《生物医学工程基础》教案55页PPT

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《生物医学工程基础》教案

第二天，克鲁尔维奇刊登了一份后续帖子，上面有阿姆斯特朗本人发来的一封电子邮件。这位曾经的“阿波罗11号”任务指挥官在邮件中列出了很多理由，解释为何只行进了很短的距离，这些理由包括月球表面的高温、周围环境的不确定性以及宇航局的要求。由于周围环境的不确定性，他们不知道航天服的水冷式内部结构能否经受住考验，此外，宇航局方面也要求两位宇航员在一台固定摄像机前，美国阿波罗登月计划结束后，大批工程技术人员和数学、物理、化学等基础科学人员，纷纷离开宇航领域，先后进入医学领域，遂之形成一门崭新的科学———生物医学工程。
近20多年来，这门科学得到蓬勃发展。以人工医用材料和器件而言，人体各种组织和器官的功能，除大脑外，大都可用人工材料或装置去代替。
阿姆斯特朗在邮件中写道：“我们没有任何数据告能够告诉我们，背包内的小水箱能够支撑多长时间。宇航局官员将我们第一次探索月表的工作时间限制在3/4至2小时，以确保我们不会因为温度过高面临生命危险。在返回加压月球舱之后，我们排出背包里的水并测量水量，最后证实了此前的预测。”
阿姆斯特朗指出，如果有更多自由活动时间，他和奥尔德林会在月球表面进行更多探索。他说： “我们都希望在表面停留更长时间，到距离月球舱和电视摄像机更远的地方探索。但我们需要进行大量实验，记录和提取样本并拍摄照片。可用时间被全部分配掉，我们需要抓紧时间工作，完成任务。”
§1.2 现代健康医疗体系
一、在解剖学方面
以解剖学Anatomic/Anatomy为基础，医学逐渐取得了进步。公元前500年，肉眼观察人体结构。（只有mm级 1m=103mm ）
17世纪，LeeWenhock发明光学显微镜，用它可观察人体细胞形态结构，由此产生/诞生了组织学、细胞学等。
指标
卫生技术人员数

《生物医学工程基础》教案

《生物医学工程基础》教案
四川大学材料科学与工程学院
尹光福
适用专业：生物医学工程专业本科
适用年级： 2003级
使用日期： 2005－2006学年第1学期
2005年8月
《生物医学工程基础》课堂教学
课程总体安排
《生物医学工程基础》课程课堂教学共68学时，分为6部分讲授：第一部分生物医学工程概述(尹光福教授承担)；第二部分生物医学材料(尹光福教授承担);第三部分人工器官(苏葆辉副教授承担)；第四部分生物医学图像(李德玉教授承担)；第五部分生物医学仪器(邹远文教授承担)；第六部分生物力学(蒋文涛副教授承担)。

各部分课堂讲授学时安排：
第一部分：生物医学工程概述 4学时
第二部分：生物医学材料 14学时
第三部分：人工器官 12学时
第四部分：生物医学图像 14学时
第五部分：生物医学仪器 12学时
第六部分：生物力学 12学时。

生物医学工程(BME)导论ppt课件

应用技术方面， X 射线计算机断层扫描装置（X-线 CT,X-Computed Tomography）在短短的二十年间已发展到第五代，同位素断层图像的放射型CT（ECT)，使单纯形态检查发展到功能诊断，多种断层技术使医学影像成为临床诊断的支柱；
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.
风湿性心脏病
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。
生物医学工程 (BME)导论
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。生物医康复服务。
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

《生物医学工程基础》教案共55页PPT

业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
《生物医学工程基础》教案
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本身就是讲道理 ……法律，也 ----即明示道理。— —爱·科克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一定颓败。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律面前人人是平等的。 ——波洛克

2-ch2-生物力学-生物医学工程基础教案

▲
▲ ▲
临床血液流变学；
体液的粘弹性（关节滑液、粘液等）；人工代用材料。
2. 器官力学 ▲ ▲ ▲ ▲ ▲ 器官、组织的功能、应用和生长（骨重建、零应肺力学；心脏力学（人工瓣膜，左心辅助泵）；颅脑——脊柱力学；运动关节力学（人工关节，假肢）；
力状态和残余应力）；
▲
感觉器官力学（耳蜗力学）。
115kg
120kg 125kg 140kg
185kg
390kg 210kg 205kg
跳跃
140kg
俯身拱腰
180kg
例 2 ： J.P.Panl(1970 年 ) 测量了水平步行时人的髋关节和膝关节的平均载荷随着步长 —— 身高比的变化，发现步行时髋、膝关节所承受的载荷要比人的体重大得多（由于相关肌群的收缩作用）。可见，由于肌肉的收缩作用，在建
I ij
d j dt

I
(e) I FI
I
式中： m ——质点质量； a ——加速度；
I ij ----惯量矩(i=j)或惯量积(i≠j)；
F ——外力的合力； ——刚体旋转角速度；
I 1 (e) I k
I 11 [ I ij ] I 21 I 31 I ——质点相对于质心的向量；
上述现象，需要了解为什么？
三、生物力学所涉及的主题
（一）以人（高等哺乳动物）的生命运动为核心的生物力学——生物力学的主体。
背景与目标：医学、生物医学工程、体育、人-机工效等。
该主题包括如下内容。
1. 活组织的力学性质——生物流变学 ▲ 骨和软骨； ▲ ▲ ▲ ▲ 软组织（韧带、腱、皮肤、血管等）；肌肉力学（骨胳机、心肌、平滑肌）；血液流变学（全血、血浆、血细胞、凝血、血栓等）；血液微流变学；

《生物医学工程》课件

生物医学工程在医学领域的应用
生物医学工程在医学领域的应用涵盖了医学成像、诊断、治疗和监测等多个方面。
医学成像技术
利用不同的成像技术如X射线、MRI和超声波等来获取和分析人体内部的图像信息。
医学诊断技术
开发各种诊断方法，如基因检测和生物标记物检测，帮助医生做出准确的诊断。
医治疗技术
利用先进的技术和设备进行治疗，例如手术机器人和药物传输系统。
医学监测技术
开发各种监测设备，如心率监测器和血糖仪，帮助监测疾病状态并进行实时的健康监护。
生物医学工程的未来发展趋势
生物医学工程在不断发展，未来将朝着更高的目标前进。
1 基因编辑技术
2 人工智能技术
利用CRISPR等技术对人类基因进行编辑，以治疗遗传疾病。
将人工智能应用于医学诊断和治疗，提高效率和准确性。
2 生物信号处理技术
从生物体获取、分析和处理生物信号，例如心电图和脑电图。
3 分析化学技术
应用化学原理来进行生化分析和生物检测，例如血液分析和药物检测。
4 细胞和组织工程技术
5 生物材料技术
利用工程方法培养和修复组织和器官，例如干细胞治疗和人工器官。
开发和应用材料来替代或增强生物体的功能，例如人工关节和心脏起搏器。
3 生物纳米技术
4 医学信息化技术
利用纳米技术来制造更小、更精准的医疗设备和药物。
整合医疗数据和信息，实现电子医疗记录和智能医疗系统。
结论
生物医学工程在提高医学技术和改善人类健康方面具有重要的意义和价值，未来将继续引领医学技术的发展和应用。
总结：生物医学工程是一门融合多种学科的交叉学科，具有重要的现实意义和前景。未来，生物医学工程将继续引领医学技术的发展和应用。

生物医学工程导论 ppt课件

D 武汉
E 其他
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7
中国超声诊断与无损检测
1958
上海第六人民医院大跃进献礼安适医生
1959
江南材料厂超声探伤仪
1960-
第一次超声诊断超声诊断学习班

ppt课件
—«中国超声诊断四十年»8
超声回波幅度信息提取
ppt课件
9
ppt课件
10
生物医学工程概念
技术科学范畴，以生命的人为对象，用工程学原理，研究开发防病、治病、人体辅助功能等医学应用服务的人工装置和系统。
随之而起的生物医学工程产业被称为朝阳产业，我国形成环渤海湾、长江三角洲、珠江三角洲等三大产业带，深圳是我国生物医学工程产业中最具有竞争力的产业基地，其产值占珠江三角洲的百分之八十以上，对该学科的人才有较高的需求。
本课程以讲座形式，以交叉学科充满创新的特点，介绍生物医学工程的基本原理、典型应用、最新成果及未来发展。在最后几讲中将介绍生物医学工程产业和临床工程的一些基本知识，以帮助学生从事实际工作时能尽快入门。
全身CT
螺旋CT、超高速CT
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常见病诊断：肺炎、骨折
脑部肿瘤、出血，颅骨外伤
内脏器官占位性病变
肿瘤早期诊断、心血管病变
39
人们对自己的认识进程
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40
超声成像
生物医学工程不断发展的历史 --揭示隐含信息的历史
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41
超声成像装置
A型二维组织剖面图像(B)，多普勒（D）---测流速，彩色多普勒（C）， M型（M）
边缘学科理、工、医相结合交叉学科，将现代工程技术、近代物理学、生物

生物医学工程PPT课件

11
-
第一章导论
生物物理：
运用物理学理论，技术和方法研究生物体和生命现象中的物质结构、性质和运动规律及各种物理因子对生物体和生命过程影响的学科。
应用超导量子干涉仪测量人体中由生物电产生的磁信号，绘制出表现人体磁场随时间变化关系曲线—人体磁图。
生物力学：
力学与生物学、医学等学科之间相互渗透的边缘学科，试图从力学的角度来了解生命。利用力学知识解释生物现象，定量分析生命体的构造关系及功能。
材料； 1963年，美国物理学家Corrmark把图像重建理论应用于放射医学研究
中，由英国电子工程师Hounsfield引入计算机技术于1970年研制成功首台X射线计算机断层扫描装置.
10
-
第一章导论
BME研究内容：
生物物理生物力学生物技术生物工程电生理诊断和监护生物材料生物医学传感技术生物医学影像技术
8
-
第一章导论
BME的特点：
1. 大跨度、多学科的综合性应用学科。 2. 依赖于各个相关学科，但其具有自己的独特方法学，既有基础理论
的交叉也有技术方法的交叉结合。如人工心瓣的研制。 3. 其不同于一般的工程学，而是以工程学为主要手段，专门研究和解
决医学问题的一门独立的学科。如根据某种疾病的发病机制和病灶及治疗特点，所开发的医疗器械产品，譬如血管导管。 4. 其可提升人体生理、病理等个方面的研究。更好地揭示疾病的发病机制和人体科学。
药理：研究药物与机体相互作用及其规律和作用机制。如青
霉素通过抑制COX-1和COX-2，治疗感染和炎症。
5
相关医学知识
医学
-
基础医学
临床医学
检验医学
预防、公共卫生医学

《生物医学工程》课件

系统生物学
从整体和系统的角度研究生物体的结构和功能，以揭示生命活动的规律和机制。
03
生物医学工程的应用
医疗器械设计与制造
总结词
医疗器械是生物医学工程的重要应用领域，涉及医疗设备的设计、制造和优化。
详细描述
医疗器械设计与制造涵盖了各种医疗设备，如诊断仪器、治疗设备、手术器械等。生物医学工程师通过运用工程原理和先进技术，不断优化医疗器械的性能，提高其安全性和有效性。
设计理念
人工心脏的设计需要充分考虑血流动力学、材料选择、能源供应等因素，以确保其安全、有效和持久。
制造工艺
制造人工心脏需要高精度的加工和组装技术，以确保其性能和可靠性。
医学影像AI技术的应用
1 2
AI技术在医学影像中的应用
AI技术可以帮助医生更准确地解读和分析医学影像，从而提高诊断的准确性和效率。
法律规范
遵守相关法律法规，确保生物医学工程实践的合法性和安全性。
社会影响
评估生物医学工程实践对社会的影响，促进其积极的社会效益。
未来发展趋势与展望
01
02
03
04
技术融合
生物医学工程将与其他技术领域进一步融合，推动医疗健康
领域的创新和发展。
个性化医疗
个性化医疗将成为未来发展的重要方向，通过精准医疗和定
图像处理
对医学影像进行数字化处理和分析的技术。
图像识别
利用计算机算法自动识别医学影像中的病变和异常。
医疗机器人与自动化技术
医疗机器人
用于辅助医生进行手术操作、康复训练等医疗活动的机器人。
自动化技术
利用计算机和传感器等技术实现医疗流程的自动化和智能化。
远程医疗

生物医学工程(BME)导论ppt课件

近年来，由于医学科学技术的发展．仿生学、宇航技术的进步，给生物力学提出了一系列问题，促进了生物力学的蓬勃发展。 60年代后期，电子计算机开始用于医学，为生物力学开辟了新的前景。生物力学的研究开始于60年代。1960年，美国的第一届仿生学讨论会引起了人们对生物力学的注意和兴趣。此后，美、欧、日、苏、澳、加等国都相继建立了专门的研究机构，并多次召开国际性生物流变学会议和生物力学讨论会。
8.
物理因子在治疗中的应用及其生物效应生物医学信号检测与传感器生物医学信号处理医学图像技术人工器官

生物力学（Biological Mechanics）：
生物力学是力学与生物学、医学等学科之间相互渗透的边缘学科。它的目的是试图从力学的角度来了解生命。具体地说，它将用经典力学、固体力学、流体力学的知识来解释生命的某些现象；用力学的方法定量地分析、研究生命系统的功能与构造的关系，进而探讨生命的整个力学过程。
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。
生物医学工程 (BME)导论
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。

生物医学工程技术基础课件

病理诊断
介绍生物医学工程在病理诊断中的技术和方法。
治疗方法
探索生物医学工程在治疗方法上的突破和进展。
光学显微镜
了解光学显微镜在生物医学研究中的应用。
激光扫描显微镜
介绍激光扫描显微镜在细胞成像和病理学诊断中的重要性。
光学相干断层扫描（OCT）
探索光学相干断层扫描技术在眼科疾病诊断中的应用。
生物医学模拟和仿真技术
1 模型建立
了解生物医学模拟和仿真的模型建立过程。
2 参数优化
介绍生物医学模拟和仿真中的参数优化方法。
3 应用案例
探索生物医学模拟和仿真技术在研究和开发中的实际应用。
生物医学信息处理与分析
1
信号处理
了解生物医学信号处理的基本方法和技术。
2
数据挖掘
介绍数据挖掘在生物医学信息处理中的应用。
3
统计分析
探索统计分析在生物医学研究中的重要性。
生物医学工程学在健康监测与治疗中的应用
健康监测
了解生物医学工程在健康监测中的创新和应用。
生物医学工程技术基础课件
欢迎进入生物医学工程技术基础的世界！本课件将带领您探索生物医学工程的概述和发展历程。
生物信号的获取和处理方法
生物信号的种类
了解不同类型的生物信号，如心电图、脑电图和肌肉电信号。
信号获取设备
介绍生物信号获取和处理的常用设备，如心电图机和脑电图设备。
信号处理技术
了解信号处理的方法，如滤波、采样和放大。
生物医学成像技术及其应用
磁共振成像（MRI）
探索磁共振成像技术在医学诊断中的作用和应用。
超声成像
了解超声成像在妇科和心脏病诊断中的重要性。

生物医学工程课件

生物医学工程学的定义：
生物医学工程学是结合物理学、化学、数学和计算机科学与工程学原理，从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究，提出基本概念，产生从分子水平到器官水平的知识，开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法，用于疾病预防、诊断和治疗，病人康复，改善卫生状况等为目的一门科学。
医学影像技术
二、医学成像技术分类
1、X线成像：测量穿过人体组织、器官后的X线强度； 2、核磁共振成像：测量人体组织中同类元素原子核的磁共振信号； 3、超声成像：测量人体组织、器官对超声的反射波或透射波； 4、核素成像：测量放射性药物在体内放射出的γ 射线；
医学影像技术
1、X线成像
普通X线成像（屏－片系统成像）是一种模拟成像，是在X线摄影范围内， X线照片、荧光屏的记录或显示从几乎完全透明（白色）到几乎不透明（黑色）的一个连续的灰阶范围。它X线透过人体内部器官的投影，这种不同灰度差异即为任何一个局部所接受的辐射强度的模拟；从另一角度讲是相应的成像组织结构对X线衰减程度的模拟。
人工器官
生物医学工程导论
定义：人工器官是人体自然器官的功能或器质的人工替代物。它主要研究和模拟人体器官的结构和功能，用生物医学材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置。当人体器官病损而用常规方法不能医治时，有可能给病人使用一个人工制造的器官来取代或部分取代病损的自然器官，补偿或修复或辅助其功能。
生物医学材料
定义
根据国际标准化组织(ISO)在1987年10月专门讨论后的定义，生物医学材料就是：以医疗为目的，用于和活组织接触以形成功能的无生命材料，包括那些具有生物相容性或生物降解性的材料。
从应用的角度来看，生物医学材料是对可用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、检查、治疗等医疗保健领域的一类具有特殊性能、特殊功能、满足特殊要求的材料的总称。

生物医学工程教案课件

精准医疗与个性化治疗
结合基因组学、蛋白质组学等技术，实现疾病的精准诊断和个性化治疗，提高治疗效果和患者生活质量。
未来发展前景
随着科技的不断进步和医疗需求的不断增长，生物医学工程领域将持续发展，为人类健康事业做出更大贡献。
02
生物医学工程基础知识
生物学基础
细胞生物学
研究细胞的结构、功能、生长、分裂和死亡等过程。
在生物医学工程研究中，应严格保护研究对象的个人隐私和数据安全，避免信息泄露和滥用。
法律法规与政策环境
法律法规体系
介绍国内外生物医学工程领域的法律法规体系，如《医疗器械监督管理条例》、《人类遗传资源管理条例》等。
伦理审查与监管机制
阐述生物医学工程研究与应用中的伦理审查程序、监管机构及其职责，以确保研究活动的合规性。
加强与国际先进生物医学工程领域的交流与合作，提升我国在国际舞台上的影响力和竞争力。
THANKS
感谢观看
细胞培养技术
在体外模拟体内环境，对细胞进行扩增、分化和功能研究，用于生产生物制品、药物筛选等。
生物打印技术
通过逐层堆积生物材料、细胞或组织等，制造复杂的三维生物结构，实现个性化医疗和精准治疗。
组织工程技术
利用细胞、生物材料和生长因子等，构建具有特定形态和功能的组织或器官，用于修复或替代受损组织。
应用领域及前景
生物材料与组织工程
研究生物相容性材料、组织工程支架等，用于人体组织和器官的修复、替代和再生。
医疗设备与仪器
设计和开发各种医疗设备，如医用影像设备、诊断仪器、治疗设备等，提高医疗诊断和治疗水平。
生物传感器与微流控技术
开发用于生物分子检测和分析的生物传感器，以及用于生物医学研究的微流控芯片和系统。