生物医学工程导论课件.ppt

1,生物医学工程导论,2,生物医学工程学科及其人才培养与需求,3,一、生物医学工程的发展沿革,远古时期人们对疾病的认识与诊治：神灵的惩罚（礼拜、祷告）巫医利用巫术进行诊治（精神、心理）治病方式：植物或动物治病术或巫师们观察疾病的性质，凭经验形成了原始医学（草药医生、接骨者、手术者、接生婆等）原始医学经验医学(经验的、定性的),4,加里略（1592）温度计、脉搏胡克（hooke，1666）显微镜（cell)列文虎克（leeuwenhock,1676)发现细菌,16世纪（文艺复兴时期）开始了对疾病的测量时代（从经验或定性到定量）,5,19世纪末到20世纪初,基础学科的发展（化学、生理学、药理学等）以及技术学科的不断进步，出现了多学科互相交叉的时代。推动了生物医学工程学科的产生与发展,6,荷兰生理学家艾因托分（Einthovn,1894)-心电描记仪德国物理学家伦琴（Roentgen,1895)-X线，开创了人类第一张医学影像。德国物理学家布希（Busch,1926)-电子显微镜。1927-呼吸机1939-心肺搭桥；1940-心导管血管造影1947-生物无线电遥测技术（心、脑电）,7,1963年，美国物理学家cormack图像重建数学理论应用于放射医学研究英国电子学工程师Hounsfield引入计算机开创了现代医学影像技术的应用与发展,1948-超声诊断仪1958-植入式人体心脏起博器50年代生物医学材料和人工器官开始研制与使用。如硅橡胶、聚氨脂；人工肾、人工肺、人工心瓣膜、人工晶体等。,8,1972年-计算机断层（ComputedTomography，CT）1980年-核磁共振成像（NuclearMagneticResonance,NMR)；磁共振成像（MagneticResonanceImaging,MRI）；功能磁共振成像（FunctionMagneticResonanceImaging,fMRI)；单光子发射型计算机断层（SinglephotonEmissionComputedTomography,SPECTorECT),9,生物医学工程作为一门新兴的边缘学科，数十年来得到了巨大的发展，当代几乎所有的高新技术都被他所吸收和利用，并形成了一个庞大的新兴产业系统,正电子发射型断层（PositronEmissionTomography,PET)新近研制开发电阻抗断层（ElectronicalImpedanceTomography,EIT),10,二、生物医学学科及研究内容,11,生物医学工程学科的产生,国际起步于1958年法国巴黎，在19581961年间主要以医学电子、生物医学电子学。参加国家9个，与会学者50名。1965年在东京召开第6次国际会议，确立了医学电子和生物医学工程。(BiomedicalEngineering)特点：医用电子学为主导的医学工程,12,我国生物医学工程1978年我国将生物医学工程确定为独立的学科，制定了学科发展规划-生物医学仪器及工程90年代正式列为生物医学工程学科只有一级学科，无二级学科,13,生物医学工程学科:是综合生命科学和工程技术，理、工、医相结合的新兴交叉学科;是一门多学科交融的边缘学科，体现了新知识的综合和发展，在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色，对提高医学水平，促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用;同时，为促进电子、信息、材料科学、生物物理、生物化学等多种学科的发展起着重要的作用。,（摘自中国生物医学工程学会网页）,14,早期的生物医学工程也称为医学工程学：一般将综合运用数理科学原理和现代工程技术研究和解决基础医学和临床医学中问题的分支学科称为医学工程学(MedicalEngineering)把综合运用数理科学原理和现代工程技术的理论和方法研究、解决临床医学实际问题的分支学科称为临床工程学（或临床医学工程）(ClinicalEngineering),15,生物医学工程的定义,生物学Biology医学Medicine工程学Engineering,生物医学工程BiologicalMedicalEngineeringBME,16,美国国立卫生研究院有关名词命名专家组最近对生物医学工程学的定义：,生物医学工程学是结合物理学、化学、数学和计算机科学与工程学原理的一门学科。从事生物学、医学、行为学或卫生学的以下研究：,提出基本概念，产生从分子水平到器官水平的知识；,开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法；,用于疾病预防、诊断和治疗，病人康复，改善卫生状况等目的。”,17,工程学（综合）,生物医学工程学科的内涵,工程学（综合）,信息反馈,市场产品,生物医学（分析）,医学检验,装置开发,理论,想法,18,生物医学工程学科的特点,生物医学工程学,工程学电子学计算机科学力学材料科学机械制造学-,生物医学生物学神经科学内科学外科学矫形科学-,19,生物医学本科专业目录：仅设生物医学工程学科和专业属于工学-电气信息二级学科门类下的一个专业据此，生物医学工程学科可以包括：医学工程学和临床医学工程,20,研究生专业新调整的方案：,生物医学工程（0831，无二级学科）,从医学门类中划出列入工学门类,21,生物医学工程学科人才培养的类型、层次和知识结构,2003年我国有68所院校开设生物医学工程本科专业(2005年96所，发展之快）,22,生物医学工程首次全国一级学科评估排名,23,人才培养大致上分为三类，或在三个方面有所侧重（当然，也可以相互交叉和包容）,一、培养博士和硕士研究生，依赖于实力较强的理工院校、部分医科大学和科研院所，开展生物医学工程学科前沿研究，组织重点攻关。,纳米生物医学工程、基因芯片、医学影像与精确诊治技术、人体组织与器官功能重建技术、医用生物材料及植入技术、脑神经科学与康复工程等,24,二、以医科大学和医学院为主，重点培养硕士研究生和本科生层次的、符合临床实际需要的临床医学工程技师。三、培养医学仪器或医疗器械方面的硕士研究生、应用型本科生和少量实用型的专科生，能够从事医学仪器的研究、开发、设计、制造和维护和维修，以及能够从事医疗器械产品的经营管理、技术服务等工作。,25,知识要求,三类人才去向有所不同，但本科层次培养要求一致、特征相同:（1）是理、工、医结合型（2）是应用型本科，该学科的本科教育仍属于工程教育类，不可忽视“应用性”需要：数理基础较好、外语和计算机应用能力较强、专业基础较为扎实，具备一定的医学和生物学基础知识。,26,学科研究的内容（大体可概括为三个方面）,（1）生物材料与康复工程主要包括：,27,（2）医疗器械工程主要包括：,医用手术、急救和诊疗器械与设备,体外循环及血液处理设备等,28,（3）临床医学工程利用仪器设备配合临床诊疗与监护，包括：,29,生物医学工程产生的背景是高科技时代的生物医学发展的需要，因此它最终必须服务于生物医学和人类健康，最终应用的最主要的阵地是医院，所有的生物医学工程科研开发型的产品必然在医院中体现它的意义和价值。,临床工程,30,另外，生物医学工程对在医院的建设和发展中所起的作用更为重要，所居的地位更为明显。这样我们把在医院中的生物医学工程定义为临床工程-生物医学工程的分支学科。,31,临床工程已成为现代化医院不可缺少的组成成份，将起到举足轻重的作用。临床工程师、医生和护士共同构成现代化医院的三大支柱。,32,对应临床工程的载体是各级医院也包括家庭（家庭保健工程也在兴起），在医院中相应的单位有医学工程（设备、器材）科，信息科、放射科、超声科、核医学科、理疗科及很多临床科室。,33,临床工程的定义,在医院中所有为了提高医院医疗水平而应用现代工程技术的工作都应该属于临床工程的范畴。,34,医院中的设备工程和设备管理工程,影像存档和通讯-PACS（PictureArchiving&CommunicationsSystem，）,医疗信息的现代化管理-HIS（HospitalInformationSystem）系统,参与临床的诊断与治疗一线工作的工程技术,临床工程clinicalengineering,远程医疗网络系统等,35,国内外生物医学工程教育概况,国外高校生物医学工程专业的基本情况,国外著名高校生物医学工程专业一般是在二十世纪五、六十年代开始建立，往往是首先招收研究生（硕士、博士），经过一段时间后开始招收本科学生生的，而且本科生招生的数量比研究生招生的数量要少。,36,美国新闻及世界报道联合公布的生物工程/生物医学工程领域最佳研究生院的排名（根据设施、人员、研究成果引用系数等）前十名:,1.约翰霍普金斯大学（JohnsHopkinsUniversity）,2.加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UniversityofCalifornia-SanDiego）,3.杜克大学（DukeUniversity）,4.凯斯西部保留地大学（CaseWesternReserveUniversity）,5.麻省理工学院(MassachusettsInstituteofTechnology),6.宾西法尼亚大学（UniversityofPennsylvania）,7.西北大学（NorthwestUniversity）,8.乔治亚理工学院（GeorgiaInstituteofTechnology）,9.密歇根大学（UniversityofMichigan-AnnArbor）,10.华盛顿大学（UniversityogWashington）,37,特点：,(1).研究方向比较齐全,(2).设有BMR方向与BT的较多,(3).以研究生教育为主，本科为辅,38,我国高校生物医学工程专业设置的基本情况,2019/12/13,39,可编辑,40,表：我国生物医学工程学科与教育基本情况,41,42,43,44,45,46,47,48,49,医学影象工程,硕士,50,51,52,53,54,我国高校生物医学工程专业的情况分析,55,我国与国外生物医学工程专业的共同点,学科发展迅速,从比较知名的重点院校开始形成辐射,生物医学工程专业的学科以研究生教育为主,56,我国高校生物医学工程专业与国外的不同点（差距）,学科模式（研究方向）设置较少,本科教育的专业设置面比较集中在IT-BME，没有BMR-BME本科专业的学校都是以电子、信息、计算机应用与医学结合为目标，只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容。,各院校的研究生培养（科研方向）基本以IT-BME型为主，部分有BM-BME型，只有少数大学设有BT-BME型，根本没有BMR-BME型,57,以科研带动学科的特点不如国外突出,没有重视传统中医工程研究,生物医学交叉结合的程度我们不如国外,我们的BME基本没有生物医学的研究,58,生物医学工程学科的人才需求状况,59,就业分配去向,一类：可以去高等院校、科研院所等研究机构，从事教学、科研和开发工作；,60,二类：去向为各类医院，从事临床工程技术服务方面的工作；或去政府有关部门、机构，从事医疗器械监督管理工作,61,三类：可以去各类医院，从事通用医疗器械设备的操作使用、维护维修和采购管理等工作；也可以去医疗器械销售公司，从事经营管理、安装调试和技术服务等工作；还可以去医疗器械生产厂家，从事产品研制、技术开发和生产制造等工作,62,需要认识的问题,1、目前，医院接纳一定的比例的“具备理工医知识结构”的复合型毕业生，还没有引起足够的重视欧美国家和日本国临床工程师资格认证制度我国姜远海教授等呼吁设立临床工程技师和医学工程师执业资格,63,谢楠柱教授建议建立医学物理师职位编制名牌大学和医院合作培养新一代医学物理学家无论是建议设立临床工程技师还是医学工程师，或是医学物理师执业资格，目的都是希望医院配备相应的职位，确保“理工医结合型”人才在医院的用武之地，有利于现代化医疗事业的快速发展。,64,从医疗器械行业的市场和发展前景看生物医学工程专业技术人才的需求,65,1.我国医疗器械和设备跟不上时代发展,1.3万家县级以上医院的医械设备有15%左右是70年代产品，有的齿科治疗床等医械甚至是60年代的按国家有关规定，到2010年国民健康的主要指标在经济发达地区达到或接近中等发达国家的平均水平；在欠发达地区达到发展中国家的先进水平。由此首先需要大量常规性医械仪器设备,66,2.我国医疗器械工业发展的现状差距较大,我国医械工业与发达国家有相当差距：2001年销售份额：,67,3.医疗器械产品的需求量急增,现有县及县以上医院1.3万家，乡（镇）卫生院5.2万家，门诊部11万家，医疗机构总数达到17.5万家，医院病床数达到300多万张。按日本1980年的标准（每张床位人民币80万元），我国医疗仪器设备每年的市场规模可达12亿元15亿元。,68,以心脏起搏器为例，受经济发展水平制约，现在中国每百万人年植入仅8台，而美国每百万人年植入300400台，市场发展前景广阔,专家认为：中国是医疗器械消费大国，今后国内医疗器械需求量呈上升趋势。,69,4.人们保健观念转变,近些年越来越重视保健和愿意购买康复器材，家用