《生物医学工程基础》PPT课件.ppt

生物医学工程基生物医学工程基 础础 四川大学材料科学与工程学院四川大学材料科学与工程学院 四川大学生物医学工程研究中心四川大学生物医学工程研究中心 Date1 Elements of Biomedical Elements of Biomedical Engineering (BME)Engineering (BME) College of Materials College of Materials SciSci. & Eng., SCU. & Eng., SCU Research Center of M B E , S C UResearch Center of M B E , S C U Date2 Contact to meContact to me 四川大学四川大学 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 尹光福尹光福 Tel.Tel.85413003 (O) 81801050 (X)85413003 (O) 81801050 (X)(M(M) E-mailE- Date3 课程主要内容课程主要内容 1 1、绪论绪论 ( (尹光福尹光福 教教 授授) ) 2 2、生物医学材料、生物医学材料 ( (尹光福尹光福 教教 授授) ) 3 3、生物力学、生物力学 ( (蒋文涛蒋文涛 副教授副教授) ) 4 4、人工器官、人工器官 ( (苏葆辉苏葆辉 副教授副教授) ) 5 5、生物医学仪器、生物医学仪器 ( (邹远文邹远文 副教授副教授) ) 6 6、生物医学图像、生物医学图像 ( (林江莉林江莉 副教授副教授) ) Date4 1.11.1、生物医学工程的定义、生物医学工程的定义 1.21.2、生物医学工程研究内容和基本任务、生物医学工程研究内容和基本任务 1.31.3、生物医学工程的特点、生物医学工程的特点 1.41.4、生物医学工程的发展、生物医学工程的发展 第一章第一章 绪论绪论教学内容教学内容 Date5 2.12.1、生物医学材料概论、生物医学材料概论 2.22.2、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用 2.32.3、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学 2.42.4、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学 2.52.5、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解 2.62.6、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学 2.72.7、无机生物医学材料、无机生物医学材料 2.82.8、金属生物医学材料、金属生物医学材料 2.92.9、医用高分子材料、医用高分子材料 2.10 2.10 组织工程材料组织工程材料 第二章第二章 生物医学材料生物医学材料教学内容教学内容 Date6 第一章第一章 绪绪 论论 Date7 主要参考书主要参考书 郑昌琼、裴觉民主编，生物医学工程学，四川郑昌琼、裴觉民主编，生物医学工程学，四川 大学内部讲义，大学内部讲义，2000 112000 11 俞梦孙、蒋大宗主编，中国生物医学工程的今俞梦孙、蒋大宗主编，中国生物医学工程的今 天与明天，天津科技翻译出版社，天与明天，天津科技翻译出版社，1998 121998 12 陈百万主编，生物医学工程学，科学出版社，陈百万主编，生物医学工程学，科学出版社， 19971997年年 Date8 边缘交叉科学边缘交叉科学 (Interdisciplinary)(Interdisciplinary) 综综 合：合： 生物学生物学 医学 医学 工程学 工程学 理论和方法理论和方法 近几十年内建立与发展 近几十年内建立与发展 Date9 什么是生物医学工程学什么是生物医学工程学 还没有一个公认的定义还没有一个公认的定义 随科学技术的发展而改变随科学技术的发展而改变 随生物医学工程研究领域而拓展随生物医学工程研究领域而拓展 若干个生物医学工程学的奠基人和著若干个生物医学工程学的奠基人和著 名权威曾有过几个定义名权威曾有过几个定义 Date10 对生物医学工程对生物医学工程 三个有三个有代表性代表性的定义表述的定义表述 Date11 工程应用学说工程应用学说 三合一学说三合一学说 生物医学工程生物医学工程 结合学说结合学说 Date12 “ “三合一学说三合一学说” ” 生物学医学工程学生物医学工程学生物学医学工程学生物医学工程学 Date13 “ “工程应用学说工程应用学说” ” 生物医学工程学是工程学在医学和生物医学工程学是工程学在医学和 生物学中的应用生物学中的应用 Date14 “ “结合学说结合学说” ” 生物医学工程学是生物学、医学生物医学工程学是生物学、医学 和其它非生物学科的结合和其它非生物学科的结合 Date15 现代医学的主要任务：现代医学的主要任务： 诊断治疗康复预防诊断治疗康复预防 Date16 (1)(1)、疾病预防中的生物医学工程、疾病预防中的生物医学工程 病毒与细菌的隔离病毒与细菌的隔离 病毒与细菌的杀灭病毒与细菌的杀灭 有毒、有害物质的清除有毒、有害物质的清除 Date17 Date18 含纳米二氧化钛、纳米银的抗菌涂含纳米二氧化钛、纳米银的抗菌涂 料料 Date19 医学图像医学图像 超声图像、超声图像、CTCT、X-X-光片光片 生物信号生物信号 心电、脑电心电、脑电. 医学检验医学检验 核磁共振、内窥检验核磁共振、内窥检验 (2)(2)、医学诊断中的生物医学工、医学诊断中的生物医学工 程程 Date20 X XCTCT 放射性核素成像放射性核素成像 彩色多普勒超声图像彩色多普勒超声图像 心电监视仪心电监视仪 彩色彩色B B型超声仪型超声仪 Date21 激光手术、激光手术、 - -刀刀 超声碎石超声碎石 癌症的放射治疗与化学治疗癌症的放射治疗与化学治疗 靶向药物与生物导弹靶向药物与生物导弹 器官修复中的组织工程器官修复中的组织工程 人工胰血糖测定与胰岛素注射人工胰血糖测定与胰岛素注射 (3)(3)、医学治疗中的生物医学工、医学治疗中的生物医学工 程程 Date22 人工生物瓣 全人工心脏全人工心脏 膜式人工肺膜式人工肺 组织工程骨修复组织工程骨修复 胰岛素药泵胰岛素药泵 介入治疗导管介入治疗导管 Date23 畸形矫正畸形矫正 人工义肢人工义肢 可视义眼可视义眼 人工耳膜人工耳膜 (4)(4)、医学康复中的生物医学工、医学康复中的生物医学工 程程 Date24 Date25 总体概念总体概念 都是说的生物学、医学和工程学相都是说的生物学、医学和工程学相 互融合、依存的关系。互融合、依存的关系。生物医学工程学生物医学工程学 是综合生物学、医学和工程学的理论和是综合生物学、医学和工程学的理论和 方法而发展起来的边缘学科方法而发展起来的边缘学科 Date26 一般定义一般定义 “ “应用物理学和工程学的技术来解应用物理学和工程学的技术来解 决生命系统中的问题，突出强调人类决生命系统中的问题，突出强调人类 疾病的诊断、治疗和预防疾病的诊断、治疗和预防” ” -生物医学工程学生物医学工程学 Date27 生物生物 医学工程医学工程 工程学工程学 生物学生物学医医 学学 Date28 更详细说明：更详细说明： 综合运用现代自然科学和工程技术的原综合运用现代自然科学和工程技术的原 理、方法，从工程学的角度，在多种层次上理、方法，从工程学的角度，在多种层次上 研究生物体，特别是人体的结构、功能和其研究生物体，特别是人体的结构、功能和其 它生命现象，揭示和论证生命运动的规律，它生命现象，揭示和论证生命运动的规律， 深化对生命系统的认识，提供防病、治病、深化对生命系统的认识，提供防病、治病、 卫生保健、康复、安全防护的新理论和新方卫生保健、康复、安全防护的新理论和新方 法，设计和研制用于防病、治病等的新材料法，设计和研制用于防病、治病等的新材料 、人工器官、装置与系统的新兴交叉学科、人工器官、装置与系统的新兴交叉学科 Date29 生物医学工程的目标生物医学工程的目标 几乎所有工程学和物理学都可与生几乎所有工程学和物理学都可与生 物医学相互结合物医学相互结合 探索人类正常生理学探索人类正常生理学 表征组织与器官的病变机理表征组织与器官的病变机理 给出研究和技术开发的最佳手段给出研究和技术开发的最佳手段 提供治疗与预防的有效方法提供治疗与预防的有效方法 Date30 1.2 1.2 生物医学工程：生物医学工程： 研究内容和基本任务研究内容和基本任务 Date31 基本任务基本任务 生物医学工程学的基本任务是运用生物医学工程学的基本任务是运用 工程技术手段，研究和解决生物学和医工程技术手段，研究和解决生物学和医 学中的有关问题学中的有关问题 Date32 研究方法研究方法 生物医学工程学以应用基础性生物医学工程学以应用基础性 研究为主，研究的对象是人体研究为主，研究的对象是人体( (一个一个 多层次的庞大系统多层次的庞大系统) )，所涉及的领域，所涉及的领域 十分广泛，并在不断的扩展之中十分广泛，并在不断的扩展之中 Date33 从微观层次、组织器官层次和整体层次从微观层次、组织器官层次和整体层次 ： (1)(1)、研究、研究探索人类正常生理学；探索人类正常生理学；(2)(2)、表、表 征组织与器官的病变机理；征组织与器官的病变机理；(3)(3)、给出研究、给出研究 和技术开发的最佳手段；和技术开发的最佳手段；(4)(4)、提供治疗与、提供治疗与 预防的有效方法预防的有效方法 研究内容研究内容 Date34 目前涉及较多的学科目前涉及较多的学科 医学、生物学、物理学、化学医学、生物学、物理学、化学 、力学、材料学、制造学、电子学、力学、材料学、制造学、电子学 、计算机科学等、计算机科学等 Date35 主要研究领域主要研究领域 生物力学生物力学 生物材料学生物材料学 人工器官人工器官 生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真 生物医学信号与传感器生物医学信号与传感器 生物医学信息处理生物医学信息处理 医学图像技术医学图像技术 物理因子在治疗中应用及生物学效应物理因子在治疗中应用及生物学效应 Date36 各研究领域既相互独各研究领域既相互独 立，又相互交叉，相互立，又相互交叉，相互 支撑支撑 Date37 1.31.3 生物医学工程的特生物医学工程的特 点点 Date38 新兴、综合、交新兴、综合、交 叉与边缘科学叉与边缘科学 Date39 A A、迅速发展的新兴学科迅速发展的新兴学科 生物医学工程是在近几十年才生物医学工程是在近几十年才 从医学中分离而形成一门独立学科从医学中分离而形成一门独立学科 。当代高新科技的飞速发展，为它。当代高新科技的飞速发展，为它 提供基础提供基础 Date40 B B、大跨度、多学科的综合性应用学科大跨度、多学科的综合性应用学科 医学、生物学、物理学、化学、力医学、生物学、物理学、化学、力 学、材料学、制造学、电子学、计算机学、材料学、制造学、电子学、计算机 科学等学科的有机结合，甚至涉及社会科学等学科的有机结合，甚至涉及社会 、伦理、道德、法律等、伦理、道德、法律等 非生命科学到生命科学非生命科学到生命科学 自然科学到人文科学自然科学到人文科学 Date41 C C、生物医学工程是医学和生物医学工程是医学和 生物学发展的重要动力生物学发展的重要动力 一方面生物医学工程为医学、生物学提一方面生物医学工程为医学、生物学提 供技术与装备供技术与装备 另一方面又为医学和生物学的发展开辟另一方面又为医学和生物学的发展开辟 新路新路 带来生物学与医学的变革带来生物学与医学的变革 Date42 D D、生物医学工程是社会效生物医学工程是社会效 益与经济效益的综合益与经济效益的综合 医学重于社会效益，工程重于医学重于社会效益，工程重于 经济效益，生物医学工程是医学与经济效益，生物医学工程是医学与 工程学的结合，则是社会效益与经工程学的结合，则是社会效益与经 济效益必然的结合济效益必然的结合 Date43 坚持坚持“ “以人为本以人为本” ”的宗旨的宗旨 反对反对“ “利益至上利益至上” ”的倾向的倾向 必须在保证功能性的同时，保证不对宿主必须在保证功能性的同时，保证不对宿主 造成任何显著的危害造成任何显著的危害( (无论是长期的还是短期无论是长期的还是短期 的的) ) Date44 医学从业者的规范医学从业者的规范 生物医学工程从业者的道德规范生物医学工程从业者的道德规范 Hippocratic Oath Hippocratic Oath ( (希波克拉底誓言希波克拉底誓言 ) ) Date45 HippocraticHippocratic，西方医学之父、人类医学史上西方医学之父、人类医学史上 最伟大的人物、古希腊医学黄金时代的缔造者最伟大的人物、古希腊医学黄金时代的缔造者 24002400多年前的誓言时至今日仍然影响着西方多年前的誓言时至今日仍然影响着西方 医学界；作为职业道德的圣典，它的规范作用医学界；作为职业道德的圣典，它的规范作用 又远远超出医学界，成为适合一切人类社会组又远远超出医学界，成为适合一切人类社会组 织抑制人性之恶的道德规范织抑制人性之恶的道德规范 Date46 Hippocratic OathHippocratic Oath I I swear swear by by Apollo Apollo the the physician, physician, by by AesculapiusAesculapius, , HygeiaHygeia, , and and Panacea, Panacea, and and I I take take to to witness witness all all the the gods, gods, all all the the goddesses, goddesses, to to keep keep according according to to my my ability ability and my and my judgementjudgement the following oath. the following oath. Date47 Hippocratic OathHippocratic Oath To To consider consider dear dear to to me me as as my my parents parents him him who who taught taught me me this this art, art, to to live live in in common common with with him, him, and and if if necessary necessary to to share share my my goods goods with with him, him, to to look look upon upon him him children children as as my my own own brothers, brothers, to to teach teach them them this this art art if if they they so so desire desire without without fee fee or or written written promise, promise, to to impart impart to to my my sons sons and and the the sons sons of of the the master master who who taught taught me me and and the the disciples disciples who who have have enrolled enrolled themselves themselves and and have have agreed agreed to to the the rules rules of of the the profession, profession, but but to to these these alone, alone, the the precepts precepts and and the the instruction.instruction. Date48 Hippocratic OathHippocratic Oath I I will will prescribe prescribe regimen regimen for for the the good good of of my my patients patients according according to to my my ability ability and and my my judgementjudgement and and never never do do harm harm to to anyone. anyone. To To please please no no one one will will I I prescribe prescribe a a deadly deadly drug, drug, nor nor give give advice advice which which may may cause cause his his death. death. Nor Nor will will I I give give a a woman woman a a pessarypessary to to procure procure abortion. abortion. But But I I will will preserve preserve the the purity purity of of my my life life and and my my art. art. I I will will not not cut cut for for stone, stone, even even for for patients patients in in whom whom the the disease disease is is manifest. manifest. I I will will leave leave this this operation operation to to be be performed performed by by practitioners practitioners (specialist (specialist in in this this art). art). In In every every house house where where I I come come I I will will enter enter only only for for the the good good of of my my patients, patients, keeping keeping myself myself far far from from all all intentional intentional ill-doing ill-doing and and all all seduction. seduction. All All that that may may come come to to my my knowledge knowledge in in the the exercise exercise of of my my profession profession or or in in daily daily commerce commerce with with men, men, which which ought ought not not to to be be spread spread abroad, abroad, I I will will keep keep secret secret and and will never reveal it.will never reveal it. Date49 Hippocratic OathHippocratic Oath If If I I keep keep this this oath oath faithfully, faithfully, may may I I enjoy enjoy my my life life and and practice practice my my art, art, respected respected by by all all men men and and in in all all times, times, but but if if I I swerve swerve from from it it or or violate it, may the reverse be my lot.violate it, may the reverse be my lot. Date50 仰赖医神阿波罗，埃斯克列彼斯及天地诸神为证，鄙仰赖医神阿波罗，埃斯克列彼斯及天地诸神为证，鄙 人敬谨宣誓愿以自身能力及判断力所及，遵守此约人敬谨宣誓愿以自身能力及判断力所及，遵守此约 凡授我艺者敬之如父母，作为终身同业伴侣凡授我艺者敬之如父母，作为终身同业伴侣 我愿尽余之能力及判断力所及，遵守为病家谋利益之我愿尽余之能力及判断力所及，遵守为病家谋利益之 信条，并检束一切堕落及害人行为，我不得将危害药信条，并检束一切堕落及害人行为，我不得将危害药 品给与他人，并不作该项之指导。我愿以此纯洁与神品给与他人，并不作该项之指导。我愿以此纯洁与神 圣之精神，终身执行我职务圣之精神，终身执行我职务 无论至于何处，遇男遇女，贵人及奴婢，我之唯一目无论至于何处，遇男遇女，贵人及奴婢，我之唯一目 的，为病家谋幸福并检点吾身，不作各种害人及恶劣的，为病家谋幸福并检点吾身，不作各种害人及恶劣 行为。凡我所见所闻，我认为应守秘密者，我愿保守行为。凡我所见所闻，我认为应守秘密者，我愿保守 秘密秘密 倘使我严守上述誓言时，请求神让我生命与医术能得倘使我严守上述誓言时，请求神让我生命与医术能得 无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之 希波克拉底誓言希波克拉底誓言Hippocratic OathHippocratic Oath Date51 职业守则与道德规范职业守则与道德规范 对知识传授者保持感恩之心对知识传授者保持感恩之心 为服务对象谋利益，做自己有能力做的事为服务对象谋利益，做自己有能力做的事 绝不利用职业便利做缺德乃至违法的事情绝不利用职业便利做缺德乃至违法的事情 严格保守秘密，尊重个人隐私严格保守秘密，尊重个人隐私 Date52 1.41.4 生物医学工程的发展生物医学工程的发展 Date53 .1 生物医学工程发展历史生物医学工程发展历史 Date54 科学技术手段应用于生物医学科学技术手段应用于生物医学 领域已有很长的历史领域已有很长的历史 但是生物医学工程形成一门独但是生物医学工程形成一门独 立学科却是近几十年的事立学科却是近几十年的事 Date55 二十世纪五十年代二十世纪五十年代 随着材料学、电子学、计算机科学、信随着材料学、电子学、计算机科学、信 息科学的飞速发展，这些科技愈来愈广息科学的飞速发展，这些科技愈来愈广 泛地应用到生物医学领域中来泛地应用到生物医学领域中来 同时，迅速发展的生物医学也向工程技同时，迅速发展的生物医学也向工程技 术提出了愈来愈多、愈来愈高的要求术提出了愈来愈多、愈来愈高的要求 Date56 形成独立学科形成独立学科 逐渐的，生物医学工程的内容变得逐渐的，生物医学工程的内容变得 不再是生物医学的附属品不再是生物医学的附属品 生物医学工程学又是现代医学和生生物医学工程学又是现代医学和生 物学发展的基础和重要条件物学发展的基础和重要条件 Date57 .2 生物医学工程发展现状生物医学工程发展现状 Date58 当前，生物医学工程学已发展当前，生物医学工程学已发展 到一个相当高的水平，在医学的几到一个相当高的水平，在医学的几 乎所有领域已经发挥、将会发挥巨乎所有领域已经发挥、将会发挥巨 大的作用大的作用 Date59 生物力学在人体生理系统建模生物力学在人体生理系统建模 与仿真中的巨大作用与仿真中的巨大作用 细胞力学、运动力学、血流动细胞力学、运动力学、血流动 力学、呼吸力学力学、呼吸力学 Date60 生物医学材料在人体组织与器生物医学材料在人体组织与器 官修复官修复( (替代替代) )中的巨大作用中的巨大作用 硬组织修复与替代、软组织修硬组织修复与替代、软组织修 复与替代、血管替代、人造皮肤、复与替代、血管替代、人造皮肤、 各类人工器官各类人工器官 Date61 人工器官在人体生理功能恢复人工器官在人体生理功能恢复 中的巨大作用中的巨大作用 人工心脏、人工心脏瓣膜、人人工心脏、人工心脏瓣膜、人 工肺、人工肾、人工胰工肺、人工肾、人工胰 Date62 生物医学电子学在生物医学工生物医学电子学在生物医学工 程中的巨大作用程中的巨大作用 生物医学信号检测、处理与识生物医学信号检测、处理与识 别是是医学图象处理的基础，与生别是是医学图象处理的基础，与生 物材料、生物力学、人工器官、生物材料、生物力学、人工器官、生 物医学仪器等关系密切物医学仪器等关系密切 Date63 生物医学图像技术在临床诊断生物医学图像技术在临床诊断 中的巨大作用中的巨大作用 X X光片、光片、CTCT图像、图像、B B型超声波型超声波 图像、核磁共振图像、核磁共振 Date64 生物医学仪器对提高医学整体生物医学仪器对提高医学整体 水平的巨大作用水平的巨大作用 生理功能分析、放射治疗、超生理功能分析、放射治疗、超 声碎石、声碎石、 刀、刀、细胞刀、康复辅助系细胞刀、康复辅助系 统统 Date65 1.4.3. 1.4.3. 生物医学工程产业发展生物医学工程产业发展 Date66 近近2020年，生物医学工程制品年，生物医学工程制品 飞速发展并形成规模性产业，将飞速发展并形成规模性产业，将 成为成为2121世纪国际经济的主要支柱世纪国际经济的主要支柱 产业之一产业之一 Date67 社会需求量大，产品技术含量社会需求量大，产品技术含量 和产品附加值高和产品附加值高 美国目前已有美国目前已有11001100万人体内植万人体内植 入有一个人工器官，入有一个人工器官，200200万人体内有万人体内有 2 2个或个或2 2个以上人工器官个以上人工器官 Date68 19951995年世界生物医学工程年世界生物医学工程 产业产值约产业产值约12001200亿亿美元，目前美元，目前 超过超过30003000亿亿美元，年增长率持美元，年增长率持 续保持在续保持在15152020 Date69 美国、日本、西欧等发达国家美国、日本、西欧等发达国家 都把生物医学工程列入高技术发展都把生物医学工程列入高技术发展 的前沿的前沿 Date70 我国有我国有1313亿人口，医疗保健基亿人口，医疗保健基 数大，生物医学材料和人工器官的数大，生物医学材料和人工器官的 需求量大需求量大 肢体不自由患者约肢体不自由患者约1500 1500万万 每年骨缺损和骨损伤约每年骨缺损和骨损伤约300300万万 牙缺损牙缺损( (缺失缺失) )患者占总人口患者占总人口1/31/3 大量血液病患者需人工肾大量血液病患者需人工肾 大量糖尿病患者需人工胰大量糖尿病患者需人工胰 Date71 我国生物医学工程产业基础薄我国生物医学工程产业基础薄 弱，绝大部分依靠进口，目前巨大弱，绝大部分依靠进口，目前巨大 的社会需求与薄弱的研究开发及产的社会需求与薄弱的研究开发及产 业基础形成尖锐的矛盾业基础形成尖锐的矛盾 Date72 19991999年，国家制订年，国家制订“中国中国 生物医学工程产业发展纲要生物医学工程产业发展纲要” Date73 “ “培育生物医学工程产业，使之保培育生物医学工程产业，使之保 持持15152020的增长率，到的增长率，到20052005年工年工 业总产值达到业总产值达到400400500500亿亿元，元，20102010年年 达达10001000亿亿元的发展目标元的发展目标” ” Date74 第二章第二章 生物医学材生物医学材 料料 Date75 1 1 郑昌琼、裴觉民主编，郑昌琼、裴觉民主编，生物医学工程学生物医学工程学，四川大学内部讲义，四川大学内部讲义 ，20002000 2 2 吴增树、李国光、王定国，吴增树、李国光、王定国，生物材料毒理学及应用生物材料毒理学及应用，成都，成都 科技大学出版社，科技大学出版社，19881988 3 3 李玉宝主编，李玉宝主编，生物医学材料生物医学材料，化学工业出版社，化学工业出版社，20032003 4 4 李玉宝主编，李玉宝主编，纳米生物医药材料纳米生物医药材料，化学工业出版社，化学工业出版社，20042004 5 5 Buddy Buddy D.RatnerD.Ratner, , Allan Allan S.HoffmanS.Hoffman, , Frederick Frederick J. J. Schoen, Schoen, Jack Jack E.LemonsE.Lemons, , Biomaterials ScienceBiomaterials Science, Academic Press, 1996, Academic Press, 1996 主要参考书籍主要参考书籍 Date76 2.12.1、生物医学材料概论、生物医学材料概论 2.22.2、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用 2.32.3、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学 2.42.4、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学 2.52.5、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解 2.62.6、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学 2.72.7、无机生物医学材料、无机生物医学材料 2.82.8、金属生物医学材料、金属生物医学材料 2.92.9、医用高分子材料、医用高分子材料 2.10 2.10 组织工程材料组织工程材料 第二章教学内容第二章教学内容 Date77 2.1 2.1 生物医学材料概论生物医学材料概论 Date78 2.1 2.1 生物医学材料概论生物医学材料概论 生物医学材料生物医学材料(Biomedical Materials)(Biomedical Materials) 生物医学工程的重要分支生物医学工程的重要分支 生物学、医学、材料学的交叉学科生物学、医学、材料学的交叉学科 生物医学工程的物质基础生物医学工程的物质基础 Date79 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date80 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 生物材料生物材料 (Biomaterial)(Biomaterial) 生物医学材料生物医学材料 (Biomedical Material)(Biomedical Material) 其定义随科学技术的发展而演变其定义随科学技术的发展而演变 Date81 临床中常用的生物医学材料临床中常用的生物医学材料 Date82 磷酸钙生物陶瓷制品磷酸钙生物陶瓷制品 Date83 生物材料生物材料 (Biomaterials)(Biomaterials) “ “植入活体内或与活体结合而设计的植入活体内或与活体结合而设计的 与活体系统与活体系统不起药物反应不起药物反应的的惰性惰性物质物质” ” 1960s1960s，Clemson Univ., USAClemson Univ., USA 特征特征：人造、非生命、医用、生物相容人造、非生命、医用、生物相容 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date84 无药物反应生物材料与药物的区别无药物反应生物材料与药物的区别 惰惰 性化学稳定、生物稳定性化学稳定、生物稳定 随着生物材料的发展，该定义已明显不随着生物材料的发展，该定义已明显不 适应生物材料的功能与范畴的飞速发展适应生物材料的功能与范畴的飞速发展 载药生物材料、生物活性材料载药生物材料、生物活性材料 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date85 载药生物材料载药生物材料( (药物缓释材料药物缓释材料) ) 在材料在材料( (最常见的是修复材料最常见的是修复材料) ) 中复合治疗药物，植入人体后缓慢中复合治疗药物，植入人体后缓慢 释放，进行辅助治疗释放，进行辅助治疗 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date86 生物活性材料生物活性材料(Bio-active Material )(Bio-active Material ) 植入后，按照预先设计进行生植入后，按照预先设计进行生 物降解或与生物系统发生一定作用物降解或与生物系统发生一定作用 ，促使生理功能的恢复，促使生理功能的恢复 如：如：BMP/TCPBMP/TCP骨修复材料骨修复材料 ( (特征：可降解、可诱导成骨特征：可降解、可诱导成骨) ) 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date87 “ “生物医学材料是用于取代、修复生物医学材料是用于取代、修复 活体组织的人造或天然的材料活体组织的人造或天然的材料” ” 1980s1980s 不限制：人造不限制：人造/ /天然，体内天然，体内/ /体外，体外， 活性活性/ /惰性，长期惰性，长期/ /短期短期 范范 围：医用、生物相容围：医用、生物相容 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date88 除医学中使用的生物材料外，除医学中使用的生物材料外， 还有大量应用于生物学领域的材料还有大量应用于生物学领域的材料 ，如细胞培养、蛋白质处理等，目，如细胞培养、蛋白质处理等，目 前也将其划入生物材料的范畴前也将其划入生物材料的范畴 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Date89 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定生物材料和生物医学材料的定 义义 Biomaterials Biological MaterialsBiomedical Materials 特指医用材料特指医用材料 其它生物学应用材料其它生物学应用材料 Date90 生物医学材料的生物医学材料的应用特征应用特征： 生物医学材料很少单独使用，通常生物医学材料很少单独使用，通常 是结合在医学装置中替代发生病变或失是结合在医学装置中替代发生病变或失 去功能的生命体器官去功能的生命体器官 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展生物医学材料应用的发展 Date91 最早的应用可追溯到公元前最早的应用可追溯到公元前35003500年年 棉花纤维、马鬃缝合伤口棉花纤维、马鬃缝合伤口 古埃及，古埃及，BC.3500BC.3500 木片修补颅骨缺损木片修补颅骨缺损 墨西哥印地安人墨西哥印地安人 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展生物医学材料应用的发展 Date92 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展生物医学材料应用的发展 木木质及石质的质及石质的假牙、假鼻、假耳假牙、假鼻、假耳 中国、埃及，中国、埃及， BC. 2500BC. 2500 黄金修补牙缺损黄金修补牙缺损 中国、埃及、罗马，中国、埃及、罗马， BC. 2000BC. 2000 Date93 据文献记载据文献记载 15881588年，黄金板修复颚骨年，黄金板修复颚骨 17751775年，金属内固定骨折年，金属内固定骨折 18091809年，黄金种植牙年，黄金种植牙 18511851年，天然硫化橡胶制作人工牙托及颚骨年，天然硫化橡胶制作人工牙托及颚骨 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展生物医学材料应用的发展 Date94 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展生物医学材料应用的发展 进入进入2020世纪，高分子材料的应用带来了世纪，高分子材料的应用带来了 生物医学材料的巨大发展生物医学材料的巨大发展 19371937年，年， PMMAPMMA用于牙科用于牙科 1940s1940s，维尼龙用于血管修复维尼龙用于血管修复 19581958年，涤纶用于动脉修复年，涤纶用于动脉修复 1960s1960s，PMMAPMMA、UHMPEUHMPE全髋关节全髋关节 Date95 自自2020世纪世纪5050年代，各种复杂人工器官的年代，各种复杂人工器官的 出现，标志着生物医学材料及人工关节的发出现，标志着生物医学材料及人工关节的发 展进入了新的阶段展进入了新的阶段生物医学材料学科与生物医学材料学科与 其它相关技术的交叉与渗透更趋深入其它相关技术的交叉与渗透更趋深入 人工心脏瓣膜、人工肺、人工肾、人工人工心脏瓣膜、人工肺、人工肾、人工 心脏、人工胰心脏、人工胰 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展生物医学材料应用的发展 Date96 近近2020年，生物医学材料及其年，生物医学材料及其 制品飞速发展并形成规模性产业制品飞速发展并形成规模性产业 ，将成为，将成为2121世纪国际经济的主要世纪国际经济的主要 支柱产业之一支柱产业之一 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 B B、生物医学材料产业的发展生物医学材料产业的发展 Date97 目前，生物医学材料和人工器目前，生物医学材料和人工器 官所占世界医疗器械市场份额已接官所占世界医疗器械市场份额已接 近近6060，19951995年产值超过年产值超过700700亿亿美元美元 ，年增长率持续保持在，年增长率持续保持在15152020 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 B B、生物医学材料产业的发展生物医学材料产业的发展 Date98 美国在美国在“ “先进材料加工计划先进材料加工计划” ”中中 ，将生物医学材料列为第一位发展，将生物医学材料列为第一位发展 的材料的材料 日本将生物医学材料列入高技日本将生物医学材料列入高技 术新材料发展的前沿术新材料发展的前沿 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 B B、生物医学材料产业的发展生物医学材料产业的发展 Date99 我国生物医学材料产业基础薄我国生物医学材料产业基础薄 弱，绝大部分依靠进口，目前巨大弱，绝大部分依靠进口，目前巨大 的社会需求与薄弱的研究开发及产的社会需求与薄弱的研究开发及产 业基础形成尖锐的矛盾业基础形成尖锐的矛盾 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 B B、生物医学材料产业的发展生物医学材料产业的发展 Date100 机遇与挑战并存机遇与挑战并存 19991999年，国家制订年，国家制订“中国生物中国生物 医学工程产业发展纲要医学工程产业发展纲要” 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 B B、生物医学材料产业的发展生物医学材料产业的发展 Date101 其中重点任务的第一条为：其中重点任务的第一条为： 生物医学材料及其应用的研究生物医学材料及其应用的研究 开发，开展对人工器官、体内植入开发，开展对人工器官、体内植入 物和相应装置的研制物和相应装置的研制 2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 B B、生物医学材料产业的发展生物医学材料产业的发展 Date102 2.1.3 2.1.3 生物医学材料的基本性能要求生物医学材料的基本性能要求 Date103 A A、生物功能性生物功能性 ( (BiofunctionabilityBiofunctionability) ) B B、生物相容性、生物相容性 ( (BiocompatibilityBiocompatibility) ) C C、生物安全性生物安全性 ( (Biological SafetyBiological Safety) ) 2.1.3 2.1.3 生物医学材料的基本性能要求生物医学材料的基本性能要求 生生 物物 相容性相容性 生生 物物 功能性功能性 基本性能要求基本性能要求 生生 物物 安全性安全性 Date104 A A、生物医学材料的生物功能性