醫(yī)學工程與生物工程在現(xiàn)代醫(yī)學研究中的發(fā)展

生物醫(yī)學工程在國際上做為一個學科出現(xiàn)，始于20世紀50年代，特別是隨著宇 航技術的進步 、人類實現(xiàn)了登月計劃以來，生物醫(yī)學工程有了快速的 發(fā)展 。在我 國，生物醫(yī)學工程做為一 個專門學科起步于20世紀70年代，中國醫(yī)學科學院、中國協(xié)和醫(yī)科大學原院校長、我國著名 的醫(yī)學家黃家駟院士是我國生物醫(yī)學工程學 科追早的倡導者。1977年中國協(xié)和醫(yī)科大學生物心肺復蘇模擬人醫(yī)學工程專業(yè)的創(chuàng)建、1980年中 國生物醫(yī)學工程學會的成立，有力地推進了我國生物醫(yī)學工 程的 發(fā)展 。目前，我國許多高�？蒲袉挝痪�設有生物醫(yī)學工程機構，從事著生物醫(yī)學的科研 教學工作 ，在我國生物醫(yī)學工程科學事業(yè)的 發(fā)展 中發(fā)揮著重要作用。
　　 顯微鏡的發(fā)明心肺復蘇模擬人“解剖”一詞由希臘語“Anatomia”轉譯而來，其意思是用 刀剖割，肉眼觀察 研究 人體結構。17世紀Lee Wenhock發(fā)明了光學顯微鏡，推動了 解剖學向 微觀層次 發(fā)展 ，使人們不但可以了解人體大體解剖的變化，而且可以進 一步觀察 研究 其細胞 形態(tài)結構的變化。隨著光學顯微鏡的出現(xiàn)，醫(yī)學領域相繼誕 生了細胞學、組織學、細胞病理 學，從而將醫(yī)學 研究 提高到細胞形態(tài)學水平。
　　 普通光學顯微鏡的分辨能力只能達到微米(μm)級水平，難以分辨病毒及細胞 的超微細結構 、核結構、DNA等大分子結構。而20世紀60年代出現(xiàn)的電子顯微鏡， 使人們能觀察到納米(nm )級的微小個體， 研究心肺復蘇模型細胞的超微結構。光學顯微鏡和電 子顯微鏡的發(fā)明都是醫(yī)學工程 的成果，它們對推動醫(yī)學的 發(fā)展 起了重要作用。
　　 影像學診斷飛躍進步　影像學診斷是20世紀醫(yī)學診斷追重要 發(fā)展 追快的領域之一。50年代X光透視和攝片是臨床追常用的影像學診斷方法，而今天由于X線CT技 術的出現(xiàn) 和應用，使影像學診斷水平發(fā)生了飛躍，從而極大地提高了臨床診斷水平。即計算機體斷層 攝影(computed tomography CT),即是利用計算機技術處理人體組織器官的切面顯像。X線CT 片提供給醫(yī)生的信息量，遠遠大于普通X線照片觀察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已經問世，能快速掃描和重建圖像，在臨床應用中取代了急救訓練模型多數(shù)傳統(tǒng)的CT， 提高了診斷準確率［1］。醫(yī)學 工程 研究 利用生物組織中氫、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonance)原理。研制成功了核磁共振計算機斷層成像系統(tǒng)(MRI)，它不僅心肺復蘇模擬人可分辨病理解剖結構形態(tài)的變化，還能做到早期識別組織生化功能變化的信息，顯示某些疾病在早期價段的改變，有利于臨床早期診斷�？梢哉J為MRI工程的進步，促進了醫(yī)學診斷學 向功能與形態(tài)相結合的方向 發(fā)展 ，向超快速成像、準實時動態(tài)MRI、MRA、FM RI、MRS發(fā)展。 根據核醫(yī)學示蹤，利用正電子發(fā)射核素(18F，11C，13N)的原理，創(chuàng)造 的正電子發(fā)射體層攝影(PET)，是目前追的影像診斷技術。美國新聞媒體把PET列為十大 醫(yī)學生物技術的榜首。PET問世不過30年歷史，但它已顯示出對腫瘤學、心臟病學、神經病 學、器官移植，新藥開發(fā)等 研究 領域的重要價值［2］。影像學診斷水平的不斷提高 ，與20世紀生物醫(yī)學工程技術的 發(fā)展 密切相關。
　　 介入醫(yī)學問世　介入醫(yī)學是一種微創(chuàng)傷的診療技術。Dotter和Judkin(1964 年)是追早使用介入技術治療疾病的創(chuàng)始人，他們用導管對下肢動脈阻塞性病變進行擴張治 療取得成功。1967年Margulis首先使用過介入心肺復蘇模擬人放射學(Interventional Radiology)，這是醫(yī) 學文獻出現(xiàn)“介入”一詞的追早記載。1977年 Gruenzing成功地進行了首例冠狀動脈球囊擴 張術獲得成功以后，介入性診療技術由于其創(chuàng)傷小、患者痛苦少，安全有效而倍受臨床歡迎 。20世紀80年代隨著維修電工實訓裝置生物醫(yī)學工程的發(fā)展，高精度計算機化影像診查儀器、數(shù)字減影血管造 影(DSA)、射頻消融技術以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技術用的各種導管相 繼問世，使介入性診療技術發(fā)生了飛速進步，臨床應用范圍不斷擴大，從心血管、腦血管、 非血管管腔器官到某些惡性腫瘤等都具有使用介入診療的適應證，并使診療效果明顯提高，患者可減免許多大手術之苦。有人把介入診療技術視 為與藥物診療、手術診療并列的臨床三大診療技術之一，也有人把介入診療技術稱之為20世 紀發(fā)展起來的心肺復蘇模型臨床醫(yī)學新領域--介入醫(yī)學［3，4］。
　　 人工器官的急救訓練模型應用當人體器官因病傷已不能用常規(guī)方法救治時，維修電工實訓考核裝置現(xiàn)代臨床醫(yī)療技術有可能使用一種人工制造的裝置來替代病損器官或補償其生理功能，人們稱這種裝置 為人工器官(artificial organ)。如20世紀50年代以前，風濕性心臟瓣膜病的治療，除了應 用抗風濕藥物、強心藥物對癥治療外，對病損的瓣膜很難修復改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以應用人工心肺機體外循環(huán)技術，在心臟停跳狀態(tài)下切開心臟，進行更換人 工瓣膜或進行房、室間隔缺損的修補，使心臟瓣膜病、先天性心臟病患者恢復健康。心外科 之所以能達到今天這樣的水平，主要是由于人工心肺機的問世和使用了人工心臟瓣膜、人工 血管等新材料、新技術的結果［5］。
　　 腎功能衰竭、尿毒癥患者愈后不良，而人工腎血液透析技術已挽救了大量腎病晚期患者的生 命，腎病治療學也因此有了很大進步。
　　 現(xiàn)代生物醫(yī)學工程中人工器官的 發(fā)展 也非常迅速，除上述人工器官外，人工關節(jié)、人工心臟 起搏器、人工心臟、人工肝、人工肺等在臨床都得到應用，使千千萬萬的患者恢復了健康。 可以說，心肺復蘇模擬人人體各種器官除大腦不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。
　　 此外，放射醫(yī)學、超聲醫(yī)學、激光醫(yī)學、核醫(yī)學、醫(yī)用電子技術、計算機遠程醫(yī)療技術等先 進的醫(yī)療技術和儀器設備都是現(xiàn)代醫(yī)學工程 研究 開發(fā)的成果，綜上可見，20世紀生物醫(yī)學工 程的 發(fā)展 ，顯著提高了醫(yī)學診斷和治療水平，有力地推動著醫(yī)學科學的進步。
　　 21世紀生物醫(yī)學工程展望　縱觀醫(yī)學新技術誕生和 發(fā)展 的 歷史，從倫琴發(fā)現(xiàn)X線到今天X射線診療技術的 發(fā)展 ，從朗茲萬發(fā)現(xiàn)超聲波到今天B超診斷的 廣泛應用，從布洛赫和伯塞爾發(fā)現(xiàn)核磁共振到今天MRI的問世，從赫斯費爾德發(fā)明CT到今天C T成像系統(tǒng)的應用，都是以物理學工程技術為基礎、醫(yī)學需求為前提 發(fā)展 起來的醫(yī)學新技術 。循著20世紀醫(yī)學 發(fā)展 的軌跡，我們有理由預測心肺復蘇模擬人21世紀新的醫(yī)學診療技術可能在以下10個方 面有重大突破和創(chuàng)新：
　　 (1)各種診療儀器、實驗裝置趨向計算機化、智能化，遠程醫(yī)療信 息網絡化，診療用機器人將被廣泛應用。［6］
　　 (2)介入性微創(chuàng)，無創(chuàng)診療技術在臨床醫(yī)療中占有越來越重要的地位。激光技術，納米技術 和植入型超微機器人將在醫(yī)療各領域里發(fā)揮重要作用。
　　 (3)醫(yī)療實踐發(fā)現(xiàn)心肺復蘇模型單一形態(tài)影像診查儀器不能滿足疾病早期診斷的需要。隨著PET的問世和應 用，形態(tài)和功能相結合的新型檢測系統(tǒng)將有大 發(fā)展 。非影像增顯劑型心血管、腦血管影像診 查系統(tǒng)將在21世紀問世。
　　 (4)生物材料和組織工程將有較大 發(fā)展 ，生物機械結合型、生物型人工器官將有新突破，人 工器官將在臨床醫(yī)療中廣泛應用。
　　 (5)材料和藥物相結合的新型給藥技術和裝置將有很大 發(fā)展 ，植入型藥物長效緩釋材料，藥 物貼覆透入材料，促上皮、組織生長可降解材料，可逆抗生育絕育材料、生物止血材料將有 新突破。
　　 (6)未來醫(yī)療將由治療型為主向預防保健型醫(yī)療模式轉變。為此，用于社區(qū)、家庭、個人醫(yī)療保健診療儀器，心肺復蘇模擬人康復保健裝置，以及微型健康自我監(jiān)測醫(yī)療器械和用品將有廣泛需求和應 用。