泛的應(yīng)用，如：應(yīng)用理想的醫(yī)用骨粘合劑來固定骨折，甚至促進(jìn)骨折的愈合。【2】氧化鋯陶瓷具有優(yōu)良的生物學(xué)性能，能作為股骨頭替代材料，而且有希望作為牙種植基臺(tái)。【3】納米級(jí)羥基磷灰石材料有復(fù)合骨形態(tài)發(fā)生蛋白及誘導(dǎo)生成血管能力,【4】 納米羥基磷灰石／羧甲基殼聚糖(N—HA／cMcTs)復(fù)合生物材料還可用來制備注射性軟組織填充劑等。【5】膠原蛋白-硫酸肝素神經(jīng)生物支架材料也有望用于神經(jīng)損傷的修復(fù)。【6】到2009年，SCI共收錄生物材料類期刊22種。2005/2009-08，共收錄了該領(lǐng)域1 330篇中國(guó)著者(不包括臺(tái)灣)文章【7】，說明中國(guó)作者在該領(lǐng)域的研究非常活躍，也說明了生物材料的發(fā)展前景是十分美好的。
2.3 醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)
醫(yī)學(xué)影像是臨床診斷疾病的主要手段之一，也是世界上開發(fā)科研的重點(diǎn)課題。醫(yī)用影像設(shè)備主要采用 X射線、超聲、放射性核素磁共振等進(jìn)行成像。【8】
2.3.1 X射線成像裝置主要有大型X射線機(jī)組、X射線數(shù)字減影(DSA)裝置、電子計(jì)算機(jī)X射線斷層成像裝置(CT)；
2.3.2 超聲成像裝置有B型超聲檢查、彩色超聲多普勒檢查等裝置；超聲成像設(shè)備是目前醫(yī)院中僅次于投影X射線機(jī)使用得最頻繁的成像設(shè)備。目前臨床上使用的超聲成像系統(tǒng)基本上都是采用脈沖回波亮度調(diào)制方式成像(即B型超聲顯像儀)。超聲成像的突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)人體無損、無創(chuàng)、無電離輻射，同時(shí)又能提供人體斷面實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像。因此廣泛地用于心臟或腹部的檢查。【9】此外，我還得知我校的三維超聲技術(shù)處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
2.3.3 放射性核素成像設(shè)備主要有射線照相機(jī)，發(fā)射型CT（ECT: Emission Computed Tomography），單光子發(fā)射型CT（Single Photon ECT，簡(jiǎn)稱SPECT），正電子發(fā)射型CT（ Positron Emission Computed Tomography ，簡(jiǎn)稱PET）等。
2.3.4 磁成像設(shè)備有核磁共振成像（MRI）系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)有：無高能（X－Ray）輻射，故安全、對(duì)人體無創(chuàng)可以對(duì)人體組織作出形態(tài)和功能的診斷；提供精細(xì)的解剖結(jié)構(gòu)信息（MRI分辨率可達(dá)0.5mm；）獲取人體的三維圖像數(shù)據(jù)較容易（直接產(chǎn)生三維數(shù)據(jù)，無需重建）另外，它還可以在不注射造影劑的情況下顯示血管影像。此外還有紅外線成像和正在興起的阻抗成像技術(shù)等。
2.3.5 光聲成像技術(shù)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中新興的無損檢測(cè)技術(shù)，具有對(duì)比度高、分辨率好、穿透能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)有很大的應(yīng)用前景。【10】
小動(dòng)物成像的研究方興未艾，微型CT、微型PET、微型MRI，前景誘人。圖像引導(dǎo)的介入治療仍是研究熱點(diǎn)。【11】
2.4 生物系統(tǒng)的建模與控制
生物系統(tǒng)的建模與控制包括生物系統(tǒng)的建模、仿真、辯識(shí)與控制等內(nèi)容，其中心為建模與控制。生物系統(tǒng)建模與控制的研究是以生物系統(tǒng)為對(duì)象，以定量研究為持點(diǎn)，以建立符合生物實(shí)際的數(shù)學(xué)模型為核心內(nèi)容的，并對(duì)疾病診斷、治療和預(yù)防提供指導(dǎo)。其研究?jī)?nèi)容有：
建立循環(huán)系統(tǒng)模型，神經(jīng)系統(tǒng)模型，房室模型，呼吸系統(tǒng)模型，免疫系統(tǒng)模型，流行病模型等。
