生物医学工程概论 1

生物医学工程概论,王伟jmcarwangw,生物医学工程概论,一、什么叫生物医学工程运用现代自然科学和技术工程的原理和方法，从工程学角度研究人体的结构、功能及其他生命现象，研究和开发为防病治病及人体功能辅助等医学应用服务的人工装置和系统的一门综合性高技术学科。根本任务:为疾病的预防、诊治和康复服务，确保人类健康,我国著名科学家顾方舟先生在“中国生物医学工程的今天与明天”一书中写到“生物医学工程学是这样一门学科：它把人体各个层次上的生命过程（包括病理过程）看作是一个系统的状态变化的过程；把工程学的理论和方法与生物学、医学的理论和方法有机地结合起来去研究这类系统状态变化的规律，并在此基础上，应用各种工程技术手段，建立适宜的方法和装置，以最有效的途径，人为地控制这种变化，以达预定的目标。,人工心脏瓣膜,进行人工心脏瓣膜的设计和制造，需要作如下工作：1.了解心脏瓣膜开启和关闭的机理，弄清人体心脏瓣膜的运动学和力学特性（定量）；2.解决人工心脏瓣膜材料问题（相容性、毒性、力学性质和制备工艺等）；3.了解人工心脏机械瓣和生物瓣的力学特性和疲劳寿命，以及植入心脏后的长期生物效应等。人工心脏瓣膜的制作和质量控制与监测等还要涉及一系列工程问题，此外还有成本控制问题。,心脏瓣膜示意图,生物医学工程特点,大跨度的、多学科的综合性应用学科。以人工器官为例，它需要生物材料学、生物力学、生理学及有关机电、化工工程技术的有机结合，甚至涉及社会伦理学。这种大跨度（从非生命科学到生命科学，乃至从自然科学到人文科学）的综合，是传统学科所没有的，其发展需要工程技术与医学两方面人材的密切结合。既为医学、生物学提供技术与装备，又为医学、生物学的发展开辟新路：因此它是变革医学和生物学本身的一支重要力量。社会效益与经济效益的结合。医学注重社会效益，工程学注重经济效益，生物医学工程才是二者必然的结合。,二、学科分类,以应用范畴为依据分类医学工程（MedicalEngineering）临床工程（ClinicalEngineering）康复工程（Rehabilitation）环卫工程（EnvironmentalEngineering）中医工程（theEngineeringofChineseTraditionalMedical）,以学科专业为依据分类生物材料（Biomaterial）人工器官（ArtificialOrgans）生物信息（Bioinformation）生物控制（Biocybernetic）生物效应（Bioeffect）生物反馈（Biofeedback）生物能量与质量传递（BioenergyandMassTransfer）生物力学（Biomechanics）医学电子（MedicalElectronics）医学仪器及装备（Medicaldevice以图像所包含的信息种类来分有形态学成像、成分成像和功能成像。,图像处理技术则是对已获得的医学图像进行分析、识别、分割、解释、分类以及作三维重建与显示，其目的是把获得的医学图像的某些部分增强，或提取某些特征，为医生提供感兴趣的信息。成像与图像处理技术有时是结合成一体的。,人工器官,当人体器官病伤而不能用常规方法医治时，有可能给病人使用一种人工制造的装置来部分或全部替代病损的自然器官，以补偿、替代或修复自然器官的功能，这样的器件或装置称为人工器官。例如：人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液和人工心脏及心脏辅助装置，可补偿血液循环功能；人工关节、人工脊椎、人工骨、人工肌腱和假肢具有支持运动功能；人工肾、人工肝具有血液净化功能；人工肺、人工气管和人工喉具有呼吸辅助功能；人工食管、人工胆管和人工肠具有支持消化功能；,人工器官是生物工程各领域知识和技术的综合体现。这个领域的进展，取决于对自然器官功能的充分了解和诸如生物力学、生物材料学、生物医学传感器和控制系统、生物系统的建模与仿真等各领域的进步。离开生物相容性好和坚固耐用的生物材料，离开传感器和控制系统的完善，人工器官是不可能实现的。,生物医学工程将孕育以下十大突破点：,1、各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化，远程医疗信息网络化，诊疗机器人将被广泛使用。2、介入性微创、无创诊疗技术广泛应用于临床医疗，激光技术、纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域发挥重要作用。3、随着PET的问世和应用，形态和功能相结合的新型检测系统将迅速发展，非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将问世。4、生物材料和组织工程将有较大发展，生物机械结合型、生物型人工器官将获新突破，人工器官将在临床医疗中广泛应用。,5、材料和药物相结合的新型给药技术及装置将有很大发展，植入型药物长效缓释材料、药物贴覆透入材料、促上皮和组织生长可降解材料、生物制药材料将有突破。6、用于社区、家庭、个人医疗保健诊疗器，康复保健装置，以及微型健康自我监测医疗器械及用品，将有广泛需求和应用。7、研制精神分析、心理安抚、生物反馈型诊疗技术和设备，将是生物医学工程的新起点。8、研制新型创伤防护装置、生命急救系统，是未来生物医学工程的重要课题。,9、有关分子生物