第一篇：生物医学工程应用
The Association Between BME And Our Daily Life
2011161008陆翠凤
The first part: The background
Definition of Biomedical Engineering
Biomedical Engineeringis a new interdisciplinary, the theory and method of the comprehensive engineering, biology and medicine, change of state of human body system at all levels, and the use of engineering and technical means to control this kind of change, the purpose is to solve the relevant problems in medicine, protection of human health, disease prevention, diagnosis, treatment and rehabilitation services
What are some of the specialty area?
In this field there is continual change and creation of new area due to rapid advancement in technology;however ,some of the well established specialty areas within the field of biomedical engineering are: bioinstrumentation;biomaterials;biomechanics;cellular,tissue and genetic engineering;clinical engineering;medical imaging;orthopedic surgery;rehabilitation engineering;and systems physiology.The history of the development of BME
This noun appears most early in the USA.In 1958, America established the International Federation for medical electronics, in 1965, the organization was renamed the International Federation for medical and biological engineering, and later became the international society of biomedical engineering.Biomedical engineering has very good social benefit, and good economic benefit, prospects are very broad, is one of the countries are scrambling to develop high technology.In 1984, for example, American biomedical engineering and system of the market size of about US $11000000000.The second part:
The association and application in our daily life
Bioinstrumentation
is the application of electronics and measurement techniques to development devices used in diagnosis and treatment of disease.computers are an essential part of bioinstrumentation ,from the microprocessor in a single-purpose instrument used to do a variety of small tasks to the microcomputer need to process the large amount of information in medical imaging system
Biomaterial
A biomaterial is any material, natural or man-made, that comprises whole or part of a living structure or biomedical device which performs, augments, or replaces a natural function“.A biomaterial is essentially a material that is used and adapted for a medical application.Biomaterials can have a benign function, such as being used for a heart valve, or may be bioactive, used for a more interactive purpose.Biomechanics Biomechanics is the application principle and method of mechanics of mechanical
problems of quantitative study organisms in Biophysics branch.The scope of the study from the whole to the system, organs of biological.Biomechanics is based on energy conservation law of mass conservation, momentum, the three law and add the constitutive equation
describing the properties.Biomechanical study of key issues about the mechanics of medicine and physiology.According to the research object can be pided into different biological fluid mechanics, solid mechanics and biomechanics of biological.Biomechanical research, not only relates to the medical, sports, and has been deeply concerned traffic safety, aerospace, military science.cellular, tissueand genetic engineering
Also known as gene splicing technique and DNA recombinant technology, is based on molecular genetics as the theoretical basis, to the modern method of molecular biological and microbiological methods, the different sources of gene according to preliminary design blueprint, in vitro, hybrid DNA molecules, and then into living cells, production of new products to change the genetic characteristics, biological original gain the new varieties
The use of genetic engineering technology, not only can the crops with high quality, high yield, good resistance and livestock, poultry breed new varieties, but also cultivateplants and animals, with special purpose.Application in agriculture
Transgenic fish
Transgenic fish fast growth, resistance to adverse environment, good quality.Transgenic cattle
Transgenic bovine milk containing human growth hormone
cucumber bacterial wilt resistance gene in sweet pepper
turn the fish cold tolerance gene in Tomato
cucumber resistance gene to bacterial wilt of potato
do not cause GM soy allergies
super animal
Introduction of storage protein gene super sheep and super mouse
special animal
Into human gene with special usage of pigs and mice
insect resistant cotton
Bacillus thuringiensis toxin proteins can be synthesized to kill bollworm, this part of the gene into cotton cells in vitro tissue culture, then can obtain transgenic cotton.Environmental protection
DNA gene probe project made can very sensitively detect viruses in the environment, bacterial contamination.Indicator organism cultivated by means of gene engineering can be very sensitive to reflect the situation of the environmental pollution, is not easy because of environmental pollution and a large number of deaths, even also can absorb and transformation of pollutants.Genetic engineering to make the ”super bacteria“ can devour and decomposition of a variety of environmental pollution(usually a bacterium can only decompose a hydrocarbon, petroleum by using gene engineering breeding success of the ”super bacteria" can decompose a plurality of hydrocarbons in petroleum.Some of them can devour the transformation of mercury, cadmium and other heavy metals, DDT decomposition and other toxic substances.)
Genetic engineering drug production:
Microbial growth is rapid, easy to control, and is suitable for large-scale industrial production.If the gene into the microbial cell corresponding medicine composition, allowing them to generate the corresponding drug, can not only solve the problem of output, but also reduce the cost of production
Genetic engineering of insulin
Genetic engineering interferon
Other genetic engineering drugs
Artificial blood, interleukin, such as hepatitis B vaccine by gene engineering realization of industrialized production, for the release of human sufferings, play a significant role in improving the health level of human.Gene diagnosis and gene therapy
Gene therapy is the normal in vivo gene into the patient, so that the expression
product of the gene function, so as to achieve the purpose of treating disease, this is the most effective means of treatment of genetic disease.The method is: gene replacement, gene repair, gene amplification and gene inactivation
Artificial organs
Artificial joint, artificial cardiac pacemaker, artificial heart, artificial liver, artificial lung has been applied in clinical;the thousands on thousands of patients back to health.Can say, all kinds of human organs except the brain instead of artificial organs, the rest of the organs have possibility to replace the use of artificial organs
Artificial kidney dialyzer and dialysis solution by composition, dialyzer is the core of a semipermeable membrane, allowing low molecular substances such as electrolytes, glucose, water and other waste(such as urea)by, blood cells, plasma protein, bacteria, virus can not pass through, thereby regulating the body fluid, electrolyte and acid-base balance, relatively constant maintenance of internal environment.Mainly used in acute, chronic renal failure and acute drug intoxication, etc..Artificial heart(pump).Device instead of cardiac function, structure and similar pump, can overcome resistance along the one-way flow driven flow.The artificial heart and lung are artificial heart lung machine
Artificial lung(oxygenator)device to exchange O2 and CO2 to simulate the lung, venous oxygen through oxygenator in the low oxygen content of arterial blood oxygen containing high
medical imaging Combines knowledge of a unique physical phenomenon(sound ,radiation ,magnetism,ect.)with high speed electronic data processing ,analysis and display to generate an image.Often ,these images can be obtained with minimal or completely noninvasiveprocedures ,making them lesspainfuland more readily repeatable than invasive technique.The general
development trend is from static to dynamic image(fast imaging)development, the transition from black and white to color image, moving from 2D image to 3D image
DDR: refers to the control of computer image processing functions, using a one-dimensional or two-dimensional X-ray detector directly to the X-ray image information into digital signal technology
X-CT: is to scan the human part thickness of certain level with the X-ray beam, received by the detector through the X-ray the level, into visible light, change from the photoelectric conversion into electrical signals, the analog / digital converter, the digital signal processing, input computer MRI:(Magnetic Resonance Imaging)Magnetic resonance imaging is an imaging, it uses magnetic resonance phenomena of electromagnetic signals obtained from the body, and reconstruct the information
Ultrasound imaging: Array acoustic delay stack imaging is the most traditional ultrasonic imaging, the most simple, is currently the most practical application of imaging methods widely.In this way, through every cell of the array is introduced into the different time delay, and then into a focused beam, in order to achieve the imaging points in the field.Orthopedic surgery
Plastic surgery treatment scope is mainly defective skin, muscle and bone trauma, disease, congenital or acquired tissue or organ and deformity.Treatment includes repair and reconstruction of two content.Various tissue tautologies transplantation to operation method, also can use allogeneic, xenogeny tissue or tissue substitutes to repair various causes deformities or bone defects, in order to improve or restore physiological function and appearance
Cosmetic means and then plastic repair operation, use of drugs, medical equipment and other medical technology on people's appearance and various parts of the body, and then enhance the body's external beauty for science, technology and art of strong medical scientific purposes.For example: the burn and plastic: after burn scar deformity, caused the appearance or dysfunction in treatment and reconstruction.Operation can take skin grafting, skin flap, embedding dilator method
Surgical operation through improved appearance, so as to enhance self-confidence.For example, facial plastic, including cut double fold eyelid, Shavian chin, nose, lip, dimples, teeth, wrinkles, acne, hair, eyelashes.Facial trauma, fractures, facial cleft lip and palate, other congenital facial deformity treatment and reconstruction
Burns: after burn scar deformity, caused the appearance or dysfunction in treatment and reconstruction.Operation can take skin grafting, skin flap, embedding dilator method Repair of privates: is the hymen repair, the foreskin phimosis
Bone surgery: limb on congenital malformations, the operation trauma, bone
Cosmetic dentistry: according to the uneven teeth or teeth color correction and repair Scar: scar repair for shaping of the beautification effect
rehabilitation engineering
Is the engineering and technical personnel in thecomprehensive rehabilitation
and related engineering theory, rehabilitation workers with each field of rehabilitation of disabled, disabled family members, close cooperation, in a variety of technical means, to help the disabled to maximize the development potential, to restore its independent life, learning, work, return to society, their ability to participate in social science.Most of the estimated 650 million people living with disabilities around the world lack access to appropriate medical care and rehabilitation services, especially those living in low-and middle-income countries.As a consequence, people with disabilities experience greater challenges in attaining and maintaining maximum independence and health.Lack of services creates a barrier to full inclusion and participation in all aspects of life.Rehabilitation is processes intended to enable people with disabilities to reach and maintain optimal physical, sensory, intellectual, psychological and/or social function.Rehabilitation encompasses a wide range of activities including rehabilitative medical care, physical, psychological, speech, and occupational therapy and support services.People with disabilities should have access to both general medical care and appropriate rehabilitation
services
The last partConclusion
With the rapid development of technology and society, there will be more and more association with our daily life.Biomedical engineering has very good social benefit, and good economic benefit, prospects are very broad, is one of the countries are scrambling to develop high technology.As a Biomedical Engineering student, we should be luck and should study more hard than ever before.Future prospects for the development of Biomedical Engineering
As electronics, material science, engineering mechanics, information science and electronic computer in various fields such as progress, biomedical engineering has already become an important condition of modern medicine and biology.Research on Biomedical Engineering causes such as X ray computed tomography(XCT), magnetic resonance imaging(MRI), ultrasonic imaging, patient monitoring and biochemical analysis of a large number of new clinical diagnosis and monitoring technology, equipment and popularity;type laser and electromagnetic kinds of treatment equipment provides treatment and surgical operation new means the family health, and promote the development of the artificial heart;trap and artificial heart valve is saved and kept the world millions of heart disease in patients with normal life;artificial kidney blood purification technology to maintain a number of one hundred thousand renal failure patients;intraocular lens, artificial joints and functional prosthesis has been widely used in rehabilitation and auxiliary function of disabled people;biomechanics research deepened the understanding of the formation mechanism of serious harm to human health of arteriosclerosis and thrombosis, provides the basis for the design of artificial organs for the prevention and control of cardiovascular and cerebrovascular diseases and artificial heart valves, artificial blood vessels and the like;the application of computer and information technology in medical and clinical expansion, is a fundamental change in the face of the hospital.Chinese scientists will also with the Chinese modern engineering method, conducted a preliminary study of TCM diagnostic objectification, traditional Chinese medicine and Chinese medicine expert system of main and collateral channels, has poured into the vigor for the new development of Chinese traditional medicine, modern medical progress and development of Biomedical Engineering inseparable.At the same time, biomedical engineering is an important foundation and the power of the medical care industry, research and application of medical and pharmaceutical industry and biomedical engineering has the most direct contact, it is driven by the industry occupies the important proportion in national economy, such as driving a year American biomedical engineering industry amounted to tens of billions of dollars.National investment in biomedical engineering, with the improvement of living standards and increased year by year.This subject is facing a new task of many, many achievements have industrialization prospect excellent, so called Chaoyang disciplines of biomedical engineering
第二篇：生物医学工程
生物医学工程
2010-05-26
生物医学工程利用现代工程技术揭示和研究生命科学现象，从工程学角度解决生物学与医学基础理论及临床应用问题，是21世纪最具潜在发展优势的学科之一，其研究内容涉及电子学、计算机、信息处理、光学、精密机械学、医学、生物学等众多领域。
本专业培养具备理、工、医相结合的知识创新型高级技术人才。通过基础理论、工程技术、医学等多门课程的学习及相关实验技能培养，毕业生将具有扎实的理论基础、丰富的专业知识和熟练的实验技能，可以在生物医学信息检测、图像处理、医学仪器、分析技术及电子信息方向从事研究、开发、应用和管理工作。
天津大学于1979年开始创建生物医学工程专业，是国内首批建立该专业的学校之一，1984年获硕士学位授予权，1993年获博士学位授予权。2000年设立博士后流动站，是教育部长江学者特聘教授设岗单位，天津市重点学科。
本专业师资力量雄厚，现有教授9名（其中8名为博士生导师），长江学者特聘教授2名，天津市海河学者特聘教授1名，副教授11名，已经形成由专家牵头，国内外知名学者以及中青年骨干教师组成的学术梯队，在全国同类专业中名列前茅。与美国、英国、日本、香港等国家和地区有广泛的学术合作，毕业生分布于世界各地，有些已经成为学术骨干及知名学者。
本专业以组织光学、神经工程、生物电检测、信号处理、医学成像、医学物理、生物化学分析等作为主要研究方向，开展有关探索性的科学研究工作，在一些研究领域处于国际、国内领先水平，历年承担国家863项目、国家自然科学基金项目、省部级基金和攻关项目、国际合作项目等近百项。目前实验室具有各种先进的医学检测和研究设备供学生实验、实习专用。本专业学生在高年级时可进入实验室，在老师指导下开辟第二课堂从事创造性科学实验和科技开发工作，并有多人次在全国和天津市“挑战杯”大学生课外科技作品比赛中获奖。
本专业的主要课程有：人体解剖学、生理学、生物传感技术、自动控制原理、工程光学、信号与系统、生物医学电子学、生物医学光子学、数字信号处理、生物医学信号处理、医用光学检测技术、医学图像处理、医学仪器设计、生物医学和理化分析仪器设计、计算机软件技术基础、微型计算机原理与应用、电路基础、电子技术等，并开设课程设计多个，教学与实验、设计并重。
本专业本科毕业生工作适应性强，就业口径宽，除继续深造者外，可在有关高等学校、研究机构、医疗卫生、环保、商检、技术监督等各领域就业，也可在航空航天、通信、电子和仪器仪表等行业发挥聪明才智。
天津大学招生办公室维护 天津市南开区卫津路92号 邮编:300072 电话:022-27405486 E-mail:tdzb@tju.edu.cn
第三篇：生物医学工程
生物医学工程
一、名词解释（4×5）
1、什么是生物医学工程
生物医学工程（BME）是以工程科学技术的思维、方法、原理与技术，研究生命科学、支持生命科学、服务生命对象而形成的一门跨学科的、新兴的、综合性学科
广义性的定义：
生物医学工程学是综合运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学的角度，在多层次上研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象，研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统的工程原理的学科。
由NIH有关名词命名专家给出专业性的定义：
生物医学工程学是结合物理学、化学、数学和计算机科学与工程学原理，从事生物学、医学、行为学或健康科学的研究；提出基本概念，产生从分子水平到器官水平的知识，开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法，用于疾病预防、诊断和治疗，病人康复，改善健康状况等目的。
2．什么是生物技术制药？
答：采用现代生物技术，如：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程、抗体工程等，借助某些微生物、植物、动物生产医药品，叫作生物技术制药。
3．什么是超声医学？
答：超声医学是研究超声（每秒超过2万赫兹的高频声波）对人体的作用与反作用规律，并加以利用以达到诊断、治疗、保健等目的的学科。是声学、医学和电子工程技术相结合的科学。
4、什么是生物信息学？
答：在人类基因组计划第一个五年总结报告中，给出了一个较为完整的生物信息学定义：生物信息学是一门交叉科学，它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面，它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。
第四篇：生物医学工程综合
生物医学工程综合：深圳大学生物医学工程中心2012年硕士研究生入学考试大纲
包含数字电子技术基础部分（75分）和C语言程序设计（75分）两部分，总分150分。3362 3039 辅导
数字电子技术基础部分 同济
考试基本要求 200092
本考试大纲适用于报考深圳大学生物医学工程专业的硕士研究生入学考试。《数字电子技术基础》部分是为招收生物医学工程专业硕士生而设置的具有选拔功能的水平考试。它的主要目的是测试考生对数字电子技术各项内容的掌握程度。要求考生熟悉数字电路技术的基本概念和基本理论，掌握数字电路的基本分析和设计方法, 具有较强的数字逻辑推理、分析和设计能力。正门
院
二、考试内容和考试要求 kaoyangj
逻辑代数基础 济
重点掌握逻辑代数的表达方式及其基本运算规律。33623 037
逻辑代数的基本定律和基本运算规律。济
逻辑函数的各种表达方式。
336260 37
利用逻辑代数和卡诺图对逻辑函数进行化简。
48号
组合逻辑电路 021-
重点掌握组合逻辑电路的分析和设计原理。
kaoyantj
组合逻辑电路分析和设计方法。共济
组合逻辑电路中的竞争-冒险及其消除。共济网
数字集成电路的输入输出特性 同济
常用组合逻辑电路及MSI组合电路模块的应用
共济
掌握若干常用组合逻辑电路及MSI组合电路模块的功能及应用，包括编码器、译码器、加法器、比较器、数据选择器和数据分配器等。研
组合逻辑的定义。
专
组合电路的分析方法和设计方法。济
常用组合逻辑电路：编码器、译码器、数据选择器与分配器、全加器、加法器、数值比较器。时序逻辑电路
同步时序电路是时序电路的主要组成部分。本部分内容包括了对于时序电路的一般描述方法和状态化简方法，重点在于同步时序电路的分析和设计。要求掌握同步时序电路的基本设计过程。首先介绍时序逻辑电路的基本结构和特点，触发器的电路结构和动作特点、触发器的逻辑功能和分类以及不同逻辑功能触发器间的转换，然后讲述了时序逻辑电路的分析方法和设计方法。
触发器的基本类型及其状态的描写。
触发器的转换。
触发器的简单应用。
时序逻辑的定义。
时序电路的描述与分析方法、分析步骤、分析工具（状态表、状态图、时序图）。
同步时序电路的设计。
异步时序电路的设计。
常用时序逻辑电路及MSI时序电路模块的应用
掌握常用时序电路，尤其是计数器、寄存器和移位寄存器型计数器的组成及工作原理，同时介绍了它们的典型MSI模块及应用。
计数器。
寄存器。
移位寄存器型计数器。
数/模和模/数转换
掌握数/模和模/数的基本原理和常见典型电路，熟悉评估数/模和模/数的主要技术指标：分辨率、转换精度等。
D/A转换器。
A/D转换器。
D/A、A/D转换器的主要技术指标。
考试基本题型
主要题型可能有：函数化简题、卡诺图化简题、组合逻辑设计题、时序逻辑分析题、时序逻辑设计题、计数器数制分析题、A/D与D/A转换计算题等。《数字电子技术基础》部分的分值为75分。
C语言程序设计部分
考试的基本要求：
了解高级程序设计语言的结构，掌握C语言的基本语法、基本的程序设计过程和技巧。
掌握基本的分析问题和利用计算机求解问题的能力，具备初步的高级语言程序设计能力。
考试内容和考试要求:
一、数据定义
数据定义包括数据类型和存储类别
基本类型
基本类型指整型、实型和字符型
(1)常量
熟练掌握各种表示形式的整数、实数、字符常量和字符串常量，符号常量的定义和使用。
包括整数的十进制、八进制和十六进制的表示形式、长整型常量和无符号型常量的表示形式，实数的浮点表示法和科学记数法，字符的转义序列，常用符号常量的含义（如NULL、EOF等）
(2)变量
熟练掌握变量的定义和初始化
构造类型
构造类型包括数组和结构
(1)数组
熟练掌握一维和二维数组的定义和初始化，数组元素的引用。
包括一维字符数组和字符串，二维字符数组和字符串数组
(2)结构
熟练掌握结构类型的定义，结构变量的定义和初始化，结构变量成员的引用。
指针
(1)熟练掌握指针和地址的概念
(2)熟练掌握指针变量的定义和初始化
(3)熟练掌握通过指针引用指向实体
构造类型和指针类型的混合定义及应用
熟练掌握指针、数组和地址间的关系
熟练掌握指针数组
熟练掌握结构数组
熟练掌握结构指针
掌握结构中含指针或数组
掌握嵌套结构
掌握指向指针的指针
单向链表
掌握单向链表的建立和遍历
了解插入和删除单向链表中的一个节点
空类型
掌握空类型的定义和使用
变量的存储类别、作用域和生存期
(1)掌握变量的存储类别
auto 自动型、static 静态型、extern 外部参照型
(2)掌握全局变量和局部变量
注意区分：自动局部变量和静态局部变量、全局变量和静态全局变量、外部变量
二、运算及流程控制
基本运算
包括算术运算（含自增、自减操作）、关系运算、逻辑运算、位运算、条件运算、赋值运算。熟练掌握运算符的功能
熟练掌握运算符的优先级和结合方向
熟练掌握隐式类型转换和强制类型转换
表达式
熟练掌握各类表达式的组成规则和计算过程
语句
(1)熟练掌握表达式语句、空语句、复合语句；
(2)熟练掌握简单控制语句（break、continue、return）；
(3)熟练掌握选择控制语句(if、switch)
(4)熟练掌握重复控制语句(for、while、do—while);
三、程序结构和函数
程序结构
熟练掌握main函数与其他函数之间的关系
包括标准库函数和自定义函数
函数的定义
(1)熟练掌握函数定义的ANSI C格式
(2)熟练掌握函数的参数（形式参数和实在参数）及参数传递
包括指针作为函数的参数
(3)熟练掌握函数的返回值
包括指针作为函数的返回值
函数的调用
(1)函数调用的一般格式
熟练掌握通过函数名调用函数，了解通过函数指针调用函数
(2)掌握函数的嵌套调用和递归调用
(3)熟练掌握标准库函数的调用
常用数学函数：cos、sqrt、pow、exp、fabs、log、log10等
常用字符函数：isalnum、isalpha、isdigit、islower、toupper等
常用字符串函数：strcpy、strcmp、strcat、strlen等
四、数据的输入和输出
文件
熟练掌握文件的基本概念和文件的定义方式
了解文本文件与二进制文件的区别
标准文件的输入和输出
熟练掌握常用输入输出函数：scanf、printf、getchar、putchar、gets、puts等缓冲文件系统（文本文件）
(1)熟练掌握文件的打开和关闭
常用函数：fopen和fclose
(2)熟练掌握文件的基本读写操作
常用函数：fscanf、fprintf、fgetc、fputc、fgets、fputs等
(3)熟练掌握文件的状态检测（判断文件结束和文件读/写出错等）
常用函数：feof等
(4)掌握文件中数据的查找
五、编译预处理和命令行参数
熟练掌握编译预处理的基本概念
掌握宏定义
掌握文件包含
掌握命令行参数（argc、argv）的概念、说明和使用
六、常用算法
以下算法针对本大纲中列出的各种数据结构
分类（排序）算法
冒泡、选择、插入
检索（查找）算法
(1)无序数据序列的查找（见遍历算法）
(2)有序数据序列的查找：二分法
遍历算法
(1)一维数组和二维数组的遍历
(2)单向链表的遍历
(3)文件的遍历
简单的数值计算方法：如多项式函数的计算
其它基本算法：如进制转换
三、考试基本题型
选择题 20分
程序完善题 20分
编程题 35分
第五篇：生物医学工程概论
我对生物医学工程的认识 BiomadicalEngineeringinMyMind 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: Biomedicalengineering,a multidisciplinaryemerging discipline integrating the theoryand methods of biology, medicine and engineering,whose basic task is tostudy and solveproblems inbiologyandmedicine, reveal the mysteries ofthe human body, especially the physiological andpathological processes, meanwhile, use engineeringtechniques to study and develop medical equipmentand life science instruments, for the prevention, diagnosis, treatment and rehabilitation, to protecthuman 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、高层次上的融合。近年来，高分子材料科学、电子学、计算机科学等自然科学的不断发展，极大地推动了生物医学工程学科的发展。此外，生物医学工程学科所涉及的领域非常广泛。可以说，有多少理工科分支，就会产生多少生物医学工程领域，这种多学科的交叉融合涉及到所有的理、工学科和所有的生物学和医学分支。这样一来，当任何一个学科取得突破进展时都能影响到生物医学工程的发展，使其发展的速度异常迅速。
4研究内容与领域
生物医学工程的研究内容包括：基础性研究，涉及生物力学、生物材料学、生物医学信息的提取与处理、生物系统建模与仿真、各种物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递等；应用性研究，直接为医学服务，涉及生物医学信号检测与传感技术，生物医学信息处理技术，医学成像与图像处理技术，人工器官、医用制品和仪器，康复与治疗工程技术等。当前生物医学工程研究的重要领域包括：
4．1生物力学
研究生命体运动和变形的学科，主要通过生物学与力学原理方法的有机结合，认识生命过程的规律，解决生命与健康领域的科学问题；研究领域主要包括：生物流变学、心血管生物力学与血液动力学、骨关节生物力学等。
4．2组织工程学
应用细胞生物学和工程学的原理，吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华，在体内或体外构建组织和器官，以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能，是继细胞生物学和分子生物学之后，生命科学发展史上又一新的里程碑，标志着医学将走出器官移植的范畴，步入制造组织和器官的新时代。
4．3生物材料学
研究与生物体特别是人体组织、血液、体液相接触或作用时不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变，不引起免疫排异和过敏反应，无毒、无不良反应的特殊功能材料。
4．4人工器官
主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用，挽救了不少垂危的生命，为临床医学的发展开拓了新途径。
4．5生物传感器技术
使用固定化的生物分子结合换能器，用来侦测生物体内或生物体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的技术。
4．6生物系统建模与仿真 对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型，并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。
4．7生物医学信号检测与处理技术
生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。
4．8医学成像与图像处理技术
研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式，或对已获得的医学图像进行分割、分类、识别、解释及三维重建等进行分析处理。
4．9物理因子的生物效应及其医疗应用
通过对生物群体流行病学调查、动物实验、临床试验及细胞和分子水平等多层次研究，了解物理因子对生物体的作用效应及作用机理，确定其有效和允许的作用剂量，发展运用物理因子生物效应诊断和治疗疾病的技术，并防止其可能发生的有害影响。
5生物医学工程领域研究现状
5．1发达国家生物医学工程的现状
在美国以及欧洲等经济发达国家，早在上世纪70年代就指出生物医学工程的重要性，基于其强大的经济、科技实力，经过近半个世纪的努力均取得了各自的成果。如今，这些国家在生物医学工程方面处于世界前列。但是面对当今科技飞速发展的新形势，他们仍在想尽一切办法努力前进。在美国，许多著名大学根据自身条件和生物医学工程学科的特点以及社会需要采用各种方式积极推进“学科交叉计划”。这样一来，生物医学工程在这一有利条件下迅速发展，朝向以整合生物、医学、物理、化学及工程科学等高度交叉跨领域方向发展。这种发展方向既促进了传统性专业的提升，又为逐步形成新专业创造了条件。
另外，美国政府因认识到新的世纪生物医学工程对促进卫生保障事业发展所具有极大的重要性，急需扭转美国生物医学工程领域研发工作群龙无首的分散局面，美国第102届国会于3000年1月34日通过立法，在国立卫生研究院内设立了国家生物医学成像和生物工程研究所，规定由该所负责对美国生物医学工程领域的科研创新、开发应用、教育培训和信息传播等进行统一协调和管理，促进生物学、医学、物理学、工程学和计算机科学之间的基本了解、合作研究以及跨学科的创新。这也大大推动了美国的生物医学工程学科的发展。
5．2国内生物医学工程的现状
我国的生物医学工程学科相对国外发达国家来说起步比较低。自上世纪80年代以来，经过30多年的发展，目前全国已有很多所高校内设有此专业，在一些理、工科实力较强的高校内均建有生物医学工程专业。由于这些学校的理、工等学科在全国都有重要的影响，且大都设有国家级重点学科，他们开展起来十分方便，这些院校均是以科研性学科设置的。此外，还有一些医学院校则是以医学作为基底学科，置入某些工程学科的知识，并以医学应用为目的建立相关的课程体系，而对于生物学中所涉及到的细胞及分子生物学、发育生物学及生物技术，对于工程技术中的控制技术、材料学均较少涉及，这些院校培养的目标就是将生物医学工程运用于实际。因为生物医学工程是以理、工、医为基础，医学中的许多问题只有在这些学科相互结合的前提下才能得以解决。要将基础研究转化为工业化产品，将美好的前景分析变为卫生保健的实际行动而服务于广大人民，就离不开生物医学工程师。这就是这些生物医学工程工作者的工作理念。
6生物医学工程在军事领域的应用
6．1生物医学工程在军事医学领域具有广阔的应用前景
生物医学工程技术不仅为军事医学及其相应基础研究提供必要的技术、手段、方法、仪器和设备，而且也是军事医学研究成果物化为卫勤保障装备，实现我军卫勤装备现代化、高技术化的桥梁。例如，生物力学利用力学的基本原理，结合生理、医学、生物学，从分子力学到系统力学各个不同的层次来研究生物体的力学问题，研制各种生物材料和人工器官的基础，也是武器装备和卫勤装备研制过程中人机匹配设计的重要依据。生物材料是与人体组织相接触或作用而对人体无毒副作用、不凝血、不溶血、不引起人体细胞突变、畸变和癌变，也不引起免疫排斥和过敏反应的特殊功能材料。可开发出在军事医学领域具有广泛用途的抗凝血材料、可降解性骨修补材料、吸咐解毒材料、药物缓释材料、生物粘合材料、抗粘连材料、透析及超过滤用的膜材料、外科手术缝线、药物载体材料、记忆合金等。生物系统建模与仿真通过对生物细胞、器官和整体各层次的行为参数及其关系建立数学模型，用电子计算机分析和预测各种条件下生物系统的运行机制和状态。这种技术可以替代军事医学研究中某些复杂、长期、昂贵乃至无法实现的实验，如航天、航空、潜水及危险条件下的生物系统实验，提高研究效率，并可为施加不同控制条件研究对生物系统运行过程的影响。生物系统建模与仿真也是医学智能仪器研制的重要基础。人工器官是用人工材料制成的、模拟人体器官的结构与功能、可部分或全部代替自然器官功能的机械装置，对于战伤救治、减少伤残、提高伤病员的生存质量具有重要意义。生物医学信号检测是各种医学检测仪器发展的重要基础技术，生物医学信号处理技术综合反映了通信、生理、模式识别、人工智能和数字信号处理多类技术，已成为医学研究、疾病诊断和指导治疗的重要技术，为避免或改善飞行员空间定向障碍、意识丧失提供了新的手段。
6．2卫星遥感技术将成为重要的宏观流行病学手段
为应付未来突发战争需要军事医学部门及时提供目标地区可靠的医学地理、流行病学和自然卫生资源等方面的资料。传统的常规地面调查是获取信息的重要手段，但需要大量人力、物力，而且费时较长，难以满足全面、系统、动态观测的需要，更不能适应军事应急的要求。随着空间技术的发展，卫星遥感技术可以从宏观上帮助实现这一目的。地形、地貌、气温、湿度、降雨量、生物量、植被、河流、湖泊、大气环境及水土流失等许多自然和经济地理因素与流行病学、军队卫生、卫勤保障关系密切，实时、客观、动态地掌握这些因素的变化情况，对于制订军事医学卫生防疫保障方案具有极为重要的意义。对我国周边地区、重要战略目标地区、有争议的地区以及人员较难进入的岛礁、丛林、沼泽等进行自然地理调查，卫星遥感甚至可能是唯一可行的措施。卫星遥感作为一种应用空间技术的发展已趋于成熟，应用领域不断拓宽，分辨率不断提高，其快速、客观、实时、覆盖面广、信息量大、重复性好等优点，是其它技术无法比拟的，在预防医学中有着广阔的应用前景。
6．3生物传感器将是化生战剂侦检的有效工具
生物传感器近年来受到越来越多的重视，它是生物学的选择性和灵敏性与微电子技术相结合产物，如酶传感器、受体传感器和抗体传感器等。生物传感器可广泛用于传染病病原体检验、化学和生物战剂的侦检、军队食品卫生监测、野战临床分析、毒物药物研究、生物工程在线监控和战士体能训练等方面，是最具发展潜力的侦检器材，具有操作简便、选择性好、分析速度快、试样量小和可反复使用等优点。例如，在化学战条件下，利用受体传感器可与一类战剂发生反应的特点，先迅速检测出战荆的类别，指导人员及时采取防护措施，继而再用抗体传感粉进一步确定战剂的种类，采取更具针对性的防护。将生物传愚器与专家系统结合后，非专业人员也可使用，甚至可将小型生物传感器安装在士兵的军服内使用。80年代末出现的光纤生物传感器灵敏度更高、应用范围更广，在化学和生物战剂的联合侦检中已进入工程开发和试用阶段。
6．4医学电子工程技术将提高战伤救治
医学电子工程技术的应用将研制出简便可靠的伤员电子寻找器材。新型生物降解性骨修补材料可理想地修复骨缺损不需要作二次拆旅手术。膜材料技术和分子筛技术等新材料技术的发展，将使野战制液制氧的水平大大提高。记忆合金等热敏材料可广泛应用于各种部位战伤骨折的固定。新型创伤敷料将是以新型生物基质材料为载体、用微胶囊技术进行广谱抗菌素控释、含有促进组织生长的因子、不粘连、透气性好的多种高技术的复合体。用生物材料技术制成的人工皮肤覆盖战伤烧伤创面，可抑制创面感染，促进创伤愈合，减少瘫痕形成。
7二十一世纪生物医学工程展望
纵观医学新技术诞生和发展的历史，生物医学工程学研究领域十分广泛，与其他学科的集成交叉是多层次、多方面的。利用多学科交叉的优势来揭示人类思维和认知的奥秘，是二十一世纪生物医学工程的一个主攻方向。与分子生物学相结合，加强细胞和分子水平的研究，如生物医学纳米工程技术，是生物医学工程发展的一个重要趋势。微创伤手术、生物医学微机电技术、生物医学机器人技术、生物医学信息技术[8]等正在成长为新的研究领域。随着广泛应用现代相关技术成果，未来的医疗仪器装置、医学诊疗过程必将融合更广泛的集成科学技术，创造出新设备和新技术，推动现代医学向更高水平发展。
8结语·感想
生物医学工程是应社会发展需要而建立起来的一门新兴学科，具有高精尖的特点。同时，由于其以其他学科为基础，因利乘便，发展迅猛，已经在很多方面有了深入的应用，并且产生了深远的影响。尤其是军事方面的应用，大大减少了人员损伤。也正因其刚刚发展，仍有很多问题需要我们年轻一辈去探索，我们也有了更多的发展空间。并且，生物医学工程也是一个朝阳产业，为我们提供了很多契机。这也坚定了我学习生物医学工程的信念。我们定将在生物医学工程的康庄大道上越走越远！
参考文献：
侯小丽，马明所.《生物医学工程回顾与展望》.《中国医疗器械信息》,2011年,第17卷第7期
胡兴斌.《浅谈生物医学工程的现状及前景》.《医疗卫生装备》,2004年,第9期
周林，尹军，何庆华.《精妙的人体与超能的生物医学工程》.《医疗卫生装备》,2013年9月,第34卷第9期
江渊声.《生物医学工程的研究范围》.《生命科学》,2009年4月,第21卷第2期
哀力，焦红霞，秦斌，等.《生物医学工程产业发展与生物医学工程技术人才培养》.《中国医学装备》,2008年10月,第5卷第10期
CHAO Edmund YS.《生物医学工程的精要、责任和展望》.《生命科学》,2009年4月,第21卷第2期
彭友霖，黄家寿，周艳红.《对我国生物医学工程产业的分析》.《商场现代化》,2007年11月（中旬刊）,总第521 期
袁力，焦红霞，王叶.《从生物医学工程产业发展谈生物医学工程教育》.《医疗设备信息》 杨眉，陈志洪，纪云涛.《美国生物医学工程产业的现状特征及发展趋势》 《美国的生物医学工程研究战略》.《国外医学生物医学工程分册》
汪溪，黄宁平，孙啸，等.《东南大学与美国大学生物医学工程专业的对比分析》.《生物医学工程学杂志》
孔旭.《中美高校生物医学工程专业本科教育比较》.《考试周刊》,2008年,第31期
袁力，冯圣平，刘林祥.《生物医学工程技术人才现状分析与专业教育》.《医疗卫生装备》2005年,第26卷第10期
黄从新.《生物医学工程新技术的临床应用》
林良明，丁洪，卢钢，等.《生物医学工程与机器人技术》 刘晓冬，任力锋，贺达仁，等.《生物医学工程与医学结合的途径与突破口》.《医学与哲学》, 2001年6月,第22卷第6期总第241期
索硕，沈金查.《现代生物医学工程中医疗仪器、设备的发展》.《生物医学工程学杂志》,第一卷第三期
董秀珍，邹慧玲，赵瑞刚.《生物医学工程在军事医学领域的应用—军事生物医学工程》 王松俊.《生物医学工程及其军事医学应用前景》.《解放军医学杂志》,1996年4月,第22卷第2期
Nandor R iehter.《生物医学工程领域的全球性挑战》.《国外医学梦物医学工程分册》,1988年,第11卷第1期
郑崇勋.《生物医学工程走进21世纪》.《西安交通大学学报(社会科学版)》,2002年12月,第22卷第4期(总62期)
鲁公网安备37028302000876号