生物醫(yī)學工程發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向范文

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［摘要］隨著越來越多的科學技術應用到疾病的診治中，現(xiàn)代醫(yī)學的發(fā)展正經歷著顛覆性的變革，人們對疾病的診治技術也提出了越來越高的要求，也愈發(fā)的苛求完美的治療效果，正是基于這樣的背景生物醫(yī)學工程被更多的臨床醫(yī)師和研究者們所重視，而在生物學、工程學及醫(yī)學的完美結合下誕生的介入超聲學技術則近乎完美的實現(xiàn)了人們對微創(chuàng)的追求，這些高端的微創(chuàng)診療設備是結合物理、工程、技術的綜合發(fā)展。本文首先簡要介紹生物醫(yī)學工程在醫(yī)學中的運用情況，然后結合我們的實際工作回顧生物醫(yī)學工程在臨床及介入超聲醫(yī)學中的研究進展和醫(yī)學生物工程在臨床工作中未來的發(fā)展前景。

［關鍵詞］生物醫(yī)學工程；介入超聲學；微創(chuàng)技術

生物醫(yī)學工程學是生物學、自然科學與工程學、醫(yī)學等多專業(yè)結合的典型的交叉性學科，研究內容涉及：探索人類生命的奧秘、研究組織器官病變機理，并通過相關技術手段對疾病提供診斷、治療、預防的有效方法。不久的將來，各種技術相互融合、現(xiàn)有技術的不斷演變、改進，新技術的發(fā)明、醫(yī)療整合及精準醫(yī)療的出現(xiàn)會更好的為人民的健康事業(yè)服務。未來醫(yī)學對于操作的微創(chuàng)性、精準性的要求會越來越高，生物醫(yī)學工程在醫(yī)學中的應用也越來越廣、越來越精，生物醫(yī)學的發(fā)展無疑會對醫(yī)學的發(fā)展展現(xiàn)其巨大的創(chuàng)造力和推動力。

1生物醫(yī)學工程在臨床中的應用及發(fā)展

1．1微創(chuàng)技術

“微創(chuàng)技術”始終貫穿于整個醫(yī)學發(fā)展，是醫(yī)學技術未來發(fā)展的方向。1985年由英國Payne和Wickham等最早提出了“微創(chuàng)操作”的概念［1］。而“微創(chuàng)外科”的概念是在微創(chuàng)概念的基礎上出現(xiàn)的，其本質是腔鏡技術。相對于傳統(tǒng)開放手術，實則就是對患者采用最小創(chuàng)傷達到最佳治療效果的方法都歸“微創(chuàng)技術”，如介入超聲、介入放射、內鏡、腔鏡及微創(chuàng)化手術等。而這些微創(chuàng)技術創(chuàng)造、發(fā)明，都是在生物學、工程學及醫(yī)學等多學科的融合下完成的。

1．2內鏡技術

我國內鏡技術起步較晚，但發(fā)展較快，目前國內臨床工作中常用的是纖維內鏡。伴隨科學技術及醫(yī)學技術的不斷發(fā)展，內鏡和腔鏡技術都不同程度的得到進一步發(fā)展及完善，診療過程也越來簡便、微創(chuàng)化，是微創(chuàng)技術發(fā)展中最為全面和成熟的，如目前有更輕便的膠囊內鏡等，無處不體現(xiàn)生物醫(yī)學工程的重要性。

1．3腔鏡技術

腔鏡技術的發(fā)展在過去的20世紀80年代后期才有了質的飛躍，其中最為突出的是腹腔鏡技術的發(fā)展，自1992年我國荀祖武首次開展腹腔鏡下膽囊切除術之后，腔鏡技術在國內發(fā)展迅猛，直到今天腔鏡技術廣泛應用于各個外科領域［2］，目前國際及國內更流行的有3D腹腔鏡及達芬奇機器人手術系統(tǒng)。

2生物醫(yī)學工程在影像及介入醫(yī)學的應用

2．1影像介入技術

隨著醫(yī)學技術的進步，影像學科也在不斷發(fā)展，尤其是透視引導下的微創(chuàng)技術更是發(fā)展迅猛。根據透視設備的不同，透視微創(chuàng)技術主要包括在X光／CT引導、超聲引導和MRI引導下開展的透視微創(chuàng)治療技術。而介入超聲因其設備輕便、操作簡便、無輻射等優(yōu)點深受廣大醫(yī)務人員及患者的青睞。

2．2介入放射學

介入放射學技術是在1895年由Haschek和Lindenthal兩位教授在行血管造影后首次提出并應用的，此技術出現(xiàn)后就引起了世界醫(yī)學界的廣泛關注，從此，世界范圍內掀起了研究和應用的熱潮。其應用范圍也在不斷擴展。介入放射學因其創(chuàng)傷小、效果好等特點，世界范圍內絕大部分醫(yī)療機構都成立有不同規(guī)模的、單獨的介入科，介入治療在國內外已成為部分疾病的常規(guī)診治措施，甚至取代了外科手術。

2．3CT引導下的微創(chuàng)－數字技術與醫(yī)學的融合

生物醫(yī)學不僅在診療設備、三圍圖像重建及數字醫(yī)學等方面取得跨越式的進步，而且在診療模式也發(fā)生了根本性的改變，這些成果的取得恰恰是在計算機輔助下完成的［3］。主要體現(xiàn)為CT輔助的立體定位技術，例如CT定位引導下組織穿刺活檢、腦血腫清除及腰間盤突出的定位。

2．4超聲引導微創(chuàng)技術

我國在半個多世紀前超聲學已應用于醫(yī)學臨床診斷，相對于其他醫(yī)學影像學，超聲有其諸多優(yōu)勢（如無放射性、無創(chuàng)傷、費用低廉、設備簡單、報告迅速、便于多次隨訪等），而且還可以動態(tài)觀察機體或臟器情況，對體內病理改變比較直觀，故在超聲引導下對甲狀腺、乳腺、肝臟及腎臟等疾病進行微創(chuàng)治療也得到良好效果。目前介入超聲治療在臨床越來越被受到重視，尤其在小腫瘤的治療優(yōu)勢更明顯，其不僅代表了21世紀現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的方向，而且還展現(xiàn)了其定位精準、療效顯著、微創(chuàng)安全的醫(yī)學發(fā)展模式。介入超聲學在臨床的應用使其成為最具發(fā)展?jié)摿蛯W術活力的醫(yī)學科學體系。近10余年，由超聲科、醫(yī)學工程學科專家創(chuàng)立和發(fā)展起來的這門新型學科技術，正在被泌尿外科、肝膽外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的臨床醫(yī)師所應用，這不僅使得介入超聲學得到更迅速的傳播和承認、在腫瘤及多種技術的綜合應用等方面取得重要進展，同時也體現(xiàn)了生物醫(yī)學工程在臨床中的重要地位。超聲引導下腫瘤的射頻消融術對探針的要求比較高，而目前對金納米材料的研究成了科學研究領域的一大熱點，并取得了很大進展。大量的研究結果表明，金納米材料具有獨特的光學、電學、熱學、化學等性質，在疾病的診斷、食品檢測、腫瘤的顯像與放射治療、靶向載藥、藥物控釋、以及對有機物的選擇性催化反應等領域有著巨大的優(yōu)勢和廣闊的應用前景［4～7］。面對學科發(fā)展之迅速。要求我們必須努力發(fā)展新技術、開展新業(yè)務，同時也要求我們技術操作更科學、合理、規(guī)范、個體化［8］，而這些恰恰需要有生物醫(yī)學工程的參與，才能創(chuàng)造出更多、更精、更無創(chuàng)的醫(yī)療設備。

3生物醫(yī)學工程展望

3．1生物醫(yī)學工程學與其他學科的多學科合作

微創(chuàng)技術需要永無止境的追求。個人覺得相比于“能治病”，“會治病”更重要，這就要求我們必要要培養(yǎng)一種臨床思維模式，這正如我們需要通過“微創(chuàng)”在客觀上建立另一種臨床思維模式，即微創(chuàng)技術的創(chuàng)新－微創(chuàng)醫(yī)學的長遠發(fā)展［9］；在微觀上，借國家醫(yī)改大好政策，展望未來5～10年微創(chuàng)技術將會進一步發(fā)展及普及，如現(xiàn)有各種微創(chuàng)技術的全面、系統(tǒng)提升，以及不同技術間的融合及新技術的創(chuàng)新發(fā)展。但是，微創(chuàng)醫(yī)學發(fā)展到今天仍挑戰(zhàn)巨大，特別是學科之間競爭激烈，這些可以在醫(yī)療資源及專業(yè)主導地位的分配反映出來，故使我們不僅要更進一步加快學科建設、人才培養(yǎng)，而且要促使基礎、臨床及預防醫(yī)學和其他多個學科之間的合作，更進一步加快生物醫(yī)學工程在醫(yī)學中創(chuàng)造新方法、制造新設備的步伐，最終使各個學科受益，各個患者、醫(yī)生受益。

3．2醫(yī)療整合

近些年臨床各亞專科、亞專業(yè)的進一步細化，國內醫(yī)學的發(fā)展模式也是以“能分則分、能細則細”為主，這雖然在一定程度上提高了診療水平，同時伴隨的是醫(yī)學知識及診療實踐出現(xiàn)碎片化、機械化的問題。那么如何可以改變‘頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳’的狀況以及未來醫(yī)學到底該如何發(fā)展？樊代明、郎景和等多名院士及著名醫(yī)學專家在2016年中國整合醫(yī)學大會的發(fā)言稱：實現(xiàn)醫(yī)學模式轉變不僅要進行醫(yī)學整合，而且未來醫(yī)學發(fā)展的方向，更需要我們?yōu)楸Ｕ先祟惤】刀邆湫碌呐R床思維模式和新的醫(yī)學觀念，而不是像目前僅具備的單純“能看病”。所謂整合醫(yī)學，前提必須是以人的整體為基礎，根據生物、心理、社會、環(huán)境的現(xiàn)實將各醫(yī)學專業(yè)目前國際最先進的知識和各專科最有效的治療加以有機整合，使其對人體健康和疾病診療更符合、更適合的新的醫(yī)學體系，醫(yī)療服務不僅使得心身并舉、防治結合，而且要達到醫(yī)養(yǎng)共進、人病同治的目的。國民全面健康，醫(yī)學發(fā)展必須要靠基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學、生物工程學及預防醫(yī)學等多學科整合，醫(yī)學又是自然科學、社會科學和人文科學等多學科之間的交叉與融合。所以凡是涉及和人或人類健康有關的學科或科學都應該用來更好的為醫(yī)學服務，為人類健康服務。而生物醫(yī)學工程正是這樣一門學科。同時把各種先進知識、有效實踐經驗進行合理、不同程度的整合，使其更好的為人類健康服務，形成生命醫(yī)學高度融合的乘法效應。

3．3精準醫(yī)療

美國總統(tǒng)奧巴馬于2015年1月30日在國情咨文演講，宣布美國正式啟動“精準醫(yī)學”研究計劃［10］。早在2011年，由美國科學院、工程院、國立衛(wèi)生研究院及美國科學委員會就共同發(fā)出了“精準醫(yī)學”的倡議［11～13］。其最高規(guī)模4大研究機構的聯(lián)手倡議，為未來的醫(yī)學指明方向，代表精準醫(yī)學就是未來的醫(yī)學發(fā)展方向。醫(yī)學發(fā)展史上發(fā)展的3個里程碑分別是經驗醫(yī)學、實驗醫(yī)學和循證醫(yī)學。而過去的研究模式以試驗為主導的［14，15］，這不僅和臨床距離大，而且根本無法達到臨床需求。而以臨床為主導的新研究模式恰恰是目前所提出的精準醫(yī)學，精準醫(yī)療的發(fā)展必然要應用更精準的醫(yī)療儀器及設備，而精準設備及儀器的研發(fā)恰恰需要生物醫(yī)學工程與其他學科的融合［16］。展望未來，所有疾病的治療最終都將走向精準醫(yī)學，醫(yī)學的發(fā)展一定和生物醫(yī)學工程的“同呼吸、共命運”。

參考文獻：

［3］羅長坤．當前生物醫(yī)學發(fā)展特征及其對科技創(chuàng)新方式的啟示［J］．醫(yī)學與哲學，2014，35（1A）：1－4．

［4］張磊，劉曉燕，沈晶晶，等．納米顆粒在抗癌藥物可控靶向釋放中的應用［J］．化學進展，2013，25：1375－1382．

［5］曹豐晶，胡玉才，王卓，等．金納米顆粒在疾病診斷和食品檢測領域的研究進展［J］．中國材料進展，2012，31：31－35．

［6］凌萍，張旭光，涂或．納米金在腫瘤顯像與放射治療中的應用［J］．國際放射醫(yī)學核醫(yī)學雜志，2011，35：59－62．

［7］王亮，孟祥舉，肖豐收．負載型納米Au催化劑催化氧化反應的研究進展［J］．石油化工，2010，39：827－833．

［8］馬和平．微創(chuàng)介入放射學的臨床實踐與展望［J］．內蒙古醫(yī)學雜志，2006，38（6）：489－491．

［9］王永光．微創(chuàng)、微創(chuàng)外科與微創(chuàng)醫(yī)學［J］．中國醫(yī)刊，2004，39（1）：57－59．

［10］曾小峰，邁向精準醫(yī)療［J］．中華醫(yī)學信息導報，2015，30（15）：11．

作者：張瑞敏 單位：包頭市第四醫(yī)院