标题：临床工程
简介
生物医学工程学研究导致了如X射线计算机断层扫描（XCT）、磁共振成像(MRI)、超声成像、病人监护和生化分析等大量新型临床诊断与监护技术、设备的出现和普及；种类繁多的激光和电磁治疗设备提供了新的治疗和外科手术的手段，并推动了家庭保健的开展；人工心脏起搏器和人工心脏瓣膜正在挽救和维持着世界数百万心脏病患者的生命；人工肾等血液净化技术维持着数十万肾功能衰竭病人的正常生活；人工晶体、人工关节和功能性假体等已广泛用于伤残人的康复和功能辅助；生物力学的研究加深了对严重危害人类健康的动脉血管硬化和血栓形成机理的认识，为心、脑血管疾病的防治和人工心脏瓣膜、人工血管等人工器官的设计提供了依据；计算机和信息技术在医学和临床上的扩大应用，正在从根本上改变着医院的面貌。我国科学家还将现代工程方法与中医相结合，进行了中医四诊客观化、中医专家系统和中医经络的初步研究，为中国传统医学的新发展注入了活力。现代医学的进步是和生物医学工程学的发展分不开的。
同时，生物医学工程学是医疗保健性产业的重要基础和动力，医疗器械和医药工业同生物医学工程学的研究与应用有着最直接的联系，它所带动的产业在国民经济中占有重要地位，例如，美国每年生物医学工程学带动的产业就达数百亿美元。各国在生物医学工程研究方面的投入，随着生活水平的提高而逐年增加。这门学科面临着众多的新课题，许多成果又有着极好的产业化前景，因此生物医学工程学被称为朝阳学科。
中兴DR体检车
本次展示了2种车型：12米车和6米车。12米车为综合体检车，车上设置7个检查项目，有X线检查、B超、妇科、身高/体重、听力、视力/眼底、生化检验；6米车是单纯国产数字化X线体检车，对现场观众开放实时检查。检查的同时可以把采集的图像通过宽带或ADSL发送到远程会诊中心，由专家进行诊断后将结果发回。
脑控电话
本项互动演示了如何通过脑电波，拨出一个电话号码。参展观众提供一个自己的手机号，操作者通过注视一个虚拟键盘上的数字，不需要任何肢体动作，就可以用思维拨响观众的这个手机。
清华大学生物医学工程系的这项研究在国际学术界被称为“脑－机接口（Brain-Computer Interface）”。此项技术通过实时记录的人脑的脑电波，在一定程度上解读人的简单思维，并将其翻译成控制命令，来实现对计算机、家用电器、机器人等设备的控制。这项研究最初的想法是帮助那些丧失了运动能力但大脑功能正常的残疾人，让他们通过这样的系统用自己的思维直接操控轮椅、假肢，甚至使用计算机。
Clinical Engineering 研究
[1]International Journal of Medical Physics, Clinical Engineering and Radiation Oncology publishes original research and clinical articles relevant to medical physics, clinical/biomedical engineering and radiation oncology. It provides an international forum for research, reviews, education and training on the following topics:
美国科研出版社发行的临床工程医学物理和放射肿瘤学国际杂志。主要研究和临床的医学物理学，临床/生物医学工程和放射肿瘤学有关的问题。为研究，教育和培训提供了一个国际论坛和研究平台，包括以下研究领域：
Biomedical optics  临床工程
Clinical trials, outcomes research 
Diagnostic physics and its applications 
Education and training in medical physics, 
clinical/biomedical engineering, and radiation oncology 
genetics, and tissue engineering 
Hadron-therapy 
Measuring systems, digital signal processing, and medical instrumentation. 
Medical imaging 
Molecular imaging 
New technologies development and applications 
Nuclear medicine 
Professional issues in medical physics,
clinical/biomedical engineering, and radiation oncology 
Radiation detection, protection, shielding, and radiation response 
Radiation dosimetry and metrology 
Radiobiology 
Radiotherapy physics and its applications 
Therapies (non-ionising radiation) 
双眼竞争
本项互动演示了基于PC机的双眼竞争测试平台利用“双眼竞争”这一正常的视生理现象来评价大脑信息处理的速度。此次演示活动中，测试结果有效地反映了不同年龄段受试者在竞争速率上的差异。
双眼竞争是给观察者双眼呈现不同图像，观察者看到两个输入图像交替出现的现象。其测试系统的主要功能是记录实验过程中双眼交替占优的过程，对交替占优的时间段给出分布图，并通过计算竞争速率等参数对双眼竞争情况给出评价。双眼竞争的评测参数可以反映受试者意识状态或老年痴呆患者痴呆程度；并可作为诊断和评价双相性精神障碍（俗称躁郁症）等疾病病情的辅助手段。双眼竞争中知觉体验的交替速率可能反映了人的清醒程度。
中国完成首例转人类基因动物器官移植手术 
中国首例转人类基因动物器官移植手术昨日武汉同济医院成功完成。 　 
在该医院实验室里，一只刚刚完成心脏移植手术的猕猴活蹦乱跳，它的体内跳动的是中国第一颗携带人类基因的猪心脏。心电检查显示，一切正常。 　 
研究人员称，这将可能给人类带来福音。据了解，器官供体缺乏一直是困扰器官移植界的世界性难题。动物器官移植人体后往往发生排斥作用，若将人体基因转移到动物体内再进行移植，则可能大大减轻这种排斥。 　 
世界上首例转基因技术的移植成功于四年前。武汉同济医院等单位自一九九六年即开始了此项研究，先后完成了转基因的构建、移植等一系列难题。 　 
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我国人工器官领域新进展
发布时间：07-11-15 
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随着植入医学与替代医学的发展作为替代和部分替代人体病损器官、器件和组织以及辅助器官功能的人工器官，已经成为二十世纪医学进展的标志性成就之一。近年来，临床对其需求量迅速增长。美国食品与药品管理局预测未来十年生物医学工程产业39项新产品中，涉及人体器官、器件和组织替代的人工器官产品几乎占50%。目前已有超过50个品种的人工器官产品用于临床。从天灵盖到脚趾骨、从人体的内脏到皮肤、从血液到五官，除了脑及部分内分泌器官外，几乎都有了替代的人工器官，其产值约占全球生物医学工程产业的15%。由于源于人体的同种移植来源有限，同时器官移植尚需解决免疫问题，以至于即使象美国这样的发达国家，还利用世界资源，也仅有不足20%器官、器件和组织缺损的患者得到及时治疗。因此，人工器官包括近年发展起来的组织工程产品是未来发展的必然趋势。经过近五十年的努力，我国人工器官领域取得了长足的进步，除大脑外，对人体各系统器官都在进行人工器官的研究，国际上最新的人工器官产品在我国都有临床应用，一大批拥有自己自主知识产权的人工器官产品实现了产业化并在临床推广应用。
人工心脏辅助装置的研究
目前终末期心衰患者的最有效治疗手段仍然是心脏—自然或人工心脏移植。由于存在供体缺乏、供体保存、免疫排异和社会伦理认识等方面的问题，自然心脏移植很难满足临床需要，发展人工心脏辅助装置（Artificial Heart Assistant Device,AHAD)已成为解决这些问题的主要方法。
自93年始，首都医科大学附属安贞医院课题组蔺嫦燕等以国际90年代才逐渐开展的电动植入式AHAD为研究起点，先后系统地研制了植入离心式、磁耦合轴流式、螺旋式和机电一体式AHAD。在研制过程中，采用相同直径但叶片数不同的叶轮设计解决了左、右心同时辅助的要求。螺旋式叶片的构思成型对降低血液破坏起到明显效果。陶瓷轴承的应用在延长血泵的使用寿命方面起到非常重要的作用。
体外试验结果显示：机电一体式AHAD的动力学输出完全可以满足心脏辅助需求，同时轴流式心脏辅助装置在压力变化较大范围内能保持较稳定的流量输出，且它具有更好的散热性能更适合做辅助用心脏辅助装置。在体动物试验结果证明：这种AHAD的平均辅助流量>3L/min满足了心衰动物的辅助需求。实验动物的动力学输出实验数据显示：它对心衰动物有明显的辅助功能。心肌耗氧数据证实、它还能通过减少自然心脏做功使衰竭心脏逐渐恢复。心肌组织光镜、电镜检查结果也证实了它对心脏功能的辅助功能。系统的血液相容性研究发现：由于螺旋式AHAD具有特殊的叶片形状和较小的血液接触面积，经优化设计的流场对血液的破坏较其他类血泵明显减轻。实验还发现螺旋式AHAD的泵壳与螺旋叶轮之间垂直距离的大小对红血球破坏有较大影响。该研究组还采用纳米碳复合材料涂覆技术降低了血泵表面血小板的吸附和溶血。这个研究组正为发展具有我国特色、拥有自主知识产权的AHAD，特别在开发短、中期使用的AHAD方面取得了突破性进展。
人工肾与血液净化技术
我国的人工肾及血液净化技术起步于20世纪50年代，1957年天津市泌尿外科研究所马腾骧教授在国内首先将人工肾透析治疗用于临床，开创了我国人工肾临床治疗急性肾功能衰竭的先河。经过50年的努力。根据2001年中华肾脏病学会公布的我国透析与肾移植登记报告，我国已有血液透析机4967台，维持性血液透析病人41755人。近年来透析设备与透析人数每年以11%的速度递增。我国自制的血液透析、血液滤过机，水处理系统以及各种膜材料的血液透析器、滤过器、血浆分离器、灌流器相继问世。已形成了，年销售超过亿元的产业群体。
近年来我国在血液净化与维持性血液透析治疗的临床研究工作方面取得了显著的成绩。1983年南开大学与天津医科大学河东医院等单位将DNA抗原与四氮唑蓝共价结合固定在碳化树脂上，研制了吸附抗DNA抗体和DNA免疫复合物的免疫吸附柱。1996年第一军医大学南方医院肾脏病研究所张训教授、候凡凡教授成功地将肿瘤坏死因子－α（TNF-α）单克隆抗体固定在5M生物凝胶载体上制成特异性免疫吸附柱。给新西兰兔注射致死量LPS后1小时进行免疫吸附，结果6小时的存活率对照组为31.8%，治疗组为70.0%。他们还研究了连续性肾脏替代CRRT技术抢救复杂性急性肾衰竭的基本理论和临床应用，使APACHEII积分>29的危重病人存活率达25%（国际水平为22%～26%）。将AN69膜透析器连接在心脏手术体外循环的血液回路上吸附由体外循环产生的细胞因子，结果明显改善了体外循环术后全身炎症反应，减轻肺、肾损害。他们对透析相关性淀粉样变的发病原因提出“原位修饰”学说，发表于Kidney Int,已被载入8部国际经典教科书。发现、克隆、表达了人关节滑膜细胞晚期糖基化终产物（AGE）受体，阐明了淀粉样物质所致的受体途径，发表于影响因子最高的国际肾脏病杂志（J. Am. Soc. Nephrol),获国际肾脏病学会2001年度“最佳论文一等奖”。
上述成绩表明，我国在血液净化设备的研制和提高长期透析病人生存率以及血液净化新技术应用等方面，已接近和达到国际先进水平。
人工肝技术的进展
肝脏功能极为复杂，各种物质（糖、蛋白、脂肪等）的代谢，某些酶的产生与灭活，凝血因子的产生和解毒都离不开肝脏，完全替代肝脏功能难度较大。自1950年以来世界各国科学家对人工肝辅助装置系统（Artifical Liver Surpport System ALSS）做了很多努力。这种装置，清除各种有害物质，补充必需物质，改善内环境，暂时替代衰竭肝脏的部分功能，
为肝细胞再生及肝功能恢复创造条件，或等待机会进行肝移植。
ALSS分为非生物型、生物型、混合型三型。非生物型人工肝方法是目前在临床广泛使用并证明是确实有效的方法，包括血浆置换（PE）、血液灌流（BP）、血液滤过（BF）、血液透析（BD）、连续性血液透析滤过（CHDF）、分子吸附再循环系统（MARS）、血浆滤过透析（PDF）、血浆特异性胆红素吸附（PBA）等等。可根据病情选用上述方法单用或联合应用。肝衰竭伴有肝性脑病时，可选用PE联合BP；伴有肾功能衰竭时，选用CHDF联合PE或PDF；伴有高胆红素血症时，选用PBA联合PDF；伴有水电解质紊乱时，选用CHDF联合PE或MARS。有时可以同时给予三种以上方法联合应用。生物型人工肝：指用人工培养的肝细胞为基础所构建的体外生物反应装置。混合型人工肝：指将生物反应器与血液透析滤过、血浆置换、血液灌流等偏重于解毒作用的装置结合起来，建立体外循环。生物型与混合型人工肝不仅具有解毒功能，而且还具备部分合成和代谢功能，临床应用尚在探索阶段。
浙江大学医学院附属第一医院卫生部传染病重点实验室李兰娟教授1986年开始研究人工肝，最早应用血液滤过合并灌流技术治疗3例急性、亚急性重型肝炎患者，2例存活，在1995年《临床肝胆病杂志》上报道了他们的临床体会。之后采用ALSS技术，即将血浆置换、血液灌流、血浆吸附、血液滤过等各种方法根据临床需要选择单用或组合应用，建立了一套较完整的人工肝支持系统，包括应用含活性炭的灌流器、膜型血浆成分分离器、特异性胆红素吸附器，根据病情选用多种方法的联合组合。探讨和明确了该治疗的适应症、禁忌症，合理使用肝素、鱼精蛋白量及控制出入量平衡，调节压力、速度、温度等，解决了重型肝炎人工肝支持系统治疗中易出血、低血压等难题，到目前为止，共治疗重型肝炎患者500余例，治愈好转率达46.8%，取得了良好的临床疗效，成果荣获1998年国家科技进步二等奖，2001年中国高校科技推广二等奖。十·五期间在国家863计划支持下开展了混合型人工肝的实验研究，建立了国内第1株永生型肝细胞系，制备了新的无纺布生物反应器，用这种ALSS对急性肝衰动物模型进行实验治疗取得了显著的疗效。相关的研究报告在美国人工器官杂志发表。国内还有北京佑安医院段宗平教授等单位在人工肝的研究与临床方面都取得了显著的成绩，我们ALSS研究得到国际上的关注。
眼内人工晶体的研究
白内障是首位的致盲疾患，世界范围的主要眼病，全球约有白内障患者2000万。我国约有500万白内障患者。白内障摘除联合人工晶体植入术是目前最好的白内障治疗方案。复明率几乎100%，其中60%以上患者的视力可达到0.8以上。全球约有500万患者进行了人工晶体的植入。据2004年统计我国每年植入人工晶体的数量已超过50万例。目前已有聚甲基丙烯酸甲酯、硅凝胶以及甲基丙烯酸羟乙酯等多种材料制成的人工晶体上市，临床应用。人工晶体已成为最重要的眼科植入器材。
我国人工晶体的生产也已初具规模。人工晶体的研究蓬勃开展。天津医科大学著名的眼科专家袁佳琴教授与人工器官生物材料专家顾汉卿教授长期合作、共同攻关从1989年开始进行人工晶体的研究，先后研制了氟—肝素表面修饰人工晶体，钛表面修饰人工晶体和类金刚石表面修饰人工晶体。这类晶体具有优异的生物相容性与光学特性。长达一年的兔眼和猕猴眼内植入结果表明此类人工晶体不仅植入早期可减少感染、蓝视等并发症的发生。后期还能延缓和减少后发障的发生。他们指导的有关表面修饰人工晶体的博士生论文被评为全国百篇优秀博士生论文。在国家十五攻关项目的支持下，已实现了产业化。他们现在正在研究开发表面修饰软性人工晶体和注射型人工晶体等新产品。为进一步提高人工晶体植入患者生活质量和减少植入并发症的发生而辛勤努力工作。
计算机辅助定制型人工关节的设计与应用
人工关节置换术被认为是二十世纪最为成功的外科治疗技术之一，使大量严重关节病变患者获得重建关节结构与功能、缓解疼痛的机会。目前全世界每年进行的人工关节置换术超过100万例，其中90%以上可获良好效果。
目前国内每年进行关节置换手术的例数约占需要施行这种手术患者的5～10%，需要手术而难以取得治疗机会的主要原因，包括经济条件限制和缺乏合适的人工关节等。目前临床应用的假体型号有限，常出现假体与骨骼“不合身”的问题。对于这个难题，通常采用“削足适覆”来解决，即通过较多的骨骼切割来提高关节与骨骼的匹配程度，但这种方法增加了手术的难度和风险，而且仍有一些严重畸形或破坏的病例无法使用普通规格的人工关节。目前，唯一的办法是根据病人的个体需要“量体裁衣”，进行人工关节定制设计与制作，但这又使假体的成本和价格明显增加。进口的定制型假体不仅订制时间长，而且品种有限，其价格远远超过了我国大部分患者的承受能力。
上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科的戴克戎院士与上海交大机械工程学院王成焘教授合作，在国内率先应用“优先区定制”、“快速原型”、“敏捷制造”等新概念和新技术开展了计算机辅助（CAD/CAM）定制型人工关节的设计和制作。创建了国人骨骼数据库，大大缩短了生产周期、降低了患者的经济负担，目前仅需3～7天即可完成个体化人工关节的设计和制作，品种已覆盖了身体各大关节和骨盆，费用也远低于国外同类产品。适用的病例包括骨肿瘤保肢治疗、人工关节翻修、严重的骨关节先天或后天畸形等。7年来已在全国十余个省市应用数百例，重建了各个部位的关节和骨骼功能，取得良好效果。目前已实现产业化生产，促进了计算机辅助定制型人工关节的临床推广应用，造福广大患者。
进入二十一世纪以来我国人工器官研究与进展方兴未艾、蓬勃发展，国家已将器官组织工程以及器官替代材料列为国家重点发展产业，在国家支持下，本领域的发展会取得更好瞩目的新成就。