摘要：这篇文章主要是写了通过自己这学期上的生物医学工程概论课和平时自己上网说了解的关于生物医学工程的相关知识，并且着重写了生物医学工程其中的某些学科内容，详细的阐述了它们的具体的内容，最后写了自己对生物医学工程的一些认识和展望，特别是最后阐述的那些，我个人认为将是生物医学工程发展的方向。同时我们可以根据那些来选择自己学习的方向，好找到自己的目标。
关键字：学科概论、生物材料、医学影像学、生物信息学、发展与展望
生物医学工程是一门由理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学的角度，在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系，揭示其生命现象，为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科。有识之士认为，在新世纪随着自然科学的不断发展，生物医学工程的发展前景不可估量。生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科,这是它最大的特点。它综合工程学、生物学和医学的理论和方法，在各层次上研究人体系统的状态变化，并运用工程技术手段去控制这类变化，其目的是解决医学中的有关问题，保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。它有一个分支是生物信息、化学生物学等方面主要攻读生物、计算机信息技术和仪器分析化学等，微流控芯片技术的发展，为医疗诊断和药物筛选，以及个性化、转化医学提供了生物医学工程新的技术前景，化学生物学、计算生物学和微流控技术生物芯片是系统生物技术，从而与系统生物工程将走向统一的未来。
生物医学工程兴起于20世纪50年代，它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系，而且发展非常迅速，成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学与其他学科一样，其发展也是由科技、社会、经济诸因素所决定的。这个名词最早出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会，1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会，后来成为国际生物医学工程学会。生物医学工程学除了具有很好的社会效益外，还有很好的经济效益，前景非常广阔，是目前各国争相发展的高技术之一。以1984年为例，美国生物医学工程和系统的市场规模约为110亿美元。美国科学院估计，到2000年其产值预计可达400～1000亿美元。生物医学工程学是在电子学、微电子学、现代计算机技术，化学、高分子化学、力学、近代物理学、光学、射线技术、精密机械和近代高技术发展的基础上，在与医学结合的条件下发展起来的。它的发展过程与世界高技术的发展密切相关，同时它采用了几乎所有的高技术成果，如航天技术、微电子技术等。
生物医学工程因为是一门综合学科，所以其学科内容十分的丰富。其涉及生物力学、生物控制论、生物效应、生物材料、医学影像、介入放射学和生物磁成像等方面，所以对于生物医学工程的学生来说以后就业的方向也是多种多样的。下面就接着介绍生物医学工程的学科内容。
首先，说一说生物材料。生物材料的定义很多, 归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域, 对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料。生物材料的发展已经有非常长的历史, 自人类认识了解材料起, 就有了生物材料端倪。早在公元前3500 年, 古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线; 16 世纪开始用黄金板修复颚骨, 陶材做齿根; 用金属固定内骨板以及用金属种植牙齿等。随着医学以及材料学的发展, 尤其是新型材料的研究开发成功, 如20 世纪40 年代高分子材料的大力发展, 为生物材料的研究与应用提供了极大的发展机会。目前可以说从人体天灵盖到脚趾骨、从内脏到皮肤, 从血液到五官, 除了脑以及大多数内分泌器官外, 都可用人工器官来代替。 医学水平的提高以及人类生活质量的改善, 也促进了生物材料的发展。根据发展水平和产业化状况, 把生物材料分为三个发展阶段:
一、惰性生物材料, 即材料与组织细胞无界面作用;
二、生物材料的生物化, 即材料与组织细胞亲和性改善, 关注界面间的相互作用;
三、组织工程支架材料, 不仅关注材料与组织细胞的亲和性, 还关注材料本身的成型、力学性能和降解能力。下面分别说说这三个阶段生物材料的研究状况和发展前景。
惰性生物材料是指对人体组织化学惰性，其物理机械和功能特性与组织匹配，使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应, 特别是与组织接触或短( 长) 时间不产生炎症或凝血现象，无急性毒性或刺激反应，一般无补体激活产生的免疫反应的一类功能材料，这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解，是人类最早、最广泛应用的生物材料。随着医学水平的提高以及人们生活质量的改善，惰性生物材料的应用会向更高层次生物化或组织工程化生物材料过渡。但就目前商品化和普及应用水平看，尤其是医学的目的从治病救人转轨到预防保健过程中，需要大量常用人工器官和生物材料为主体的医疗器械，使惰性生物材料在相当长一段时间内占统治地位是研究开发的重点.生物材料的生物化，随着材料科学、医学的发展, 以及先进仪器设备的发明, 带动了生物材料的发展。集中表现在发现新型生物材料, 以及更多关注惰性生物材料所制成的人工器官和医疗器械在使用过程中与组织或血液产生的界面反应。新型生物材料有代表性的成果是20 世纪70 年代发现的钙磷系玻璃陶瓷, 如羟基磷灰石、B- 磷酸三钙、珊瑚等。这类材料具有与人体骨组织的无机成分有类似的化学组成, 材料抗压、抗折强度与人骨接近, 植入后与组织亲和性良好, 同时有降解作用并诱导成骨细胞( 加诱导因子如BMP) 的长入, 使植入组织骨化, 一段时间后植入组织转化为正常组织等特点, 也即材料在使用过程中逐渐生物化。 组织工程支架材料，材料生物化毕竟不能改变材料的基本结构。这为材料的长期使用留下隐患，同时器官( 尤其是组织) 是一个复杂的系统，不可能用单一无活性的材料来模仿其全部或大部分功能。因此在器官( 或组织) 供体来源非常有限的情况下，如何在体外培养出正常的组织供手术使用，是医学界和生物医学工程学界追求的目标之一。组织工程的出现和发展为这一目标的实现提供了可能。组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科，它是应用生命科学和工程的原理与方法，研究、开发用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的新学科，作为生物医学工程的一个重要分支，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个新的里程碑。组织工程的关键是构建细胞和生物材料的三维空间复合体，该结构是细胞获取营养、气体交换、废物排泄和生长代谢的场所，是新的具有形态和功能的组织、器官的基础。生物材料在组织工程中占据非常重要的地位。同时组织工程也为生物材料出了难题和提供了发展方向，那么组织工程用生物材料( 支架材料) 应具备哪些性能呢? 首先是无毒，具有良好的生物相容性和组织相容性；其次是可降解吸收，在组织形成过程中材料降解并被吸收。具有可加工性，尤其是能形成三维结构并有较大的孔隙率，以便进行营养物质传输、气体交换、废物排泄; 使细胞按一定形状生长，良好材料细胞界面，利于细胞黏附、增殖、激活细胞特异基因表达等。目前应用于组织工程研究的生物材料为可降解性天然或合成高分子材料，无机陶瓷或玻璃、珊瑚等。
其次，医学影像学也是其中非常重要的一个学科。医学影像是临床诊断疾病的主要手段之一，也是世界上开发科研的重点课题。医用影像设备主要采用 X射线、超声、放射性核素磁共振等进行成像。医学影像学的发展受益于现代计算机技术的突飞猛进，其与图像处理，计算机视觉，模式识别技术的结合产生了一个新的计算机技术分支--医学图像处理。
X射线成像装置主要有大型X射线机组、X射线数字减影(DSA)装置、电子计算机X射线断层成像装置(CT)；超声成像装置有B型超声检查、彩色超声多普勒检查等装置；放射性核素成像设备主要有γ照相机、单光子发射计算机断层成像装置和正电子发射计算机断层成像装置等；磁成像设备有共振断层成像装置；此外还有红外线成像和正在兴起的阻抗成像技术等。
超声波成像是利用人体内的波散射、组织运动、流体灌注、组织弹性和人体的血液所产生的实时影像。目前在临床诊断上已得到广泛应用。但存在信号提取和处理的复杂性以及在影像空间分辨率上的局限性问题。因此, 研究者在寻找新的超声波成像方法,弹性图像造影便是一种新的方法。
过去, 磁共振成像( MRI) 在临床医学中发挥了重要作用, 对软组织成像有着明显的优势。今后, 磁共振的两个扩展方向是功能性磁共振( Funct io nal MRI ,fM RI) 和磁共振波谱学( M agnet ic ResonanceS pect roscolo y, MRS) 。fMR I 的价值主要在通过血氧含量绘制人体的脑皮层功能图, 通过这种技术, 人的神经对不同刺激, 如说话、视觉和听觉的感应图可以绘制出来。
还有就是生物信息学方面，生物医学信息学可理解为医学信息学(Medical Informatics) 和生物信息学(Bioinformatics) 的结合。医学信息学是一个利用计算机和信息技术进行医学信息交换、理解和管理的领域,其最终目的是在合适的时机和场所为医学临床决策提供支持,涵盖了所有与医学数据和知识应用相关的数据结构、算法及系统研究,包括基于生物医学信号处理、医学成像及图像处理等方法提供临床诊疗支持,面向各类医疗仪器和设备的数据采集、传输、管理和应用,以及以患者为中心的各类医疗信息系统等。当前该领域的研究重点是电子健康档案(或称电子病历) ,通过解决个体综合医疗健康数据的生成、融合、存储、传输、管理和利用,实现医疗卫生健康的高质量和低成本。目前很多国家和地区均已制定了长期的国家计划进行全民电子健康档案的建设。生物信息学伴随基因组学的研究而产生,主要研究分子级别的生物医学信息的储存、检索和利用。进入后基因组时代后,对基因型和表型关系的阐述成为其研究重点,近年来各类研究成果逐渐走入临床应用(如生物芯片等) 。生物信息学和医学信息学的边界趋于模糊,互相渗透和结合的趋势明显。广义上,生物医学信息学可定义为与医疗服务、生物医学、公共卫生等领域中信息和知识的集成、管理和利用相关的,理论与实践研究相结合的交叉性学科领域。
以上就是我对生物医学工程这个学科的一些了解，接下来就谈谈我对生物医学工程这个学科的一些认识，并且谈一下自己对这个学科的展望。
从生物医学工程崛起都现在，生物医学工程已经深入于医学, 从临床医学到医学基础, 并深刻地改变了医学本身, 而且预示着医学变革的方向。可以说, 没有生物医学工程就没有医学的今天。另一方面, 生物医学工程的兴起和发展不仅推动了医疗器械产业的发展, 而且使它发生了质的改变, 最根本的是, 把人和医疗装置看作是一个系统整体, 强调其间的相互作用, 进而用系统工程的观念研究发展所需要的医疗装置, 实现预定的医疗目的。作为一门工程科学, 生物医学工程学科的发展不能单纯追求科学技术先进性, 更不能盲目地以市场为导向。因为, 市场是少数利益集团利用社会心理定势, 扭曲、放大实际需求的炒作、操作结果。生物医学工程的发展应当也必须以医疗费用控制、医学可持续发展为前提。因而, 作为社会健康保障体系的技术支撑, 21 世纪的生物医学工程学科必然是科学技术和人文的有机结合体。
纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天CT成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术 。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：
(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。
(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。
(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。
(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破，人工器官将在临床医疗中广泛应用。
(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有 新突破。
(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应用。
(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。
(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救系统是未来生 物医学工程的重要课题。
(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。
(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。
综上，我想说的就是生物医学工程涉及十分的广泛，将来我们出来也会有很多的选择，但是我们想要找到好的工作还得靠自己好好的努力学习，争取学好、学精自己的专业，并且有能力的还可以考研去更加深入的学习自己的专业。
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