
演讲人:董秀珍
在传统的科学中,生物医学和理工是两类互不相干的学科,历史的发展使他们交叉结合,诞生了生物医学工程,成为拉动了生物医学发展的动力。BME为人类和生物医学有什么贡献呢?
回顾历史,人类不断遭到疾病和瘟疫的袭击,损失惨重!
以治病救人为己任的医学,面对瘟疫却束手无策,找不到制造了瘟疫元凶,如何拯救人类?显微镜的发明和应用,为人类打开了微观世界的大门。
17世纪,历史给我们送来了荷兰人列文胡克,他家境贫寒,16岁时在布店当学徒,养家糊口、后来又当看门人,有多少人在平凡的生活中平庸下去,但是列文虎克不甘平庸。好奇心强烈的他,在眼镜店看人磨镜片,回家后自己磨起了镜片,磨出的镜片虽然小,但是质量却是当时最好的。他以二十年的日月,发展出一种最独特的技术。他用生命撰写了“显微镜之父的”的故事
他把直径为0.3公分的高倍透镜,固定在金属板上,再在透镜前面按上一根带尖的金属棒,把物品放在尖上观察,用一个螺旋调节焦距,制成了一个显微镜。他穷其毕生之精力,探索上帝所创造微小的生命。
当他把显微镜对准一滴雨水的时候,发现了令人惊叹的小小世界:竟有微小的生物游曳于其中
他观察人牙垢后,写道:“在人口腔牙垢中生活的动物,竟比整个荷兰王国的居民还要多!”这就是人类第一次观察到细菌时发出的感叹。
他用显微镜,创造了多个第一次发现,1673年,列文虎克写信向英国皇家学会报告研究发现
面对一个陌生的“学者”和一篇名字拗口的学术文章,学者们有的嗤之以鼻,以为是神经病所写的,有人捧腹大笑,说是天方夜谭。但是"物理之父"牛顿等大科学家却是一脸严肃,知道这封信,提到人类从来未能看到的东西,立刻回信"请您寄一个显微镜来",但是列文胡克没有寄出;著名科学家罗伯特.虎克用自己做一个"显微镜",验证了列文虎克的发现,1680年列文胡克成为皇家科学院的会员。他一生中制造了491架显微镜,撰写了375份研究报告,他沉浸在“一花一世界,一沙一天堂,掌中握无限,霎那成永恒!”的美妙中。一个普通的看门人,以自己持久的好奇心、执着勤奋的精神和微薄的收入,用BME的思路开辟出一片崭新的科学研究天地。
因为有了显微镜,追踪瘟疫元凶的工作得以继续,催生了一批著名的实验医学家,发现了微小生物中的致病细菌,开展了系列研究。
由于各种显微镜的发明和应用,生物医学领域相继诞生了系列新的学科分支,将医学从经验医学转变为科学的实验医学。这是对生物医学做出的提升总体水平的跨时代的巨大贡献。
显微镜挖出了微小的致病元凶,人类仍然处在看不见体内病痛的时代,发生了华佗给曹操看病,遭到杀害的重大医患纠纷,多么需要上帝给人类一双慧眼能探索体内的秘密!
上帝没有办法,BME显示了神奇的功能,发明了多种可以看到人体内部的透视成像技术
第一个是从体外发出X线能穿透人体的穿透式成像技术
1895年,已经五十岁德国物理学家伦琴,在实验室研究阴极射线,房间一片漆黑,放电管用黑纸包严。他突然发现小桌上有一块荧光屏发出闪光。很奇怪,就移远荧光屏继续试验。只见荧光屏的闪光仍随放电过程的节拍断续出现。他用书本、木板、铝片等等遮挡,不同的物品效果不一样。他意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到过的射线,它具有特别强的穿透力。于是立刻集中全部精力进行彻底的研究,六个星期过去了,伦琴已经确认这是一种新的射线。他邀请夫人来到实验室,用他夫人的手拍下了第一张人的X线照片。为此获1901年诺贝尔物理学奖
由于这位伟大女士手的指导, X线一发现就立即被应用到了医学领域,开创医学成像的新时代。
X CT的基本原理是取一高度准直、笔状X射线,环绕人体某一部分作断面扫描,穿透人体后被检测器接收,经过计算后重建图像。这是美国物理学家科马克1955年在南非医院做放射物理师时萌发的想法,并用了近十年完成了精确的数学推算方法,英国计算机科学家豪斯菲尔德,计算机技术和数学结合起来,于在1969年拿出第一台CT样机, 1971年安装在一家医院里应用。科马克和豪斯菲尔德获得1979年的诺贝尔医学奖。从此把医学成像提高到计算断层成像的水平。
在3个诺贝尔奖得主发现的、原子在磁场中接收无线电波产生跃迁、复员后又发出无线电波的核磁共振现象基础上,劳特伯、曼斯菲尔德等物理学家发明的核磁共振成像技术获得2003年的诺贝尔医学奖,它具有结构加功能成像的优势,是目前最有价值的医学检查技术。
以著名科学家发现的放射性元素和射线为物理基础,把放射性元素放入体内,体外接收射线的发射成像技术,典型代表是正电子发射成像PET:将正电子药物加入体内,探测器接收体内正负电子湮没辐射所产生的伽玛光子、能进行代谢等功能成像、对早期诊断有着巨大的潜力。
还有利用超声波遇到不同组织界面发出的回波进行成像的超声成像技术,对软组织成像有很高的分辨率,成为一种不可代替的检查技术。
X线穿透式成像;原子核磁共振成像;发射式射线成像;超声回波式成像已经构成了现代临床医学诊断的脊梁,这是BME对医学诊断做出的最杰出的贡献。
发现传染病的细菌病毒依靠BME提供的显微镜、检查体内的病变依靠BME发明的成像技术、那么,治疗疾病呢?我们说,仍然离不开BME!例如,面对威胁人类生命的癌症,
由伟大物理学家居里夫人首先倡导的,集中能量围攻杀死癌细胞的各种物理刀,现在有了伽马刀、X刀、超声刀、中子刀、超导刀等,使各种绝症病人有了生存的希望。
BME的贡献遍及生物医学各个领域,在健康检查、生命监护、人工器官的研究应用等都有举足轻重的表现。
我们系作为BME的一个细胞,也在勇敢探索,力争为医学有所贡献!首先攀登生物电阻抗非线性成像监护的高峰,争取为医学开创床旁图像监护的新方法;其次、进一步开辟了非接触生物雷达的研究,探索生命信息监测新途径,我们扛起了BME这两个领域的前沿课题,获得国家自然科学基金重点、国家“十一五”支撑计划和国家重大专项的支持,处国内领先地位;另外我们履行为军服务的使命,发明了高原单兵增氧呼吸器,解决了高原单兵缺氧这一历史难题,已经在部队推广应用1万多台。
BME为生物医学做贡献的过程,就是科学创新的过程
百年以来,不计基础研究,和BME直接相关9项研究、14名科学家获得诺贝尔奖,这些金光闪闪的奖牌就是百年历史的见证、更实对未来发展的呼唤!
谢谢!
董秀珍简历
生物医学工程系教授、博士导师;
1980年前在国防科委第十三研究院从事国防科研;
1980年奉命调入第四军医大学;
1986年开始在生物医学工程领域摸索,虽然努力、成效甚微;
承担(或完成)国家“十一五”支撑课题、国家自然科金重点课题、国家九五重点攻关、科技部国际合作课题各1项;军队“十一五”专项、军队“十一五”攻关、“十五”专项课题各、军队“十五”重点课题各1项;
研制成功获得注册批号的医疗器械产品6种;
获国家科技进步三等奖1项,获军队科技进步二等3项;
现任中国生物医学工程学会副理事长、全军医学工程与卫生装备学委员会主任委员、第八届医学科委会委员、中国生物医学工程学报和生物医学工程学杂志副主编等学术职务。
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