生物医学工程应用领域范文篇1

关键词：高分子材料；生物医学领域；人体功能替代或修复

中图分类号：R318文献标识码：A文章编号：1671-2064（2017）01-0214-01

上世纪50年代，我国展开了对人工器官的研究，并经过50多年的发展取得了很大成就。聚乙烯、聚丙烯、硅橡胶等都是医用高分子中常用的材料，而常见的医用高分子大约有1000多个品种规格，其制品主要包括医用高分子、医疗器械制品和人工器官三大类。另外，医用高分子材料在医学生有着独特的功效，因而受到学者们的广泛关注和重视，发展前景十分广阔，并迅速成为当前发展较快的新型材料之一。

医用高分子材料用于医学领域中的主要包括：药用高分子材料、人体功能替代或修复高分子材料和高分子医疗器材及制品等。下面我们详细的介绍一下高分子材料在人体功能替代或修复中的作用，并对医用高分子材料在未来的发展趋势与发展状况进行一定的研究、探讨。

1高分子材料在人体功能替代或修复中的运用

高分子材料运用到人体功能替代或修复中的主要目的是替代、修复人体内受损的组织或器官，从而恢复其原有的功能。其中用到高分子材料的主要包括部分功能修复材料、人工器官材料、组织工程材料等。

1.1部分功能修复材料

在对人体缺少的一部分功能的器官或组织进行修复，如为了恢复听觉功能，制造的人工耳朵；在矫正视力的过程中，制造的人工角膜、人工晶体等；还有假肢、人工等都需要用到高分子材料。另外，部分功能修复材料一般都有利于改善患者的生活质量，并不会危害到人的生命健康。另外，不同的组织或器官所使用的高分子材料也不同，如隐形眼镜所采用的材料一般包括聚甲基丙烯酸8一羟乙酯一甲基丙烯酸戊酯、聚甲基丙烯酸B一羟乙酯等；人工角膜则包括聚甲基丙烯酸酯类、硅橡胶等；而人工晶状体则包括可用聚甲基丙烯酸酯类等。

1.2人工器官材料

为了治疗病患，我们需要对人体的一些组织或器官进行替代性治疗，并将人工脏器引入人体系统，从而发挥原有器官的功能，促进人体系统功能的正常运行。植入人体内的永久性人工脏器主要包括人工气管、人工血管、人工食道等。另外，手术过程中还还有一些暂时性的人工脏器，如人工心脏、人工肝脏和人工肾脏等，起到替代使用的作用。通过不断的提高高分子材料制作过程中的血液相容性、抗细菌粘附性和抗凝血性等，确保制造出来的人工心脏瓣膜、人工血管等能够很好的接触血液，减少感染现象的发生。

1.3组织工程材料

高分子材料在组织工程材料中的应用，有利于改善、维持或恢复研制生物代用品的功能，加强对正常和病理的哺乳类组织的结构-功能关系的了解。通过对生命科学规律的了解和运用，充分发挥组织工程的作用，开发新型智能修复材料，主动激发、诱导人体组织器官再生修复的功能。在设计该材料的过程中，需要有机结合人工材料和活体组织，确保组织细胞表面的特殊位点能够与配合基发生作用，进一步提升组织细胞分裂和生长的速度，从而促进周围组织细胞生长为预想功能，达到修复人体组织和器官的功能的目标。

2对医用高分子材料未来的发展方向的展望

高分子材料在医学领域内广泛的应用，并取得了很大的成就。但目前的技术还无法满足人们的需求，还无法提高人工脏器替换病变脏器的成功率，所以我们需要对医用高分子材料的发展方向进行一下详细的研究。

首先，高分子材料会广泛应用于药物中。随着人们生活质量的不断提高，人们对药品质量也有了更高的要求，如要求药品稳定、高效、毒副作用小等。高分子材料一般具备无毒、无副作用、水溶性好、不会产生异变等特点。因此，我们需要将高分子材料应用到现代药物中，如制作缓释药物的载体、高分子材料的药物等。另外，高分子药物相比低分药物而言，几乎没有副作用，并且可以缓释药物的浓度，具体治疗人w制定的部位。所以，高分子材料在药物这一行业中具有很大的发展前景，其作用不可替代。其次，高分子材料将会广泛的应用于医疗器械中。高分子材料中的聚酯、硅橡胶等都具有一定的矫形作用，在假肢制造、整形外科等领域中都发挥着很大的作用。最后，未来的医用高分子材料应用范围将进一步扩大，其发展趋势将以聚氨酯、聚硅氧烷、聚烯烃为主，开发满足生物相容性和血液相容性的材料，发展便携带的小型化人工器官装置以及开发医疗器械、人工脏器和控制生育所用的材料等。

3结语

医用高分子材料的广泛应用，有利于促进医疗水平的进步，不断的完善医用材料，充分发挥其在医学领域中的作用。综上所述，我们可以发现，加快对医用高分子材料的开发和研究是目前医学领域中最重要的任务之一。

参考文献：

[1]陈志祥，张政委，田华，等.生物降解高分子材料在医药领域中的应用[J].化学推进剂与高分子材料，2005，3（1）：31-34.

生物医学工程应用领域范文篇2

1.国内发展现状

1.1发展还不完善

中国的现代生物医学工程学科发展较晚，相对于国外一些发展较早的国家来说，我们对它的认识还很浅显，跟国外一些技术先进国家的距离还很远，很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价，他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科，但实际的培养计划中生物、医学学的很少，电子学得多些，学科广而不专，就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系，以融合各交叉学科知识为自己的基础，缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标，随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度，对自己的前途感到渺茫，就业形势不是很乐观，这也反映了现代生物医学工程发展不完善，没有形成很好的体系，没有在国内高校中产生普遍影响力。

1.2发展方向不够全面

现代生物医学工程就目前的情况来看，还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用，发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展，就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生，不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想，使学生的学习变得保守，进而失去学习的动力，这样就不利于生物医学工程更好的发展。

1.3包含的学科多杂

我们知道，现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术，理、工、医相结合的新兴交叉学科，是一门多学科交融的边缘学科，其中工程学又包括电子学，计算机科学，力学，材料科学，机械制造学等。生物医学包括生物学，神经科学，内科学，外科学，矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学，但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识，掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。

生物医学工程应用领域范文篇3

生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学，现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来，心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此，医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的，它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合，并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术，才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱，是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。

1、什么是生物医学工程？

1.1含义

生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域，其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量规律，并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响：生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科，是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学，主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面；生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学提供高技术含量的现代医疗装备。

1.2内容与领域

生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究，包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究，直接为医学服务，包括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。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一，它的成果直接推动医疗卫生事业的发展，效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。

2课程安排

根据我国《生物产业发展“十一五规划》，生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向，重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向，我们将设定14次课，分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展，让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]：

1.生物医学工程概况：介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支，以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。

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。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。

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。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构，从事生物材料及制品的开发研究，在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。

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。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。

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体外的环境化学物质或与之起特异互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展；②生化检测的智能化系统；③仿生生物学的发展。

6.生物系统的建模与仿真：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。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域，主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法，对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。

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。从生物体中获取各种生物医学信息，并将其转换为易于检测和处理的电信号。

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，或对已有的医学图像进行分析处理，为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。

9.数字化X射线影像技术及设备：数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。

10.磁共振影像技术及设备：磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。

11.核医学成像技术及设备：核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术：单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。

12.数字化超声波成像技术及设备：超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括：多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#

13.医学纳米技术和纳米材料：可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体；发展纳米尺度的显微探针成像技术；发展用于组织再生修复的纳米生物材料；建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法，都是当前重点发展方向。

14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。

3教学模式的探索

针对课程本身的特点和学生认知的特点，设想从以下几个方面探索课程的教学：

3.1多媒体教学

多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点，并可节约教学时间，提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍，涉及的知识点多且泛，采用多媒体教学课件进行教学，形象直观，趣味性强，可以使学生印象深刻，降低了抽象知识的理解难度和记忆难度，激发了学生的学习兴趣。

3.2优化课程内容，加强实践教学

在教学中注意把握课程的整体体系，强调课程知识点和适用性。教学重点清晰，适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时，应创造条件充实参观和实验内容，让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系，安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统，开展现场教学和尽可能多的实验课，提高学生的学习兴趣。如果条件允许，还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学，使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及，从而增强他们对理论知识学习的兴趣。