生物医学工程的发展历程和展望

第一篇：生物医学工程的发展历程和展望

生物医学工程概论论文

—生物医学工程的发展过程和未来展望

班级 医电121 姓名 代新朝 学号 120411113 成绩

2013年1月10日

生物医学工程的发展过程和未来展望

生物医学工程的发展历程

摘要：生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门生物、医学和工学学 科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

关键词：生物医学工程

新兴学科

新仪器设备

新技术

20世纪50年代生物医学工程开始在国际上做为一个新的学科出现，而随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。我国的生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

医学影像系统的发展

显微镜的发明

“解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用 刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜，推动了解剖学向 微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领 2

生物医学工程的发展过程和未来展望

域 之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技术的出现 和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层摄影(computed tomography CT),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描和重建图像，在临床应用中取代了大多数传统的CT，提高了诊断准确率。生物医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonance)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾 病在早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊断学 向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FMRI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把PET列为十大 医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值。影像学诊断水平的不断提高 与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Radiology)，这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世，使介入性诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术 3

生物医学工程的发展过程和未来展望

视 为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的临床医学新领域--介入医学。

人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医 疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏瓣膜病的治疗，除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难修复改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生 命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上可见，20世纪生物医学工 程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推动着医学科学的进步。

生物医学工程展望

纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：

生物医学工程的发展过程和未来展望

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破，人 工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有 新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应 用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救系统是未来生 物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

1997年我国发布了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到2000年，基本实 现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术 5

生物医学工程的发展过程和未来展望

战略研讨会”，国家工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等，对推动生物医学工程产业发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争，在医学

诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起 来，调整政策，制定规划，改革医学研究教学的旧模式，发挥现代科学多学科交叉合作的优 势，创建全新的生物医学，为人民造福。

第二篇：生物医学工程回顾与展望

生物医学工程回顾与展望

生物医学工程回顾与展望

发布时间： 2003-4-14作者：杨子彬

生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门生物、医学和工程多学

科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新 仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇 航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我 国，生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中 国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学 科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中 国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前，我 国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用

刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜，推动了 解剖学向 微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进 一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞 生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电 子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。

影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技 术的出现 和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography CT),即是利用计算机技术处理人 体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观 察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描 和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT，提高了诊断准确率［1］。医学 工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅 可分辨病理解剖 结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾 病在 早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊 断学 向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FM RI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体

把PET列为十大 医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿 瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行 扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Ra diology)，这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功 地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发 展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及 高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世，使介入性 诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管 管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视 为与药物诊疗、手术诊疗 并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的 临床医学新领域--介入医学［3，4］。

人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们 称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏 瓣膜病的治疗，除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难 修复改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技 术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修 补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样 的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材 料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病 晚期患者的生 命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关 节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千 万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程 医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上 可见，20世纪生物医学工 程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推 动着医学科学的进步。

21世纪生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现

X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天

C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的 医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗 技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技 术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着 PET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂 型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将 有新突破，人 工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效 缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育 材料、生物止血材料将有 新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械 和用品将有广泛需求和应 用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防 治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救 系统是未来生 物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快 速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪 白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保 健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

1997年我国发布了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到2 000年，基本实 现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济 发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先 进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研讨会”，国家 工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等，对推动生物医学工程产业

发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争，在医学 诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起 来，调整 政策，制定规划，改革医学研究教学的旧模式，发挥现代科学多学科交叉合作的优势，创建全新的生物医学，为人民造福。

参考文献

［1］Ge Wang Micheal WV.Preliminary study on helical CT algorithms for

pati ent motion estimation and compensation.IEEE Trans.Medical Imagi

ng,1995,14(2)：205

［2］Minn H, Lapela M, Klemi PJ et al.Predication of surviva l with fl

uorin-18-fluoro deoxyglucose and PET in head and neck caner.J Nucl M e

d, 1997,38：1907

［3］Scheinman MM.Catheter Ablation.Circulation, 1991, 83：1489-1498

［4］杨于彬，生物医学工程与介入性诊疗技术，世界医疗器械，1997，3(9)：5 0-52

［5］Katircioglu F , Yamak B,Battalogla B, et al.Long term re sults of

mitral valve replacement with preservation of the posterior leaflet.J

Heart Valve Dis, 1996,5(3)：302

［6］Peredina A, Allen A.Telemedicine technology and clinical app

第三篇：生物医学工程回顾与展望

生物医学工程回顾与展望

生物医学工程回顾与展望

发布时间： 2003-4-14 作者：杨子彬

生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门生物、医学和工程多学

科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新 仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇 航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我 国，生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中 国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学 科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中 国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前，我 国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用

刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜，推动了 解剖学向 微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进 一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞 生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞 的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电 子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。

影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域

之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技 术的出现 和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography CT),即是利用计算机技术处理人

体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观 察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描 和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT，提高了诊断准确率［1］。医学 工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅 可分辨病理解剖 结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾 病在 早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊 断学 向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FM RI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体 把PET列为十大 医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿 瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。

介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行 扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Ra diology)，这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功 地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发 展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及 高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世，使介入性 诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管 管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视 为与药物诊疗、手术诊疗 并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的 临床医学新领域--介入医学［3，4］。

人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医

疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们 称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏 瓣膜病的治疗，除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难 修复改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技 术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修 补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样 的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材 料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病 晚期患者的生 命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关 节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千 万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程 医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上 可见，20世纪生物医学工 程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推 动着医学科学的进步。

21世纪生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现

X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天 C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的 医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗 技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技 术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着 PET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂 型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将 有新突破，人 工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效 缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育 材料、生物止血材料将有 新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械 和用品将有广泛需求和应 用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防 治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救 系统是未来生 物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快 速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪 白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保 健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

1997年我国发布了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到2 000年，基本实 现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济 发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先 进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研讨会”，国家 工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等，对推动生物医学工程产业 发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争，在医学 诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起 来，调整 政策，制定规划，改革医学研究教学的旧模式，发挥现代科学多学科交叉合作的优

势，创建全新的生物医学，为人民造福。

参考文献

［1］Ge Wang Micheal WV.Preliminary study on helical CT algorithms for pati ent motion estimation and compensation.IEEE Trans.Medical Imagi ng,1995,14(2)：205

［2］Minn H, Lapela M, Klemi PJ et al.Predication of surviva l with fl uorin-18-fluoro deoxyglucose and PET in head and neck caner.J Nucl M e d, 1997,38：1907

［3］Scheinman MM.Catheter Ablation.Circulation, 1991, 83：1489-1498

［4］杨于彬，生物医学工程与介入性诊疗技术，世界医疗器械，1997，3(9)：5 0-52

［5］Katircioglu F , Yamak B,Battalogla B, et al.Long term re sults of mitral valve replacement with preservation of the posterior leaflet.J Heart Valve Dis, 1996,5(3)：302

［6］Peredina A, Allen A.Telemedicine technology and clinical app

第四篇：生物医学工程回顾与展望

《学科进展专题》

课程论文

生物医学工程回顾与展望

摘要：生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是一门生物、医学和工学学 科交叉的边缘科学，它是用现代科学技术的理论和方法，研究新材料、新技术、新仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康，提高医学水平的一门新兴学科。

关键词：生物医学工程新兴学科新仪器设备新技术

生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。在我国，生物医学工程做为一 个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名 的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立，有力地推进了我国生物医学工 程的发展。目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研 教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。

显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“Anatomia”转译而来，其意思是用刀剖割，肉眼观察研究人体结构。17世纪Lee Wenhock发明了光学显微镜，推动了解剖学向 微观层次发展，使人们不但可以了解人体大体解剖的变化，而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现，医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学，从而将医学研究提高到细胞形态学水平。

普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平，难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、DNA等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜，使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体，研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究 的成果，它们对推动医学的发展起了重要作用。影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域 之一。50年代X光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法，而今天由于X线CT技术的出现 和应用，使影像学诊断水平发生了飞跃，从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography CT),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。X线CT 片提供给医生的信息量，远远大于普通X线照片观察所得的信息。目前，螺旋CT(spiral CT 或helicalet CT)已经问世，能快速扫描和重建图像，在临床应用中取代了多数传统的CT，提高了诊断准确率［1］。医学 工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振(nu clear magnetic resonanc e)原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(MRI)，它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化，还能做到早期识别组织生化功能变化的信息，显示某些疾 病在早期价段的改变，有利于临床早期诊断。可以认为MRI工程的进步，促进了医学诊断学 向功能与形态相结合的方向发展，向超快速成像、准实时动态MRI、MRA、FMRI、MRS发展。根据核医学示踪，利用正电子发射核素(18F，11C，13N)的原理，创造 的正电子发射体层摄影(PET)，是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把PET列为十大 医学生物技术的榜首。PET问世不过30年历史，但它已显示出对肿

瘤学、心脏病学、神经病 学、器官移植，新药开发等研究领域的重要价值［2］。影像学诊断水平的不断提高，与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。Dotter和Judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人，他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治 疗取得成功。1967年Margulis首先使用过介入放射学(Interventional Radiology)，这是医 学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩 张术获得成功以后，介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少，安全有效而倍受临床欢迎。20

世纪80年代随着生物医学工程的发展，高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(DSA)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相 继问世，使介入性诊疗技术发生了飞速进步，临床应用范围不断扩大，从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证，并使诊疗效果明显提高，患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视 为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一，也有人把介入诊疗技术称之为20世 纪发展起来的临床医学新领域--介入医学［3，4］。

人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时，现代临床医 疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能，人们称这种装置 为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前，风湿性心脏瓣膜病的治疗，除了应 用抗风湿药物、强心药物对症治疗外，对病损的瓣膜很难修复改善，不少患者因心功能衰竭 死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术，在心脏停跳状态下切开心脏，进行更换人 工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补，使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科 之所以能达到今天这样的水平，主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工 血管等新材料、新技术的结果［5］。

肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良，而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生 命，肾病治疗学也因此有了很大进步。

现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速，除上述人工器官外，人工关节、人工心脏 起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用，使千千万万的患者恢复了健康。可以说，人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外，其余各器官都存在用人工器官替代的 可能性。

此外，放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先 进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果，综上可见，20世纪生物医学工 程的发展，显著提高了医学诊断和治疗水平，有力地推动着医学科学的进步。

21世纪生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史，从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展，从朗兹万发现超声波到今天B

超诊断的 广泛应用，从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世，从赫斯费尔德发明CT到今天C T成像系统的应用，都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。循着20世纪医学发展的轨迹，我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新：

(1)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信 息网络化，诊疗用机器人将被广泛应用。［6］

(2)介入性微创，无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术，纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应 用，形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破，人 工器官将在临床医疗中广泛应用。

(5)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料，药 物贴覆透入材料，促上皮、组织生长可降解材料，可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有 新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此，用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应 用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外，对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发，研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊 疗技术和设备将是生物医学工程的新起点。

(8)创伤是造成青年人群死亡的主要原因，研制新型创伤防护装置、生命急救系统是未来生 物医学工程的重要课题。

(9)即将迎来的21世纪是分子生物学时代，有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展，遗传、疾病基因诊疗技术，生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康，研究和开发劳动保护、家庭保健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

1997年我国发布了关于卫生工作改革与发展的决定，提出了奋斗目标：“到2000年，基本实 现人人享有初级卫生保健”，到2010年国民健康的主要指标在经济发达地区达到或接近世界 中等发达国家水平，在欠发达地区达到发展中国家的先进水平。1999年国家科技部召开了“ 发展生物医学工程技术战略研讨会”，国家工程院开展了有关发展我国医疗器械工业战略研 究等，对推动生物医学工程产业发展、落实创新工程战略布置起着重要作用。20世纪人类与 疾病做斗争，在医学

诊疗技术上取得了重大成就；但面向21世纪的巨大挑战，我们要动员起 来，调整政策，制定规划，改革医学研究教学的旧模式，发挥现代科学多学科交叉合作的优 势，创建全新的生物医学，为人民造福。

参考文献

［1］Ge Wang Micheal WV.Preliminary study on helical CT algorithms forpati ent motion estimation and compensation.IEEE Trans.Medical Imagi ng,1995,14(2)：205

［2］Minn H, Lapela M, Klemi PJ et al.Predication of surviva l with fl

uorin-18-fluoro deoxyglucose and PET in head and neck caner.J Nucl M e d, 1997,38：1907

［3］Scheinman MM.Catheter Ablation.Circulation, 1991, 83：1489-1498

［4］杨于彬，生物医学工程与介入性诊疗技术，世界医疗器械，1997，3(9)：5

0-52

［5］Katircioglu F , Yamak B,Battalogla B, et al.Long term re sults of

mitral valve replacement with preservation of the posterior leaflet.J

Heart Valve Dis, 1996,5(3)：302

［6］Peredina A, Allen A.Telemedicine technology and clinical app lica tion.JAMA,1995,273：483-488

第五篇：PLC的发展历程和展望

PLC的发展历程和展望

出处：PLCopen China for efficiency in automation（PLCopen 中国组织）

可编程序控制器的英文为Programmable Controller，在二十实际七十至八十年代一直简称为PC。由于到90年代，个人计算机发展起来，也简称为PC；加之可编程序的概念所涵盖的范围太大，所以美国AB公司首次将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller），为了方便，仍简称PLC为可编程序控制器。有人把可编程序控制器组成的系统称为PCS可编程序控制系统，强调可编程序控制器生产厂商向人们提供的已是完整的系统了。

PLC的发展和市场情况

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。

在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的——离散量的数据采集监视。由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。在多年的生产实践中，逐渐形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势，还有其它的单回路智能式调节器等在市场上占有一定的百分比。

在八十年代至九十年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。由于PLC 人机联系处理模拟能力和网络方面功能的进步，挤占了一部分DCS的市场（过程控制）并逐渐垄断了污水处理等行业，但是由于工业PC（IPC）的出现，特别是近年来现场总线技术的发展，IPC和FCS也挤占了一部分PLC市场，所以近年来PLC增长速度总的说是渐缓。目前全世界有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。

国内PLC生产厂约三十家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产，因此可以说PLC在我国未形成制造产业。作为原理、技术和工艺均无尖端技术难度的产品，只要努力，是能形成制造产业的。

在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。

我国市场上流行的有如下几家PLC产品：

施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；

罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro Logix、Control Logix等产品；

西门子公司的产品，目前有SIMATIC S7-400/300/200系列产品；

GE公司的产品；日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。

PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。

从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS，在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。

PLC的硬件和软件

PLC在90年代已经形成微、些 中、大、巨型多种PLC。按I/O点数分，可分为：微型PLC： 32 I/O

小型PLC： 256 I/O

中型PLC：1024 I/O

大型PLC：4096 I/O

巨型PLC：8195 I/O（注：近年来有单机支持300回路和65000点I/O的大型系统）

对应中型PLC以上，均采用16位~32位CPU，微、小型PLC原采用8位CPU，现在根据通讯等方面要求，有的也改用16位~32位CPU。由于I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点~256点的占31%，合计位整个PLC销售额的78%，所以对微、小型PLC应多加研究。

PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架（CPU母板）上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板；如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板；另一种方法是配备远程I/O从站等。这些都说明了PLC厂家将硬件各部件均向用户开发，便于用户选用，配置成规模不等的PLC，而且这种硬件配置的开放性，为制造商、分销商（代理商）、系统集成商、最终用户带来很多方便，为营销供应链带来很大便利，这是一大成功经验。

PLC内的I/O模板，除一般的DI/DO、AD/DA模板外，还发展了一系列特殊功能的I/O模板，这为PLC用于各行各业打开了出路，如用于条形码识别的ASCII/BASIC模板，用于反馈控制的PID模板，用于运行控制、机械加工的高速计数模板、单轴位置控制模板、双轴位置控制模板、凸轮定位器模板、射频识别接口模板等，这在以后还会有很大发展。另外在输入、输出的相关元件、强干扰场合的输入、输出电隔离、地隔离等方面也会更加完善。

PLC中的CPU与存储器配合，完成控制功能。它与DCS系统处理温度、压力、流量等参数的系统不同，采用快速的巡回扫描周期，一般为0.1~0.2秒，更快的则选用50毫秒或更小的消灭周期。它是一个数字采样控制系统。

为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块（或子程序），称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。细分一般PLC的指令系统有：基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这些指令多是类似汇编语言。另外PLC还提高了充足的计时器、计数器、内部继电器、寄存器及存贮区等内部资源，为编程带来极大方便。

由于各PLC厂家产品在指令系统上的差异及编程方法上用户要求不同，近年来IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3（注：1993年IEC颁布可编程序控制器的国际标准IEC1131），它规定了指令表（IL）、梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）五种编程语言。这包括了文本化编程（IL、ST）和图形编程（LD、FBD）两个方面，而SFC则在两类编程

语言中均可使用。IEC技术委员会（TC65）进来开展了IEC61499项目，将IEC61131-3进行了扩展，它是针对通过通信网络互联的模块化分布系统的体系结构的标准，将对IEC61131-3有所改善。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件，是PLC发展的一大趋势。

PLC的网络及发展趋势

一个或若干PLC与PC机联出系统，PC机起到原编程器及人机界面操作站的作用，这20世纪90年代的新潮流，这样为系统集成带来了商机，同时编程软件和人机界面软件（监控软件或称组态软件）及软件接口（或称驱动软件）也得到了发展。

近年来，PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展，所以PLC构成的PCS系统比DCS的开放性所处的现状稍好一些。

目前罗克韦尔AB公司已形成了多层结构体系，即Ether Net、Control Net、Device Net及Asi等现场总线（原DH+网也可兼容）。西门子公司在Profibus-DP通讯网络及Profibus-FMS网络以外，提出了S7 Routing网络，即Profibus-DP和Industrial Enternet两层结构。网络还在发展，我国应已积极的姿态投入其中。

2001年我国机械工业成为工业发展新亮点，总产值比上年增长17.15%，汽车产量为世界前10位，机床产量为世界第5位。机械工业利润增长33.35%，占整个工业新增利润六成多。出口同样出现可喜的增长。现在机械工业提出要实施网络化，对这一点，PLC从业人员应有清醒的认识，应对网络化的开放性、网络构成的性能/价格比和网络的可靠性、安全性、先进性上特别下功夫。

网络向上连是互联网问题，向下连是现场总线问题，另外现有网络能否用以太网“e网到底”方式、网络采用客户器/服务器方式、浏览器/服务器方式、生产者/消费者方式、接口软件采用OPC方式等问题都有待进一步落实。PLC与智能MCC马达控制中心、与数控机床配套的NC/CNC数控设备，以及与其它运行控制系统、电控设备、变频器和软起动器等连成系统；PLC要与DCS分工合作，充当DCS的远程I/O站等；PLC要与IPC分工合作，除用IPC作人机界面外，作软件PLC的I/O部件也是可行的；此外还有PLC与紧急停车安全系统（ESD，Emergency Shut Down Systems）的关系、与立体仓库、机器人、CAD/CAM等等都要处理好关系。总之，PLC要兼容各种新技术，使PLC成为真正意义上的“电脑”。

PLC的应用领域是宽阔的，还有许多领域急待开拓，如用于海关过境车辆认证（深圳盐田）、自动售药小（若干中药店）在我国已有实例。另外，在离散事件冬天系统中，如公路网交通流（车辆计数、乘客计数及停留时间计量）、物流系统、柔行制造系统（敏捷制造系统）及一切非标准随服务系统中，均可以采用PLC，进而建模和采取对策并优化。PLC的前途一片美好，一切悲观的论点是站不住脚的。至于技术进步，PLC与其它技术融合以至消失，那还需要一定的时间！