中国生物医学工程学科.pptVIP

第一章 概述 什么叫生物医学工程 生物医学工程（Biomedical Engineering, BME）是运用自然科学和工程技术的原理和方法，研究人的生理、病理过程，揭示人体的生命现象，并从工程角度解决防病治病问题的一门综合性高技术学科。 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”一书中这样写到“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。生物医学工程学的根本任务在于保障人类健康，为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。 以人工心脏瓣膜这一典型的生物医学工程项目为例，为了进行人工心脏瓣膜的设计和制造，人们需要作如下工作： 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。 生物医学工程的特点： 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。 1.1 生物医学工程学的发展状况 生物医学工程是从20世纪50年代以来，随着电子学、材料学、工程力学、信息科学和电子计算机等多种学科的进步并广泛应用于医学和生物学领域而逐渐形成和发展的。电子学的渗入使心电、脑电、心音、B超等实用诊断技术逐步地出现和应用于临床；人体植入性心脏起搏器研制成功挽救了成千上万心脏病患者的生命；与材料科学的结合，成功地研制出如医用硅橡胶、医用聚氨酯和有机玻璃制作的人工股骨等人体功能辅助及卫生保健材料和制品；工程力学原理和方法的运用，使人们能够定量地研究血液在心血管中流动特性，建立了本构方程来刻画血液的流动行为；以医用材料为基础的多学科相结合，开始早期的人工器官如人工肾、人工肺、人工晶体、人工心瓣膜的研制和临床应用。 本构规律：指生物体、组织器官的力学性质，特别是其应力与应变的规律，称为本构规律。 本构方程：如果能将本构规律以数学方程的形式表达出来，这一方程即称为本构方程。 生物传感器的问世，使有机物的测量进入了无试剂分析的时代，使连续动态监测体内有机成分成为可能； 单板机、单片机使得医疗仪器微型化、智能化； 高性能个人计算机的出现，使医疗仪器具有了多功能化特征，集医学信息采集、检测、处理和管理为一体，大大地提高了医疗效能；网络技术和虚拟技术的实用化，使远程医疗成为现实. 而从这种困境中解脱出来的唯一办法，就是改变观念，重视生物医学工程的社会性。不能将生物医学工程看成是一门单纯的技术科学，看作是各种现代科学技术在医学上的简单应用。实际上生物医学工程服务的对象是社会的每一个成员，因而必然受到社会经济承受能力的约束。如果忽略了这一点，片面地追求科学技术的先进性，或一味地追求生物医学工程产业的经济效益，其结果必然是使生物医学工程自身陷于困境 。 中国生物医学工程学科 中国生物医学工程学科是1978年由国家科委正式确立的，并于1980年成立了中国生物医学工程学会，中国医学科学院院长黄家驷教授任首届会长。先后在18个省、直瞎市成立了分会，并于1986年正式加入IFMBE。至今设10个学科分会和专业委员会。目前全国有近四十所高校有相当规模的生物医学工程研究室、所，博士点十多个，硕士点几十个，对我国的生物医学工程学发展起了十分重要的作用。 我国的生物医学工程是仿效西方的模式建立起来的。在学科形成的初期，这种仿效是必然的。但是在西方生物医学工程的进步与它的社会效应的矛盾日益显露的今天，中国的生物医学工程要发展，就必须要充分认识我国的基本国情，要以大多数中国人的卫生保健的急需为目标，立足于我国经济和技术的可能，在促进我国医学水平提高的同时，必须有助于社会医疗费用的控制。 1.2 生物医学工程学的科学范围 生物医学工程学是工程学与生物学、医学结合的产物，任何工程学科与生物学和医学的结合均属于生物医学工程的范畴