生物醫(yī)學工程對醫(yī)學發(fā)展影響

1、生物醫(yī)學工程對醫(yī)學發(fā)展的影響生物醫(yī)學工程對醫(yī)學發(fā)展的影響姓名姓名:李財鑫李財鑫學號學號:1224300096班級：班級：2012級藥學本科級藥學本科2班一、生物醫(yī)學工程簡介一、生物醫(yī)學工程簡介生物醫(yī)學工程（生物醫(yī)學工程（BiomedicalEngineering簡稱簡稱BME）是一門由理、工、醫(yī)相）是一門由理、工、醫(yī)相結合的邊緣學科結合的邊緣學科是多種工程學科向是多種工程學科向生物醫(yī)學滲透的產物。它是運用現代自然生物醫(yī)學滲透的產物。它是

2、運用現代自然科學和工程技術的原理和方法，從工程學的角度，在多層次上研究人體的結科學和工程技術的原理和方法，從工程學的角度，在多層次上研究人體的結構、功能及其相互關系，揭示其生命現象，為防病、治病提供新的技術手段的構、功能及其相互關系，揭示其生命現象，為防病、治病提供新的技術手段的一門綜合性、高技術的學科。有識之士認為，在新世紀隨著自然科學的不斷發(fā)一門綜合性、高技術的學科。有識之士認為，在新世紀隨著自然科學的不斷發(fā)展，生物醫(yī)學工程的發(fā)展前

3、景不可估量。生物醫(yī)學工程學科是一門高度綜合的展，生物醫(yī)學工程的發(fā)展前景不可估量。生物醫(yī)學工程學科是一門高度綜合的交叉學科交叉學科這是它最大的特點。這是它最大的特點。生物醫(yī)學工程學的研究以應用基礎性研究為主，其領域十分廣泛，并在不生物醫(yī)學工程學的研究以應用基礎性研究為主，其領域十分廣泛，并在不斷擴展?，F階段它所涉及的研究領域主要有生物力學、生物材料、人工器官、斷擴展?，F階段它所涉及的研究領域主要有生物力學、生物材料、人工器官、生物系統的建

4、模與控制、物理因子的生物效應、生物系統的質量與能量傳遞、生物系統的建模與控制、物理因子的生物效應、生物系統的質量與能量傳遞、生物醫(yī)學信號的檢測與傳感器原理、生物醫(yī)學信號處理方法、醫(yī)學成像和圖象生物醫(yī)學信號的檢測與傳感器原理、生物醫(yī)學信號處理方法、醫(yī)學成像和圖象處理方法、治療與康復的工程方法等。與分子生物學相結合，加強細胞和分子處理方法、治療與康復的工程方法等。與分子生物學相結合，加強細胞和分子水平的研究，是生物醫(yī)學工程發(fā)展的一個重要趨勢

5、。利用多學科交叉的優(yōu)勢來水平的研究，是生物醫(yī)學工程發(fā)展的一個重要趨勢。利用多學科交叉的優(yōu)勢來揭示人類思維和認知的奧秘，是揭示人類思維和認知的奧秘，是21世紀生物醫(yī)學工程學的一個主攻方向。同世紀生物醫(yī)學工程學的一個主攻方向。同時，微創(chuàng)傷手術、老年醫(yī)學、家庭健康監(jiān)護和遠程醫(yī)療等正在成長為新的研究時，微創(chuàng)傷手術、老年醫(yī)學、家庭健康監(jiān)護和遠程醫(yī)療等正在成長為新的研究領域。領域。生物醫(yī)學工程學是從生物醫(yī)學工程學是從20世紀世紀50年代開始，隨著電

6、子學、材料學、工程力年代開始，隨著電子學、材料學、工程力學、信息科學和電子計算機等多種學科的進步并廣泛應用于醫(yī)學和生物學領域學、信息科學和電子計算機等多種學科的進步并廣泛應用于醫(yī)學和生物學領域而形成和迅速發(fā)展起來的。生物醫(yī)學工程學已經成為醫(yī)學和生物學現代化的重而形成和迅速發(fā)展起來的。生物醫(yī)學工程學已經成為醫(yī)學和生物學現代化的重要條件。生物醫(yī)學工程學研究導致了如要條件。生物醫(yī)學工程學研究導致了如X射線計算機斷層掃描（射線計算機斷層掃描（X

7、CT）、磁共振、磁共振成像成像(MRI)、超聲成像、病人監(jiān)護和生化分析等大量新型臨床診斷與監(jiān)護技術、、超聲成像、病人監(jiān)護和生化分析等大量新型臨床診斷與監(jiān)護技術、設備的出現和普及；種類繁多的激光和電磁治療設備提供了新的治療和外科手設備的出現和普及；種類繁多的激光和電磁治療設備提供了新的治療和外科手術的手段，并推動了家庭保健的開展；人工心臟起搏器和人工心臟瓣膜正在挽術的手段，并推動了家庭保健的開展；人工心臟起搏器和人工心臟瓣膜正在挽救和維持

8、著世界數百萬心臟病患者的生命；人工腎等血液凈化技術維持著數十救和維持著世界數百萬心臟病患者的生命；人工腎等血液凈化技術維持著數十萬腎功能衰竭病人的正常生活；人工晶體、人工關節(jié)和功能性假體等已廣泛用萬腎功能衰竭病人的正常生活；人工晶體、人工關節(jié)和功能性假體等已廣泛用于傷殘人的康復和功能輔助；生物力學的研究加深了對嚴重危害人類健康的動于傷殘人的康復和功能輔助；生物力學的研究加深了對嚴重危害人類健康的動脈血管硬化和血栓形成機理的認識，為心、腦

9、血管疾病的防治和人工心臟瓣脈血管硬化和血栓形成機理的認識，為心、腦血管疾病的防治和人工心臟瓣膜、人工血管等人工器官的設計提供了依據；計算機和信息技術在醫(yī)學和臨床膜、人工血管等人工器官的設計提供了依據；計算機和信息技術在醫(yī)學和臨床上的擴大應用，正在從根本上改變著醫(yī)院的面貌。我國科學家還將現代工程方上的擴大應用，正在從根本上改變著醫(yī)院的面貌。我國科學家還將現代工程方法與中醫(yī)相結合，進行了中醫(yī)四診客觀化、中醫(yī)專家系統和中醫(yī)經絡的初步研法與中醫(yī)

10、相結合，進行了中醫(yī)四診客觀化、中醫(yī)專家系統和中醫(yī)經絡的初步研究，為中國傳統醫(yī)學的新發(fā)展注入了活力?，F代醫(yī)學的進步是和生物醫(yī)學工程究，為中國傳統醫(yī)學的新發(fā)展注入了活力。現代醫(yī)學的進步是和生物醫(yī)學工程學的發(fā)展分不開的。學的發(fā)展分不開的。同時，生物醫(yī)學工程學是醫(yī)療保健性產業(yè)的重要基礎和動力，醫(yī)療器械和同時，生物醫(yī)學工程學是醫(yī)療保健性產業(yè)的重要基礎和動力，醫(yī)療器械和醫(yī)藥工業(yè)同生物醫(yī)學工程學的研究與應用有著最直接的聯系，它所帶動的產業(yè)醫(yī)藥工業(yè)同生

11、物醫(yī)學工程學的研究與應用有著最直接的聯系，它所帶動的產業(yè)在國民經濟中占有重要地位，例如，美國每年生物醫(yī)學工程學帶動的產業(yè)就達在國民經濟中占有重要地位，例如，美國每年生物醫(yī)學工程學帶動的產業(yè)就達數百億美元。各國在生物醫(yī)學工程研究方面的投入，隨著生活水平的提高而逐數百億美元。各國在生物醫(yī)學工程研究方面的投入，隨著生活水平的提高而逐年增加。這門學科面臨著眾多的新課題，許多成果又有著極好的產業(yè)化前景，年增加。這門學科面臨著眾多的新課題，許多成果

12、又有著極好的產業(yè)化前景，因此生物醫(yī)學工程學被稱為朝陽學科。因此生物醫(yī)學工程學被稱為朝陽學科。二、二、生物醫(yī)學工程分支與醫(yī)學生物醫(yī)學工程分支與醫(yī)學1、生物醫(yī)用復合材料、生物醫(yī)用復合材料和機械強度等方面的綜合性能得以改善。近年來，對羥基磷灰石（和機械強度等方面的綜合性能得以改善。近年來，對羥基磷灰石（HA）和磷酸）和磷酸三鈣（三鈣（TCP）復合材料的研究也日益增多。）復合材料的研究也日益增多。30%HA與70%TCP在1150℃燒結，℃燒結

13、，其平均抗彎強度達其平均抗彎強度達155MPa，優(yōu)于純，優(yōu)于純HA和TCP陶瓷，研究發(fā)現陶瓷，研究發(fā)現HATCP致密復致密復合材料的斷裂主要為穿晶斷裂，其沿晶斷裂的程度也大于純單相陶瓷材料。合材料的斷裂主要為穿晶斷裂，其沿晶斷裂的程度也大于純單相陶瓷材料。HATCP多孔復合材料植入動物體內，其性能起初類似于多孔復合材料植入動物體內，其性能起初類似于βTCP，而后具有，而后具有HA的特的特性，通過調整性，通過調整HA與TCP的比例，達到滿

14、足不同臨床需求的目的。的比例，達到滿足不同臨床需求的目的。45SF14玻璃玻璃粉末與粉末與HA制備而成的復合材料，植入兔骨中制備而成的復合材料，植入兔骨中8周后取出，骨質與復合材料之周后取出，骨質與復合材料之間的剪切破壞強度達間的剪切破壞強度達27MPa，比純，比純HA陶瓷有明顯的提高。陶瓷有明顯的提高。2、生物醫(yī)用陶瓷材料、生物醫(yī)用陶瓷材料生物醫(yī)用陶瓷材料由于其結構本身的特點，其力學可靠性（尤其在濕生理生物醫(yī)用陶瓷材料由于其結構本身的

15、特點，其力學可靠性（尤其在濕生理環(huán)境中）較差，生物陶瓷的活性研究及其與骨組織的結合性能研究，并未能解環(huán)境中）較差，生物陶瓷的活性研究及其與骨組織的結合性能研究，并未能解決材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增強研究成為另一個研究重點，其增決材料固有的脆性特征。因此生物陶瓷的增強研究成為另一個研究重點，其增強方式主要有顆粒增強、晶須或纖維增強以及相變增韌和層狀復合增強等。當強方式主要有顆粒增強、晶須或纖維增強以及相變增韌和層狀復合增強等。當

16、HA粉末中添加粉末中添加10%～50%的ZrO2粉末時，材料經粉末時，材料經1350～1400℃熱壓燒結，其℃熱壓燒結，其強度和韌性隨燒結溫度的提高而增加，添加強度和韌性隨燒結溫度的提高而增加，添加50%TZ2Y的復合材料，抗折強度達的復合材料，抗折強度達400MPa、斷裂韌性為、斷裂韌性為2.8～3.0MPam12。ZrO2增韌增韌βTCP復合材料，其彎曲強復合材料，其彎曲強度和斷裂韌性也隨度和斷裂韌性也隨ZrO2含量的增加而得到增強

17、。納米含量的增加而得到增強。納米SiC增強增強HA復合材料比復合材料比純HA陶瓷的抗彎強度提高陶瓷的抗彎強度提高1.6倍、斷裂韌性提高倍、斷裂韌性提高2倍、抗壓強度提高倍、抗壓強度提高1.4倍，倍，與生物硬組織的性能相當。晶須和纖維為陶瓷基復合材料的一種有效增韌補強與生物硬組織的性能相當。晶須和纖維為陶瓷基復合材料的一種有效增韌補強材料，目前用于補強醫(yī)用復合材料的主要有：材料，目前用于補強醫(yī)用復合材料的主要有：Sic、Si3N4、Al2

18、O3、ZrO2、HA纖維或晶須以及維或晶須以及C纖維等。纖維等。這些新型材料為我們更好的利用生物技術與救治人們的疾病提供了很大的這些新型材料為我們更好的利用生物技術與救治人們的疾病提供了很大的幫助，現在科學家們已經研制出了一些人體器官的替換物，比如一些人造骨幫助，現在科學家們已經研制出了一些人體器官的替換物，比如一些人造骨骼，人造牙齒，甚至是人造心臟都成為了可能。這些對于現代醫(yī)學來說，不僅骼，人造牙齒，甚至是人造心臟都成為了可能。這些對

19、于現代醫(yī)學來說，不僅僅是材料的發(fā)現與使用，更多的是能滿足人們對更好的生活的強烈渴望。僅是材料的發(fā)現與使用，更多的是能滿足人們對更好的生活的強烈渴望。三、三、生物醫(yī)學工程帶給人們的好處生物醫(yī)學工程帶給人們的好處生物技術自誕生之日起就一直為人類健康水平的提高起著不可或缺的作生物技術自誕生之日起就一直為人類健康水平的提高起著不可或缺的作用。主要體現在以下用。主要體現在以下4個方面?zhèn)€方面:1、疾病預防、診斷及治療疾病預防、診斷及治療醫(yī)藥生物技術

20、是生物技術領域中最活躍、產業(yè)發(fā)展最迅速、利益最顯著的醫(yī)藥生物技術是生物技術領域中最活躍、產業(yè)發(fā)展最迅速、利益最顯著的領域。投資比例及產品市場均占生物技術領域的首位。生物技術在醫(yī)藥領域的領域。投資比例及產品市場均占生物技術領域的首位。生物技術在醫(yī)藥領域的應用涉及到新藥開發(fā)、新診斷技術、預防措施及新的治療技術，如單克隆抗應用涉及到新藥開發(fā)、新診斷技術、預防措施及新的治療技術，如單克隆抗體、基因診斷、熒光檢測、基因芯片等。這些技術可以快速、靈

21、敏、簡單地診體、基因診斷、熒光檢測、基因芯片等。這些技術可以快速、靈敏、簡單地診斷疾病。常用的疾病診斷方法有酶聯免疫吸附檢測法和斷疾病。常用的疾病診斷方法有酶聯免疫吸附檢測法和DNA診斷技術。診斷技術。單克隆抗體可以用于疾病治療，也可用于疾病診斷。如用于腫瘤治療的生單克隆抗體可以用于疾病治療，也可用于疾病診斷。如用于腫瘤治療的生物導彈，是將治療腫瘤的藥物與抗腫瘤細胞的抗體連接在一起，利用抗體與抗物導彈，是將治療腫瘤的藥物與抗腫瘤細胞的抗

22、體連接在一起，利用抗體與抗原的親和性，使藥物集中于腫瘤部位以殺死腫瘤細胞，減少藥物對正常細胞的原的親和性，使藥物集中于腫瘤部位以殺死腫瘤細胞，減少藥物對正常細胞的毒副作用。單克隆抗體更多地是用于疾病的診斷和治療效果的評價。再有，基毒副作用。單克隆抗體更多地是用于疾病的診斷和治療效果的評價。再有，基因芯片技術可用于包括遺傳性疾病、傳染性疾病及腫瘤等疾病的診斷、因芯片技術可用于包括遺傳性疾病、傳染性疾病及腫瘤等疾病的診斷、DNA序列分析、藥

23、物篩選、基因表達水平的測定等領域。這些都為改善人類健康和提列分析、藥物篩選、基因表達水平的測定等領域。這些都為改善人類健康和提高生命質量起到一定的促進作用。高生命質量起到一定的促進作用。2、生物制藥生物制藥生物制藥改變了傳統制藥的原料、工藝和生產方式，制造出有特殊療效的生物制藥改變了傳統制藥的原料、工藝和生產方式，制造出有特殊療效的藥物，幫助醫(yī)學戰(zhàn)勝了許多威脅人類健康和生命的頑癥?？股厥侨祟愖钍焖幬?，幫助醫(yī)學戰(zhàn)勝了許多威脅人類健康和生