生物医学工程概论课件

生物医学工程概论1 1绪绪 论论生物医学工程的发展沿革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定义及学科发展生物医学工程涉及的主要研究领域和相生物医学工程涉及的主要研究领域和相关技术关技术医疗器械产业状况医疗器械产业状况生物医学工程学科的人才需求状况生物医学工程学科的人才需求状况考试方法和要求考试方法和要求绪 论生物医学工程的发展沿革2 2为什么会产生生物医学工程学科？3 31 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)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4 4加里略（1592）温度计、脉搏计 胡克（，1666）显微镜（)列文虎克（,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）加里略（1592）温度计、脉搏计 16世纪（文艺复兴时期）5 519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6 6荷兰生理学家艾因托分（,1894)心电描记仪德国物理学家伦琴（,1895)线，开创了人类第一张医学影像。德国物理学家布希（,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）荷兰生理学家艾因托分（,1894)心电描记仪7 71963年，美国物理学家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。1963年，美国物理学家图像重建数学理论应用于放射医学研究8 81972年计算机断层（，）1980年磁共振成像（）；功能磁共振成像（)；单光子发射型计算机断层（)1972年计算机断层（，）9 9 生物医学工程作为一门新兴的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了一个庞大的新兴产业系统.正电子发射型断层（正电子发射型断层（)新近研制开发新近研制开发电阻抗断层（电阻抗断层（)生物医学工程作为一门新兴的边缘学科，数十年来得10102 生物医学工程定义及学科发展生物医学工程定义及学科发展生物学生物学 医医 学学 工程学工程学 生物医学工程生物医学工程 生物学生物学医学医学工程学工程学生物医学工程学生物医学工程学2 生物医学工程定义及学科发展生物学 生物医学工程 1111生物医学工程的定义（生物医学工程的定义（2000美国定义）美国定义）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。生物医学工程的定义（2000美国定义）生物医学1212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()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）()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1313生物医学工程是工程学与生生物医学工程是工程学与生物医学结合的产物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 物医学服务生物医学工程是工程学与生物医学结合的产物1414工程学（综合）生物医学工程学科的内涵生物医学工程学科的内涵工程学（综合）工程学（综合）工程学（综合）工程学（综合）信息反馈信息反馈信息反馈信息反馈市场产品市场产品市场产品市场产品生物医学（分析）生物医学（分析）生物医学（分析）生物医学（分析）医学医学医学医学检验检验检验检验装置开发装置开发装置开发装置开发理理理理论论论论想想想想法法法法工程学（综合）生物医学工程学科的内涵工程学（综合）信息反馈市1515在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额 美国的保罗美国的保罗美国的保罗美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得劳特布尔和英国的彼得劳特布尔和英国的彼得劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了曼斯菲尔德共同获得了曼斯菲尔德共同获得了曼斯菲尔德共同获得了20032003年诺年诺年诺年诺贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象百年总计百年总计(1901-2000)(1901-2000)9191（届次）（届次）100%100%属于范畴属于范畴161618%18%与密切相关与密切相关131314%14%不采用方法、技术、设备不采用方法、技术、设备与材料就不能完成的与材料就不能完成的393943%43%与无关的与无关的232325%25%在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额 美国的保罗-劳特布1616生物医学工程学科的特点生物医学工程学科的特点生物生物生物生物医学医学医学医学工程学工程学工程学工程学工程学工程学工程学工程学电子学电子学电子学电子学计算机科计算机科计算机科计算机科学学学学力学力学力学力学材料科学材料科学材料科学材料科学机械制造机械制造机械制造机械制造学学学学 生物医学生物医学生物医学生物医学生物学生物学生物学生物学神经科学神经科学神经科学神经科学内科学内科学内科学内科学外科学外科学外科学外科学矫形科学矫形科学矫形科学矫形科学 生物医学工程学科的特点生物工程学生物医学1717划时代的创新促进了生物医学工程的发展划时代的创新促进了生物医学工程的发展公元前公元前384-322 384-322 生物电的发现（生物电的发现（)16281628年年 血液循环的发现（血液循环的发现（)18951895年年 X X线的发现（线的发现（)（1901)1901)19031903年年 心电图机的发明心电图机的发明()()（1924)1924)19721972年年 的发明（的发明（.).)（1979)1979)19971997年年 的发现（的发现（)（2003)2003)划时代的创新促进了生物医学工程的发展公元前384-322 1818在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额 美国的保罗美国的保罗美国的保罗美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得劳特布尔和英国的彼得劳特布尔和英国的彼得劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了曼斯菲尔德共同获得了曼斯菲尔德共同获得了曼斯菲尔德共同获得了20032003年诺年诺年诺年诺贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术三维图象百年总计百年总计(1901-2000)(1901-2000)9191（届次）（届次）100%100%属于范畴属于范畴161618%18%与密切相关与密切相关131314%14%不采用方法、技术、设备不采用方法、技术、设备与材料就不能完成的与材料就不能完成的393943%43%与无关的与无关的232325%25%在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额 美国的保罗-劳特布1919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的成立 国际生物医学工程联合会于国际生物医学工程联合会于19651965年成年成立。至今已有立。至今已有4040多年历史，多年历史，20052005年年9 9月月1 1日日首次在中国上海召开了第首次在中国上海召开了第2727届，说明中国届，说明中国的生物医学工程有了很大的发展，这的生物医学工程有了很大的发展，这4040余余年来国际上生物医学工程发生了巨大变化。年来国际上生物医学工程发生了巨大变化。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1962020中国生物医学工程发展简况中国生物医学工程发展简况 1978197819781978年，国家科学技术委员会决定成立了生物医学工程学科年，国家科学技术委员会决定成立了生物医学工程学科年，国家科学技术委员会决定成立了生物医学工程学科年，国家科学技术委员会决定成立了生物医学工程学科组。组。组。组。1979197919791979年，美国三院（科学院，工程院，医科院）院士冯元桢年，美国三院（科学院，工程院，医科院）院士冯元桢年，美国三院（科学院，工程院，医科院）院士冯元桢年，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教授回国，邓小平接见了冯元桢教授。随后在重庆召开了第教授回国，邓小平接见了冯元桢教授。随后在重庆召开了第教授回国，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。一次学科组会议。一次学科组会议。一次学科组会议。1980198019801980年，成立了中国生物医学工程学会，总会下设了年，成立了中国生物医学工程学会，总会下设了年，成立了中国生物医学工程学会，总会下设了年，成立了中国生物医学工程学会，总会下设了10101010余个余个余个余个专业委员会。专业委员会。专业委员会。专业委员会。现在中国有现在中国有现在中国有现在中国有100100100100余高校和研究所培养本科生，硕士生和博士余高校和研究所培养本科生，硕士生和博士余高校和研究所培养本科生，硕士生和博士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，但工艺和材料差生。理论研究水平和国际水平差距不太大，但工艺和材料差生。理论研究水平和国际水平差距不太大，但工艺和材料差生。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。距较大。距较大。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。具有国际水平的产品有冲击波碎石机，高强度超声聚焦刀。具有国际水平的产品有冲击波碎石机，高强度超声聚焦刀。具有国际水平的产品有冲击波碎石机，高强度超声聚焦刀。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2121医学道德与伦理医学道德与伦理医学道德与伦理医学道德与伦理解剖与生理解剖与生理解剖与生理解剖与生理生物力学生物力学生物力学生物力学康复工程与辅助技术康复工程与辅助技术康复工程与辅助技术康复工程与辅助技术生物材料与人工器官生物材料与人工器官生物材料与人工器官生物材料与人工器官 组织工程学组织工程学组织工程学组织工程学 生物医学仪器生物医学仪器生物医学仪器生物医学仪器生物医学传感器生物医学传感器生物医学传感器生物医学传感器 生物医学信号处理生物医学信号处理生物医学信号处理生物医学信号处理生物电学与生物磁学生物电学与生物磁学生物电学与生物磁学生物电学与生物磁学生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真基因组学和生物信息学基因组学和生物信息学基因组学和生物信息学基因组学和生物信息学计算生物学与复杂性理论计算生物学与复杂性理论计算生物学与复杂性理论计算生物学与复杂性理论放射成像放射成像放射成像放射成像医学成像医学成像医学成像医学成像光学和激光在生物医学中光学和激光在生物医学中光学和激光在生物医学中光学和激光在生物医学中的应用的应用的应用的应用3 生物医学工程涉及的主要研究领域和相关技术生物医学工程涉及的主要研究领域和相关技术研究领域研究领域：医学道德与伦理生物医学信号处理3 生物医学工程涉及的主要研究2222生物医学工程涉及的主要技术生物医学工程涉及的主要技术生物控制技生物控制技生物控制技生物控制技术术生物技术生物技术生物技术生物技术 计算机相关计算机相关计算机相关计算机相关技术技术技术技术 生物医学测生物医学测生物医学测生物医学测量与治疗技术量与治疗技术量与治疗技术量与治疗技术 医学影医学影医学影医学影 像技术像技术像技术像技术 生物医学生物医学生物医学生物医学材料技术材料技术材料技术材料技术 主要分类主要分类主要分类主要分类生物医学工程涉及的主要技术生物控制技术生物技术 计算机相关生2323预测未来预测未来10年与生物医学工程相关的主要技术年与生物医学工程相关的主要技术发展趋势发展趋势 预测未来10年与生物医学工程相关的主要技术发展趋势 2424预测未来预测未来10年与生物医学工程相关的主要技术年与生物医学工程相关的主要技术发展趋势发展趋势 预测未来10年与生物医学工程相关的主要技术发展趋势 2525?2626 -&(&(智能化智能化)&.(&.(居家化与个人居家化与个人化的健康保健技术化的健康保健技术)&(技术整合技术整合)&(组织工程组织工程)&(&(无线通讯与无线电系统无线通讯与无线电系统)(微小化微小化)(非侵入式非侵入式)-&(智能化)2727 .-.-28284 医疗器械产业状况医疗器械产业状况4 医疗器械产业状况2929生物医学工程概论课件3030生物医学工程概论课件3131生物医学工程概论课件3232生物医学工程概论课件3333生物医学工程概论课件3434生物医学工程概论课件35355 生物医学工程学科的生物医学工程学科的人才需求状况人才需求状况5 生物医学工程学科的3636就业分配去向就业分配去向一类：一类：可可以以去去高高等等院院校校、科科研研院院所所等等研研究究机机构构，从从事事教教学学、科科研和开发工作。研和开发工作。就业分配去向一类：3737二类：二类：去政府有关部门、机构，去政府有关部门、机构，从事医疗器械监督管理等工从事医疗器械监督管理等工 作。作。二类：3838三类：三类：可可以以去去各各类类医医院院，从从事事通通用用医医疗疗器器械械设设备备的的操操作作使使用用、维维护护维维修修和和采采购购管管理理等等工工作作；也也可可以以去去医医疗疗器器械械销销售售公公司司，从从事事经经营营管管理理、安安装装调调试试和和技技术术服服务务等等工工作作；还还可可以以去去医医疗疗器器械械生生产产厂厂家家，从从事事产产品品研研制制、技技术术开开发发和和生生产产制制造造等等工作。工作。三类：3939生物医学工程医院临床工程人员需求生物医学工程医院临床工程人员需求发达国家发达国家医院临床医院临床工程人员工程人员占占30%。中国中国医院医院临床临床工程工程人员人员10%。生物医学生物医学工程人才工程人才稀缺稀缺生物医学工程医院临床工程人员需求发达国家中国生物医学工程人才4040需要认识的问题需要认识的问题1 1、目前，医院接纳一定比例的、目前，医院接纳一定比例的“具备理工医知识结构具备理工医知识结构”的复合型的复合型毕业生，还没有引起足够的重视毕业生，还没有引起足够的重视欧美国家和日本国临床工程师资欧美国家和日本国临床工程师资格认证制度格认证制度我国姜远海教授等呼吁设立临床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工程技师和医学工程师执业资格需要认识的问题1、目前，医院接纳一定比例的“具备理工医知识4141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。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4242从医疗器械行业的市场从医疗器械行业的市场和发展前景和发展前景看生物医学工程专业看生物医学工程专业技术人才的需求技术人才的需求从医疗器械行业的市场43431 1）我国医疗器械和设备跟不上时代发展）我国医疗器械和设备跟不上时代发展 1.3 1.3 1.3 1.3万家县级以上医院的医械设备有万家县级以上医院的医械设备有万家县级以上医院的医械设备有万家县级以上医院的医械设备有15%15%15%15%左左左左右是右是右是右是70707070年代产品，有的齿科治疗床等医械甚至年代产品，有的齿科治疗床等医械甚至年代产品，有的齿科治疗床等医械甚至年代产品，有的齿科治疗床等医械甚至是是是是60606060年代的。（年代的。（年代的。（年代的。（2010 2010 2010 2010统计）统计）统计）统计）按国家有关规定，到按国家有关规定，到按国家有关规定，到按国家有关规定，到2010201020102010年国民健康的主年国民健康的主年国民健康的主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要指标在经济发达地区达到或接近中等发达国要指标在经济发达地区达到或接近中等发达国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家的平均水平；在欠发达地区达到发展中国家家的平均水平；在欠发达地区达到发展中国家家的平均水平；在欠发达地区达到发展中国家的先进水平。的先进水平。的先进水平。的先进水平。由此首先需要大量常规性医械仪器设备由此首先需要大量常规性医械仪器设备由此首先需要大量常规性医械仪器设备由此首先需要大量常规性医械仪器设备1）我国医疗器械和设备跟不上时代发展 1.3万44442 2）我国医疗器械工业发展的现状）我国医疗器械工业发展的现状差距较大差距较大 我国医械工业与发达国家有相当差距：我国医械工业与发达国家有相当差距：20012001年销售份额：年销售份额：美国美国占占41%41%日本日本占占14%14%欧共体欧共体占占27%27%中国中国中国中国仅占仅占仅占仅占2%2%2%2%2）我国医疗器械工业发展的现状差距较大 美国占41%日本45453 3）医疗器械产品的需求量急增）医疗器械产品的需求量急增 现有县及县以上医院现有县及县以上医院1.31.3万家，乡（镇）万家，乡（镇）卫生院卫生院5.25.2万家，门诊部万家，门诊部1111万家，医疗机构万家，医疗机构总数达到总数达到17.517.5万家，医院病床数达到万家，医院病床数达到300300多多万张。按日本万张。按日本19801980年的标准（每张床位人年的标准（每张床位人民币民币8080万元），我国医疗仪器设备每年的万元），我国医疗仪器设备每年的市场规模可达市场规模可达1212亿元亿元1515亿元。亿元。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4646以心脏起搏器为例，受经济发展水以心脏起搏器为例，受经济发展水平制约，现在中国每百万人年植入平制约，现在中国每百万人年植入仅仅8 8台，而美国每百万人年植入台，而美国每百万人年植入300300400400台，市场发展前景广阔。台，市场发展前景广阔。专家认为：中国是医疗器械消费大专家认为：中国是医疗器械消费大国，今后国内医疗器械需求量呈上国，今后国内医疗器械需求量呈上升趋势。升趋势。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47474 4）人们保健观念转变）人们保健观念转变 近些年越来越重视保健和愿意购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大幅度增长。同时医保制度的不断完善，完善，“以药养医以药养医”的机制将逐渐的机制将逐渐被被“医药分家医药分家”所取代，医院自然所取代，医院自然要通过医疗器械进行诊断和治疗提要通过医疗器械进行诊断和治疗提高质量保证效益。高质量保证效益。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4848 医械与药品是医学服务的两种工医械与药品是医学服务的两种工具，国际上两者销售比为具，国际上两者销售比为1:1.91:1.9，我，我国这一比例较小，其发展余地很大。国这一比例较小，其发展余地很大。医械与药品是医学服务的两种工具，国际上两者销售比为1:14949 5 5）医疗器械需要加强监督管理，）医疗器械需要加强监督管理，保证质量保证质量20002000年国务院以第年国务院以第276276号令颁布医号令颁布医疗器械监督管理条例，各级都在疗器械监督管理条例，各级都在组建或充实地、县级及以上人民政组建或充实地、县级及以上人民政府药品监督管理部门，配备医疗器府药品监督管理部门，配备医疗器械监督员。械监督员。必须具有生物医学工程专业本科学历必须具有生物医学工程专业本科学历 5）医疗器械需要加强监督管理，保证质量2000年国务院5050按按条条例例还还需需建建立立和和健健全全合合格格的的医医疗疗器器械械检检测测机机构构，也也急急需需具具有有本本科科及及本本科科以以上上学学历的医疗器械专业技术人才。历的医疗器械专业技术人才。按条例还需建立和健全合格的医疗器械检测机构，也急需具有本科5151专家预测：在未来的几十年里，我专家预测：在未来的几十年里，我国的医疗器械产业将会出现一个快速国的医疗器械产业将会出现一个快速持续增长的局面。未来市场需要一大持续增长的局面。未来市场需要一大批从事医疗器械的批从事医疗器械的研究开发、教育培研究开发、教育培训、设计制造、维护检修、经营销售训、设计制造、维护检修、经营销售和监督管理和监督管理方面的技术人才。方面的技术人才。专家预测：在未来的几十年里，我国的医疗器械产业将会出现一个5252