第講生物醫(yī)學(xué)工程概述課件

1、第講生物醫(yī)學(xué)工程概述第講生物醫(yī)學(xué)工程概述第講生物醫(yī)學(xué)工程概述Elements of Biomedical Engineering (BME)College of Materials Sci. & Eng., SCUResearch Center of M B E , S C U11/25/20202Elements of Biomedical Engineering (BME)College of Materials Sci. & Eng., SCUResearch Center of M B E , S C U7/28/20222Contact to me尹光福Tel. 85413003 (

2、O) 81801050 (X)(M)E-mail 7/28/20223主 要 內(nèi) 容 1、緒論 (尹光福 教 授) 2、生物醫(yī)學(xué)材料 (尹光福 教 授) 3、生物力學(xué) (蔣文濤 副教授) 4、人工器官 (蘇葆輝 副教授) 5、生物醫(yī)學(xué)儀器 (鄒遠(yuǎn)文 副教授) 6、生物醫(yī)學(xué)圖像 (李德玉 教 授)7/28/20224主要參考書1 鄭昌瓊、裴覺民主編，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)，四川大學(xué)內(nèi)部講義，20002 俞夢孫、蔣大宗主編，中國生物醫(yī)學(xué)工程的今天與明天，天津科技翻譯出版社，19987/28/20225第一章 緒 論7/28/20226？1.1 生物醫(yī)學(xué)工程的定義What is B

3、iomedical Engineering (BME)7/28/20227邊緣交叉科學(xué) (Interdisciplinary)綜 合：生物學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)理論和方法近幾十年內(nèi)建立與發(fā)展7/28/20228什么是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 還沒有一個(gè)公認(rèn)的定義隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而改變隨生物醫(yī)學(xué)工程研究領(lǐng)域而拓展若干個(gè)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的奠基人和著名權(quán)威曾有過幾個(gè)定義7/28/20229對生物醫(yī)學(xué)工程三個(gè)有代表性的定義表述7/28/202210“三合一學(xué)說”生物學(xué)醫(yī)學(xué)工程學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)7/28/202211“工程應(yīng)用學(xué)說” 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是工程學(xué)在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)中的應(yīng)用7/28/202212“結(jié)合學(xué)說” 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)

4、是生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和其它非生物學(xué)科的結(jié)合7/28/202213Some Examples現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的主要任務(wù)：診斷治療康復(fù)預(yù)防7/28/202214(1)、疾病預(yù)防中的生物醫(yī)學(xué)工程病毒與細(xì)菌的隔離病毒與細(xì)菌的殺滅有毒、有害物質(zhì)的清除7/28/202215醫(yī)學(xué)圖像 超聲圖像、CT、X-光片生物信號 心電、腦電.醫(yī)學(xué)檢驗(yàn) 核磁共振、內(nèi)窺檢驗(yàn).(2)、醫(yī)學(xué)診斷中的生物醫(yī)學(xué)工程7/28/202216激光手術(shù)、-刀超聲碎石癌癥的放射治療與化學(xué)治療靶向藥物與生物導(dǎo)彈器官修復(fù)中的組織工程人工胰血糖測定與胰島素注射(3)、醫(yī)學(xué)治療中的生物醫(yī)學(xué)工程7/28/202217畸形矯正人工義肢可視義眼人工耳膜(4)、醫(yī)學(xué)康復(fù)

5、中的生物醫(yī)學(xué)工程7/28/202218 總體概念 都是說的生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)相互融合、依存的關(guān)系。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的邊緣學(xué)科7/28/202219一般定義 “應(yīng)用物理學(xué)和工程學(xué)的技術(shù)來解決生命系統(tǒng)中的問題，突出強(qiáng)調(diào)人類疾病的診斷、治療和預(yù)防” -生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)7/28/202220生物醫(yī)學(xué)工程工程學(xué)生物學(xué)醫(yī) 學(xué)7/28/202221 更詳細(xì)說明： 綜合運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理、方法，從工程學(xué)的角度，在多種層次上研究生物體，特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能和其它生命現(xiàn)象，揭示和論證生命運(yùn)動的規(guī)律，深化對生命系統(tǒng)的認(rèn)識，提供防病、治病、衛(wèi)生保健、康復(fù)、

6、安全防護(hù)的新理論和新方法，設(shè)計(jì)和研制用于防病、治病等的新材料、人工器官、裝置與系統(tǒng)的新興交叉學(xué)科7/28/202222生物醫(yī)學(xué)工程的目標(biāo) 幾乎所有工程學(xué)和物理學(xué)都可與生物醫(yī)學(xué)相互結(jié)合 探索人類正常生理學(xué) 表征組織與器官的病變機(jī)理 給出研究和技術(shù)開發(fā)的最佳手段 提供治療與預(yù)防的有效方法7/28/2022231.2 生物醫(yī)學(xué)工程：研究內(nèi)容和基本任務(wù)7/28/202224基本任務(wù) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的基本任務(wù)是運(yùn)用工程技術(shù)手段，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題7/28/202225研究方法 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)以應(yīng)用基礎(chǔ)性研究為主，研究的對象是人體(一個(gè)多層次的龐大系統(tǒng))，所涉及的領(lǐng)域十分廣泛，并在不斷的擴(kuò)

7、展之中7/28/202226 從微觀層次、組織器官層次和整體層次： (1)、研究探索人類正常生理學(xué)；(2)、表征組織與器官的病變機(jī)理；(3)、給出研究和技術(shù)開發(fā)的最佳手段；(4)、提供治療與預(yù)防的有效方法研究內(nèi)容7/28/202227目前涉及較多的學(xué)科 醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、制造學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等7/28/202228主要研究領(lǐng)域 生物力學(xué) 生物材料學(xué) 人工器官 生物系統(tǒng)建模與仿真 生物醫(yī)學(xué)信號與傳感器 生物醫(yī)學(xué)信息處理 醫(yī)學(xué)圖像技術(shù) 物理因子在治療中應(yīng)用及生物學(xué)效應(yīng)7/28/202229 各研究領(lǐng)域既相互獨(dú)立，又相互交叉，相互支撐7/28/2022301.3 生物醫(yī)

8、學(xué)工程的特點(diǎn)7/28/202231 新興、綜合、交叉與邊緣科學(xué)7/28/202232A、迅速發(fā)展的新興學(xué)科 生物醫(yī)學(xué)工程是在近幾十年才從醫(yī)學(xué)中分離而形成一門獨(dú)立學(xué)科。當(dāng)代高新科技的飛速發(fā)展，為它提供基礎(chǔ)7/28/202233B、大跨度、多學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科 醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、制造學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，甚至涉及社會、倫理、道德、法律等 非生命科學(xué)到生命科學(xué) 自然科學(xué)到人文科學(xué)7/28/202234C、生物醫(yī)學(xué)工程是醫(yī)學(xué)和生物學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿σ环矫嫔镝t(yī)學(xué)工程為醫(yī)學(xué)、生物學(xué)提供技術(shù)與裝備另一方面又為醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展開辟新路 帶來生物學(xué)與醫(yī)學(xué)的變革7/2

9、8/202235D、生物醫(yī)學(xué)工程是社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的綜合 醫(yī)學(xué)重于社會效益，工程重于經(jīng)濟(jì)效益，生物醫(yī)學(xué)工程是醫(yī)學(xué)與工程學(xué)的結(jié)合，則是社會效益與經(jīng)濟(jì)效益必然的結(jié)合7/28/2022361.4 生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展7/28/2022371.4.1 生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展歷史7/28/202238 科學(xué)技術(shù)手段應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已有很長的歷史 但是生物醫(yī)學(xué)工程形成一門獨(dú)立學(xué)科卻是近幾十年的事7/28/202239二十世紀(jì)五十年代隨著材料學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)的飛速發(fā)展，這些科技愈來愈廣泛地應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中來同時(shí)，迅速發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)也向工程技術(shù)提出了愈來愈多、愈來愈高的要求7/28/20224

10、0形成獨(dú)立學(xué)科逐漸的，生物醫(yī)學(xué)工程的內(nèi)容變得不再是生物醫(yī)學(xué)的附屬品生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)又是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)和重要條件7/28/2022411.4.2 生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀7/28/202242 當(dāng)前，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)已發(fā)展到一個(gè)相當(dāng)高的水平，在醫(yī)學(xué)的幾乎所有領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮、將會發(fā)揮巨大的作用7/28/202243 生物力學(xué)在人體生理系統(tǒng)建模與仿真中的巨大作用 細(xì)胞力學(xué)、運(yùn)動力學(xué)、血流動力學(xué)、呼吸力學(xué)7/28/202244 生物醫(yī)學(xué)材料在人體組織與器官修復(fù)(替代)中的巨大作用 硬組織修復(fù)與替代、軟組織修復(fù)與替代、血管替代、人造皮膚、各類人工器官7/28/202245 人工器官在人體生理功能恢復(fù)中

11、的巨大作用 人工心臟、人工心臟瓣膜、人工肺、人工腎、人工胰7/28/202246 生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)在生物醫(yī)學(xué)工程中的巨大作用 生物醫(yī)學(xué)信號檢測、處理與識別是是醫(yī)學(xué)圖象處理的基礎(chǔ)，與生物材料、生物力學(xué)、人工器官、生物醫(yī)學(xué)儀器等關(guān)系密切7/28/202247 生物醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)在臨床診斷中的巨大作用 X光片、CT圖像、B型超聲波圖像、核磁共振7/28/202248 生物醫(yī)學(xué)儀器對提高醫(yī)學(xué)整體水平的巨大作用 生理功能分析、放射治療、超聲碎石、刀、細(xì)胞刀、康復(fù)輔助系統(tǒng)7/28/202249 1.4.3. 生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展7/28/202250 近20年，生物醫(yī)學(xué)工程制品飛速發(fā)展并形成規(guī)模性產(chǎn)業(yè)，將成為

12、21世紀(jì)國際經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一7/28/202251 社會需求量大，產(chǎn)品技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值高 美國目前已有1100萬人體內(nèi)植入有一個(gè)人工器官，200萬人體內(nèi)有2個(gè)或2個(gè)以上人工器官7/28/202252 1995年世界生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約1200億美元，目前超過2000億美元，年增長率持續(xù)保持在1520，生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官所占市場份額已接近607/28/202253 美國、日本、西歐等發(fā)達(dá)國家都把生物醫(yī)學(xué)工程列入高技術(shù)發(fā)展的前沿7/28/202254 我國有13億人口，醫(yī)療保健基數(shù)大，生物醫(yī)學(xué)材料和人工器官的需求量大 肢體不自由患者約1500萬 每年骨缺損和骨損傷約300萬 牙缺損(缺失)患者占總?cè)丝?/3 大量血液病患者需人工腎 大量糖尿病患者需人工胰7/28/202255 我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，絕大部分