內(nèi)蒙古科技大學(xué)生物機(jī)械工程

1、生物機(jī)械工程研究,機(jī)械工程學(xué)院機(jī)電2011杜建忠（1179203135）,生物機(jī)械工程研究進(jìn)展,生物機(jī)械工程(biomechamical engineering) 是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的重要組成部分, 它利用現(xiàn)代生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、信息科學(xué)與技術(shù)的理論和方法, 研究、創(chuàng)造新材料、新技術(shù)、新儀器設(shè)備, 用來治療、康復(fù)、保健, 保障人民健康, 提高醫(yī)療水平, 是推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)步的一門新興交叉學(xué)科, 同時也是一門邊緣學(xué)科。該學(xué)科的研究內(nèi)容涉

2、及生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)和生物流變學(xué)、材料學(xué)、機(jī)械學(xué)、仿生學(xué)、電子學(xué)、計算機(jī)與信息科學(xué)、控制理論等, 其中人體適用材料、人工器官、醫(yī)療器械、遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)、運(yùn)動與康復(fù)機(jī)械、醫(yī)用與仿生機(jī)器人等內(nèi)容的研究、設(shè)計、制造都與機(jī)械工程密切相關(guān)。,生物機(jī)械工程的研究現(xiàn)狀及其意義,國外在生物機(jī)械工程方面的研究起步較早, 許多研究成果已進(jìn)入實(shí)用化階段。目前, 美國、日本及歐洲一些國家在該領(lǐng)域的研究處于領(lǐng)先地位, 許多發(fā)達(dá)國家在高等院校、科研機(jī)構(gòu)建立了有關(guān)

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

4、械市場主要依賴進(jìn)口,年銷售額已達(dá)550 億元。生物機(jī)械工程學(xué)的誕生和發(fā)展有力地推動了醫(yī)學(xué)科學(xué)的進(jìn)步, 加速了醫(yī)學(xué)科學(xué)的現(xiàn)代化, 顯著提高了醫(yī)療和診斷水平, 因此,機(jī)械科學(xué)與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的結(jié)合, 是符合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)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(zhì)量。隨著我國人民生活水平的提高, 人們也開始關(guān)注自身的健康問題, 對醫(yī)療水平和生活質(zhì)量提出了更高的要求。先進(jìn)的治療手段人工器官的移植、運(yùn)動與康復(fù)機(jī)械和醫(yī)用與仿生機(jī)器人的使用將

5、會愈來愈普遍。因此, 大力推動生物機(jī)械工程的研究與開發(fā), 將大大促進(jìn)生物工程、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的建設(shè)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(zhì)量等將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響, 具有重大的社會和經(jīng)濟(jì)效益。,生物機(jī)械工程主要研究領(lǐng)域與發(fā)展趨勢,公元前500 年, 當(dāng)時人們只能用肉眼觀察研究人體的解剖結(jié)構(gòu)。17 世紀(jì)發(fā)明了光學(xué)顯微鏡, 推動了解剖學(xué)向微觀層次發(fā)展, 出現(xiàn)了細(xì)胞學(xué)研究。這時人們不但可以了解人體解剖的變化, 而且可以進(jìn)一步觀察

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

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(xué)的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。主要類型有: 天然高分子材料, 金屬與合金材料, 無機(jī)非金屬材料, 雜化材料與復(fù)合材料等。國內(nèi)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(yīng)人體生理需要的新材料。利用分子設(shè)計學(xué)方法和仿生學(xué), 根據(jù)需要設(shè)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(dá)到材料本身具有生命

8、性質(zhì)而與生命體產(chǎn)生生物性結(jié)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(jìn)行人工制造的研究, 而且不同程度地取得了進(jìn)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(jī)、人工血液、人工腎、人工肝、人工胰、人工關(guān)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(nèi)型過渡, 由大型向小型化、微型化發(fā)展,由暫時應(yīng)用向永久替代置換、長期應(yīng)用發(fā)展, 功能逐步

9、完善, 可靠性不斷提高。,,遠(yuǎn)程診療系統(tǒng),遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)始于20 世紀(jì)50 年代, 是計算機(jī)硬件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)的有機(jī)融合, 它通過攝像機(jī)、顯微鏡、計算機(jī)等硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和信息接受設(shè)備, 使異地之間進(jìn)行有關(guān)醫(yī)學(xué)診斷、治療、護(hù)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(yuǎn)地區(qū)的患者提供醫(yī)療服務(wù), 降低醫(yī)療成本, 也可以作為醫(yī)生之間進(jìn)行交流及培訓(xùn)的工具, 逐步改變?nèi)藗兊纳?、工作方式和傳統(tǒng)的醫(yī)療模

10、式, 已成為國際上廣泛關(guān)注的跨學(xué)科高科技, 如醫(yī)用機(jī)器人計算機(jī)輔助外科手術(shù)的研究; 如圖像處理、信號傳遞、精密機(jī)械和外科手術(shù)的結(jié)合。,遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)的研究熱點(diǎn),遠(yuǎn)程診療系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)是: 遠(yuǎn)程放射學(xué)和圖像歸檔與通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會診和遠(yuǎn)程診斷(遠(yuǎn)程病理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程皮膚科診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程牙科診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)) 、遠(yuǎn)程治療、遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和家庭護(hù)理技術(shù)、遠(yuǎn)程教育、醫(yī)學(xué)咨詢、網(wǎng)上公共衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫建立、國際醫(yī)療聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)發(fā)展多媒體醫(yī)

11、學(xué)信息管理數(shù)據(jù)庫, 為遠(yuǎn)程醫(yī)療研究服務(wù)等 。,醫(yī)療器械,醫(yī)療器械是用于人體疾病和傷殘診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療、緩解、補(bǔ)償人體結(jié)構(gòu)或生理過程的研究、替代或修復(fù), 計劃生育等方面的儀器、設(shè)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(jī)器人,國內(nèi)外已研究和開發(fā)了多種醫(yī)學(xué)機(jī)器人系統(tǒng), 大致可分為3 類: 醫(yī)療機(jī)器人社會福利機(jī)器人; 醫(yī)學(xué)教育機(jī)器人。有的已應(yīng)用于臨床, 具有巨大的潛在經(jīng)濟(jì)和社會效益。,生物機(jī)械工程研究存在的主要問

12、題,國內(nèi)生物機(jī)械工程方面的研究和應(yīng)用, 雖然從1980 年以來在引進(jìn)、消化及推廣應(yīng)用上已有一些成果, 但與發(fā)達(dá)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(zhì)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(jī)械工程技術(shù)研究開發(fā)的重大意義認(rèn)識不足; 企業(yè)對研發(fā)生物機(jī)械產(chǎn)品和開拓市場顯得信心不足和缺乏熱情; 生物機(jī)械學(xué)科沒有真正建立, 學(xué)術(shù)地位沒有真正確立; 生物機(jī)械工程研究人員很少, 研究經(jīng)費(fèi)嚴(yán)重不足, 對基礎(chǔ)理論、材料

13、及工藝的研究不夠, 設(shè)計制造水平不高, 等等。,對策,1) 大力宣傳生物機(jī)械工程研究對提高人民生活質(zhì)量和醫(yī)療保健水平、推動現(xiàn)代醫(yī)學(xué)進(jìn)步的重要意義。 2) 成立中國機(jī)械工程學(xué)會生物機(jī)械工程學(xué)科分會, 確立生物機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)地位, 推動生物機(jī)械工程學(xué)科的學(xué)術(shù)交流和推廣應(yīng)用。 3) 組織強(qiáng)有力的科研團(tuán)隊(duì), 大力開展生物機(jī)械工程的基礎(chǔ)理論研究, 強(qiáng)化生物機(jī)械工程與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、信息學(xué)、多媒體通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、仿生學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等學(xué)科