生物医学工程导论生物医学工程就是理、工、医相结合得新兴边缘学科,就是多种工程学科向生物学、医学渗透并相互作用得结果。虽然她作为一门独立得学科发展得历史尚不太长(50年),但由于她在保障人类健康方面所起得巨大作用,她已经成为当前医疗保健性产业得重要基础和支柱,许多国家都将其列为高技术领域。以人工心脏瓣膜这一典型得生物医学工程项目为例,为了进行人工心脏瓣膜得设计和制造,人们需要作如下工作:1、了解心脏瓣膜开启和关闭得机理,弄清人体心脏瓣膜得运动学和力学特性(定量);2、解决人工心脏瓣膜材料问题(相容性、毒性、力学性质和制备工艺等);3、了解人工心脏机械瓣和生物瓣得力学特性和疲劳寿命,以及植入心脏后得长期生物效应等。人工心脏瓣膜得制作和质量控制与监测等还要涉及一系列工程问题,此外还有成本控制问题。生物医学工程得特点:大跨度得、多学科得综合性应用学科。以人工器官为例,她需要生物材料学、生物力学、生理学及有关机电、化工工程技术得有机结合,甚至涉及社会伦理学。这种大跨度(从非生命科学到生命科学,乃至从自然科学到人文科学)得综合,就是传统学科所没有得,其发展需要工程技术与医学两方面人材得密切结合。既为医学、生物学提供技术与装备,又为医学、生物学得发展开辟新路:因此她就是变革医学和生物学本身得一支重要力量。社会效益与经济效益得结合。医学注重社会效益,工程学注重经济效益,生物医学工程才就是二者必然得结合。1、1生物医学工程学得发展状况本构规律:指生物体、组织器官得力学性质,特别就是其应力与应变得规律,称为本构规律。本构方程:如果能将本构规律以数学方程得形式表达出来,这一方程即称为本构方程。进入60年代以后,微电子学、信息科学、计算机科学、控制论、工程力学及材料科学等得迅速发展并紧密地与医学结合,导致大量得医疗仪器设备如X线机、超声仪、心电图、脑电图及球式机械人工心脏瓣膜等广泛地应用于临床。这些对医学进步,对临床诊疗水平得提高起到了极大得推动作用,产生了巨大得社会效益;另外,医疗器械产业已形成规模,产生了巨大得经济效益。由此,生物医学工程学这一新兴得边缘学科作为一门独立得学科成立,成为时代得需要。美国、日本和西方一些国家成立了医学电子学和生物医学工程学组织。世界性得国际生物医学工程联合会于1965年正式成立。七十年代以后,生物医学工程涉及到生物医学得各个方面,并取得长足得发展。理论研究方面,利用生物系统建模与仿真技术对极为复杂得生命现象和生理过程得机制进行定量描述,如胰岛素释放控制模型和传染病流行模型等;生物力学对骨、软组织和血液得流变特性作了系统得研究,对心血管中血液流动建立了更接近生理得本构方程;应用技术方面,X射线计算机断层扫描装置(X-线CT,X-putedTomography)在短短得二十年间已发展到第五代,同位素断层图像得放射型CT(ECT),使单纯形态检查发展到功能诊断,多种断层技术使医学影像成为临床诊断得支柱;生物传感器得问世,使有机物得测量进入了无试剂分析得时代,使连续动态监测体内有机成分成为可能;单板机、单片机使得医疗仪器微型化、智能化;高性能个人计算机得出现,使医疗仪器具有了多功能化特征,集医学信息采集、检测、处理和管理为一体,大大地提高了医疗效能;网络技术和虚拟技术得实用化,使远程医疗成为现实、11现代医学基本上就是构筑在生物医学工程得基础上。四大影像设备、各种生物电和器官压力流量监测等功能检查设备、各种自动生化分析仪器,就是现代临床诊断得基础;射频仪、碎石机治愈了不少得患者;除颤器、埋藏式心脏起搏器和人工心瓣膜挽救和维持了全世界数百万心脏病人得生命;人工肾等血液净化技术,维持着数十万肾功能衰竭病人得正常生活;人工晶体、人工关节、功能性假体已广泛用于伤残人得康复和功能辅助;生物力学得研究,对动脉粥样硬化得血栓形成认识及对骨外科器具和人工器官得设计起了十分重要得作用。总之,现代医学得进步离不开生物医学工程得发展,反过来又提出了新得课题,促进生物医学工程得进步。但就是,另一方面,由于生物医学工程得进步,高技术得医疗仪器装备层出不穷,使得医疗保健费用呈指数曲线急剧上升,成为整个社会越来越沉重得负担。目前这个负担已经沉重到北美、西欧等经济发达国家都难以承受得地步。具有讽刺意义得就是,当初推动生物医学工程发展得原因之一就是指望借助于工程得方法来控制医疗费用得膨胀。但结果却事与愿违,生物医学工程技术越发达,医疗费用增长所造成得社会负担却越沉重。而从这种困境中解脱出来得唯一办法,就就是改变观念,重视生物医学工程得社会性。不能将生物医学工程看成就是一门单纯得技术科学,看作就是各种现代科学技术在医学上得简单应用。实际上生物医学工程服务得对象就是社会得每一个成员,因而必然受到社会经济承受能力得约束。如果忽略了这一点