生物医学工程概论(4)
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材生物医学工程概论是一门涵盖了生物医学工程学科的多个领域的课程，包括生物医学成像、生物医学信号处理、生物医学材料等等。
这门课程旨在为学生提供一个全面的、系统的了解生物医学工程学科以及其应用的基础知识。
在这门课程中，学生将会针对以下几个方面进行深入的研究和探索。
1. 生物医学成像。
这个领域是生物医学工程最活跃的领域之一。
生物医学成像涉及到许多不同的技术，如计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）等等，这些技术的应用在医疗领域中已经变得极为普遍。
在这门课程中，学生将会学习这些各种成像技术的基本原理、应用、设备以及技术的局限性等。
2. 生物医学信号处理。
生物学信号处理是指将生理学信号转化为数字信号，利用数值分析来处理这些信号并从中提取必要的信息。
在生物医学应用中，良好的信号处理是非常关键的。
学生将会学习许多生物学信号，如心电图（ECG）、脑电图（EEG）等等的基本原理、信号处理技术以及应用。
3. 生物医学材料。
这个领域涉及到各种各样的材料和化学物质，如生物材料、生物医学可降解聚合物、药物等等。
学生将会学习这些材料的基本原理、制造工艺、特性以及应用等。
在这门课程中，学生将会使用跨学科思维，探索并理解人体生理学以及医疗技术之间的关系，从而为其他医学领域的研究提供基础，进一步推动生物医学工程学科的发展。
对于生物医学工程概论的教材而言，常用的教材有《生物医学工程学概论》、《生物医学科学与工程》等等，这些教材都很好地解释了生物医学工程的基本原理以及应用。
此外，还有一些基于实践和实验的教材，如《生物医学工程实验》、《生物仪器实验》等等，这些实验教材不仅能够帮助学生更好地理解生物医学工程技术，还能提供给学生实践操作的机会，增强学生的实际操作能力。
总而言之，通过学习生物医学工程概论课程，学生将会对生物医学工程学科有更全面、更深入的了解，开阔视野、加强实践能力，从而为未来在医学领域的研究和工作铺平道路。
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
在医学院校中，生物医学工程概论是一门研究生课程，旨在介绍生物医学工程学科的基本概念、研究领域和应用。
该课程通常由医学院的生物医学工程学科或相关专业教授授课，教学内容包括典型的生物医学工程学研究领域、常见的生物医学工程技术和方法等。
生物医学工程概论课程主要分为几个主题。
课程会介绍生物医学工程学科的基本概念和发展历程，包括生物医学工程的定义、起源、学科内涵和主要研究领域等内容。
这部分内容旨在让学生对生物医学工程的整体框架有一个初步了解。
课程将介绍生物医学工程的研究方法和技术。
这包括生物医学工程中常用的实验技术和研究方法，如细胞培养技术、生物材料的制备和表征、医学成像技术等。
学生通过学习这些内容，可以了解和掌握生物医学工程研究所需的实验技术和方法。
课程还会涉及生物医学工程领域的研究进展和应用。
学生将学习到一些当前热门的生物医学工程研究课题，如人工器官的研发、基因工程技术在医疗上的应用等。
通过学习这些内容，学生可以了解到生物医学工程在医疗领域的重要性，并且能够了解到当今世界的生物医学工程科技发展的前沿及其潜力。
教师还根据自身教学和研究经验，可能会结合一些最新的研究成果和实践案例进行教学。
这样可以使学生更加了解生物医学工程领域的最新成果和前沿动态，提高他们的学习和研究能力。
《医学基础课件：生物医学工程概论》
生物医学工程是一个科学多学科交叉的领域，本课程将介绍生物医学工程的 定义、历史、应用领域、重要性和前景。
生物医学工程的定义
1 科学与工程交叉
生物医学工程是通过应用工程、物理学、化学和生命科学等多学科知识与技能来设计和开发用于预防、 治疗和诊断疾病的新技术、器材和装置。
为人类健康而战
在更广泛的社会上，医疗技术 的成功实现会更大地促进人口 健康，因此，我们有责任通过 工作关注医学科技的发展。
跨越千里之遥
无论是医学工程的待解之谜还 是医疗科技的创新领域，我们 应该不断探索新技术，为全球 健康事业奉献我们的智慧和力 量。
生物医学工程的前景
1
高精疗癌症、心脑
血管疾病等高难度和高危诊疗。
3
数字医疗
智能医疗设备与互联网的融合——随时随 处进行医疗诊断与管理。
医疗健康大数据
数据挖掘和深度学习等技术应用于医疗 领域，为医疗个性化提供可靠数据支持。
结语
科技驱动医学
生物医学工程的成长是医疗科 技不断革新与变革的体现，我 们应该更好地关注未来医疗发 展，积极参与和推进。
可以实现高精度的手术和诊断， 减少医疗人员的工作强度并改善 医疗质量。
生物医学工程的重要性
推动医疗科技的创新
生物医学工程的发展推动了 医疗科技的更新迭代，使得 患者能够获得更好的治疗效 果。
提高医疗设备的效率
生物医学工程通过不断创新， 提高了医疗设备的效率，缩 短了医疗时间。
打造医疗智能化
生物医学工程领域正在不断 发展，预示着大规模普及人 工智能的时代即将到来。
生物医学工程的历史
1
20世纪60年代
2
生物医学工程开始成为一个单独的学科
生物医学工程概论
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主要内容
CONTENTS
01
生物医学工程学发展简况
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03
专题讲座
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02
生物医学工程学研究的主要内容
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考试要求
闭卷 以前三周学习内容为主
科学研究发展成熟而作为一个独立学科的标志：
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
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(Medical Engineering)
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）(Clinical Engineering)
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体外反博器，冲击波碎石机，高强度超声聚焦刀。
《生物医学工程概论》课件
临床应用
基因编辑和细胞治疗在临床试验阶段取得了一定的成果， 未来有望为遗传性疾病、癌症和免疫相关疾病的治疗提供 新的解决方案。
05
生物医学工程伦理与社会责
任
伦理问题与挑战
隐私保护
在生物医学工程中，涉及大 量个人健康数据，如何确保 数据安全和隐私不被侵犯是 一个重要伦理问题。
安全性与有效性
在开发和应用生物医学工程 产品时，如何确保其安全性 、有效性和可靠性，避免对 使用者造成伤害或误导。
生物流体力学
研究生物体内的流体流动，如血液流动、呼吸过程等。
医学影像技术与信号处理
医学影像技术
利用X射线、超声、MRI等技术获取人体内部结构的图像。
信号处理
对医学影像进行数字化处理和分析，提取有用的诊断信息。
03
生物医学工程研究方法
实验研究
实验研究是生物医学工程中常用的研 究方法，通过实验设计和实施，获取 第一手数据和资料，以验证和发现新 的科学规律和现象。
应用实例
AI辅助诊断系统已经应用于多 个疾病领域，如肺癌、乳腺癌 和糖尿病视网膜病变等。
未来展望
随着AI技术的不断发展，医学 影像诊断的准确性和效率有望 得到进一步提高。
基于微纳技术的生物传感器应用
生物传感器概述
生物传感器是一种用于检测生物分子或 细胞活动的装置，基于微纳技术制造。
应用实例
生物传感器已被应用于多个领域，如 生物安全、环境监测和医疗诊断等。
公平性与可及性
如何确保生物医学工程产品 和服务能够公平地覆盖所有 使用者，特别是弱势群体和 地区。
利益冲突
在生物医学工程实践中，如 何避免利益冲突，确保研究 的公正性和客观性。
法规与监管
生物医学工程概论 第四章 生物力学
心肌被动力学行为 兔乳突肌的力学行为 决定了舒张末期的 容积 当应变小于30%时， 近似为准线性粘弹 性体 参数依赖于应变率
σ = (σ 0 + β ) exp[ α (λ − λ0 )] − β
是强直痉挛的骨 骼肌的收缩特性 （保持长度L0， 使用足够高的频 率刺激产生最大 张力T0） 张力降为T，测量 (T + a )(v + b) = b(T + a ) v = b(T − T ) /(T + a ) 其速度v
3 力与细胞、分子
细胞的生长与分化
4 人机环境
外形设计:与人 体形态吻合 舒适性考虑：人 机耦合 疲劳性考虑：人 体脊柱、四肢、 头部的生物力学 分析等
二、生物力学基础
学科范畴
生物力学是解释生命及其活动的力学（从 分子到生物个体，无不服从力学规律） ，其主要内容 是利用力学的基本原理与方法，结合医学和 生物学来研究生物体，特别是人体的功能、 生长、消亡及运动的规律。生物力学能够帮 助我们了解生命，设计和创造各种设备以改 善我们的生活质量或评估机体的能力，它是 生物学和工程科学的重要组成部分。
力学响应元件
压强 剪切应力 拉伸应力 渗透压
信号转导的过程
环境因素（物理信号与化学信号）
细胞内的初始响应
蛋白构型改变 细胞形状改变 离子通透性改变 基因改变
激酶激活或基因转录
蛋白结构或蛋白量的改变
细胞响应
增殖、分化、凋亡、 适应、…
物理信号
化学信号 物理信号 （某种能量） 离子通道改变 改变膜特性 化学信号改变 改变蛋白或DNA
三、生物体的力学行为
生物医学工程概论
康复机器人机械结构
一、端部结构
◆机械本体为端部结构的康复机器人系统
通常是在某一点上与患者身体部位相接 触。 ◆此结构易于设计，方便不同患者使用。
◆类似结构
MIT-Manus(图1) Nhomakorabea康复机器人机械结构
一、端部结构
MIT-MANUS
MIT-MANUS 为一正 在进行中的麻省理工 学院的纽曼实验室。 这个项目的目的是发 展、执行和测试一个 机器人系统的物理治 疗和神经康复。
相关技术
4、肌电接口
·嵌入式肌电电极 EMG信号的拾取 ·表面电极EMG信号 的拾取 缺点：信号微弱，控 制准确性较差
相关技术 5、脑机-接口（BCI）
· · · · 信号采集 特征提取 信号分类 生物反馈
康复机器人 系统结构
智能康复机器人系统结构
康复医疗训练机器人系统从系统架构 上分大体可分为三个阶段：
1
本地康复医疗训练机器人系统 远程康复医疗训练机器人系统 基于虚拟环境的康复医疗训练 机器人系统
2
3
1.本地康复医疗训练机器人系统
大多数MIT-Manus、MIME 等多 属于本地康复医疗训练机器人系统。
MIME (mirror image motion enabler),是一种典型的康复训练机器 人系统，该设备包括左右两个可移动 的手臂支撑，由工业机器PUMA-560 操纵患者手臂，为患者提供驱动力， 既可以提供平面运动训练，也可以带 动肩和肘进行三维运动。 由于PUMA-560本源上是工业机器 人，因而从机械的角度上说，不具有 反向可驱动型及载荷、运动速度以及 输出力控制等原因，该系统在医疗领 域的应用用局限性。
构和外骨骼结构的优点，既可对施加在患 者身体不同部位的力/力矩进行独立控制， 又可满足不同患者的需要。 ◆类似结构
生物医学工程概论
生物医学工程简介
Presenter name
Agenda
1. 展示简要信息 2. 医学工程历史 3. 医工应用领域 4. 生物医学技术 5. 医学工程研究 6. 未来发展趋势和挑战 7. 总结成果
01.展示简要信息
生物医学工程介绍
演讲人介绍
背景专业介绍
生物医学工程专家
生物医学工程专家
生物材料的筛选
生物材料研究筛选关键步骤
生物材料的制备
生物材料制备技术关键
组织工程的应用
生物修复组织再生技术
医疗器械与设备 01
应用案例与发展趋势
02
仿生器械研究
设计和制造出具有相似结构和功能的人工 器械和设备。
医用材料研究
医用材料需要具有良好的生物相容性和机 械性能。
03
医疗器械创新设计
人体工程学设备设计
04.生物医学技术
生物医学工程技术介绍
生物信号处理
生物信号处理技术
信号分析与诊断
介绍生物信号处理的核心， 即信号分析和诊断。
信号采集与预处理
介绍生物信号处理的第一 步，即信号采集和预处理。
信号应用与发展
生物信号处理在医学工程 中的应用和前景
生物成像技术
原理、应用、发展
01
02
03
X射线成像
利用X射线的原理，将人体内部的结构投影 到屏幕上。
鼓励探索与创新
持续探索和创新
学科合作：跨领域突破，多方合作。 技术创新：通过引入新技术、新方法和新材料等手段，推动生物医学工 程的创新和发展。 创新需关注市场趋势，商业化技术。
Thank you
Presenter name
06.未来发展趋势和挑战
生物医学工程概论考试大纲
“生物医学工程概论”考试大纲目录I考查目标II考试形式和试卷结构III考查范围1）生物医学工程基本原理2）医疗器械与医学仪器3）生物材料4）组织工程IV试题示范V参考书I 考查目标生物医学工程概论考试主要考察学生对生物医学工程定义、地位作用及研究范围,以及关于生物医学工程的基本概念、原理和方法学习掌握的情况。
在理解方面、分析能力所达到的程度。
以及具体在医疗器械/医学仪器，生物材料，组织工程方面的基本原理、方法和应用等情况。
能运用这些基本原理对生物医学工程领域相关理论和实际问题提出解决思路。
II考试形式和试卷结构考试形式：闭卷考试，180分钟，总分150分。
试卷内容结构1）生物医学工程定义和基本原理50分2）医疗器械与医学仪器40分3）生物材料30分4）组织工程30分试卷形式名词解释35分填空题30分选择题50分问答题45分III考查范围1）生物医学工程基本原理考查目标考查目标掌握生物医学工程定义、地位作用及主要研究领域，生物医学工程的基本概念、了解生物医学工程应用于医学领域的主要方式和途径。
生物医学工程的定义和主要内容生物医学工程与第三代医疗生物医学工程与医药的关系生物医学工程在临床医学中的主要应用2）医疗器械与医学仪器考查目标为医疗器械与医学仪器主要技术及其技术基础与器件，以及有关应用技术和系统等。
主要要求掌握有关技术的基本原理，技术类型特点和优缺点，主要应用范围等。
主要内容生物医学信号处理生物传感器，生物医学电子学，微系统—微米纳米技术，医用器械，生物阻抗，激光生物医学，医学影像3）生物材料考查目标掌握生物材料的基本概念、分类，利用生物材料工程的原理和方法，设计用于医学的主要制品和人工器官，了解生物材料应用于医学领域的主要方式和途径。
主要内容一、生物材料的定义和发展阶段生物惰性生物活性组织再生支架二、无机生物材料的分类和应用领域无机非金属生物材料金属生物材料碳基生物材料复合生物材料三、有机生物材料的分类和应用领域合成高分子天然高分子复合生物材料四、生物材料主要应用领域-人工器官和制品人工关节（髋关节）人工皮肤药物载体4）组织工程考查目标掌握组织工程的基本概念，利用组织工程的原理和方法，掌握用于医学的组织或器官的设计思路，了解组织工程应用于医学领域的新进展。
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材随着医学技术的不断发展和进步，生物医学工程作为医学和工程学科的交叉领域，受到了越来越多的关注和重视。
在医学院校中，生物医学工程也逐渐成为热门的研究方向，“生物医学工程概论”成为了许多医学院校研究生必修的一门课程。
本文将对医学院校的“生物医学工程概论”研究生课程及教材进行详细介绍。
一、课程简介“生物医学工程概论”是一门涵盖医学、生物学、工程学等多个学科知识的综合性课程。
通过本课程的学习，学生将了解生物医学工程的基本概念、发展历程、研究方法、应用领域等内容，为将来深入研究生物医学工程领域奠定基础。
课程的教学目标主要包括：1.了解生物医学工程的基本概念和发展历程；2.掌握生物医学工程的研究方法和理论基础；3.熟悉生物医学工程在医学领域的应用和未来发展趋势；4.培养学生的综合分析和解决问题的能力。
二、课程内容“生物医学工程概论”课程的内容涵盖了多个方面的知识，主要包括以下几个方面：1.生物医学工程概述：介绍生物医学工程的定义、产生背景、学科内涵和发展前景等内容，为学生建立对生物医学工程整体概念的认识；2.生物医学信号与图像处理：介绍生物医学信号的获取、处理和分析方法，以及生物医学图像的采集、处理和诊断应用；3.生物医学材料与生物力学：介绍生物医学材料的种类、性能和应用，以及生物力学在医学领域的应用和研究进展；4.生物医学传感技术与医学仪器：介绍生物医学传感器的原理和设计，以及医学仪器的分类、应用和发展趋势；5.生物医学工程中的计算方法：介绍在生物医学工程中常用的计算方法，包括数值模拟、数据分析和建模等内容。
三、教学方法为了使学生能够更好地掌握生物医学工程概论的知识，教学方法也非常重要。
在教学实践中，一般采用以下几种教学方法：1.理论授课：通过教师的讲解，向学生传授生物医学工程的基本理论知识，帮助学生建立对生物医学工程概念的认识；2.案例分析：教师可以选取一些生物医学工程应用案例，进行详细分析和讨论，帮助学生了解生物医学工程在实际医学领域的应用；3.实验教学：通过实验教学，让学生亲自动手操作和实践，加深对生物医学工程原理的理解和掌握；4.课堂讨论：鼓励学生在课堂上提出问题和观点，进行互动交流，促进对生物医学工程知识的深入思考。
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材生物医学工程概论是一门研究生课程，主要介绍生物医学工程的基本概念、原理和应用。
该课程旨在培养学生对生物医学工程领域的基本知识和技能，为学生未来的研究和实践工作打下坚实的基础。
这门课程的教材包括以下几本主要书籍：1.《生物医学工程》（第4版）作者：Joseph D. Bronzino）这本教材是生物医学工程领域的经典教材，内容涵盖了生物医学工程的各个方面，包括生物传感器、医学成像、生物材料和生物信息处理等。
这本书详细介绍了生物医学工程的基本原理和方法，并且结合了许多实际的应用案例，有助于学生理解和掌握该领域的知识。
2.《生物医学光学和成像》（作者：Gabriel Popescu）这本教材主要介绍了生物医学光学和成像的原理和应用。
包括生物光学原理、生物光学显微镜、生物光学成像模式等内容。
这本书对于学生理解生物医学成像技术的基本原理和应用有很大帮助，同时也对于生物医学光学领域的研究具有重要的参考价值。
3.《生物材料》（作者：Buddy D. Ratner）这本教材主要介绍了生物材料的基本概念、性能和应用。
包括生物材料的种类、生物相容性、表面改性和生物材料的应用等。
这本书详细讲解了生物材料在生物医学工程领域的应用，对学生深入了解生物材料的特性和选择适合的生物材料具有重要意义。
4.《神经工程》（作者：Bin He）这本教材主要介绍了神经工程的基本原理和应用。
包括神经信号的采集与处理、脑机接口、神经可塑性等内容。
这本书针对神经工程领域的学生，详细介绍了神经工程的相关知识和技术，对于学生深入了解神经工程的研究和应用具有重要作用。
生物医学工程概论重点河北北方学院
生物医学工程学1 生物电磁学是研究生物体的电现象和磁现象以及生物电磁的应用的一门学科。
2 正常心电图包括P波 QRS综合波 ST T波 U波3 正常脑电活动相关的脑电波频率范围划分成五种类型，频率由高到低依次为γ波、β波、α波、θ波、δ波。
4 电磁波的生物学效应不仅对生物体有热效应，而且有非热效应。
热效应又称为能量效应，是指通过微波照射生物体引起其组织器官生热所产生的生理影响。
根据照射能量的不同可分为温热治疗、高温消融、电灼、电凝、切割等热疗方法。
根据使用频率的不同，而对皮肤的穿透深度不同，又可分为浅表热疗、深部透热治疗。
各种用途的微波热疗机、消融仪、微波电刀已成为医院重要治疗手段之一。
非热效应往往利用的是弱信号，机体组织不产生明显的发热现象，这类电磁波生物效应也被称作“信息效应”。
5微波是指300MHz至300GHz的电磁波毫米波是指自由空间波长在1~10mm的电磁波，相应的频率范围是30~300GHz，处于微波波段的高频段6 生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的生物物理学分支，是研究力及生物体运动、生理、病理之间关系的学科。
7 生物力学依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物力学等。
8 频率在20kHz以上的机械波称为超声波。
9 超声波应用包括超声波诊断和超声波治疗。
10超声波引起的生物效应包括：机械效应，热效应，空化效应，声流效应，触变效应，弥散效应。
11生物医学光子学：所谓光子学是指研究光和其他辐射能（以光子为量子单位）的产生及利用的科学。
生物技术12 人类基因组计划(human genome project, HGP)是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式启动的。
美国、英国、法国、德国、日本和我国科学家共同参及了这一预算达30亿美元的人类基因组计划。
按照这个计划的设想，在2019年，要把人体内约10万个基因的密码全部解开，同时绘制出人类基因的谱图。
生物医学工程学概论考试重点.
生物医学工程,(Biomedical Engineering,BME是用自然科学和工程技术的理论方法,研究解决医学防病治病,增进人民健康的一门理、工、医相结合的边缘科学。
它综合运用工程学的理论和方法,深入研究、解释、定义和解决医学上的有关问题。
生物传感器应有以下几个条件:①高可靠;②少损伤或无损伤;③微型化;④重复性好;⑤数字信号输出;⑥组织相容性好;⑦寿命长;⑧容易制造。
生物工程(bioengineering亦称生物技术(biotechnology , 它是通过工程技术手段,利用生物有机体或生物过程,生产有经济价值的产品的技术科学。
它的实际应用包括对生物有机体及其亚细胞组分在制造业、服务性工业以及环境管理等方面的应用。
细胞工程(cell engineering是应用细胞生物学和分子生物学技术,按照预定的设计改变或创造细胞遗传物质,使之获得新的遗传性状,通过体外培养,提供细胞产品,或培育出新的品种,甚至新的物种。
细胞工程的三个发展阶段:第一阶段:~70年代中期确立了细胞培养技术、核型分析技术、细胞融合技术及其应用第二阶段:70年代后期~80年代后期基因工程与细胞工程结合,应用DNA导入技术分析了人体基因的微细结构。
第三阶段:80年代后期~基因打靶为基础,胚胎发生工程与基因工程结合作为新的研究发展趋势。
即在培养细胞水平上同源基因重组的“基因打靶”“基因打靶”是指利用基因转移方法,将外源DNA序列导入靶细胞后通过外源DNA序列与靶细胞内染色体上同源DNA序列间的重组,将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的点,或对某一预先确定的靶位点进行定点突变的技术细胞融合(cell fusion是指用自然或人工方法,使两个或更多个不同的细胞融合成一个细胞的过程。
它包括质膜的连接与融合,胞质合并,细胞核、细胞器和酶等互成混合体系。
应用:淋巴细胞杂交瘤技术其产物为单克隆抗体单克隆抗体(monoclonal antibody, McAb是由单一克隆(clone的B淋巴细胞产生的抗单一抗原的高度特异性抗体。
《生物医学工程概论》课程教学大纲(精)
《生物医学工程概论》课程教学大纲【课程编号】：22315313【英文译名】：Introduction to Biomedical Engineering【适用专业】：生物医学工程【学分数】：2【总学时】：32【实践学时】：0一、本课程教学目的和课程性质本课程是生物医学工程专业本科生开设的专业基础必修课。
主要介绍生物医学工程学科的发展史，学科内涵和研究领域，以及未来展望。
目的在于使学生了解生物医学工程专业的研究内容，为后续课程的学习作好铺垫。
二、本课程的基本要求1、通过该课程的学习应当对这个学科有一个较全面的了解，对这个学科中的几个主要研究领域有一个较概括的了解。
2、了解现代医学电子仪器、医学成像技术（如CT，MRI，DSA等）、生物材料等方向的研究内容及发展状况。
3、了解信息论、控制论、系统论在医学中的应用，计算机在医学中的应用等。
三、本课程与其他课程的关系前修课程：无后继课程：医学成像技术、医学图像处理、医学信号处理、医学仪器四、课程内容第一章：医学电子仪器内容体系：人体电生理参数检测仪器；人体非电生理参数检测技术及仪器；病人监护仪器‘临床化学技术与仪器；生理功能辅助仪器；医用光学技术与仪器；治疗用电子仪器知识点：主要介绍临床上应用的医疗仪器的种类、结构、功能特点。
重点：熟悉当前临床上的医学仪器的技术方法；了解医学仪器的发展方向。
1第二章：医学成像系统内容体系：医学图像处理；医学图像研究的若干新进展知识点：主要介绍目前医学成像的技术水平、设备种类及功能特点，医学图像的重建原理，图像处理方法。
第三章：生物医学传感器内容体系：生物医学信号处理知识点：主要介绍生物医学传感器的种类、特点；生物医学信号的特点、采集和处理方法。
第四章：人工智能内容体系：模式识别；医学专家系统知识点：主要介绍人工智能、模式识别、医学专家系统的概念及应用。
第四章：人体运动信息检测技术与仪器内容体系：生理系统模型与控制知识点：主要介绍生理系统模型的分类、计算机仿真的基本方法；人体运动信息的检测方法与技术水平。
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Holter
1957年美国物理学博士，实验物理学家Norman J· Holter发明了动态心电图（Aiululatory ECG）， 故动态心电图简称Holter。近半世纪以来，随着动 态监护领域的进一步拓展，如动态血压、动态脑 电、动态睡眠呼吸监测等技术在医学临床及科研 中的广泛应用，现今，广义的Holter已不再局限专 指动态心电图，Holter的全新诠释应包括：动态心 电/动态血压/动态睡眠呼吸/动态脑电/动态肺功能 /动态上消化道PH值等多种参数。
高频电刀 MEDITOM DT400P
治疗类-其它
心脏起搏器
脉冲射频仪
前列腺射频治疗 仪 ZPRT-Ⅱ
分析仪
TECO单通道 血凝仪 红细胞压 积快速测 定仪
全自动生 化分析仪
血凝仪 RT-2204
生理参数检测仪器
生理参数的检测，是医学测量技术的一个基本部 分，按被测参数划分，这类仪器可分为：生理电放 大记录仪和非电生理参数检测仪。
6. 组织工程
生物医学工程的一个学科分支，是生物学与 工程学结合的产物，其目标是体外（离体）构建 人体组织或者细胞产品，并且利用这些产品更好 地进行体内（在体）生物组织的修复。
人体细胞和移植物的临床治疗应用
• 骨髓移植：自体和异体移植
• 皮肤移植体和血管移植体：烧伤或者糖尿病性 皮肤溃疡病人 • 胰腺的胰岛细胞：胰岛素依赖性糖尿病 • 软骨与软骨细胞：关节的软骨损伤 • 肝脏、神经细胞和心血管干细胞
眼震电图仪应用
眼球震颤是前庭系统功能的主要特征。人体的 前庭系统，是参与机体姿势位置平衡调节和定向内 功能的主要协同部分。中枢神经系统，特别是前庭 功能部分发生病变时，便出现具有一定特点的眼球 震颤。因此，眼震电图对于前庭功能性疾病，特别 是伴有眩晕的患者几乎成为常规检查方法。此外， 在航空、航海等工作中，眼震图成为了解前庭功能 的重要手段
原理分类
– 机械式装置（如人工心脏瓣膜、人工气管、 人工晶体等） – 电子式装置（如人工耳蜗、人工胰、人工肾、 心脏起搏器等）．
使用方式分类
– 植入式，如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏 起搏器。 – 体外式，如人工肾、人工肺、人工胰。这些 体外式人工器官实际上都是由电子控制的精 密机械装置。
特点
人工器官是多种学科研究的结晶，该学科是生 物材料、生物力学、组织工程学、电子学（包括计 算机）特别是微电子学以及临床医学相结合的多学 科的交叉学科。
干细胞与组织工程
干细胞构建各种生物组织，它们是组织细胞的 来源。在体内能够构建和维护各种生物组织的干细 胞也可以用于体外制造生物组织。干细胞研究的难 点：
• 干细胞的体外培养：让干细胞不断分裂却保持 不分化。 • 干细胞的分离：目前还没有一种干细胞利用单 一参量就可以提纯的。
人工器官
当人体器官病伤而不能用常规方法医 治时，有可能给病人使用一种人工制造的 装置来部分或全部代替病损的自然器官， 以补偿、替代或修复自然器官的功能，这 样的器件或装置称为人工器官。
SUPEROPEN 0.23TC
SUPEROPEN 0.35T
影像类—X-射线
NAX-500
NAX-500R
NSX-6000
影像类—超声仪
NAS1000HF
NAS2000
治疗类-监护仪
便携式除颤起搏监护仪
多参数监护仪NAM200
治疗类-电刀
全身伽玛刀
高频电刀 TJSM2000 IV型
HV-300系列高频电刀
现代医疗仪器与生物医学工程学 的关系
• 医疗仪器是生物医学工程研究成果的载体。 • 生物医学工程研究的成果是现代医疗仪器设计和开发的 核心和基础。
医疗仪器的特点
• 通常都是集电子、机械于一体的非常复杂的装置， 是非常精密的、可靠性和安全性要求都非常高的 自动或半自动系统 • 对被测体必须是无害的，最理想的是无损伤的 • 要考虑电极或传感器对测量结果产生影响 • 生物信号弱小，而干扰强大，需要高的抗干扰能 力 • 能量有限制：不可能为了提高信噪比或提高治疗 效果而无限制地提高外加能量，这会造成机体的 损伤 • 安全：病人本身已比较衰弱，安全问题比较突出
人工器官举例
人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液和人工 心脏及心脏辅助装置可补偿血液循环功能；人工 关节、人工脊椎、人工骨、人工肌腱和假肢具有 支持运动功能；人工肾、人工肝具有血液净化功 能；人工肺、人工气管和人工喉具有呼吸辅助功 能；人工食管、人工胆管和人工肠具有支持消化 的功能。
人工器官是生物工程各领域知识和技术的 综合体现。这个领域的进展，取决于自然器官 功能的充分了解和诸如生物力学、生物材料学、 生物医学传感器和控制系统、生物系统的建模 与仿真等各领域的进步。离开生物相容性好和 坚固耐用的生物材料，离开传感器和控制系统 的完善，人工器官是不可能实现的。
按临床科室或人体系统分类
• • • • 心脏科设备 呼吸科设备 泌尿科设备 ……
• 这样分类有助于了解不同科室对医疗仪器和工程 技术的需求，但很多设备各个科都使用，会有很 多重复。
按物理原理分类
• • • • 医用电子仪器 医用光学仪器 医用放射仪器 医用核物理仪器
• 现代医疗仪器是声、光、电、机械一体的。
人工器官的研究将愈来愈受到重视并得到 不断发展和应用，可以预言，人工器官将成为 愈来愈重要的和广泛应用的治疗手段，这将是 二十一世纪医学进步的一个显著特点。
发展
20世纪80年代以来，人工器官的研究和应用迅 速发展，可以说，人体除大脑尚无人工大脑替代外， 几乎人体各个器官都在进行人工模拟研制中，其中 有不少人工器官已成功地用于临床。
心电图机
• 心电图机用来记录心脏活动时心肌的生物电信号。
Байду номын сангаас
脑电图机
脑电图机是用来记录大脑皮质神经细胞生物 电活动的医用电子仪器，在临床上对颅内占位性 病变、癫痫、脑部其他疾病的诊断以及神经系统 的研究等方面有着广泛的使用价值。随着电子工 业的发展，特别是集成电路和计算机技术在脑电 图中个的应用，其稳定性、准确性更高，功能更 趋完善，操作更加方便。
EEG-9200（NIHON KOHDEN）
• EEG-9200是一个基于 Windows® 2000 PC机 的高性能的有扩展性 的脑电图仪，可选择 硬件和软件。对比常 规脑电图仪，EEG9200可以给睡眠实验 室或脑电图实验室提 供更高质量性能的脑 电图。
肌电图机
肌电图反映神经-肌肉的生物电流规律，包括运 动单位肌电位、神经电位、轴突电位、周围神经的 传导及反射等。通过对肌电图参数测量可获得神经肌肉器质件损伤和功能件病变的生理特征参数。
应该说，各种人工器官都存在许多问题有 待解决。其中，心肺器官的辅助或替代继续是 人工器官研究的首要问题。此外，血液净化技 术、内分泌功能的辅助，感觉功能辅助等人工 器官的研究和应用，对严重危害健康的肾功能 疾病、糖尿病的治疗和伤残人的康复有重要意 义，因此亦是重点发展的方向。由于干细胞研 究迅速发展，克隆的人工器官将能代替人造血 管，克隆人存在伦理问题，克隆人体器官是造 福人类。
7. 生物医学仪器（器械）
指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器 具、材料或者其他物品，包括所需要的软件；其用 于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或 者代谢的手段获得，但是可能有这些手段参与并起 一定的辅助作用；其使用旨在达到下列预期目的： 1、对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解； 2、对损伤或者残疾的诊断、治疗、监护、缓解、 补偿； 3、对解剖或者生理过程的研究、替代、调节； 4、妊娠控制。
脑电地形图仪
是首先应用无创电生理学记录方法，在人体 头部多个部位（一般用16个电极），同时记录自 发脑生物电（EEG）。然后通过计算机将各个部 位的电信号进行快速的功率谱定量分析，并通过 数学插值计算方法，按人体头部的形状，将检测 和计算结果，用图象学方法，把整个头部的生物 电分布状况，以彩色图像，有如地形地貌分布的 地图形式，直观地显示出来
按临床应用分类：
• 诊断仪器 • 治疗仪器 • 辅助仪器
电气敏感
直接用于人体的
非直接用于人体的
非电气敏感
带传感器的基本生物医学仪器系统
具有代表意义的生物医学仪器
• • • •
影像类 治疗类 分析仪 生理参数检测仪器
影像类—CT
CT-C3000
CT-C2800
CT-C2000
影像类—MRI
SPARKLER1.5T
日本光电Neruropack M1 2-16导高 级诱发电位/肌电图机
视觉、听觉、体感诱发电位仪
诱发电位是感觉器官接收到某种刺激 而引起起伏变化的神经电位，它反映感觉 传导路径的传输特性件，可提供有关神经 系统功能方面的大量信息，而这些信息是 用其他方法无法得到的，出此诱发电位测 量已成为临床医学无损伤探测神经系统机 能的重要于段。目前常用的有视觉诱发电 位（YEP）、听觉诱发电位（AEP）、体感 诱发电位（SEP）、识别诱发电位（P300）。
（6）排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工 输尿管、人工尿道等。 （7）内分泌功能的人工器官，如人工胰、人工 胰岛细胞。 （8）生殖功能的人工器官，如人工子宫、人工 输卵管、人工睾丸等。 （9）神经传导功能的人工器官，如心脏起搏器、 膈起搏器等。 （10）感觉功能的人工器官，如人工视觉、人工 听觉（人工耳蜗）、人工晶体、人工角膜、人 工听骨、人工鼻等。 （11）其他类，人工硬脊膜、人工皮肤等。
功能分类
（1）支持运动功能的人工器官，如人工关节、人工 脊椎、人工骨、人工肌腱、肌电控制人工假肢等。 （2）血液循环功能的人工器官，如人工心脏及其辅 助循环装置、人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液 等。 （3）呼吸功能的人工器官，如人工肺（人工心肺 机）、人工气管、人工喉等。 （4）血液净化功能的人工器官，如人工肾（血液透 析机）、人工肺等。 （5）消化功能的人工器官，如人工食管、人工胆管、 人工肠等。