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生物醫(yī)學工程的發(fā)展前景范文第1篇

關鍵詞： 生物醫(yī)學工程專業(yè) 醫(yī)學信號檢測與儀器 產(chǎn)學研人才培養(yǎng)模式 課程群

在美國及歐洲等經(jīng)濟發(fā)達國家，早在上世紀50年代就指出生物醫(yī)學工程的重要性，目前海外知名高校均設有生物醫(yī)學工程專業(yè)，本專業(yè)世界排名前三位的高校分別是美國約翰霍普金斯大學、哈佛大學和賓夕法尼亞大學。生物醫(yī)學工程專業(yè)招生分數(shù)在這幾所學校中也往往遠高于其他專業(yè)，其畢業(yè)生也受到其他各大高校研究室、大型生物醫(yī)學研發(fā)企業(yè)和各大醫(yī)院青睞，畢業(yè)后發(fā)展前景良好。

目前，全國設置生物醫(yī)學工程專業(yè)的高校達140所左右，在天津市開設生物醫(yī)學工程專業(yè)的高校僅有天津大學、天津醫(yī)科大學、河北工業(yè)大學和天津工業(yè)大學，其他天津市市屬高校均未開設該專業(yè)。其中天津大學以光學儀器為專業(yè)特色，天津醫(yī)科大學以醫(yī)學背景為主解決一些臨床存在的工程問題，河北工業(yè)大學以電磁計算為專業(yè)特色。

天津市把醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)作為調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，促進經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級過程中重點培育的新興產(chǎn)業(yè)，加強醫(yī)藥器械研發(fā)的產(chǎn)、學、研聯(lián)合，支持醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)走“專、精、特、新”道路，著力培育醫(yī)療器械特色產(chǎn)業(yè)。天津市人才的需求情況：2013年，天津市生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值突破1000億元。生物醫(yī)藥企業(yè)2000余家。2012年，主營業(yè)務收入超過百億元企業(yè)3家，50～100億元企業(yè)3家，10～50億元企業(yè)6家，1～10億元企業(yè)58家。天津市醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)284家（2013年底統(tǒng)計），其中規(guī)模以上企業(yè)共36家，醫(yī)療器械注冊企業(yè)2500余個。技術服務企業(yè)：行業(yè)產(chǎn)值近億元。因此天津市急需這方面的高端專業(yè)人才。

生物醫(yī)學工程專業(yè)是21世紀最具發(fā)展前景的專業(yè)之一，為適應我國和天津市“十三五”經(jīng)濟建設和科技發(fā)展的需要，推動“天津市醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展，天津工業(yè)大學設置了天津市首個專門以培養(yǎng)醫(yī)學信號檢測及儀器方向高端專業(yè)人才為主的“生物醫(yī)學工程”本科專業(yè)。本專業(yè)在與學校辦學定位和專業(yè)結(jié)構(gòu)布局相統(tǒng)一的基礎上，以培養(yǎng)復合型人才，增強學生工程技術和工程實踐能力為目標，逐步形成產(chǎn)學研相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。為了適應這種發(fā)展趨勢，天津工業(yè)大學生物醫(yī)學工程專業(yè)2012年本成為“天津市生物醫(yī)學工程學會”理事單位；2013年成為“天津濱海新區(qū)轉(zhuǎn)換醫(yī)學產(chǎn)業(yè)技術戰(zhàn)略聯(lián)盟”理事單位；2014年與中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)學工程研究所共同組建“天津市醫(yī)學電子診療技術工程中心”；2015年成為“中國生物醫(yī)學工程學會健康工程分會”成員，這些發(fā)展都是為了加快發(fā)展產(chǎn)學研相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式。

課程建設總體思路是按照目前的專業(yè)定位進行課程的建設，形成以《生理學》、《生物醫(yī)學電子學》、《傳感器與醫(yī)學工程》、《醫(yī)學電子儀器設計》、《嵌入式系統(tǒng)》、《醫(yī)學成像新技術》、《醫(yī)學儀器概論與標準》等為核心課程，構(gòu)建醫(yī)學信號檢測及儀器為方向的課程群，帶動整個生物醫(yī)學工程課程體系的建設和發(fā)展。

本專業(yè)開設的主要理論課程有：高級語言程序設計（C）、大學物理、電路理論、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、信號與系統(tǒng)、高頻電子、生物醫(yī)學電子學、人體解剖、生理學、工程光學、傳感器與醫(yī)學工程、醫(yī)學電子儀器設計、醫(yī)學成像新技術、醫(yī)學儀器概論與標準、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號處理及DSP技術、EDA原理及應用、電磁場與電磁波、通信原理、虛擬儀器技術、光電檢測技術與系統(tǒng)、電磁兼容、生物醫(yī)學光子學、醫(yī)學圖像處理、生命科學導論等。

主要實踐課程有：電路理論實驗、模擬電子技術實驗、數(shù)字電子技術實驗、生物醫(yī)學電子學實驗、生理學實驗、傳感器與醫(yī)學工程實驗、醫(yī)學電子儀器設計實驗、醫(yī)學成像新技術實驗、電工實踐、電子實踐、電子系統(tǒng)設計與工程實踐（1，2）、嵌入式系統(tǒng)設計專題實踐、生物醫(yī)學工程實踐1（偏重醫(yī)學信號檢測原理與方法）、生物醫(yī)學工程實踐2（偏重醫(yī)學電子儀器的開發(fā)與實現(xiàn)）、畢業(yè)實踐、畢業(yè)設計。

本專業(yè)畢業(yè)生可以在培養(yǎng)具有生命科學、醫(yī)學信號檢測理論與方法、醫(yī)學電子儀器設計等方面知識和能力，德智體全面發(fā)展，能在生命科學研究領域、醫(yī)療儀器及器械領域、健康產(chǎn)品領域、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)單位等從事研究、設計、市場、銷售、教學、管理和服務等方面工作，具有醫(yī)學信號檢測及儀器方向的創(chuàng)新型、復合型、應用型人才，適應國家和天津市“十三五”的醫(yī)療儀器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。本專業(yè)學制四年，學生畢業(yè)后可獲得工學學士學位。

生物醫(yī)學工程的發(fā)展前景范文第2篇

關鍵詞：生物醫(yī)學工程；基礎生物學；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）09-0140-02

生物醫(yī)學工程（Biomedical Engineering，BME）是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的新興邊緣學科，其主要是運用工程技術手段，在多層次上研究生物體特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能和其他生命現(xiàn)象，研究用于防病治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置和系統(tǒng)的工程原理的學科。它主要以臨床醫(yī)學為對象，以生物學、化學、物理學、數(shù)學等傳統(tǒng)自然學科為基礎，融電子、機械、化工、計算機信息為一體，對于揭示生命現(xiàn)象、臨床診斷、治療和預防疾病等方面顯示了不可估量的應用前景[1]。自上世紀70年代末以來，國內(nèi)許多綜合或理工科大學、醫(yī)學院校及相關科研機構(gòu)都設立了生物醫(yī)學工程專業(yè)，旨在培養(yǎng)具有各方面能力的復合型人才[2]。我校生物醫(yī)學工程專業(yè)設置在電子信息與電氣工程學部，基礎生物學是其中必修的專業(yè)基礎課程?；A生物醫(yī)學知識的教學是生物醫(yī)學工程專業(yè)教學體系的重要組成部分，通過基礎生物學、醫(yī)學知識的學習，為進一步促進生物醫(yī)學工程不同學科間的交叉融合奠定必要的生物學基礎?；A生物學課程涉及領域?qū)挘w范圍廣，而且隨著生命科學的日益發(fā)展，不斷地涌現(xiàn)出新的理論和技術，給基礎生物學的教學工作帶來了極大的挑戰(zhàn)。[3]因此作者針對在該專業(yè)基礎生物學教學中遇到的實際問題，結(jié)合本學科課程設置的目的，在基礎生物學課程教學中對教學模式的改變進行了大膽的嘗試，在把握課程整體思想、方法的基礎上，引入以研究內(nèi)容為導向的課程設置和以研究課題為基礎的教學方式，使學生有機會參與科研項目研究，在實踐過程中獲得知識。

一、精選教學內(nèi)容，灌輸思維方法

目前國內(nèi)生物醫(yī)學工程學科的發(fā)展仍處于起步階段，不同院校的生物醫(yī)學工程專業(yè)具有不同的研究方向和專業(yè)培養(yǎng)目標，因此對于基礎生物學的教學還沒有統(tǒng)一的教材，這就要求任課教師在教材的選擇上應體現(xiàn)出自身特色。對于工科院校學生而言，由于缺乏基礎生物醫(yī)學相關背景知識，如果按照以往傳統(tǒng)教材內(nèi)容按部就班的授課，很可能導致學生的理解難度增加，降低學生的學習興趣，同時容易造成學生把握不住學習重點，不能對所學知識靈活運用。同時內(nèi)容多與課時少的矛盾相對突出，導致教學效果不佳。因此對于本課程的教材，精心選取國內(nèi)高等教育出版社最新最優(yōu)秀的同類課程教材《基礎生命科學（第2版）》、《生物學導論》等作為主要參考書，基于保持本課程的實用性和先進性為目的，依據(jù)教學內(nèi)容的差異，為學生推薦現(xiàn)代生命科學前沿學科的優(yōu)秀教材，以確保教學內(nèi)容的精煉和完整。同時，考慮到學生的專業(yè)背景，適當刪減基礎生物學教材內(nèi)容，調(diào)整重點、難點，強化學習內(nèi)容的結(jié)構(gòu)層次和邏輯聯(lián)系，注重交叉學科的聯(lián)系滲透，通過不斷引入新的理論和技術來提高學生學習的積極性和主動性。比如在講發(fā)育時，把授課內(nèi)容的側(cè)重點主要放在干細胞與組織工程領域，著重向?qū)W生介紹現(xiàn)代生物技術在該領域的研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景，使學生在學習新理論、新技術的同時，能夠和之前所學的知識融會貫通，從而對生物醫(yī)學工程專業(yè)的發(fā)展有更深層次的理解，為以后更進一步的學習及工作打下良好的基礎。在教學過程中，如何培養(yǎng)學生的學習興趣，變被動的、應付考試的學習，為主動的、探索性的學習是提高教學水平的主要環(huán)節(jié)，因此對于每一門課程，任課教師必須要清楚教學目的，把握課程思想。在授課過程中，教師不僅要教會學生單純的理論知識，更重要的是灌輸思維方法，實現(xiàn)真正的學以致用。同時還要注意講授內(nèi)容的深度與廣度相結(jié)合，緊密跟蹤前沿學科，啟發(fā)學生積極探索的創(chuàng)新思維。

二、改進教學方式，豐富教學方法

基礎生物學以生命基本特征為主線，涵蓋生命活動的各個領域，涉及人口、糧食、環(huán)境、資源、健康等諸多社會問題，與我們的日常生活密切相關。因此，如何將學生的綜合素質(zhì)培養(yǎng)融入到課程教學中，激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生的歷史責任感，是我們一直在探索的一個問題。在理論教學中，我們主要采取精講、略講和自學相結(jié)合的原則，以提高教學效率，提高學生分析問題、解決問題的能力。同時在采用現(xiàn)代多媒體教學的基礎上，不斷探索教學方式的改進與完善，促進師生互動，調(diào)動學生自主學習的積極性、主動性和創(chuàng)造性，從而為學生進一步獲取更專業(yè)的知識打下堅實的基礎。

生物醫(yī)學工程的發(fā)展前景范文第3篇

學醫(yī)建議不要選什么專業(yè)

1、生物醫(yī)學

首先，各位要注意生物醫(yī)學專業(yè)和生物醫(yī)學工程專業(yè)并不相同，前者是正兒八經(jīng)的醫(yī)學類專業(yè)，而后者則是工科專業(yè)，且屬于基礎醫(yī)學類。同時，該專業(yè)就業(yè)前景并不是很好，畢業(yè)后想成為醫(yī)生較難，大多數(shù)畢業(yè)生更適合科研工作。因此，如果學歷不高，就業(yè)形勢是比較嚴峻的，學生至少要有博士學歷，才有相對多的選擇，如科研、高校教師等。

2、藥學

目前很多人都認為藥學專業(yè)是一個“坑”，因為雖然是醫(yī)學專業(yè)，但基本是做不了醫(yī)生的。該專業(yè)本科畢業(yè)后多數(shù)人都會選擇醫(yī)藥代表這種工作，而研究生專業(yè)方向更多，但大多畢業(yè)后也都是從事科研、學術類工作，學歷要求高前景也很一般。

3、醫(yī)學技術類

醫(yī)學技術類是醫(yī)學專業(yè)中的一大類，包括醫(yī)學檢驗技術、醫(yī)學影像技術、眼視光學等等，其中經(jīng)常被家長、考生與口腔醫(yī)學混淆的莫過于——口腔醫(yī)學技術。不過雖然只是多了兩個字，但卻大不一樣。前者是當下最熱門的學醫(yī)專業(yè)之一，而后者則是相對冷門的醫(yī)學專業(yè)。從醫(yī)學技術類專業(yè)畢業(yè)后，即使能進入醫(yī)院工作，但想要成為醫(yī)生同樣很難，更多的人只能去到一些工廠，做一些技師工作。

學醫(yī)選什么專業(yè)好

1.臨床醫(yī)學

臨床醫(yī)學顧名思義就是在病房床邊的醫(yī)學，它其實是一個廣泛的概念，像內(nèi)外婦兒等多個學科都在臨床醫(yī)學的范疇內(nèi)。可以說，大致上除了基礎醫(yī)學、影像醫(yī)學、檢驗醫(yī)學等之外，在醫(yī)院直接給病人看病的都屬于臨床醫(yī)學。

任何事情都有兩面性的，只要自己能夠堅守本心，真心踏實的喜歡自己報考的專業(yè)，對自己所做的行業(yè)負責任，報考這個專業(yè)未來不僅受人尊敬，而且發(fā)展前景也不錯。

2.口腔醫(yī)學

因為近些年來人們生活條件越來越好，就醫(yī)也不僅僅只是局限于一些比較重和急的病癥。人們更加重視身體全面健康的理念，因此口腔醫(yī)學逐漸發(fā)展了起來。所以說這可以說是一個新興的醫(yī)學專業(yè)，具有良好的市場潛力。

生物醫(yī)學工程的發(fā)展前景范文第4篇

【關鍵詞】 多孔磷酸鈣陶瓷; 骨水泥; 微孔; 生物相容性

Preparation and Characteration of Porous Calcium Phosphate Bioactive Material for Bone Tissue Engineering

【Abstract】 Objective To prepare the adaptive porous calcium phosphate bioactive material. Methods The hydroxyapatite/tricalcium phosphate biphasic powder was synthesized by the wet coprecipitation method. Then polymer sponge immersion method and appropriate progeny were used to prepare porous calcium phosphate (CaP) .The morphology and structure of CaP ceramics and CPC were observed by scanning electronic microscopy (SEM).Their phase composition were analyzed by Xray diffraction(XRD). Results The porosities of CaP ceramics and CPC were 72% and 67% respectively. Their pore sizes were 200 to 280 μm. The results of XRD showed that CaP ceramics composed of HA and βTcp， CPC composed of HA， βTCP. Conclusion The preparation by the experiment has appropriate pore size and porosity and excellent biocompatibility which are suitable to the bone ingrowth.

【Key words】 porous calcium phosphate (CaP) ceramics; cement; micropore; biocompatibility

1 前 言

磷酸鈣生物材料由于具有與自然骨組織相似的無機成分，因此表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性，植入體內(nèi)后能夠與骨組織形成骨鍵合，被稱為生物或材料，并已經(jīng)成功地被應用于臨床骨缺損的修復和填充［1］。但是，臨床常常會遇到病理情況下的骨缺損，如骨質(zhì)疏松導致的骨缺損，患者的骨密度低，骨修復能力差；或者大體積的骨缺損。由于無機的磷酸鈣生物材料缺乏生長因子、蛋白質(zhì)等，引導新骨長入磷酸鈣生物材料的能力有限，上述原因常常導致臨床不愈合或延遲愈合。因此，有研究提出通過體外培養(yǎng)細胞或在磷酸鈣生物材料中添加一定的生物因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白［2］（BMP），轉(zhuǎn)移生長因子［3］（TGFβ）等，或者在生物材料體外培養(yǎng)細胞，通過添加生長因子或細胞賦予生物材料誘導組織再生的能力［4］ ，有巨大的發(fā)展前景。因此，如何制備模仿自然骨組織的孔隙結(jié)構(gòu)，尤其是適合細胞長入的孔隙結(jié)構(gòu)，包括適當?shù)目紫冻叽纭⒁约翱紫兜呢炌ㄐ缘?，是當前骨組織工程研究的熱點［5］。

2 材料制備和方法

2.1 雙相磷酸鈣粉末合成

本研究采用Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4作為起始原料濕法合成混合均勻的羥基磷灰石（hydroxyapatite， HA）/磷酸三鈣(Tricalcium Phosphate， TCP)。通過控制反應液中的pH值和Ca/P原子比可以制備不同HA/βTCP比例的共沉淀粉體?；瘜W反應方程式如下：

Ca(NO3)2+(NH4)2HPO4+NH4OH Ca5(OH)(PO4)3+ Ca3(PO4)2＋NH4NO3（式－1）

經(jīng)老化，將沉淀過濾并用蒸餾水反復清洗至pH 7，烘干，球磨機研磨成粉末備用。

2.2 磷酸鈣多孔支架的制備

磷酸鈣陶瓷多孔支架材料采用有機泡沫浸漿法，將上述合成的磷酸鈣粉料加入蒸餾水調(diào)制成磷酸鈣漿料，浸漬有機泡沫，干燥，然后經(jīng)過1 250℃的高溫燒結(jié)，去除有機泡沫，即可制備多孔磷酸鈣陶瓷。

根據(jù)文獻［6］，多孔磷酸鈣骨水泥粉末由αTCP（αCa3(PO4)2）、DCPD（CaHPO4.2H2O）、HA（Ca5(PO4)3OH）、CaCO3按58∶25∶8.5∶8.5的質(zhì)量比混合而成。采用NaCl顆粒作為致孔劑，致孔劑占70 wt ％，其中60％的致孔劑的粒徑小于200 μm，剩下的40％分布在200～450 μm之間。采用磷酸緩沖液作為液相，將粉相和液相混合后，磷酸鈣骨水泥發(fā)生固化。在蒸餾水中將易溶造孔劑溶解，即形成多孔磷酸鈣骨水泥。

2.3 磷酸鈣多孔組織工程多孔材料的表征

2.3.1 孔隙率的測定 本研究采用直接稱重體積計算法測定多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率。先切取形狀規(guī)則且大小合適的多孔材料樣品，注意切割試樣時盡量不要使材料的原始孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，且試樣形狀應便于測量和進行體積計算。利用天平稱出試樣質(zhì)量，利用游標卡尺進行樣品的尺寸測量，并計算其體積，根據(jù)公式得出孔率［7，8］。

本實驗中制備的骨水泥樣品，每個質(zhì)量都為1g。凝固后形狀為圓柱狀，測得直徑為15 mm，高3 mm.本實驗采用的NaCl的密度為2.16 g/cm3.

2.3.2 形貌觀察 采用掃描電鏡觀察了組織工程多孔支架材料的高倍形貌。分別取兩種多孔磷酸鈣生物材料，鍍金，利用掃描電鏡（FEI，Quta 200）觀察多孔磷酸鈣生物材料的孔隙結(jié)構(gòu)和形貌。

2.3.3 成分分析 采用X射線衍射測定兩種組織工程支架材料的相組成，測試條件采用X射線衍射儀（Philip，Xpert）對樣品粉末進行分析，選擇銅靶在35 mA、45 kV的測試條件［9］。

3 結(jié)果

3.1 磷酸鈣多孔材料的孔隙率

多孔材料的孔率（又稱孔隙率或孔隙度），是指多孔體中孔隙所占體積與多孔體總體積之比，一般以百分數(shù)來表示，該指標是多孔材料中的最基本的參數(shù)之一，也是決定多孔材料的其它性能的關鍵因素。多孔材料的孔隙包括貫通孔、半通孔和閉合孔3種，這3種孔率的總和就是總孔率［10］。

本研究所制備多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率約為72％；多孔磷酸鈣骨水泥的孔隙率約為67％.

3.2 形貌觀察

采用掃描電鏡觀察了多孔磷酸鈣陶瓷和磷酸鈣骨水泥的形貌，如圖2所示。從圖中可以觀察到，在兩種多孔支架材料大孔的孔壁上均有大量孔徑在幾個至數(shù)十微米的微孔，尤其是磷酸鈣多孔陶瓷。

3.3 成分分析

X射線衍射結(jié)果如圖3所示。從圖中可分析磷酸鈣陶瓷中主要相成分為羥基磷灰石（HA），此外還含有少量的磷酸三鈣（βTCP）。磷酸鈣骨水泥粉末主要為磷酸三鈣，其中主要包括β相的磷酸三鈣（βTCP）和少量的β相磷酸三鈣（βTCP）。磷酸鈣粉相和液相混合固化后，主要成分為HA、βTCP和βTCP，經(jīng)過蒸餾水的浸泡后，其中的βTCP、βTCP的含量下降，尤其是βTCP的衍射峰基本消失，而HA的含量明顯增加［11］。

磷酸鈣骨水泥能夠自行硬化并轉(zhuǎn)化為羥基磷灰石的原理基于不同磷酸鈣鹽在水中的溶解度的差異。由于在pH 4.2～11范圍內(nèi)，羥基磷灰石在水中的溶解度是最小的，因而在熱力學上是最穩(wěn)定的。其它磷酸鈣鹽在水中會向HA轉(zhuǎn)化，因此，本實驗制備的磷酸鈣骨水泥隨著固化以及在蒸餾水中浸泡后，HA的含量明顯增加，而磷酸鈣骨水泥粉相中的αTCP等，溶解或轉(zhuǎn)化成HA。雖然自然骨中無機相主要為HA，但也有少量的TCP，因此HA、αTCP和βTCP三種磷酸鈣鹽均具有優(yōu)良的生物相容性，已成功地被應用于臨床［12］。

4 討論

通過體外培養(yǎng)細胞或在磷酸鈣生物材料中添加一定的生物因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP），轉(zhuǎn)移生長因子（TGFβ）等，或者在生物材料體外培養(yǎng)細胞，通過添加生長因子或細胞賦予生物材料誘導組織再生的能力，這種在體外構(gòu)建組織的方法被稱為“組織工程”，是目前研究的方向［13］。根據(jù)ASTM標準其定義為：“在體內(nèi)和體外應用科學原理和方法構(gòu)建組織工程醫(yī)療產(chǎn)品，用于醫(yī)學診斷和治療。各種原理和技術是工程學和生物醫(yī)學基本的實踐和方法，例如：制造傳統(tǒng)醫(yī)療器械和生物制品的細胞、基因，或藥物治療，胚胎學或其他形式的發(fā)育學和生物學，外科修復方法和技術等。組織工程也可用于生產(chǎn)非人體用產(chǎn)品?！?，根據(jù)ISO標準，其定義為：“指制造一類醫(yī)療產(chǎn)品的技術和工藝，這類醫(yī)療產(chǎn)品中活組織或細胞應能修復、改善或再生受者細胞、組織和器官和/或其結(jié)果和功能”。

組織工程的三大要素分別為：細胞、細胞生長因子和細胞載體材料。由于分離的細胞自身不能形成組織，它們需要特殊的環(huán)境，通常包括細胞生長臨時的支架材料。這種三維支架材料常常模擬其自然對應物——體內(nèi)的細胞外基質(zhì)，既起物理支架的作用，又是細胞在體外培養(yǎng)和后期植入的粘附物質(zhì)。運用于骨組織工程的支架材料主要有無機材料和生物可吸收高分子材料或它們的復合物，無機材料主要包括羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）、磷酸三鈣（Tricalcium phosphate， TCP）以及它們組成的雙相磷酸鈣材料等［14］。但如何制備模仿自然骨組織的孔隙結(jié)構(gòu)，尤其是適合細胞長入的孔隙結(jié)構(gòu)，包括適當?shù)目紫冻叽?、以及孔隙的貫通性等，是當前骨組織工程研究的難點和熱點。

貫穿式多孔結(jié)構(gòu)有利于組織液的滲入，使組織液能夠進入材料內(nèi)部，材料與組織液接觸面積增加，有利于材料的生物降解［15］。為了適應新生骨組織長入材料的要求，微孔的最小孔徑必須大于100μm，此時，骨細胞可以在孔內(nèi)生長，有利于材料的血管彼此連通，以保證長入材料深部的組織有營養(yǎng)供給，同時種植體可以起到支架作用［16］。

作者采用有機泡沫浸漬法和加入致孔劑的方法，制備出多孔磷酸鈣陶瓷和磷酸鈣骨水泥，通過控制有機泡沫的孔隙率和孔隙結(jié)構(gòu)，以及致孔劑的加入量和尺寸，有效控制多孔磷酸鈣陶瓷和骨水泥中的孔隙率和孔隙尺寸，并分別采用掃描電鏡、X射線研究分析其表面形貌和孔隙結(jié)構(gòu)，測定磷酸鈣陶瓷和骨水泥的孔隙率，以及相成分，證實其有利于細胞和細胞生長因子在體外構(gòu)建組織，是具有適合新骨長入的孔隙率、孔隙尺寸和結(jié)構(gòu)的多孔磷酸鈣組織工程支架材料。

【參考文獻】

［1］ Bohner. M. Calcium Orthophosphates in Medicine: from Ceramics to Calcium Phosphate Cements ［J］. Injury ， Int. J. Care Injured， 2000， 31: 3747.

［2］ Livingston T. In Vivo Evaluation of a Bioactive Scaffold for Bone Tissue Engineering ［J］. J Biomed Mater Res， 2002， 62: 113.

［3］ Barralet. Preparation of Macroporous Calcium Phosphate Cement Tissue Engineering Scaffold ［J］. Biomaterials， 2002， 23(15): 3 0633 072.

［4］ Miao X. Porous Calcium Phosphate Ceramics Prepared by Coating Polyurethane Foams with Calcium Phosphate Cements ［J］. Materials Letters， 2004， 58: 397402.

［5］ 呂效杰，南欣榮. 磷酸鈣陶瓷在骨組織工程中的應用［J］. 山西醫(yī)科大學學報 ， 2006， (01): 108109.

［6］ 鄭曉輝，陳希平，陳希哲，等. 組織工程材料大鼠顱骨缺損修復過程中的磨片三色染色觀察［J］. 實用口腔醫(yī)學雜志 ， 2005， (02): 307308.

［7］ 田三德， 張 宏， 楊 輝. 我國成骨細胞研究、應用現(xiàn)狀和發(fā)展前景［J］. 陜西科技大學學報 ， 2005， (01): 201.

［8］ 王永剛，裴國獻. 周圍神經(jīng)及骨代謝與組織工程骨的構(gòu)建［J］. 中華創(chuàng)傷骨科雜志 ， 2005， (07): 400402.

［9］ 孟祥喜，于長穎， 張旗濤. 組織工程骨預制及其血管化的研究進展［J］. 國際生物醫(yī)學工程雜志 ， 2005， (06): 561.

［10］ 孟祥喜，于長穎，崔清波. 組織工程骨預制及其骨缺損修復作用的研究［J］. 哈爾濱醫(yī)科大學學報 ， 2004， (06): 397402.

［11］ 李裕標，楊志明. 生物衍生骨在骨組織工程研究中的應用［J］. 國外醫(yī)學， 生物醫(yī)學工程分冊 ， 2003， (03): 219221.

［12］ 莫湘濤. 骨組織工程支架材料的降解和生物力學特性［J］. 醫(yī)用生物力學 ， 2004， (01): 300302

［13］ 鄭小龍，張西正，李瑞欣. 骨科可吸收材料的降解和生物力學性能研究進展［J］. 生物醫(yī)學工程與臨床 ， 2006， (01): 303304.

［14］ 于 燕， 顏 虹， 胡森科，等. 納米材料的安全性評價［J］. 中國臨床康復 ， 2006， (01): 397402.

生物醫(yī)學工程的發(fā)展前景范文第5篇

【關鍵詞】植入式；無線；通信

1.引言

植入式裝置是一種埋置在生物體或人體內(nèi)的電子設備，用來代替或補償人體器官的功能，或進行人體內(nèi)部各種生理信息的檢測[9]。隨著微電子技術和信號處理技術的飛速發(fā)展，植入式電子裝置在臨床醫(yī)學中得到越來越廣泛的應用。

為了確保植入式裝置功能的發(fā)揮和診療信息的可靠，要求體外控制裝置和體內(nèi)功能裝置之間有可靠的數(shù)據(jù)交換。無線通信則是傳輸體內(nèi)、體外數(shù)據(jù)的關鍵技術，隨著電子技術的發(fā)展無線通信的方式也越來越多，本文將對幾種常用于醫(yī)用植入式通信的方法進行比較，通過比較得出一種最可靠、最簡單、最實用的醫(yī)用植入式通信方式。

2.植入式裝置的研究現(xiàn)狀

植入式電子裝置是一種用來測量生命體內(nèi)生理生化參數(shù)的長期變化，診斷、治療某些疾病，也可用來代替功能已喪失的器官的埋置在生物體或人體內(nèi)的電子設備。由于其在臨床應用上表現(xiàn)出很大的作用，植入式裝置已成為臨床上很多疾病治療的首選方案。植入式裝置主要有以下優(yōu)點：

(1)可保證在生物體自然條件對體內(nèi)的各生理參數(shù)進行實時監(jiān)測；

(2)采用植入式測量裝置后，可以大大降低體外對其產(chǎn)生的干擾，因此可得到更加精確的數(shù)據(jù)；

(3)可以用來治療某些神經(jīng)系統(tǒng)疾病，比如癲癇、癱瘓等；

(4)用來代替某些器官的功能，比如腎臟、四肢、耳蝸等[1]。

植入式電子裝置主要包括：植入式刺激器，如植入式心臟起搏器與除顫器；植入式測量系統(tǒng)，如膠囊式內(nèi)窺鏡；植入式藥療裝置；植入式人工器官及輔助裝置，如人工心臟[1]。

植入式人工心臟起搏器是一種很精巧的、可靠程度很高的電脈沖刺激器，是應用一定型式的起搏脈沖發(fā)生器，與特制的導線（即：起搏導管電極）連接，和起搏電極發(fā)送電脈沖刺激心臟，使激動不能或傳導不好的心臟應激而起搏的植入式電子裝置。

人工心臟起搏器是人工制成的一種精密儀器。它能按一定形式的人工脈沖電流刺激心臟，使心臟產(chǎn)生有節(jié)律地收縮，不斷泵出血液以供應人體的需要。人工心臟起搏器可以隨時監(jiān)測患者心臟工作的情況，一旦出現(xiàn)異常情況，它可以“領導”心臟進行有規(guī)律地跳動，從而幫助患者免除各種心臟疾?。ㄐ膭舆^緩、停搏等）導致的心悸、胸悶、頭暈甚至猝死等病癥。

3.幾種常用的醫(yī)用植入式無線通信方式

3.1 電磁耦合方式

植入式裝置中，數(shù)據(jù)交換可以通過電磁耦合實現(xiàn)，一對共振于射頻段的線圈成為體內(nèi)、體外數(shù)據(jù)交換的通道。電磁耦合方式有很多種包括：脈沖位置調(diào)制(PPM)的電磁耦合，幅度鍵控調(diào)制(ASK)系統(tǒng)等。目前使用普遍的是脈沖位置調(diào)制（PPM），它是一種經(jīng)皮無線通信方式，基于諧振電磁耦合理論，設計體外程控器線圈和體內(nèi)醫(yī)療儀器線圈，這樣可以提升通信效果的可靠性，通過位置容差試驗表明脈沖位置調(diào)制（PPM）通信系統(tǒng)具有抗線圈失配能力強的特點，通過對通信距離和耦合系數(shù)、位置容差和諧振頻率的關系進行了實驗分析，實驗結(jié)果表明，體內(nèi)PPM通信系統(tǒng)平均功耗僅為99ttW，約為常用幅度鍵控調(diào)制(ASK)系統(tǒng)的1/300。因此脈沖位置調(diào)制（PPM）具有低功耗，傳輸可靠性高的優(yōu)點。但由于PPM調(diào)制方式用于植入式醫(yī)療儀器設計通信距離為4cm，受設計限制現(xiàn)在未能實現(xiàn)復雜模式、多參數(shù)、大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)傳輸。

電磁耦合方式在設計線圈中要考慮到電路的傳輸效率、電路的易于實現(xiàn)[2]Donaldson NN等[3]首先對電磁耦合的數(shù)據(jù)交換應用進行了理論分析。他們以兩個空心線圈組成的諧振電路為模型，對空心線圈組成的應用于經(jīng)皮耦合的諧振電路的各項性能指標進行了理論分析，Donaldson NN的理論成為以后眾多植入式裝置設計時的理論基礎[2]。

然而，隨著臨床應用范圍的擴大對植入的深度、遙測的距離提出了新的要求。為了解決這些問題，Troyk PR[5]等人提出了E類功率放大器的理論和設計方案：發(fā)射端使用一種E類功率放大器來驅(qū)動發(fā)射線圈，可以實現(xiàn)較低的耦合系數(shù)時較高的傳輸效率。為了提高體內(nèi)植入部分發(fā)射端的發(fā)射距離，Hemics Z[6]也把E類功率放大器應用于該部分的發(fā)射端。耦合線圈兩端也可能會存在由頻率或線圈負載的變化引起的頻率失配，這會減弱信息和能量的傳輸效率或產(chǎn)生對發(fā)射端的損害。Zieia B[8]提出了在體外部分的發(fā)射端使用具有反饋環(huán)的E類功放電路，解決了以上問題。

無論是Donaldson NN的理論分析，還是TroykPR的實踐設計，都以空心線圈作為信息傳輸?shù)奈锢砘A[2]。

3.2 近紅外線通信方式

紅外通訊技術利用紅外線來傳遞數(shù)據(jù)，是無線通訊技術的一種。采用紅外線通信的方法也是植入式裝置完成體內(nèi)體外通信的一種方式。它的特點是不需要實體連線，簡單易用且實現(xiàn)成本較。但是由于紅外線的直射特性，紅外信號通過皮膚會產(chǎn)生衰減，而且使用這種通信方式要求接收電路必須比較嚴格地與發(fā)射器件對準，而在人體某些部位對準不容易做到，例如腹部，這時信號傳輸?shù)目煽啃跃痛蟠笙陆怠Ｒ虼?，采用近紅外線通信方式存在著許多的問題。

3.3 射頻識別（RFID）方式

射頻識別即RFID（Radio Frequency IDentification）技術是一種新興的自動識別技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻識別主要包括：標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標簽信息的設備，可設計為手持式或固定式；天線(Antenna)：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。

射頻識別技術的應用范圍十分廣泛，它最典型的應用就是無線IC卡。無線IC卡系統(tǒng)由一個讀卡器(PCD)和IC卡（PICC)構(gòu)成，它們利用射頻方式進行非接觸雙向通信。射頻識別技術應用于植入式裝置時，PICC相當于“植入體”，而PCD則相當于“體外部分”。因此，可以利用RFID技術實現(xiàn)醫(yī)用植入裝置的通信[11]。

射頻識別通信方式按照按信號的變換方式可以分為模擬式和數(shù)字式兩類。模擬式是將被測的生理參數(shù)變換成模擬(連續(xù))信號進行傳輸?shù)倪b控體制。數(shù)字式是將被測理參數(shù)最終變換成數(shù)字(離散)信號進行傳送的遙控體制。由于后者有較強的抗干擾能力，傳輸精度高，容量大而且可直接與計算機接口，因此植入式電子系統(tǒng)中常采用數(shù)字式的通信方法。植入式裝置現(xiàn)在應用的數(shù)字式的射頻識別通信方式有很多種比如：目前提出的一種基于NRF24L01無線傳輸系統(tǒng)應用比較多。它主要是通過NRF24L01芯片與單片機連接實現(xiàn)無線通信，可以在多種工作模式下進行通信，具有低功耗，工作穩(wěn)定，可靠性高等優(yōu)點。

采用射頻識別的方法的特點是：以往的醫(yī)用植入裝置的設計往往采用專用集成電路，因而具有較高的成本和較長的研發(fā)周期。而RFID技術成熟、應用廣泛、器件豐富，將RFID技術應用于醫(yī)用植入裝置，可以大大降低成本和研發(fā)周期，而且射頻識別技術傳輸?shù)目煽啃愿遊11]。但射頻磁感應的方法可能會對外界產(chǎn)生干擾，或是被外界磁場干擾，而且射頻磁感應的方法難于實現(xiàn)高速的大容量的信號傳輸。

射頻識別技術是一種成熟的技術，但是其應用于醫(yī)用植入式裝置時間并不久，相對來說也是一項新的技術，在很多方面都有很大的發(fā)展空間，以后在臨床上還有更加廣泛的應用空間，具有很大的應用價值。

4.小結(jié)

極短距離的電磁耦合作為一種發(fā)展較成熟的技術是植入式醫(yī)療設備經(jīng)常采用的通信方式，從Donaldson NN等人對共振線圈在射頻數(shù)據(jù)交換中的應用進行了理論分析到Troyk PR等人提出了E類功率放大器的理論和設計方案，還有Hemics Z、Zieia B等人的進一步的研究。他們都是以空心線圈作為信息傳輸?shù)奈锢砘A。這就要求在編程器和醫(yī)療設備之間進行緊耦合，通常數(shù)據(jù)傳輸率低于50kbps。

紅外線通訊方式是發(fā)展最成熟的無線通信技術，在各個領域都有比較廣泛的應用。也比較早的運用于植入式裝置的無線通信簡單易用且使用成本低，但是由于其受到障礙物時易衰減這樣它的傳輸可靠性就大大地降低，不能很好的滿足于目前植入式裝置的要求。

射頻識別技術作為一種新型的技術，目前正處于發(fā)展階段，慢慢的走向成熟，有很多的研究價值和發(fā)展空間。它作為醫(yī)用植入式裝置的通信方式也是一種新的運用。目前已有很多的醫(yī)用植入式裝置在使用射頻識別技術，取得了很好的效果，它的發(fā)展前景十分的誘人。

對于醫(yī)用的植入式裝置其要求微功耗，微型化，體內(nèi)體外信息和數(shù)據(jù)的傳輸效率好可靠性高，電磁耦合方式可靠性差，紅外線技術干擾大，而射頻識別技術則可以滿足其要求，而且目前射頻設別的技術其設計方法越來越多，能夠更加滿足醫(yī)用植入式裝置的各種設計要求。射頻技術是目前植入式裝置體內(nèi)體外通信方式的一個發(fā)展趨勢。

參考文獻

[1]武文君.植入式電子裝置經(jīng)皮感應充電系統(tǒng)設計[D]天津大學,2006.

[2]曹妮妮,金捷,孫衛(wèi)新.植入式裝置與體外程控裝置數(shù)據(jù)交換技術的進展[J].國外醫(yī)學生物醫(yī)學工程分冊,2002, 25(4):156-160.

[3]Donaldson NN,Perklins TA.Analysis of resonant coupled coils in the design of redio frenquecy transcrtaneous links[J].Med Biol Eng Comput,1983,12:612-627.

[4]王鋒,金捷.用于植入式裝置的遙測系統(tǒng)設計[J].電子技術應用,2003,11:46-47.

[5]Troyk PR,Schwan MA.Class E driver for transcutaneous power and data link for implanted electronic device[J].Med Biol Eng Comput,1992,30:69-75.

[6]Hamici Z,Itti R,Champier J.A high-efficeiency powerand data transmission system for biomedical impanted electronic devices[J].Meas Scie Technol,1996,7:192-201.

[7]王文興,顏國正,熊祥.一種微型低功耗生物遙測雙向射頻通訊系統(tǒng)[J].北京生物醫(yī)學工程,2004,23(5):91-93.

[8]Ziaie B,MarkD,Anthony N,et al.A single-channel implantable microstimulator for functional neuomuscular stimulation[J].IEEE Trans BME,1997,44(10):909-910.

[9]孫亞輝.植入式裝置與體外程控裝置雙向傳輸技術的研究[D].復旦大學,2004.

[10]王偉明,馬伯志,郝紅偉.用于植入式醫(yī)療儀器的無線通信系統(tǒng)研究[J].中國生物醫(yī)學工程學報,2009,28(3):408-414.

[11].

[12]王一楓,朱澤碌,鄔小玫.心臟起搏器程控與遙測系統(tǒng)的研究[J].生物醫(yī)學T程學進展,2011,32(1):1-5.

[13]馮正權(quán).植入式神經(jīng)肌肉電刺激器的電路研究[D].重慶大學,2007.