內蒙古科技大學生物機械工程

1、生物機械工程研究,機械工程學院機電2011杜建忠（1179203135）,生物機械工程研究進展,生物機械工程(biomechamical engineering) 是生物醫(yī)學工程學的重要組成部分, 它利用現(xiàn)代生物學、醫(yī)學、工程學、信息科學與技術的理論和方法, 研究、創(chuàng)造新材料、新技術、新儀器設備, 用來治療、康復、保健, 保障人民健康, 提高醫(yī)療水平, 是推動現(xiàn)代醫(yī)學進步的一門新興交叉學科, 同時也是一門邊緣學科。該學科的研究內容涉

2、及生物學、醫(yī)學、生物力學和生物流變學、材料學、機械學、仿生學、電子學、計算機與信息科學、控制理論等, 其中人體適用材料、人工器官、醫(yī)療器械、遠程診療系統(tǒng)、運動與康復機械、醫(yī)用與仿生機器人等內容的研究、設計、制造都與機械工程密切相關。,生物機械工程的研究現(xiàn)狀及其意義,國外在生物機械工程方面的研究起步較早, 許多研究成果已進入實用化階段。目前, 美國、日本及歐洲一些國家在該領域的研究處于領先地位, 許多發(fā)達國家在高等院校、科研機構建立了有關

3、生物醫(yī)學工程學的教學系、科和研究機構。日本政府從2002 年度實施“納米醫(yī)療器械開發(fā)計劃”; 同年秋, 日本岡山大學醫(yī)學系的科研人員宣布, 他們已經研制出一種可以置入人體內部的小型人工肺, 開發(fā)毫米級的內窺鏡等各種微型醫(yī)療器械, 力爭5～10 年后達到實用化水平。在美國有近百所高校設立了生物醫(yī)學工程專業(yè)。近年來, 美國一改傳統(tǒng)冠心病手術方案, 在植入心臟的金屬動脈包裹一層特殊的藥膜, 以預防心臟冠狀動脈阻塞的復發(fā)。,,目前, 我國醫(yī)療器

4、械市場主要依賴進口,年銷售額已達550 億元。生物機械工程學的誕生和發(fā)展有力地推動了醫(yī)學科學的進步, 加速了醫(yī)學科學的現(xiàn)代化, 顯著提高了醫(yī)療和診斷水平, 因此,機械科學與生物學、醫(yī)學的結合, 是符合現(xiàn)代科學技術的發(fā)展規(guī)律和發(fā)展方向的。,,國際上很早就非常重視生活質量。隨著我國人民生活水平的提高, 人們也開始關注自身的健康問題, 對醫(yī)療水平和生活質量提出了更高的要求。先進的治療手段人工器官的移植、運動與康復機械和醫(yī)用與仿生機器人的使用將

5、會愈來愈普遍。因此, 大力推動生物機械工程的研究與開發(fā), 將大大促進生物工程、生物醫(yī)學工程學科的建設與發(fā)展,對提高我國醫(yī)療保健水平、保障人民健康、提高生活質量等將產生深遠的影響, 具有重大的社會和經濟效益。,生物機械工程主要研究領域與發(fā)展趨勢,公元前500 年, 當時人們只能用肉眼觀察研究人體的解剖結構。17 世紀發(fā)明了光學顯微鏡, 推動了解剖學向微觀層次發(fā)展, 出現(xiàn)了細胞學研究。這時人們不但可以了解人體解剖的變化, 而且可以進一步觀察

6、細胞形態(tài)結構的變化, 隨之誕生了組織學。光學顯微鏡的出現(xiàn)使醫(yī)學的研究提高到細胞形態(tài)學水平。由于普通光學顯微鏡的分辨率只有數(shù)個微米, 只能觀察細胞的形態(tài)變化, 而像病毒以及細胞的各種顯微結構。20 世紀60 年代出現(xiàn)了電子顯微鏡, 使人們的視力達到能看到千分之一微米的微小個體, 可以觀察研究細胞的超微結構。由此可見, 光學顯微鏡、電子顯微鏡都是光學、精密機械、電子學等研究的成果, 它們對推動醫(yī)學的發(fā)展起了重要作用。,生物醫(yī)學材料,生物醫(yī)學

7、材料是指用來制作各種人工器官和與人體生理環(huán)境相接觸的醫(yī)療用具和制品的材料, 它為醫(yī)學的發(fā)展提供了豐富的物質基礎。主要類型有: 天然高分子材料, 金屬與合金材料, 無機非金屬材料, 雜化材料與復合材料等。國內外生物材料開發(fā)研究的主要趨勢是提高生物材料的生物相容性, 研究開發(fā)出生物相容性更好、更能適應人體生理需要的新材料。利用分子設計學方法和仿生學, 根據(jù)需要設計、研制具有特定功能的材料, 發(fā)展仿生高性能工程材料, 最終達到材料本身具有生命

8、性質而與生命體產生生物性結合的目的。,人工器官與人工肢體,人體除大腦外, 其他多數(shù)器官都在進行人工制造的研究, 而且不同程度地取得了進展, 有的已成功地用于臨床, 如人工心臟瓣膜、人工血管、人工心肺機、人工血液、人工腎、人工肝、人工胰、人工關節(jié)、人工心臟及輔助循環(huán)、人工耳蝸、人工皮膚、人工肢體等等 。人工器官和人工肢體發(fā)展的總趨勢是, 由體外型向體內型過渡, 由大型向小型化、微型化發(fā)展,由暫時應用向永久替代置換、長期應用發(fā)展, 功能逐步

9、完善, 可靠性不斷提高。,,遠程診療系統(tǒng),遠程診療系統(tǒng)始于20 世紀50 年代, 是計算機硬件技術、網絡通信技術和現(xiàn)代醫(yī)療技術的有機融合, 它通過攝像機、顯微鏡、計算機等硬件設備、網絡系統(tǒng)和信息接受設備, 使異地之間進行有關醫(yī)學診斷、治療、護理、咨詢以及教育等方面的信息和數(shù)據(jù)傳遞, 使醫(yī)療資源共享, 既可以為偏遠地區(qū)的患者提供醫(yī)療服務, 降低醫(yī)療成本, 也可以作為醫(yī)生之間進行交流及培訓的工具, 逐步改變人們的生活、工作方式和傳統(tǒng)的醫(yī)療模

10、式, 已成為國際上廣泛關注的跨學科高科技, 如醫(yī)用機器人計算機輔助外科手術的研究; 如圖像處理、信號傳遞、精密機械和外科手術的結合。,遠程診療系統(tǒng)的研究熱點,遠程診療系統(tǒng)的研究熱點是: 遠程放射學和圖像歸檔與通信系統(tǒng)、遠程會診和遠程診斷(遠程病理系統(tǒng)、遠程皮膚科診斷系統(tǒng)、遠程牙科診斷系統(tǒng)、遠程放射學系統(tǒng)) 、遠程治療、遠程監(jiān)護和家庭護理技術、遠程教育、醫(yī)學咨詢、網上公共衛(wèi)生和醫(yī)學數(shù)據(jù)庫建立、國際醫(yī)療聯(lián)網技術, 應用人機工程學發(fā)展多媒體醫(yī)

11、學信息管理數(shù)據(jù)庫, 為遠程醫(yī)療研究服務等 。,醫(yī)療器械,醫(yī)療器械是用于人體疾病和傷殘診斷、預防、監(jiān)護、治療、緩解、補償人體結構或生理過程的研究、替代或修復, 計劃生育等方面的儀器、設備、器具、材料或其他物品, 其品種、規(guī)格、功能多種多樣 。,醫(yī)用機器人,國內外已研究和開發(fā)了多種醫(yī)學機器人系統(tǒng), 大致可分為3 類: 醫(yī)療機器人社會福利機器人; 醫(yī)學教育機器人。有的已應用于臨床, 具有巨大的潛在經濟和社會效益。,生物機械工程研究存在的主要問

12、題,國內生物機械工程方面的研究和應用, 雖然從1980 年以來在引進、消化及推廣應用上已有一些成果, 但與發(fā)達國家相比差距太大。具體表現(xiàn)在:政府部門未能把人民群眾的生活質量、醫(yī)療水平和生命保障問題放在足夠重視的地位; 對生物機械工程技術研究開發(fā)的重大意義認識不足; 企業(yè)對研發(fā)生物機械產品和開拓市場顯得信心不足和缺乏熱情; 生物機械學科沒有真正建立, 學術地位沒有真正確立; 生物機械工程研究人員很少, 研究經費嚴重不足, 對基礎理論、材料

13、及工藝的研究不夠, 設計制造水平不高, 等等。,對策,1) 大力宣傳生物機械工程研究對提高人民生活質量和醫(yī)療保健水平、推動現(xiàn)代醫(yī)學進步的重要意義。 2) 成立中國機械工程學會生物機械工程學科分會, 確立生物機械工程學科的學術地位, 推動生物機械工程學科的學術交流和推廣應用。 3) 組織強有力的科研團隊, 大力開展生物機械工程的基礎理論研究, 強化生物機械工程與生物學、醫(yī)學、信息學、多媒體通信技術、計算機技術、仿生學、人機工程學等學科