特别报道２００８年第３期（总第１０９期）ＭｅｄｉｃａｌＨｅａｌｔｈｃａｒｅＡｐｐａｒａｔｕｓ２００８，１０９（３）生物医学工程的现状与未来ＢＭＥ课题组生物医学工程（ＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢＭＥ）崛起于２０世纪６０年代。其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，认识生命运动的规律（定量），并用以维持、促进人的健康。它的兴起有多方面的原因，其一是医学进步的需要；其二则是医疗器械（ＭｅｄｉｃａｌＤｅｖｉｃｅｓ）发展的需要。４０年来，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（使用对象和使用者）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。２０世纪９０年代以来，创新能力已成为发达国家生物医，学工程产业技术竞争力的表征。而“创新能力”就是把研究成果和／或创造发明转化为可上市产品（商品）的能力，这是当代ＢＭＥ产业活力（竞争力）之所在。它表明：生物医学工程已经成为医疗器械产业技术创新的主要来源，其它领域的技术和工艺则作为支撑技术而融入其中。自主知识产权就是这种“创新能力”的体现。不仅如此，生物医学工程在成为生命科学和医学的一个不可或缺的组成部分的同时，仍保持着工程科学的特质，即以解决实际问题为目的。在有限目标范围内寻求规律，并以最简约的方法实现既定（有限）目标。因此，生物医学工程不仅应满足医学进步的需要，而且，作为整个社会医疗卫生系统的一个重要环节，它应该也必须有助于医疗费用的控制。所以，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。一、领域拓展如果说２０世纪５０年代以来，由疾病谱的改变引起的医学进步的需求，促成了生物医学工程学科的崛起和迅猛发展；那么２１世纪初叶，医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变，并大大拓展学科的领域范围。现代医学本质上是生物医学。生命科学向分子、亚分子水平的深入并未改变生物医学的本质。而大量流行病学调查的结果都表明，对人类健康、生命威胁最大的那些疾病（诸如心、脑血管病、癌症等）的致病因素中，生物学因素并不占主导地位。例如对心、脑血管病来说，它仅占２１￣２５％；即使是癌症，包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占２９％。而生活方式和行为却占主导地位（癌症３７％，心脏病５４％，脑血管病５０％）；环境因素亦起重要作用（以癌症为例，占２４％）。显然，生物医学（现代医学）再发达，对现代社会流行病亦能为有限。故医学模式的转变，即从生物医学转向生理?心理?社会?环境四者相结合的新医学模式乃势所必然。生物医学工程在推动医学模式转变的过程中必将发挥重大作用。同时，生物医学工程学科本身亦将发生质的改变。即从生物医学工程（ＢＭＥ）转向“治未病”的医学工程，即健康保障工程（ＨｅａｌｔｈＣａｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨＣＥ，进而形成一）个以提高人的健康和功能水平，改善人的行为和素质，增进人际和谐，强化（职业）群体效能为目标的多个学科、多种技术汇聚交融的领域—人类健康工程（ＨｕｍａｎＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ——Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨＰＥ。这需要全新的理念、概念、思路、方）法、技术和技术装备。二、基本问题与关键技术核心问题是：人的心－身状态的（个性化）辨识和调控。这包括三个基本科学问题和四个关键技术。基本科学问题主要是：（１）人的生命运动状态的表征，即心－身系统状态参量特征信息的提取和归纳。（２）个体化心－身状态分析、辨认。（３）心－身状态的个体化调控。关键技术主要是：４２００８年第３期（总第１０９期）ＭｅｄｉｃａｌＨｅａｌｔｈｃａｒｅＡｐｐａｒａｔｕｓ２００８，１０９（３）特别报道（１）心－身基本状态变量的长期、连续、动态检测（从２４小时～１个月或数月）。要求：监测过程造成的心理、生理负荷很小，可以忽略不计（准自然状态）。也就是说监测装置和监测过程不干扰或尽量少干扰被测者的日常生活（包括睡眠、工作、学习、训练等），即“准自然状态”监测，或低生理、心理负荷监测。但也可以在规定心理、生理负荷下，甚至在比较复杂的（虚拟）情景环境中进行实时监测。（２）重要生理、病理生理参数周期性定时检测。如血糖等等。同样，有无创和微创两类，国外两类兼重，国内主要是发展无创、无损检测技术。目前，在个体化无创动脉血压连续逐拍监测和检测技术和浮动基准体体化无创血糖监测技术方面，我国取得了突破性进展，具有原创性自主技术。（３）信息在线处理和信息挖掘、信息融合技术，以它们的知识工程技术和专家经验的结合。（４）心－身状态信息传递（无线／有线、存贮、管理技术。）三、医学信息技术和数字医疗信息化是时代的特征，信息技术已经渗透于社会的各个领域。对医学和社会医疗保健体系来说，信息系统工程既是可用资源，也是支撑技术平台。故医学信息技术（ＨｅａｌｔｈＩｎ－ｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨＩＴ是当代生物医学工程的一个主题领）域。它既具有学科的前沿性，又具有应用的平台性。主要包括：（一）医学信息提取和状态辨识技术涵盖了从生物大分子、分子器件（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＭａｃｈｉｎｅ、）亚细胞结构、细胞、组织、器官、生理系统到人体整体，（心－身整体）乃至群体等各个不同层次。对分子生物学和生物技术来说，重在分子～细胞层次，生物信息学、生物分子成像后，基因组技术等为其重点（热点）。重点是表征心－身整体状态的特征生命信息的提取和辨识。以个体整体和系统心理功能（主要是心－脑血管系统、呼吸系统、自主神经系统等）为主，兼及器官、组织乃至细胞水平。以状态参量的长期连续动态监测和重要生理、生化参数的周期性检测为主。突出无创、无损、低生理心理负荷（或规定心理、生理负荷）测量技术，通过信息挖掘、信息融合和认知科学技术相结合，实现个体化心－身状态的动态辨识。在这一方面，我国和发达国家大体上处于同一起跑线上。但在生物传感器技术，尤其是可植入生物微系统技术方面，则和美、欧等国有明显的差距。（二）生物医学成像和图像处理处于最前沿的是生物分子成像，目的是对细胞内的蛋白质等生物大分子、分子器件的结构、功能和运动进行原位观测，这对生命科学和基础医学的发展无疑有重大意义，因而发达国家十分重视，美国更为此投入了极大力量。但问题在于：标记物的加入是否或在多大程度上改变了被观测对象的结构和功能？即被观测的对象是不是预定的观测对象？从非线性理论的一般原理和物理学深入到微观的历史经验来看，回答必然是否定的。至少，这一疑问目前是无法证伪的。因此，我国大可不必盲目追随、效仿。科学研究是要解决问题，，无论是认识世界，还是改造世界。追“新”逐“热”是与科学的本质相悖的。在医学影像方面，Ｘ－ＣＴ、ＭＲＩ、数字Ｘ射线机和超声成像技术近年来均有重要进展，而以Ｘ－射线直接数字成像（ＤＲ）技术上升空间最为可观。在这一方面，我国航天中兴公司于红林等近年来的工作取得了突破性进展。（三）医学临床工程化（数字化平台）“现代医学已经进入了一个以个体化医疗为特征的新时期”。医学临床工程化是一个必然的趋势。目前，在美、欧等发达国家骨科手术设计，植入物定制，口腔正畸个体化设计，假肢个体化适配等已经成为常规。心血管疾病手术设计、脑外科治疗方案设计等正在研究开发之中。在这方面，我国起步较晚。近年来，发展较快，有代表性的是樊瑜波等在口腔生物力学工程设计和假肢个体化适配等的研究，王成焘、戴尅戎等关于人工关节的个体化设计等工作。（四）医学信息系统医学信息系统是多层面、多方位（功能）的，且又互相交织的。医院信息系统又包括医院管理信息系统（ＨＩＳ、临）床信息系统（ＣＩＳ、放射医疗信息系统（ＲＩＳ、医学影像存））储、传输、管理系统（ＰＡＣＳ、检测信息系统（ＬＩＳ、电子））病历系统等等。理论上来说，医学信息系统的建设、运用，有利于有限卫生资源共享，提高医疗卫生保健服务的质量、效率和水平，促进医学科技的发展和健康教育的普及，因而有利于医疗费用的控制。然而，实际上由于种种社会的、人为的和经济利益的等等问题，医学信息系统的发展存在着很多困难，而且已经造成了不少问题。不规范，无标准，不兼容，合作难，各干各，重复浪费，矛盾混乱等等。对于这些问题的解决，科学和技术能为不大。因为“医院间的竞争大过合作”。就技术而言，主要是：医学网格技术，个人健康档案（Ｃｏｍｐｕｔ－ｅｒ－ｂａｓｅｄＰｅｒｓｏｎａｌＨｅａｌｔｈＲｅｃｏｒｄ，ＣＰＨＲ）和电子病历（Ｅｌｅｃ－ｔｒｏｎｉｃＰａｔｉｅｎｔＲｅｃｏｒｄ，ＥＰＲ，至于数字医院、数字医疗等等则）是医学信息技术和医学（现代医学、传统医学和新医学模式）结合的形式。!（根据《生物医学工程学科发展研究报告》，有删节）责任编辑常海庆ｇｄｈｙｂ＠１６３．ｃｏｍ５

文章来源：《工程科学与技术》 网址: http://www.gckxyjs.cn/qikandaodu/2021/0214/521.html

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