第講生物醫(yī)學工程概述課件

1、第講生物醫(yī)學工程概述第講生物醫(yī)學工程概述第講生物醫(yī)學工程概述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)學材料 (尹光福 教 授) 3、生物力學 (蔣文濤 副教授) 4、人工器官 (蘇葆輝 副教授) 5、生物醫(yī)學儀器 (鄒遠文 副教授) 6、生物醫(yī)學圖像 (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)學工程學，四川大學內(nèi)部講義，20002 俞夢孫、蔣大宗主編，中國生物醫(yī)學工程的今天與明天，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)學工程的定義What is B

3、iomedical Engineering (BME)7/28/20227邊緣交叉科學 (Interdisciplinary)綜 合：生物學醫(yī)學工程學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)學工程學 還沒有一個公認的定義隨科學技術(shù)的發(fā)展而改變隨生物醫(yī)學工程研究領(lǐng)域而拓展若干個生物醫(yī)學工程學的奠基人和著名權(quán)威曾有過幾個定義7/28/20229對生物醫(yī)學工程三個有代表性的定義表述7/28/202210“三合一學說”生物學醫(yī)學工程學生物醫(yī)學工程學7/28/202211“工程應用學說” 生物醫(yī)學工程學是工程學在醫(yī)學和生物學中的應用7/28/202212“結(jié)合學說” 生物醫(yī)學工程學

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

5、中的生物醫(yī)學工程7/28/202218 總體概念 都是說的生物學、醫(yī)學和工程學相互融合、依存的關(guān)系。生物醫(yī)學工程學是綜合生物學、醫(yī)學和工程學的理論和方法而發(fā)展起來的邊緣學科7/28/202219一般定義 “應用物理學和工程學的技術(shù)來解決生命系統(tǒng)中的問題，突出強調(diào)人類疾病的診斷、治療和預防” -生物醫(yī)學工程學7/28/202220生物醫(yī)學工程工程學生物學醫(yī) 學7/28/202221 更詳細說明： 綜合運用現(xiàn)代自然科學和工程技術(shù)的原理、方法，從工程學的角度，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，揭示和論證生命運動的規(guī)律，深化對生命系統(tǒng)的認識，提供防病、治病、衛(wèi)生保健、康復、

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

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；(2)、表征組織與器官的病變機理；(3)、給出研究和技術(shù)開發(fā)的最佳手段；(4)、提供治療與預防的有效方法研究內(nèi)容7/28/202227目前涉及較多的學科 醫(yī)學、生物學、物理學、化學、力學、材料學、制造學、電子學、計算機科學等7/28/202228主要研究領(lǐng)域 生物力學 生物材料學 人工器官 生物系統(tǒng)建模與仿真 生物醫(yī)學信號與傳感器 生物醫(yī)學信息處理 醫(yī)學圖像技術(shù) 物理因子在治療中應用及生物學效應7/28/202229 各研究領(lǐng)域既相互獨立，又相互交叉，相互支撐7/28/2022301.3 生物醫(yī)

8、學工程的特點7/28/202231 新興、綜合、交叉與邊緣科學7/28/202232A、迅速發(fā)展的新興學科 生物醫(yī)學工程是在近幾十年才從醫(yī)學中分離而形成一門獨立學科。當代高新科技的飛速發(fā)展，為它提供基礎7/28/202233B、大跨度、多學科的綜合性應用學科 醫(yī)學、生物學、物理學、化學、力學、材料學、制造學、電子學、計算機科學等學科的有機結(jié)合，甚至涉及社會、倫理、道德、法律等 非生命科學到生命科學 自然科學到人文科學7/28/202234C、生物醫(yī)學工程是醫(yī)學和生物學發(fā)展的重要動力一方面生物醫(yī)學工程為醫(yī)學、生物學提供技術(shù)與裝備另一方面又為醫(yī)學和生物學的發(fā)展開辟新路 帶來生物學與醫(yī)學的變革7/2

9、8/202235D、生物醫(yī)學工程是社會效益與經(jīng)濟效益的綜合 醫(yī)學重于社會效益，工程重于經(jīng)濟效益，生物醫(yī)學工程是醫(yī)學與工程學的結(jié)合，則是社會效益與經(jīng)濟效益必然的結(jié)合7/28/2022361.4 生物醫(yī)學工程的發(fā)展7/28/2022371.4.1 生物醫(yī)學工程發(fā)展歷史7/28/202238 科學技術(shù)手段應用于生物醫(yī)學領(lǐng)域已有很長的歷史 但是生物醫(yī)學工程形成一門獨立學科卻是近幾十年的事7/28/202239二十世紀五十年代隨著材料學、電子學、計算機科學、信息科學的飛速發(fā)展，這些科技愈來愈廣泛地應用到生物醫(yī)學領(lǐng)域中來同時，迅速發(fā)展的生物醫(yī)學也向工程技術(shù)提出了愈來愈多、愈來愈高的要求7/28/20224

10、0形成獨立學科逐漸的，生物醫(yī)學工程的內(nèi)容變得不再是生物醫(yī)學的附屬品生物醫(yī)學工程學又是現(xiàn)代醫(yī)學和生物學發(fā)展的基礎和重要條件7/28/2022411.4.2 生物醫(yī)學工程發(fā)展現(xiàn)狀7/28/202242 當前，生物醫(yī)學工程學已發(fā)展到一個相當高的水平，在醫(yī)學的幾乎所有領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮、將會發(fā)揮巨大的作用7/28/202243 生物力學在人體生理系統(tǒng)建模與仿真中的巨大作用 細胞力學、運動力學、血流動力學、呼吸力學7/28/202244 生物醫(yī)學材料在人體組織與器官修復(替代)中的巨大作用 硬組織修復與替代、軟組織修復與替代、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)學電子學在生物醫(yī)學工程中的巨大作用 生物醫(yī)學信號檢測、處理與識別是是醫(yī)學圖象處理的基礎，與生物材料、生物力學、人工器官、生物醫(yī)學儀器等關(guān)系密切7/28/202247 生物醫(yī)學圖像技術(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)學儀器對提高醫(yī)學整體水平的巨大作用 生理功能分析、放射治療、超聲碎石、刀、細胞刀、康復輔助系統(tǒng)7/28/202249 1.4.3. 生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展7/28/202250 近20年，生物醫(yī)學工程制品飛速發(fā)展并形成規(guī)模性產(chǎn)業(yè)，將成為

12、21世紀國際經(jīng)濟的主要支柱產(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)植入有一個人工器官，200萬人體內(nèi)有2個或2個以上人工器官7/28/202252 1995年世界生物醫(yī)學工程產(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)達國家都把生物醫(yī)學工程列入高技術(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)學工程產(chǎn)業(yè)基礎薄弱，絕大部分