生物医学工程概论课件

生物医学工程概论,绪论,生物医学工程的发展沿革生物医学工程定义及学科发展生物医学工程涉及的主要研究领域和相关技术医疗器械产业状况生物医学工程学科的人才需求状况考试方法和要求,为什么会产生生物医学工程学科？,1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：神的惩罚巫医利用巫术进行诊治治病方式：植物或动物治病术士观察疾病的性质，凭经验形成了原始医学（草药医生、接骨者、接生婆等）原始医学经验医学(经验的、定性的),加里略（1592）温度计、脉搏计胡克（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）,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,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-Drinker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）,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。,1972年-计算机断层（ComputedTomography，CT）1980年-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),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),2生物医学工程定义及学科发展,生物学Biology医学Medicine工程学Engineering,生物医学工程BiologicalMedicalEngineeringBME,生物医学工程的定义（2000美国NIH定义）,生物医学工程是综合数学、物理、化学，以及工程中的理论、方法和技术，研究生物学、医学、行为科学以及人类健康的边缘、交叉性学科。学科的目标是进行从分子、细胞、组织、器官，到整个人体系统多层次上的基础研究，形成和完善新的知识体系；致力于生物学、材料科学、过程控制、组织/器官移植、仪器科学和信息学中相关的创新性研究，服务于疾病的预防、诊断、治疗、康复，提高人类健康水平。,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),生物医学工程是工程学与生物医学结合的产物,理念上是综合与分析的结合结果上是工程技术或产品为生物医学服务,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,BME在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额,美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖-核磁共振成像技术-三维图象,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-,划时代的创新促进了生物医学工程的发展,公元前384-322生物电的发现（Aristotle)1628年血液循环的发现（W.Harvey)1895年X线的发现（W.K.Roentgen)（NovelPrizeWinnerfor1901)1903年心电图机的发明(W.Enthoven)（NovelPrizeWinnerfor1924)1972年X-CT的发明（A.L.CormakandG.N.Hounsfield)（NovelPrizeWinnerfor1979)1997年MRI的发现（P.C.LanterburandP.Mansfield)（NovelPrizeWinnerfor2003),BME在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额,美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖-核磁共振成像技术-三维图象,国际生物医学工程联合会的成立,国际生物医学工程联合会于1965年成立。至今已有40多年历史，2005年9月1日首次在中国上海召开了第27届IFMBE，说明中国的生物医学工程有了很大的发展，这40余年来国际上生物医学工程发生了巨大变化。,中国生物医学工程发展简况,1978年，国家科学技术委员会决定成立了生物医学工程学科组。1979年，美国三院（科学院，工程院，医科院）院士冯元桢教授回国，邓小平接见了冯元桢教授。随后在重庆召开了第一次学科组会议。1980年，成立了中国生物医学工程学会，总会下设了10余个专业委员会。现在中国有100余高校和研究所培养本科生，硕士生和博士生。理论研究水平和国际水平差距不太大，但工艺和材料差距较大。具有国际水平的产品有冲击波碎石机，高强度超声聚焦刀。,医学道德与伦理解剖与生理生物力学康复工程与辅助技术生物材料与人工器官组织工程学生物医学仪器生物医学传感器,生物医学信号处理生物电学与生物磁学生物系统建模与仿真基因组学和生物信息学计算生物学与复杂性理论放射成像医学成像光学和激光在生物医学中的应用,3生物医学工程涉及的主要研究领域和相关技术研究领域：,生物医学工程涉及的主要技术,FDA预测未来10年与生物医学工程相关的主要技术发展趋势,Computer-relatedtechnologyMolecularmedicineHomeandself-careproductsMinimallyinvasiveproceduresCombinationdevice/drugproductsOrgansubstituteandassistdevicesPersonaltreatment,FDA预测未来10年与生物医学工程相关的主要技术发展趋势,Computer-relatedtechnologyMolecularmedicineHomeandself-careproductsMinimallyinvasiveproceduresCombinationdevice/drugproductsOrgansubstituteandassistdevicesPersonaltreatment,Medicaldevices?,Trendofhealthcareproducts-technicalview,Intelligent&smartsystem(智能化)Home-care&individualizedhealthcaretech.(居家化与个人化的健康保健技术)Individualizedtherapy&assistantdevicesSmartlivingspaceIntegrationoftechmologies(技术整合)Biological&non-biologicalsystemsNeuro-basedinterfacesTissueengineering(组织工程)Wireless&mechatronics(无线通讯与无线电系统)Minimization(微小化)MicrodevicesNon-invasive(非侵入式),Exampleoftech.Trend-technicalview,VirtualendoscopywithCT,Capsuleendoscopy,4医疗器械产业状况,5生物医学工程学科的人才需求状况,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。,二类：去政府有关部门、机构，从事医疗器械监督管理等工作。,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。,生物医学工程医院临床工程人员需求,发达国家医院临床工程人员占30%。,中国医院临床工程人员10%。,生物医学工程人才稀缺,需要认识的问题,1、目前，医院接纳一定比例的“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,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。,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,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。（2010统计）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,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：,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。,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。,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，家用保健器械的销量大幅度增长。同时医保制度的不断完善，“以药养医”的机制将逐渐被“医药分家”所取代，医院自然要通过医疗器械进行诊断和治疗提高质量保证效益。,医械与药品是医学服务的两种工具，国际上两者销售比为1:1.9，我国这一比例较小，其发展余地很大。,5）医疗