生物醫學工程的發展范文

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第1篇

20世紀60年代，美國一些著名大學先后開啟了生物醫學工程學科的建設，相繼啟動了生物醫學工程專業人才的培養。美國的生物醫學工程教育特點是在技術產業化需求驅動建立起來的具有其自身特性，且反映了生物醫學工程學科建設與發展的前沿特征。各個學校的本科教育課程雖然具有自己的特色，但在課程設置上大致可以分為科學基礎課程、專業核心課程、關注領域課程、設計課程、人文與社會科學課程、專業選修課程及其他選修課程等六類。不同學校本科課程的主要差異體現在專業選修課程及其他選修課程的設置上，各個學校根據自身的生物醫學工程領域的研究方向和研究水平特點開設一些相應的選修課程，并培養學生在相應方向上的研究探索實踐能力。這是美國生物醫學工程本科教育的基本特點。

我國生物醫學工程專業教育起步于20世紀80年代，主要發源于著名工科院校的信息技術類專業和力學專業，進而逐漸形成的生物醫學工程專業教育，后來，一些醫學院校在醫學物理和醫用計算機技術的基礎上相繼開展了生物醫學工程專業教育，于是在我國基本上形成了這樣兩種類型的生物醫學工程學科。上述兩類院校的生物醫學工程學科建設發展模式各具側重，遵循了共同的學科基礎，在培養生物醫學工程專業人才的應用層面上有顯著特點。相對來說，工科院校的生物醫學工程培養模式注重工程技術的開發和功能拓展，醫科院校則注重醫學與工程結合、工程技術在醫學中的綜合應用。

1.中國生物醫學工程學科發展思路

生物醫學工程是一種交叉學科，交叉的學科基礎及其融合的緊密程度決定了生物醫學工程學科的發展水平，交叉的學科發展推動著生物醫學工程學科的發展，并且使得生物醫學工程學科研究領域變得十分廣泛，而且處在不斷發展之中。

1.1 學科發展軌跡

在中國，基于電子信息工程發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物醫學儀器、生物醫學信號檢測與處理、生物醫學信息計算分析、生物醫學成像及圖像處理分析、生物醫學系統建模與仿真、臨床治療與康復的工程優化方法、手術規劃圖像仿真以及圖像導引手術及放療優化等；有基于力學發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物流體力學、生物固體力學、運動生物力學、計算生物力學和微觀尺度的細胞生物力學等；基于化學材料工程發展而來的生物醫學工程學科，主要包括生物材料學、組織工程與人工器官、物理因子的生物化學效應等。

1.2 學科發展特點

作為交叉學科的生物醫學工程學科，其發展的關鍵在于交叉學科間的交叉融合。構建一種良好的交叉結構，對推動交叉學科的發展具有至關重要的作用。約翰霍普金斯大學對于生物醫學工程這樣的交叉學科的描述有一個形象的說法：交叉學科如同在不同學科之間建立起連接橋梁，如果在河兩岸沒有堅實的基礎，橋是無法建立好的，對于生物醫學工程這樣一座建立在兩個不同學科之間的橋來說，它的發展要求具有堅實的交叉學科基礎和交叉學科緊密融合深度。那么在生物醫學工程學科構建良好的交叉結構，需要選取具有理論支撐和技術支撐的主干學科進行交叉，凝練學科方向，不能大而全，過于寬泛。

目前，醫學儀器和醫學成像技術具有良好的應用和發展前景，應該成為生物醫學工程學科的重點發展方向。醫學儀器和醫學成像設備能有力推動醫療產業的發展。醫療儀器和醫學成像設備是現代醫療器械產業中的主流產品，在產業發展中起著主導和引領作用。其發展水平已成為一個國家綜合經濟技術實力與水平的重要標志之一。產業化驅動也是學科發展的一種動力，也為學生未來職業發展奠定良好的基礎。基于醫療衛生健康事業的需求和生命科學發展的大趨勢，生物醫學工程學科應大力促進醫學儀器和醫學成像方法的學科建設，從而提升整個學科的發展水平。

生物醫學工程學科的建設離不開一流的學術研究和學術成果的應用。一流的學術研究不但能提升學科的發展水平，而且能開拓學科縱深發展，產生良好的經濟效益和社會效益，進而增強學科服務社會發展的能力。學術研究的前瞻性和創新性將確保學科建設的發展動力和趨勢以及學科發展的活力。

交叉學科往往具有不同程度的可替代性。可替代性程度越高，交叉學科存在的必要性就越小。如何減小生物醫學工程學科可替代性的程度是需要深入思考的，是需要提升學科的特異性的。生物醫學工程學的學術研究主要包括應用理論研究和理論應用研究，應用理論研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學問題，開展新理論、新方法的研究。理論應用研究主要涉及生物醫學工程領域所需要解決的科學和技術問題，借助理工科的相關理論和方法開展應用基礎研究和應用研究。應用理論研究是理論驅動型的學術研究，理論應用研究是應用驅動型的學術研究。理論驅動型和應用驅動型是生物醫學工程學科學術研究的兩種主要模式。理工科大學具有良好的理論創新基礎和強大的交叉的學科背景，開展理論驅動型研究具有自身優勢。醫學院校具有豐富的醫學資源，面臨著大量需要應用理工知識解決的醫學問題，開展應用驅動型研究，將很好地實現與醫學的應用融合，具有較好的臨床應用價值，有力推進醫學的進步與發展。各自的學術優勢將有利于生物醫學工程學科特色發展，從而增強其不可替代的程度，實現學科可持續創新發展。

1.3 學科體系

作為一級學科的生物醫學工程，包含學科的理論體系和技術體系，且該體系離不開所交叉的學科的理論體系和技術體系的支撐，此外生物醫學工程學科理論體系和技術體系既要有學科自身的特色，又要具有可持續發展和一定程度上的不可替代性，這樣學科才會有旺盛的生命力。要面向醫療衛生、生物科學所涉及的重大、重要技術理論問題及基礎應用開展學術研究。實現良好的學術研究定位，形成自己的理論體系和技術體系。

2.大數據時代的生物醫學工程學科發展

守正創新是生物醫學工程學科發展的必由之路，人類已進入大數據時代，所謂大數據（bigdata），或稱海量數據，是指由于數據容量太龐大和數據來源過于復雜，無法在一定時間內用常規工具軟件對其內容進行獲取、管理、存儲、檢索、共享、傳輸、挖掘和分析處理的數據集。大數據具有“4V”特征：①數據容量（volume）大；②數據種類（variety）多，常常具有不同的數據類型和數據來源；③動態變化快，如各種動態數據，非平穩數據，時效性要求高；④科學價值（value）大，盡管目前利用率低，卻常常蘊藏著新知識和重要特征價值或具有重要預測價值。大數據是需要新的分析處理模式才能挖掘分析出其蘊藏的重要特征信息[6。

人體生老病死的生命過程就是一個不斷涌現的生物醫學大數據發生源，這種源源不斷的生物醫學大數據的檢測、處理與分析，將給生物醫學工程學科的建設與發展帶來新的機遇和挑戰。模式識別、人工智能、數據挖掘和機器學習的發展將帶動大數據處理技術的進步。生物醫學大數據廣泛涉及人類醫療衛生健康相關的各個領域：臨床醫療、基礎醫學、公共衛生、醫藥研發、臨床工程、心里、行為與情緒、人類遺傳學與組學、基因和蛋白質組學、遠程醫療、健康網絡信息等，可謂包羅萬象，紛繁復雜。生物醫學大數據中蘊藏了種種有科學價值的信息，研究有效的大數據挖掘的新理論、新技術和新方法，對生物醫學大數據進行關聯和融合計算分析，充分挖掘生物醫學大數據中的信息關聯和特征關聯和數據空間映射關聯，既能為疾病的預防、發生發展、診斷和治療康復提供系統化的全新的認識，有利于深入疾病機理研究分析，開展個性化診療。還可以通過整合系統生物學與臨床數據，更準確地預測個體患病風險和預后，有針對性地實施預防和治療。

生物醫學工程學科所面臨的生物醫學大數據主要包括多模態醫學影像數據、多種類醫學信號數據以及基因和蛋白質組學的生物信息數據。生物醫學大數據在生物醫學工程學科領域內有著廣泛深遠的應用前景，從三個方面應用將推動生物醫學工程學科的發展。

（1）開展多模態影像大數據計算分析。醫學影像學科的發展從早期看得到，到看得清，目前的看得準，未來的趨勢是看得早。只有看得準和看得早才有利于臨床早期干預，提高治療預期。醫學影像大數據計算分析在影像診斷、手術計劃、圖像導引、遠程醫療和病程跟蹤將發揮越來越大的作用。

建立新的醫學影像大數據計算分析模型和數值計算方法，挖掘多模態影像數據的特征數據和特征關聯，將會提供強有力的影像診斷分析手段，極大地推動影像技術的發展，具有重要的臨床應用價值和科學價值。

（2）開展多種類醫學信號大數據計算分析。醫學信號大多直接產生于生理和病理過程中的信號，能在不同層面上表達生理和病理相關機制特征。融合多種醫學信號的大數據計算分析，能對生理病理過程進行更好更全面的闡釋，不僅能深入了解生理病理的狀態特征和過程特征，而且能實現個體健康監測和管理。可以很好地開展回顧性研究和前瞻性研究，推進系統化的醫學應用研究。實現強大的多種醫學信號數據的特征挖掘及特征關聯計算分析。大數據挖掘能夠增加準確度和發現弱關聯的能力，能更好地認識生理病理現象和本質。

（3）開展基因和蛋白質組學的生物信息大數據計算分析。基因組學、蛋白質組學、系統生物學和比較基因組學的不斷發展涌現了海量的需要計算分析的生物信息數據，已進入計算系統生物學的時代。開展生物信息大數據計算分析，可以拓展組學研究及不同組學間的關聯研究。從環境交互、個體生活方式、心里行為等暴露組學，至細胞分子水平上的基因組學、表觀組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、基因蛋白質調控網絡，再到人類健康和疾病狀態的表型組學等不同層面不同方向上實現大規模的關聯計算分析，可以全面闡述生命過程機制，挖掘生命過程特征及關聯特征。

3.結論

第2篇

從我國生物醫學工程與醫療器械產業的發展現狀來看，由于我國在該領域的發展較國外晚，使其在實際的發展中還是存在許多需要完善與改進的地方。基于這種現狀考慮，我們必須要提高對生物醫學工程與醫療器械產業的完善、優化與創新意識，并通過各種有效性措施的大力落實，促進生物醫學工程與醫療器械產業的健康、穩定、長效發展。

關鍵詞：生物醫學工程；醫療器械產業；發展

【中圖分類號】

R195 【文獻標識碼】B 【文章編號】1002-3763（2014）08-0294-01

1 前言

生物醫學工程（Biomedical Engineering，BME）主要是指結合了化學、物理、數學、計算機與工程學原理，從事醫學、生物學、衛生學以及行為學等方面的一種研究。生物醫學工程作為一門新興的邊緣學科，其應用工程技術手段，可以有效的解決目前醫學中的一些問題，從而為各類疾病的診斷、治療與預防，保障人們的健康起到積極的作用。而醫療器械產業主要是指在疾病預防、診斷與治療中所應用的電子醫療設備、內外科器械、離體診斷設備、牙科器械、整形設備以及醫院供應品等等。生物醫學工程與醫療器械屬于醫院診治疾病中不可或缺的一部分內容，也是現代醫藥產業發展的兩大支柱。基于生物醫學工程與醫療器械產業的重要性，本文就以我國的生物醫學工程與醫療器械產業作為研究方向，論述其發展現狀，并對生物醫學工程與醫療器械產業的發展前景展開探討。

2 生物醫學工程與醫療器械產業的發展現狀

2.1 生物醫學工程的發展現狀：

生物醫學工程專業作為一項研究方向諸多、內容復雜、要求極高的專業，其在我國的發展已經經歷了36年，但是，我國生物醫學工程較國外相比，其起步還是較晚，綜合來看，其與國外的發展還是具有一定的距離。而從我國生物醫學工程的發展現狀來看，其對于人才的培養目標及研究成果，主要體現在以下幾個方面：

⑴人才的培養。其一，培養能從事醫療設備管理、醫療器械質量控制與管理、醫藥市場營銷、醫學技術服務等方面的人才；其二，將生物醫學工程專業將醫學技術與工程技術相結合，并以此為目標來培養高級臨床醫學工程技術型人才；其三，培養出綜合能力較強，能夠從事生物醫學工程研究、開發與生產的高級人才。⑵研究成果。我國生物醫學工程目前的研究成果主要有：人工關節、人工晶體等功能性假體；人工心臟瓣膜、人工心臟起搏器等人工器官；不同規格、不同種類的電磁與激光治療設備；超聲成像、磁共振成像、X射線計算機斷層掃描、生化分析儀等新型臨床診斷與監護技術、監護設備等。

2.2 醫療器械產業的發展現狀：

生物醫學工程在我國的發展，不僅促進了臨床疾病的診治效果，還推動了醫療器械產業的發展，而當前我國醫療器械產業的發展情況，主要體現在如下幾方面：⑴醫療器械工業現狀。由于國外醫療器械對國內醫療器械市場造成的沖擊，近年來，我國已開始重視對醫療器械的自主研制與創新。例如，在“十二五”規劃中，特別強調了我國自產醫療器械的應用與普及、產品創新。并在著力突破高端裝備大多引進國外的問題。力求實現高端主流裝備、醫用高值材料、核心部件等醫療器械的自主制造，以實現降低醫療費用、打破進口壟斷的問題。⑵醫療器械營銷現狀。我國的醫療器械生產銷售企業諸多，尤其是近年來，在科技的快速發展下，使得我國醫療器械的營銷勢態良好，例如嬰兒培養箱、心電圖機、高壓氧艙、磁共振成像系統、體外診斷試劑、各種敷料及衛生材料等數千種大小不一，規格不一的醫療器械在全國各醫院的應用是非常廣泛的。⑶醫療器械技術現狀。在科技的快速發展下，醫療器械的性能與質量也得到了不斷升級。而我國各大小型醫院，在先進性醫療技術的驅動下，所應用的醫療器械也在不斷升級和完善，例如，基層醫療衛生機械對采色超聲成像儀、生化分析儀、免疫分析儀、多參數監護儀、心電圖設備、耗材等醫療器械的配置與升級。一些大型、綜合性醫院對實時三維彩色超聲成像儀、全自動生化分析儀、64排螺旋CT等先進性醫療器械的應用。

3 生物醫學工程與醫療器械產業的發展前景

3.1 生物醫學工程的發展前景：

雖然生物醫學工程在我國的發展比較迅速，但其與國外的發展相比，還是存在一定的差距，基于這種現象，我國對于生物醫學工程的持續發展也十分重視。而在分析目前我國生物醫學工程的發展情況與研究成果之后，筆者認為，我國今后生物醫學工程的發展前景，將會體現在以下幾方面：⑴納米技術、介入性微創技術、激光技術以及植入型超微機器人，將是未來生物醫學工程的研究重點。⑵生物型人工器官、生物機械結合型將會有新的突破，各種高質量的人工器官將會廣泛應用于臨床。⑶藥物與材料相結合的新型給藥裝置或技術將得到有效發展。⑷所應用的各種診療儀器與裝置，將會逐漸朝著遠程醫療信息網絡化、智能化的方向轉變，其診療所用機器人會在臨床上得到廣泛的應用。

3.2 醫療器械產業的發展前景：

我國目前的醫療器械市場規模占醫藥總市場規模的14%，這也表現出我國的醫療器械產業雖然發展迅速，但與全球水平比還相差甚遠，不過，這種現象也給投資者們看到了該領域更大的發展空間。在技術的不斷升級下，國產高端醫療器械將會逐漸替代國外進口器械，隨著機械器智能與生物智能技術的發展，我國在未來必將不斷研發高科技醫療器械。此外，由于國民生活水平的不斷提高，之后的醫療器械產業還會以家庭會對象，研發生產出一系列適用于家庭自我監護、診斷的高科技醫療器械產品。

4 總結

通過以上分析可見，生物醫學工程與醫療器械產業在醫學領域占據著舉足輕重的位置，而近年來在科技的快速發展下，我國對生物醫學工程也越來越重視，且醫療器械產業也得到了長足的發展。相信在未來醫學技術的不斷完善下，我國生物醫學工程與醫療器械產業也會有更加良好的發展前景。

參考文獻

[1] 王衛東，曹德森，醫學工程保障中的質量控制的研究[J]，醫療設備信息，2007年03期.

第3篇

【關鍵詞】現代生物醫學工程；發展現狀

0.前言

一旦提及醫學，讓人第一時間想到的就是疾病，醫院，健康，病人等等。現代生物醫學工程也不例外，作為一個多學科交叉的綜合性學科，現代生物醫學工程也在為人類的健康事業默默地奉獻著。

隨著社會水平的極大提高，人們把視角從生存轉移到生活上來，進而就是思考如何更好的生活。不言而喻，一個健康的身體是一切生活活動的前提和保證。如何健康的生活，如何準確及時地檢查出病人的疾病，如何將現有的醫療設備改進，如何開發出更具使用價值的醫療器械等等，都成為生物醫學工程所要考慮的問題。

生物醫學工程學是綜合生物學、醫學和工程學的理論和方法而發展起來的邊緣性學科，其基本任務是運用工程技術手段，研究和解決生物學和醫學中的有關問題。生物醫學工程學的研究是以應用基礎性研究為主，其領域十分廣泛，并在不斷擴展之中。就現階段而言，生物醫學工程學的研究主要涉及生物力學、生物材料學、人工器官、生物系統的建模與控制、物理因子的生物效應、生物系統的質量和能量傳遞、生物醫學信號的檢測與傳感器原理、生物醫學信號處理方法、醫學成像和圖像處理方法、治療與康復的工程方法等。

1.國內發展現狀

1.1發展還不完善

中國的現代生物醫學工程學科發展較晚，相對于國外一些發展較早的國家來說，我們對它的認識還很淺顯，跟國外一些技術先進國家的距離還很遠，很多人包括一些從事其研究的人對它都有或多或少負面的評價，他們普遍認為現代生物醫學工程是一個生物、醫學、工程學的交叉學科，但實際的培養計劃中生物、醫學學的很少，電子學得多些，學科廣而不專，就業不好。它尚未形成自己的獨立基礎理論與知識體系，以融合各交叉學科知識為自己的基礎 ，缺乏永恒的研究主題與固有的中心目標，隨交叉學科的發展和應用對象的需求而變化。很多學習現代生物醫學工程的人對自己的專業抱有消極的態度，對自己的前途感到渺茫，就業形勢不是很樂觀，這也反映了現代生物醫學工程發展不完善，沒有形成很好的體系，沒有在國內高校中產生普遍影響力。

1.2發展方向不夠全面

現代生物醫學工程就目前的情況來看，還主要將目光著眼于醫療器械的研發和使用，發展方向比較單一。僅僅著眼于醫療器械而不是全面的發展，就會產生很大的局限性。這也深深影響著在這一領域學習的學生，不能使他們從一開始就形成一種將自己的研究全面化的思想，使學生的學習變得保守，進而失去學習的動力，這樣就不利于生物醫學工程更好的發展。

1.3包含的學科多雜

我們知道，現代生物醫學工程是綜合了生命科學和工程技術，理、工、醫相結合的新興交叉學科，是一門多學科交融的邊緣學科，其中工程學又包括電子學，計算機科學，力學，材料科學，機械制造學等。生物醫學包括生物學，神經科學，內科學，外科學，矯形科學等。現代生物醫學工程學習的重點是生物醫學，但是在解決一些生物醫學問題的時候往往要借助于工程學的知識，掌握工程學的知識對于更好的掌握生物醫學又起著至關重要的指導意義。

1.4發展前景廣闊

正因為現代生物醫學工程在我國起步較晚，發展還不完善，他本身就有很多空白領域可以開拓。

21世紀是生命科學大發展的時代，工程技術與生命科學進一步地互相滲透結合，必將推動醫學跨入一個嶄新的時代。大家都知道看病治病離不開醫療器械，現在是，將來也是，但如何將未來的診療儀器實現智能化，檢查結果，治療程序均可實行人機對話都是我們所要研究的問題。另外中國目前大部分醫院設備陳舊，而且高端醫療設備更是幾乎全部進口，所以說市場是龐大的。更好地提高國內在生物醫學工程方面的研究水平和深度，增強人們尤其是大學生對生物醫學工程的了解程度，培養出一批在這方面的專業人才，具體來說就是能夠研發制造出屬于我們自己的高科技醫療器械也是有待發展的。

由于現代生物醫學工程是一門多學科交叉的學科，我們就很容易理解，各個學科的發展都將影響到生物醫學工程的發展。因此生物醫學工程并不是一個學科在發展，其他學科，其他領域的發展，產生得一些成果都可以為生物醫學工程服務。這就好比各個學科，各個分支都在無形中為生物醫學工程的發展默默貢獻力量。由此可見，生物醫學工程匯集了各個領域的尖端技術，這也就為生物醫學工程更好更快的發展奠定了良好的基礎。

現代生物醫學工程在生物醫學研究、知識產生、轉化研究和衛生保健中扮演了許多重要角色，對提高醫學水平，促進醫學科學的現代化發揮著關鍵性的作用我們期待著我國能夠培養出一批生物醫學工程方面的人才，為我國的生物醫學工程事業貢獻力量，也期待著我國生物醫學工程的快速發展，在不久的將來展現出嶄新的面貌。■