王國強|中國科協創新戰略研究院研究員，博士，主要研究方向是科技史、科技政策和科技傳播。
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20世紀的新技術革命把「生命」與「工程」緊緊地聯繫在了一起，促進了生物醫學工程學科的誕生。
現代醫學的發展不僅取決於基礎醫學的創新，而且依賴於技術工程裝備的重大突破。從第一臺X射線儀出現到X射線CT（X-CT）、核磁共振CT（NMR-CT）、正電子CT（PET）、超聲CT（U-CT）等影像技術的發展，從首架光學顯微鏡到硬管式內窺鏡、纖維內窺鏡、電子內窺鏡等醫用光學技術的推廣，從早期心電描記器到自動生化分析儀、血液細胞分析儀、心臟監護自動分析儀等各種電子醫療裝置的應用，以及人工器官製造和心導管造影術、血管支架等介入技術的進步，20世紀的新技術革命把「生命」與「工程」緊緊地聯繫在了一起，促進了生物醫學工程學科的誕生，從一個側面展現了科學技術波瀾起伏的創新發展歷程。
醫學影像技術設備不斷革新突破
醫學影像技術是生物醫學工程各分支學科研究中不可或缺的重要手段。20世紀以來，物理學和計算機科學的發展直接促進了現代醫學影像學的建立和發展，形成了X-CT、NMR-CT、放射性核素CT（R-CT）、U-CT等「四大」當代醫學成像技術與設備，為各種疾病診斷提供了器官、組織、細胞甚至分子水平的圖像。
X射線的發現標誌著放射醫學的正式誕生，開啟了醫學影像嶄新時代。1895年，德國物理學家倫琴（Conrad Roentgen）發現X射線。
幾個月後的1896年，德國工程師雷諾茲（Russell Reynolds）製成了人類歷史上第一臺X射線儀，使人類得以在沒切口的情況下觀看到人體內部情況。
這臺X射線儀在2009年被英國公眾評為「改變了未來」的最為重要的發明。X射線儀在醫療上的最初應用主要是骨折、尿道結石、異物等方面的診斷。但是，X射線存在穿透體內器官而得不到顯影的問題。
1898年，美國人創造了鉍鹽胃腸道造影技術，後來改為鋇鹽。
20世紀20年代，美國人又發明了碘化物支氣管和脊髓造影技術，
30年代初則發明了大腦造影技術，使顯影技術得到較快的發展。
從此，X射線成為許多疾病，特別是體內各種器官的腫瘤不可缺少的診斷手段。X射線透視攝影產生的影像重疊問題催生了具有劃時代意義的X-CT。
X-CT又稱X射線計算機斷層攝影，基本原理有兩個：一個是X射線能使人體的組織、器官產生不同的衰減射線投影的物理學原理；另一個則是任何物體均可以通過其無數投影的集合重建圖像的數學原理。CT的物理學原理並不複雜，而圖像重建數學原理的應用卻相當複雜，必須經過計算機處理。
1963年，美國物理學家科馬克（Allan M. Cormack）發現人體不同組織對X射線的透過率有所不同，70年代初提出從不同角度進行X射線照射可測定人體組織的內部結構。
1967年，英國電子工程師豪恩斯菲爾德（Godfrey Hounsfield）製作了一臺能加強X射線放射源的簡單掃描裝置。
1971年，豪恩斯菲爾德在倫敦郊外一家醫院安裝了這種裝置，並進行了頭部檢查。
1972年英國EMI公司研製出第一臺用於腦部的X-CT，其後迅速發展成為用於全身檢查的X-CT。X-CT解析度可達1毫米，能對腫瘤早期診斷、顱腦外傷、腦出血等做出正確定位，產生了驚人的治療效果。科馬克和豪恩斯菲爾德因此榮獲了1979年諾貝爾生理學或醫學獎。計算機斷層攝影的出現，使醫學影像學發生了革命性的變化，代表著20世紀影像技術設備發展的最高成就。
X-CT出現後僅一年，影像設備與技術就再次發生了新的革命性突破。1973年，美國化學家勞特布爾（Paul Lauterbur）提出核磁共振成像（NMR）的思想方法。英國科學家曼斯菲爾德（Peter Mansfield）又進一步驗證和改進了這種方法。
在此二人成果的基礎上，1978年EMI公司研製出第一臺NMR-CT。
1980年，第一臺可以用於臨床的全身NMR在美國福納（Fonar）公司誕生。
1984年，第一臺醫用NMR-CT獲得美國FDA認證。此後，NMR-CT迅速走向市場。此時，美蘇核危機愈演愈烈。美國放射學會建議將NMR改為MRI以緩解公眾特別是患者對「N」（核醫學）的擔心，因此，NMR-CT變成了MRI，磁共振成像的術語沿用至今。勞特布爾和曼斯菲爾德因對磁共振成像技術做出的傑出貢獻獲得2003年諾貝爾獎生理學或醫學獎。MRI-CT可以顯示體內不同化學環境和代謝過程的清晰圖像，能發現人體生理和生化過程的早期變化，改變了過去依靠病理解剖了解病變的傳統方法，同樣具有劃時代的意義。
原子物理學、同位素技術、超聲技術及計算機技術的發展使影像技術設備再次邁向新臺階。
1951年，美國科學家凱森（Benedict Cassen）發明同位素掃描儀並應用於肝臟和甲狀腺核素檢查，核素顯像就此加入到了影像學的行列。
1957年，美國科學家安格（Hal O. Anger）發明了第一臺γ照相機，使核醫學檢查技術將動態功能和圖像結合起來。
1972年，美國內科醫師庫赫（David Kuhl）應用三維顯示法和18F-脫氧葡萄糖，為正電子CT（PET）和單光子CT（SPECT）的發明奠定了基礎，庫赫也因此被稱為「發射斷層之父」。
1973年，美國華盛頓大學的費爾普斯（Michael E. Phelps）、霍夫曼（Edward J. Hoffman）等人研製成功第一臺原型PET掃描機。
1977年，首臺全身PET掃描機正式推出。PET的出現使人們能在分子水平上了解腦的功能。
20世紀80年代PET技術日漸成熟，90年代PET已成為發達國家影像學診斷的重要工具。PET技術由於本身解析度低的原因，與傳統影像學相比，還不能揭示準確的解剖結構，在一定程度上限制了它的發展。
1998年，第一臺專用PET-CT原型機安裝在美國匹茲堡大學醫學中心，完成了真正意義上的功能與解剖影像的統一，使影像醫學的發展向前邁出了具有歷史意義的決定性的一步。
1979年，庫赫等人研製成功了第一臺SPECT。
1991年，美國舊金山大學的長谷川（Bruce H. Hasegawa）和朗（Thomas F. Lang）等將一臺SPECT儀和一臺CT串聯在一起，並獲得很好的效果。
1998年，美國通用電氣公司基於這一設計的SPECT/CT推向市場，獲得巨大的商業成功。
2004年，德國西門子公司在第51屆美國核醫學年會上提出了一種新的融合影像技術概念，首次將SPECT的功能影像與多層診斷CT的豐富解剖細節進行了充分的結合，使SPECT技術得以繼續向前發展。
此外，自1942年奧地利科學家達西克（Karl T. Dussik）首次進行超聲波穿透顱腦的實驗後，醫用超聲成像技術也得到迅速發展。X-CT問世後，
1974年美國科學家格林利夫（James F. Greenleaf）首次報告了U-CT實驗，開啟了超聲CT技術的發展。