生物医学工程学院

2022-07-31

第一篇:生物医学工程学院

温州医学院生物医学工程学科简介

生物医学工程(Biomedical Engineering,BME)是理、工、医相结合的交叉学科。现代生命科学与技术、计算机科学与技术、电子科学与技术、材料科学与技术、医学科学与技术等广泛渗透、交叉、融合,形成了生物医用材料、现代工程医学、现代医院监护系统、医学工程管理信息系统、远程医疗工程、智能医用仪器系统、人工器官等诸多生物医学工程技术新领域。生物医学工程学科硕士学位研究生教育创新了集产学研为一体的工程技术中高级人才培养模式。

我校是浙江省省属高等院校,浙江省重点建设大学,是全国首批硕士学位授予单位,具有博士学位授予权。我校生物医学工程学科建于上世纪80年代,本世纪初,在原生物医学工程研究室的基础上组建了生物医学工程系和生物医用材料研究所,2002年经教育部批准建立了生物医学工程专业,2007年该专业被确立为浙江省重点特色建设专业,是至今为止浙江省本工程领域唯一的一个重点特色建设专业,2008年获批生物医学工程专业硕士学位授予权,2010年获批生物医学工程一级学科硕士授予权,2011年自主设置了医学信息学和移动医疗技术与健康物联两个硕士二级学科。主要研究方向为医学仪器、卫生事业管理、基因工程、基因药物、生物医用材料。

本学科拥有1支包括国家千人计划、百千万人才工程,省突出贡献中青年专家,省百人计划、千人计划人选,教育部新世纪优才支持计划、省特级专家组成的国际化队伍,共74人,其中高级职称54人,博导6人、硕导33人,有博士学位50人,还有1支年轻的博士后备队伍。本学科教师现担任中国生物医学工程学会副理事长、中国生物医学工程学会生物材料分会主任委员、中国生物材料委员会委员及浙江省生物医学工程学会常务理事等学会委员,并入选浙江省高校中青年学科带头人,浙江省高校青年教师资助计划等等。2000年以来,引进了一批具有海外学习和工作经历的专业师资,特别是与眼视光学学科的有机结合,先后开展眼视光光学器械、眼科分子诊断试剂、眼科超声设备的研究和开发,使得我校生物医学工程学科的优势得到发挥、特色更加明显。

近年来本学科来取得了丰硕的教学科研成果:获省部级以上奖励9项,其中国家科技进步二等奖2项、国家教学成果二等奖2项。承担国家级项目15项、省部级项目29项,国家精品课程2项、国家规划教材13项、省部级精品课程2项。

科研经费4865万,年均695万。SCI、EI、ISTP三大权威索引收录第1或通讯作者论文92篇,其中SCI收录85篇,IF 5.0以上论文9篇;专著17部;获授权专利软件著作权12项;教材8部。我校发明了对数视力表(曾获得全国科学大会奖,并成为至今仍在执行的国家强制性执行标准),先后研制了裂隙灯显微镜等20多种仪器,研发了视光学门诊部信息管理系统 V1.0等八个软件著作,成功完成了多种生物制品一类新药。另外,硬性透氧性角膜接触镜(RGP)等的研发和产业化已取得突破。

本学科拥有较为完善的实验教学系统,包括医用传感器实验室、医学信号处理实验室、微机原理与接口实验室等多个实验室,实验室面积2600平方米,设备资产总值3000万。同时拥有眼视光学和视觉科学省部共建国家重点实验室培育基地、现代眼视光技术和装备教育部工程研究中心等多个省部级重点实验室(研究中心)和工程技术转化平台,为培养生物医学工程学科工程硕士提供一流的条件保障。

附件:温州医学院在职攻读生物医学工程专业硕士学位招生简章

第二篇:生物医学工程

2010-05-26

生物医学工程利用现代工程技术揭示和研究生命科学现象,从工程学角度解决生物学与医学基础理论及临床应用问题,是21世纪最具潜在发展优势的学科之一,其研究内容涉及电子学、计算机、信息处理、光学、精密机械学、医学、生物学等众多领域。

本专业培养具备理、工、医相结合的知识创新型高级技术人才。通过基础理论、工程技术、医学等多门课程的学习及相关实验技能培养,毕业生将具有扎实的理论基础、丰富的专业知识和熟练的实验技能,可以在生物医学信息检测、图像处理、医学仪器、分析技术及电子信息方向从事研究、开发、应用和管理工作。

天津大学于1979年开始创建生物医学工程专业,是国内首批建立该专业的学校之一,1984年获硕士学位授予权,1993年获博士学位授予权。2000年设立博士后流动站,是教育部长江学者特聘教授设岗单位,天津市重点学科。

本专业师资力量雄厚,现有教授9名(其中8名为博士生导师),长江学者特聘教授2名,天津市海河学者特聘教授1名,副教授11名,已经形成由专家牵头,国内外知名学者以及中青年骨干教师组成的学术梯队,在全国同类专业中名列前茅。与美国、英国、日本、香港等国家和地区有广泛的学术合作,毕业生分布于世界各地,有些已经成为学术骨干及知名学者。

本专业以组织光学、神经工程、生物电检测、信号处理、医学成像、医学物理、生物化学分析等作为主要研究方向,开展有关探索性的科学研究工作,在一些研究领域处于国际、国内领先水平,历年承担国家863项目、国家自然科学基金项目、省部级基金和攻关项目、国际合作项目等近百项。目前实验室具有各种先进的医学检测和研究设备供学生实验、实习专用。本专业学生在高年级时可进入实验室,在老师指导下开辟第二课堂从事创造性科学实验和科技开发工作,并有多人次在全国和天津市“挑战杯”大学生课外科技作品比赛中获奖。

本专业的主要课程有:人体解剖学、生理学、生物传感技术、自动控制原理、工程光学、信号与系统、生物医学电子学、生物医学光子学、数字信号处理、生物医学信号处理、医用光学检测技术、医学图像处理、医学仪器设计、生物医学和理化分析仪器设计、计算机软件技术基础、微型计算机原理与应用、电路基础、电子技术等,并开设课程设计多个,教学与实验、设计并重。

本专业本科毕业生工作适应性强,就业口径宽,除继续深造者外,可在有关高等学校、研究机构、医疗卫生、环保、商检、技术监督等各领域就业,也可在航空航天、通信、电子和仪器仪表等行业发挥聪明才智。

天津大学招生办公室维护 天津市南开区卫津路92号 邮编:300072 电话:022-27405486 E-mail:tdzb@tju.edu.cn

第三篇:生物医学工程论文

摘要:这篇文章主要是写了通过自己这学期上的生物医学工程概论课和平时自己上网说了解的关于生物医学工程的相关知识,并且着重写了生物医学工程其中的某些学科内容,详细的阐述了它们的具体的内容,最后写了自己对生物医学工程的一些认识和展望,特别是最后阐述的那些,我个人认为将是生物医学工程发展的方向。同时我们可以根据那些来选择自己学习的方向,好找到自己的目标。

关键字:学科概论、生物材料、医学影像学、生物信息学、发展与展望

生物医学工程是一门由理、工、医相结合的边缘学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科。有识之士认为,在新世纪随着自然科学的不断发展,生物医学工程的发展前景不可估量。生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科,这是它最大的特点。它综合工程学、生物学和医学的理论和方法,在各层次上研究人体系统的状态变化,并运用工程技术手段去控制这类变化,其目的是解决医学中的有关问题,保障人类健康,为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。它有一个分支是生物信息、化学生物学等方面主要攻读生物、计算机信息技术和仪器分析化学等,微流控芯片技术的发展,为医疗诊断和药物筛选,以及个性化、转化医学提供了生物医学工程新的技术前景,化学生物学、计算生物学和微流控技术生物芯片是系统生物技术,从而与系统生物工程将走向统一的未来。

生物医学工程兴起于20世纪50年代,它与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,而且发展非常迅速,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸因素所决定的。这个名词最早出现在美国。1958年在美国成立了国际医学电子学联合会,1965年该组织改称国际医学和生物工程联合会,后来成为国际生物医学工程学会。生物医学工程学除了具有很好的社会效益外,还有很好的经济效益,前景非常广阔,是目前各国争相发展的高技术之一。以1984年为例,美国生物医学工程和系统的市场规模约为110亿美元。美国科学院估计,到2000年其产值预计可达400~1000亿美元。生物医学工程学是在电子学、微电子学、现代计算机技术,化学、高分子化学、力学、近代物理学、光学、射线技术、精密机械和近代高技术发展的基础上,在与医学结合的条件下发展起来的。它的发展过程与世界高技术的发展密切相关,同时它采用了几乎所有的高技术成果,如航天技术、微电子技术等。

生物医学工程因为是一门综合学科,所以其学科内容十分的丰富。其涉及生物力学、生物控制论、生物效应、生物材料、医学影像、介入放射学和生物磁成像等方面,所以对于生物医学工程的学生来说以后就业的方向也是多种多样的。下面就接着介绍生物医学工程的学科内容。

首先,说一说生物材料。生物材料的定义很多, 归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域, 对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料。生物材料的发展已经有非常长的历史, 自人类认识了解材料起, 就有了生物材料端倪。早在公元前3500 年, 古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线; 16 世纪开始用黄金板修复颚骨, 陶材做齿根; 用金属固定内骨板以及用金属种植牙齿等。随着医学以及材料学的发展, 尤其是新型材料的研究开发成功, 如20 世纪40 年代高分子材料的大力发展, 为生物材料的研究与应用提供了极大的发展机会。目前可以说从人体天灵盖到脚趾骨、从内脏到皮肤, 从血液到五官, 除了脑以及大多数内分泌器官外, 都可用人工器官来代替。 医学水平的提高以及人类生活质量的改善, 也促进了生物材料的发展。根据发展水平和产业化状况, 把生物材料分为三个发展阶段:

一、惰性生物材料, 即材料与组织细胞无界面作用;

二、生物材料的生物化, 即材料与组织细胞亲和性改善, 关注界面间的相互作用;

三、组织工程支架材料, 不仅关注材料与组织细胞的亲和性, 还关注材料本身的成型、力学性能和降解能力。下面分别说说这三个阶段生物材料的研究状况和发展前景。

惰性生物材料是指对人体组织化学惰性,其物理机械和功能特性与组织匹配,使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应, 特别是与组织接触或短( 长) 时间不产生炎症或凝血现象,无急性毒性或刺激反应,一般无补体激活产生的免疫反应的一类功能材料,这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解,是人类最早、最广泛应用的生物材料。随着医学水平的提高以及人们生活质量的改善,惰性生物材料的应用会向更高层次生物化或组织工程化生物材料过渡。但就目前商品化和普及应用水平看,尤其是医学的目的从治病救人转轨到预防保健过程中,需要大量常用人工器官和生物材料为主体的医疗器械,使惰性生物材料在相当长一段时间内占统治地位是研究开发的重点. 生物材料的生物化,随着材料科学、医学的发展, 以及先进仪器设备的发明, 带动了生物材料的发展。集中表现在发现新型生物材料, 以及更多关注惰性生物材料所制成的人工器官和医疗器械在使用过程中与组织或血液产生的界面反应。新型生物材料有代表性的成果是20 世纪70 年代发现的钙磷系玻璃陶瓷, 如羟基磷灰石、B- 磷酸三钙、珊瑚等。这类材料具有与人体骨组织的无机成分有类似的化学组成, 材料抗压、抗折强度与人骨接近, 植入后与组织亲和性良好, 同时有降解作用并诱导成骨细胞( 加诱导因子如BMP) 的长入, 使植入组织骨化, 一段时间后植入组织转化为正常组织等特点, 也即材料在使用过程中逐渐生物化。 组织工程支架材料,材料生物化毕竟不能改变材料的基本结构。这为材料的长期使用留下隐患,同时器官( 尤其是组织) 是一个复杂的系统,不可能用单一无活性的材料来模仿其全部或大部分功能。因此在器官( 或组织) 供体来源非常有限的情况下,如何在体外培养出正常的组织供手术使用,是医学界和生物医学工程学界追求的目标之一。组织工程的出现和发展为这一目标的实现提供了可能。组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科,它是应用生命科学和工程的原理与方法,研究、开发用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的新学科,作为生物医学工程的一个重要分支,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一个新的里程碑。组织工程的关键是构建细胞和生物材料的三维空间复合体,该结构是细胞获取营养、气体交换、废物排泄和生长代谢的场所,是新的具有形态和功能的组织、器官的基础。生物材料在组织工程中占据非常重要的地位。同时组织工程也为生物材料出了难题和提供了发展方向,那么组织工程用生物材料( 支架材料) 应具备哪些性能呢? 首先是无毒,具有良好的生物相容性和组织相容性;其次是可降解吸收,在组织形成过程中材料降解并被吸收。具有可加工性,尤其是能形成三维结构并有较大的孔隙率,以便进行营养物质传输、气体交换、废物排泄; 使细胞按一定形状生长,良好材料细胞界面,利于细胞黏附、增殖、激活细胞特异基因表达等。目前应用于组织工程研究的生物材料为可降解性天然或合成高分子材料,无机陶瓷或玻璃、珊瑚等。

其次,医学影像学也是其中非常重要的一个学科。医学影像是临床诊断疾病的主要手段之一,也是世界上开发科研的重点课题。医用影像设备主要采用 X射线、超声、放射性核素磁共振等进行成像。医学影像学的发展受益于现代计算机技术的突飞猛进,其与图像处理,计算机视觉,模式识别技术的结合产生了一个新的计算机技术分支--医学图像处理。

X射线成像装置主要有大型X射线机组、X射线数字减影(DSA)装置、电子计算机X射线断层成像装置(CT);超声成像装置有B型超声检查、彩色超声多普勒检查等装置;放射性核素成像设备主要有γ照相机、单光子发射计算机断层成像装置和正电子发射计算机断层成像装置等;磁成像设备有共振断层成像装置;此外还有红外线成像和正在兴起的阻抗成像技术等。

超声波成像是利用人体内的波散射、组织运动、流体灌注、组织弹性和人体的血液所产生的实时影像。目前在临床诊断上已得到广泛应用。但存在信号提取和处理的复杂性以及在影像空间分辨率上的局限性问题。因此, 研究者在寻找新的超声波成像方法,弹性图像造影便是一种新的方法。

过去, 磁共振成像( MRI) 在临床医学中发挥了重要作用, 对软组织成像有着明显的优势。今后, 磁共振的两个扩展方向是功能性磁共振( Funct io nal MRI ,fM RI) 和磁共振波谱学( M agnet ic ResonanceS pect roscolo y, MRS) 。fMR I 的价值主要在通过血氧含量绘制人体的脑皮层功能图, 通过这种技术, 人的神经对不同刺激, 如说话、视觉和听觉的感应图可以绘制出来。

还有就是生物信息学方面,生物医学信息学可理解为医学信息学(Medical Informatics) 和生物信息学(Bioinformatics) 的结合。医学信息学是一个利用计算机和信息技术进行医学信息交换、理解和管理的领域,其最终目的是在合适的时机和场所为医学临床决策提供支持,涵盖了所有与医学数据和知识应用相关的数据结构、算法及系统研究,包括基于生物医学信号处理、医学成像及图像处理等方法提供临床诊疗支持,面向各类医疗仪器和设备的数据采集、传输、管理和应用,以及以患者为中心的各类医疗信息系统等。当前该领域的研究重点是电子健康档案(或称电子病历) ,通过解决个体综合医疗健康数据的生成、融合、存储、传输、管理和利用,实现医疗卫生健康的高质量和低成本。目前很多国家和地区均已制定了长期的国家计划进行全民电子健康档案的建设。生物信息学伴随基因组学的研究而产生,主要研究分子级别的生物医学信息的储存、检索和利用。进入后基因组时代后,对基因型和表型关系的阐述成为其研究重点,近年来各类研究成果逐渐走入临床应用(如生物芯片等) 。生物信息学和医学信息学的边界趋于模糊,互相渗透和结合的趋势明显。广义上,生物医学信息学可定义为与医疗服务、生物医学、公共卫生等领域中信息和知识的集成、管理和利用相关的,理论与实践研究相结合的交叉性学科领域。

以上就是我对生物医学工程这个学科的一些了解,接下来就谈谈我对生物医学工程这个学科的一些认识,并且谈一下自己对这个学科的展望。

从生物医学工程崛起都现在,生物医学工程已经深入于医学, 从临床医学到医学基础, 并深刻地改变了医学本身, 而且预示着医学变革的方向。可以说, 没有生物医学工程就没有医学的今天。另一方面, 生物医学工程的兴起和发展不仅推动了医疗器械产业的发展, 而且使它发生了质的改变, 最根本的是, 把人和医疗装置看作是一个系统整体, 强调其间的相互作用, 进而用系统工程的观念研究发展所需要的医疗装置, 实现预定的医疗目的。作为一门工程科学, 生物医学工程学科的发展不能单纯追求科学技术先进性, 更不能盲目地以市场为导向。因为, 市场是少数利益集团利用社会心理定势, 扭曲、放大实际需求的炒作、操作结果。生物医学工程的发展应当也必须以医疗费用控制、医学可持续发展为前提。因而, 作为社会健康保障体系的技术支撑, 21 世纪的生物医学工程学科必然是科学技术和人文的有机结合体。

纵观医学新技术诞生和发展的 历史,从伦琴发现X线到今天X射线诊疗技术的发展,从朗兹万发现超声波到今天B超诊断的 广泛应用,从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天MRI的问世,从赫斯费尔德发明CT到今天CT成像系统的应用,都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术 。循着20世纪医学发展的轨迹,我们有理由预测21世纪新的医学诊疗技术可能在以下10个方 面有重大突破和创新:

(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,诊疗用机器人将被广泛应用。

(2)介入性微创,无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术,纳米技术 和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。

(3)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。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有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊 查系统将在21世纪问世。

(4)生物材料和组织工程将有较大发展,生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破,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和装置将有很大发展,植入型药物长效缓释材料,药 物贴覆透入材料,促上皮、组织生长可降解材料,可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有 新突破。

(6)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此,用于社区、家庭、个人医 疗保健诊疗仪器,康复保健装置,以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应用。

(7)除继续努力加强生物源性疾病防治外,对精神、心理、社会源性疾病的防治诊疗技术和 相应仪器设备的研制受到越来越多的重视与开发,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)创伤是造成青年人群死亡的主要原因,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)即将迎来的21世纪是分子生物学时代,有关分子生物学的诊疗新技术将快速发展,遗传 、疾病基因诊疗技术,生物技术和微电子技术相结合的DNA芯片、雪白芯片和诊疗系统将被 广泛应用。

(10)空气污染、环境污染严重危害着人类健康,研究和开发劳动保护、家庭保健、个人防护 用的人工气候微环境是未来不能忽视的问题。

综上,我想说的就是生物医学工程涉及十分的广泛,将来我们出来也会有很多的选择,但是我们想要找到好的工作还得靠自己好好的努力学习,争取学好、学精自己的专业,并且有能力的还可以考研去更加深入的学习自己的专业。

参考文献:

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京:中国科学技术出版社,2007. [19] C M E 2 0 0 7 第二届国际复合医学工程学术大会报告

[20] 董秀珍 邹慧玲 杨国胜 对生物医学工程学科的几点再认识

第四篇:生物医学工程概论

我对生物医学工程的认识 BiomadicalEngineeringinMyMind 陈凯乐U201312603生物医学工程201301班

内容摘要:

生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的多学科交叉的新兴学科,其基本任务是研究和解决生物学和医学中的有关问题,揭示人体奥秘,特别是人体的生理、病理过程,同时运用工程技术手段,从事相应医疗仪器和生命科学仪器的研究和开发,用于疾病的预防、诊断、治疗和康复,保障人类健康。本文综述了生物医学工程的发生发展过程、研究内容、研究现状及其在军事中的广泛应用。 关键词:生物医学工程医学军事前景

Abstract: Biomedicalengineering,a multidisciplinaryemerging discipline integrating the theoryand methods of biology, medicine and engineering,whose basic task is tostudy and solveproblems inbiologyandmedicine, reveal the mysteries ofthe human body, especially the physiological andpathological processes, meanwhile, use engineeringtechniques to study and develop medical equipmentand life science instruments, for the prevention, diagnosis, treatment and rehabilitation, to protecthuman health. This paper reviews the development process, research content, research status and its wide range of applications in biomedical engineering in the military. Keywords: Biomedical Engineering, Medicine, Military, Prospect

1引言

生物医学工程是一门由理、工、医相结合的交叉学科,是多种工程学科向生物医学渗透的产物。它运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学角度,多层次研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示其生命现象,为防病、治病提供新的技术手段。它涉及生物信息学、医学图像、图像处理、生物信号处理、生物力学、生物材料、三维建模和系统分析等领域;研究方法中一个最重要的手段就是运用仿生研究,研发出和人体结构和功能相类似的工程产品以适应疾病诊断治疗需要;生物医学工程伴随着医学进步和医疗器械的发展而不断成熟,在健康教育、疾病预防、疾病诊断、疾病治疗、疾病康复中都发挥重要作用,也将在未来战场上发挥越来越大的影响。

2生物医学工程的发展 生物医学工程始于20世纪50年代,我国生物医学工程作为一个专门学科则起步于20世纪70年代,我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。生物医学工程标志性成果主要包括4个方面:

2.1显微镜的发明

17世纪发明了光学显微镜,其分辨能力达到微米(μm)级水平;20世纪60年代出现的电子显微镜,使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体。

2.2影像学诊断进步

影像学诊断是20世纪医学诊断最重要也是发展最快的领域之一,50年代X线透视和摄是临床最常用的影像学诊断方法;1972年第1台CT诞生,只能用于颅脑检查;1974年,全身CT出现;现在螺旋CT(SpiralCT)能快速扫描和重建图像,提高了诊断准确率;1976年,第1台商用正电子发射体层摄影(PET)诞生,PET是目前最先进的影像诊断技术;1980年,第1台可以用于临床的全身MRI诞生;1984年,美国第1台医用磁共振获得FDA认证,MRI工程的进步,促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展,向超快速成像、准实时动态MRI、MRI、fMRI、MRS发展;2000年,第1台PET/CT诞生;2010年,MRI/PET诞生等。

2.3介入医学问世

1964年,Dotter和Judkin最早使用介入技术导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功;1967年,Margulis首先使用介入放射学,这是医学文献出现“介入”一词的最早记载;1977年,Gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功;20世纪80年代,随着高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造影(DSA)、射频消融技术以及高分子新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世,使介入性诊疗技术飞速进步。

2.4人工器官(artificialorgan)的应用

人造心脏瓣膜的试制开始于20世纪40年代后期,1953年,垂屏式氧合器人工心肺机的研发,开始了人工心肺机体外循环技术应用;1958年,瑞典医生奥克·森宁为患者植入了世界首例全埋藏式人工心脏起搏器;1960年,美国首次将人造硅胶球心脏瓣膜植入一位风心病二尖瓣狭窄患者体内,术后长期存活,开创了人工心脏瓣膜置换的先河;1982年,美国人工心脏研究小组为一患者植入完全人工心脏使其存活了112d;Abio-Cor于2001年获得批准使用人工心脏;同时,人工关节、人工肝、人工肺也在临床得到了大量应用。

3生物医学工程学科的特点

生物医学工程学科是一门高度综合的交叉学科,这是它最大的特点。所谓交叉学科是指由不同学科、领域、部门之间相互作用,彼此融合形成的一类学科群。从学科发展的历史长河来看,新学科的产生大都是传统或成熟学科相互交叉作用产生的结果。而且,生物医学工程所指的学科交叉,不是生物医学同哪一个工程学科分支的简单结合,而是多学科、广范围、高层次上的融合。近年来,高分子材料科学、电子学、计算机科学等自然科学的不断发展,极大地推动了生物医学工程学科的发展。此外,生物医学工程学科所涉及的领域非常广泛。可以说,有多少理工科分支,就会产生多少生物医学工程领域,这种多学科的交叉融合涉及到所有的理、工学科和所有的生物学和医学分支。这样一来,当任何一个学科取得突破进展时都能影响到生物医学工程的发展,使其发展的速度异常迅速。

4研究内容与领域

生物医学工程的研究内容包括:基础性研究,涉及生物力学、生物材料学、生物医学信息的提取与处理、生物系统建模与仿真、各种物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递等;应用性研究,直接为医学服务,涉及生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。当前生物医学工程研究的重要领域包括:

4.1生物力学

研究生命体运动和变形的学科,主要通过生物学与力学原理方法的有机结合,认识生命过程的规律,解决生命与健康领域的科学问题;研究领域主要包括:生物流变学、心血管生物力学与血液动力学、骨关节生物力学等。

4.2组织工程学

应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。

4.3生物材料学

研究与生物体特别是人体组织、血液、体液相接触或作用时不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变,不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。

4.4人工器官

主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用,挽救了不少垂危的生命,为临床医学的发展开拓了新途径。

4.5生物传感器技术

使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或生物体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的技术。

4.6生物系统建模与仿真 对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。

4.7生物医学信号检测与处理技术

生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。

4.8医学成像与图像处理技术

研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式,或对已获得的医学图像进行分割、分类、识别、解释及三维重建等进行分析处理。

4.9物理因子的生物效应及其医疗应用

通过对生物群体流行病学调查、动物实验、临床试验及细胞和分子水平等多层次研究,了解物理因子对生物体的作用效应及作用机理,确定其有效和允许的作用剂量,发展运用物理因子生物效应诊断和治疗疾病的技术,并防止其可能发生的有害影响。

5生物医学工程领域研究现状

5.1发达国家生物医学工程的现状

在美国以及欧洲等经济发达国家,早在上世纪70年代就指出生物医学工程的重要性,基于其强大的经济、科技实力,经过近半个世纪的努力均取得了各自的成果。如今,这些国家在生物医学工程方面处于世界前列。但是面对当今科技飞速发展的新形势,他们仍在想尽一切办法努力前进。在美国,许多著名大学根据自身条件和生物医学工程学科的特点以及社会需要采用各种方式积极推进“学科交叉计划”。这样一来,生物医学工程在这一有利条件下迅速发展,朝向以整合生物、医学、物理、化学及工程科学等高度交叉跨领域方向发展。这种发展方向既促进了传统性专业的提升,又为逐步形成新专业创造了条件。

另外,美国政府因认识到新的世纪生物医学工程对促进卫生保障事业发展所具有极大的重要性,急需扭转美国生物医学工程领域研发工作群龙无首的分散局面,美国第102届国会于3000年1月34日通过立法,在国立卫生研究院内设立了国家生物医学成像和生物工程研究所,规定由该所负责对美国生物医学工程领域的科研创新、开发应用、教育培训和信息传播等进行统一协调和管理,促进生物学、医学、物理学、工程学和计算机科学之间的基本了解、合作研究以及跨学科的创新。这也大大推动了美国的生物医学工程学科的发展。

5.2国内生物医学工程的现状

我国的生物医学工程学科相对国外发达国家来说起步比较低。自上世纪80年代以来,经过30多年的发展,目前全国已有很多所高校内设有此专业,在一些理、工科实力较强的高校内均建有生物医学工程专业。由于这些学校的理、工等学科在全国都有重要的影响,且大都设有国家级重点学科,他们开展起来十分方便,这些院校均是以科研性学科设置的。 此外,还有一些医学院校则是以医学作为基底学科,置入某些工程学科的知识,并以医学应用为目的建立相关的课程体系,而对于生物学中所涉及到的细胞及分子生物学、发育生物学及生物技术,对于工程技术中的控制技术、材料学均较少涉及,这些院校培养的目标就是将生物医学工程运用于实际。因为生物医学工程是以理、工、医为基础,医学中的许多问题只有在这些学科相互结合的前提下才能得以解决。要将基础研究转化为工业化产品,将美好的前景分析变为卫生保健的实际行动而服务于广大人民,就离不开生物医学工程师。这就是这些生物医学工程工作者的工作理念。

6生物医学工程在军事领域的应用

6.1生物医学工程在军事医学领域具有广阔的应用前景

生物医学工程技术不仅为军事医学及其相应基础研究提供必要的技术、手段、方法、仪器和设备,而且也是军事医学研究成果物化为卫勤保障装备,实现我军卫勤装备现代化、高技术化的桥梁。例如,生物力学利用力学的基本原理,结合生理、医学、生物学,从分子力学到系统力学各个不同的层次来研究生物体的力学问题,研制各种生物材料和人工器官的基础,也是武器装备和卫勤装备研制过程中人机匹配设计的重要依据。生物材料是与人体组织相接触或作用而对人体无毒副作用、不凝血、不溶血、不引起人体细胞突变、畸变和癌变,也不引起免疫排斥和过敏反应的特殊功能材料。可开发出在军事医学领域具有广泛用途的抗凝血材料、可降解性骨修补材料、吸咐解毒材料、药物缓释材料、生物粘合材料、抗粘连材料、透析及超过滤用的膜材料、外科手术缝线、药物载体材料、记忆合金等。生物系统建模与仿真通过对生物细胞、器官和整体各层次的行为参数及其关系建立数学模型,用电子计算机分析和预测各种条件下生物系统的运行机制和状态。这种技术可以替代军事医学研究中某些复杂、长期、昂贵乃至无法实现的实验,如航天、航空、潜水及危险条件下的生物系统实验,提高研究效率,并可为施加不同控制条件研究对生物系统运行过程的影响。生物系统建模与仿真也是医学智能仪器研制的重要基础。人工器官是用人工材料制成的、模拟人体器官的结构与功能、可部分或全部代替自然器官功能的机械装置,对于战伤救治、减少伤残、提高伤病员的生存质量具有重要意义。生物医学信号检测是各种医学检测仪器发展的重要基础技术,生物医学信号处理技术综合反映了通信、生理、模式识别、人工智能和数字信号处理多类技术,已成为医学研究、疾病诊断和指导治疗的重要技术,为避免或改善飞行员空间定向障碍、意识丧失提供了新的手段。

6.2卫星遥感技术将成为重要的宏观流行病学手段

为应付未来突发战争需要军事医学部门及时提供目标地区可靠的医学地理、流行病学和自然卫生资源等方面的资料。传统的常规地面调查是获取信息的重要手段,但需要大量人力、物力,而且费时较长,难以满足全面、系统、动态观测的需要,更不能适应军事应急的要求。随着空间技术的发展,卫星遥感技术可以从宏观上帮助实现这一目的。地形、地貌、气温、湿度、降雨量、生物量、植被、河流、湖泊、大气环境及水土流失等许多自然和经济地理因素与流行病学、军队卫生、卫勤保障关系密切,实时、客观、动态地掌握这些因素的变化情况,对于制订军事医学卫生防疫保障方案具有极为重要的意义。对我国周边地区、重要战略目标地区、有争议的地区以及人员较难进入的岛礁、丛林、沼泽等进行自然地理调查,卫星遥感甚至可能是唯一可行的措施。卫星遥感作为一种应用空间技术的发展已趋于成熟,应用领域不断拓宽,分辨率不断提高,其快速、客观、实时、覆盖面广、信息量大、重复性好等优点,是其它技术无法比拟的,在预防医学中有着广阔的应用前景。

6.3生物传感器将是化生战剂侦检的有效工具

生物传感器近年来受到越来越多的重视,它是生物学的选择性和灵敏性与微电子技术相结合产物,如酶传感器、受体传感器和抗体传感器等。生物传感器可广泛用于传染病病原体检验、化学和生物战剂的侦检、军队食品卫生监测、野战临床分析、毒物药物研究、生物工程在线监控和战士体能训练等方面,是最具发展潜力的侦检器材,具有操作简便、选择性好、分析速度快、试样量小和可反复使用等优点。例如,在化学战条件下,利用受体传感器可与一类战剂发生反应的特点,先迅速检测出战荆的类别,指导人员及时采取防护措施,继而再用抗体传感粉进一步确定战剂的种类,采取更具针对性的防护。将生物传愚器与专家系统结合后,非专业人员也可使用,甚至可将小型生物传感器安装在士兵的军服内使用。80年代末出现的光纤生物传感器灵敏度更高、应用范围更广,在化学和生物战剂的联合侦检中已进入工程开发和试用阶段。

6.4医学电子工程技术将提高战伤救治

医学电子工程技术的应用将研制出简便可靠的伤员电子寻找器材。新型生物降解性骨修补材料可理想地修复骨缺损不需要作二次拆旅手术。膜材料技术和分子筛技术等新材料技术的发展,将使野战制液制氧的水平大大提高。记忆合金等热敏材料可广泛应用于各种部位战伤骨折的固定。新型创伤敷料将是以新型生物基质材料为载体、用微胶囊技术进行广谱抗菌素控释、含有促进组织生长的因子、不粘连、透气性好的多种高技术的复合体。用生物材料技术制成的人工皮肤覆盖战伤烧伤创面,可抑制创面感染,促进创伤愈合,减少瘫痕形成。

7二十一世纪生物医学工程展望

纵观医学新技术诞生和发展的历史,生物医学工程学研究领域十分广泛,与其他学科的集成交叉是多层次、多方面的。利用多学科交叉的优势来揭示人类思维和认知的奥秘,是二十一世纪生物医学工程的一个主攻方向。与分子生物学相结合,加强细胞和分子水平的研究,如生物医学纳米工程技术,是生物医学工程发展的一个重要趋势。微创伤手术、生物医学微机电技术、生物医学机器人技术、生物医学信息技术[8]等正在成长为新的研究领域。随着广泛应用现代相关技术成果,未来的医疗仪器装置、医学诊疗过程必将融合更广泛的集成科学技术,创造出新设备和新技术,推动现代医学向更高水平发展。

8结语·感想

生物医学工程是应社会发展需要而建立起来的一门新兴学科,具有高精尖的特点。同时,由于其以其他学科为基础,因利乘便,发展迅猛,已经在很多方面有了深入的应用,并且产生了深远的影响。尤其是军事方面的应用,大大减少了人员损伤。也正因其刚刚发展,仍有很多问题需要我们年轻一辈去探索,我们也有了更多的发展空间。并且,生物医学工程也是一个朝阳产业,为我们提供了很多契机。这也坚定了我学习生物医学工程的信念。我们定将在生物医学工程的康庄大道上越走越远!

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第五篇:生物医学工程领域

生物医学工程领域是利用生命科学、电子信息科学、材料科学研究的新成果研究生物电子信息工程、生物医用材料、现代工程医学、现代医院监护系统、医学工程管理信息系统、远程医疗工程、高级医疗仪器系统、人工器官的工程领域。主要培养从事生物医学信息、医用仪器、医学影像、生物电子学、基因工程、人工器官、生物医用材料等方面研究开发、生产制造、检测与控制、管理与维修的高级工程技术人才。

生物医学是综合工程学、医学和生物学的理论和方法而发展起来的交叉边缘学科,基本任务是运用工程技术手段研究和解决生命科学,特别是医学中的有关问题,主要研究利用电子信息技术结合医学临床对人体信息进行无损或微损的提取和处理。生物医学是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新的基地,是与21世纪生物技术科业的形成和发展密切相关领域,是关系到提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。

生物医学工程领域由信息科学与工程学院主办,由电子工程系提供支撑。在学科分布上,拥有上海市重点学科1个,一级学科1个,博士后流动站1个,博士点1个,硕士点1个。

主要研究方向:

 医学信息技术与系统

 心脏起博与电生理

主要专业课程

 DSP技术及其应用

 起搏与心率失常电治疗

 医学仪器与系统

 医学超声工程  医学仪器与系统 医学信号与图像处理 现代医学信号处理  电子系统设计  医学超声学 心脏起搏器电生理  嵌入式系统 硬组织的诊断方法及原理

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