交叉学科中生物医学工程的前沿热点.docx

浅谈各学科对生物医学工程发展的影响 摘要 在科学知识体系中，交叉学科越来越占有举足轻重的地位，对科学和社会的发展具有特殊的作用。近十多年来，无论是我国还是其它世界各国的科学界认识到发展交叉学科的必要性和特殊性。生物医学工程（biomedical engineering，BME）作为高度综合性边缘交叉学科中一个分支，由理、工、医结合而成。[1]近年来由于工程学、生命科学以及生物技术的迅速发展，生物医学工程的研究水平已经有了质的变化。本文将对生物医学工程所涉及学科进行一个简单的介绍，着重对各个学科的发展对生物医学工程的影响进行一个深度地分析。 关键字：交叉学科；生物医学工程 一、引言 上世纪六七十年代，美国及欧美一些先进的国家的大学中相继开设了生物医学工程专业，自从开设该专业以来，选择学习生物医学工程专业的人数逐年增加，由此可见各个国家对生物医学工程的重视和社会对生物医学工程专业的人才的渴求。我国生物医学工程这一学科在20世纪70年代末开始起步，经过这些年的发展，我国目前有四十多所高校开设这一学科，并且这些高校大多集中在综合实力较强的重点院校。由于生物医学工程专业对学生的综合素质要求较高，因此不均衡发展是其必经的一段时期。要想对生物医学工程有一个较好的掌握，必须有较强的工科基础和夯实的医学背景。而这些必不可少的条件很大程度上限制了生物医学工程的发展。 二、交叉学科的概念及生物医学工程涉及的学科 1、交叉学科的涵义 随着社会的发展，各种各样复杂的问题一一出现，而这些复杂的问题通常由单一学科是无法解决的，而这些问题的研究需要科研人员进行各个领域的广泛交流和合作。交叉学科正是在这种大的背景下产生的。正是哪里有需要，哪里就会有发展。 交叉学科是一个学科概念，它是由传统或成熟学科互相交叉作用产生的结果，它打破了各学科之间的界限，把不同学科理论或方法有机地融为一体。 不同学科领域内有不同的研究手段、研究方法和理论概念，通过各个学科互相交叉和渗透，应用各个学科的研究方法和工具，多手段、多层次、多方面的方式进行研究，往往会带动科学技术的巨大进步和发现。 2、生物医学工程涉及的学科 生物医学工程学由理、工、医结合而成，具体包括电子学、微电子学、现代计算机技术、化学、物理学、光学、射线技术、精密机械、近代高科技技术和医学。生物医学工程学是进行从分子、细胞、组织、器官到整个人体系统多层次的基础研究，形成和完善新的知识体系，其主要致力于生物学、材料学、过程控制、组织/器官移植、仪器科学和信息学中相关的创新性研究，主要服务于疾病的预防、诊断、治疗、康复，提高人类健康水平。 从生物医学工程学的构成可以看出这是一门综合性极高的交叉学科，这个专业的从业人员需要基础理论扎实、知识面宽、实践能力强、综合素质高、适应医学电子仪器、医学信息工程、生物医学传感、医学影像、生物材料与组织工程、生物医学分析等新世纪生物医学工程产业发展需求。[2] 三、各学科与生物医学工程的相互作用 1、微电子微机电与生物医学工程 微电子、微机电及微加工技术与生物医学工程交叉形成了医学微机电系统（micro-elecro-mechanical systems），医学微机电系统是对微米、纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的一种技术，可以采集、处理、发送信息和指令，能够按照计算机设定或外部的指令完成预定的任务。[3]不管是微电子机械系统的加工制作和装配所必须的工具，装置还是医学所需要的微机械手等微电子系统本身，对微小物体的自动化操作是其最重要的任务。医学微机电系统的出现为生命科学、生物医学工程领域提供了灵活、精确、多方位操作微小物品提供了有力的工具。[4] 由于微电子加工技术的不断发展，其加工尺寸已经开始从微米量级开始向纳米量级推进。微型机电系统是集微型传感器、微型机构、微型执行器以及信号处理、控制、通信等功能于一体的系统，这种微型机电系统不仅指其结构微小，而且还指可以大批量重复生产。如利用微型传感器采集外部信息，如位置、速度、加速度、压力、力矩、温度、湿度、气体成分、光、声音等一系列物理量，然后提供给微系统，由微系统根据物理量作出正确判断，向微执行器发出指令，完成一定的任务。[5] 生物医学传感器的出现不仅加快了医学鉴定的速度，也节省了大量的物力、人力。如新型流量细胞分析仪可替代传统的价格昂贵的流量细胞分析仪，这种新型流量细胞分析仪中复杂的液压管道和检测器都是用微机械加工技术实现的。因此微机电系统的快速发展可以极大地推进生物医学工程的发展，生物医学工程的发展有更多的需求时也会刺激微机电系统的发展。 2、计算机技术与生物医学工程 可以说计算机科学的飞速发展，为生物医学工程的发展奠定了基础，间接地为人类实现快速诊疗、健康、长寿的目标提供了可能。随着计算机科学的发展及其在医学中的应用，