生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)介紹

1、09:03:24,1,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),報告人 劉忠國山東大學(xué)控制學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系,生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)介紹,,09:03:24,2,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),一、生物醫(yī)學(xué)工程的重要性,美國的保羅-勞特布爾和英國的彼得-曼斯菲爾德共同獲得了2003年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎——核磁共振成像技術(shù)領(lǐng)域突破性成就：三維圖像。 BME在百年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎中的份額,09:03:24,3,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生

2、物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品與醫(yī)藥產(chǎn)品一樣是保證人民健康的必需品,目前，發(fā)達國家生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品市場與藥品市場之比已達1：1.9，我國僅1：6 。全國17.5萬醫(yī)療機構(gòu)中60%的設(shè)備仍保持在上世紀(jì)80年代水平。,09:03:24,4,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品現(xiàn)狀,近年來，我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，2005年我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)總銷售額已逾730億元，比2000年增長了60%，其中中型醫(yī)療設(shè)備銷售額約100億元；出口

3、額已從10年前的0.13億美元猛增到2005年的24.90億美元。但總體看，我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)集聚程度低，全國醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)多達12243家，年銷售額1億元以上的企業(yè)只有60余家；產(chǎn)品性能普遍落后，技術(shù)含量高的大型生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品少。,09:03:24,5,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),我國對生物醫(yī)學(xué)工程的支持與重視,為加快生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國家計委在“十五” “十一五”期間組織實施了生物醫(yī)學(xué)工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項基金。國

4、家計委專項支持BME四大重點技術(shù)方向： （1）重大疾病的急救、診療、康復(fù)技術(shù)和裝置 （2）社區(qū)醫(yī)療系統(tǒng)工程技術(shù)和裝備 （3）醫(yī)學(xué)影像技術(shù)和裝備 （4）生物醫(yī)學(xué)材料表面處理技術(shù)、器件及其制備工藝，組織工程和生物人工器官，生物微系統(tǒng)技術(shù)等。,09:03:24,6,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),我國對生物醫(yī)學(xué)工程的支持與重視,根據(jù)《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十一五”規(guī)劃》，生物醫(yī)學(xué)工程高技術(shù)專項基金將按照當(dāng)代生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，重

5、點發(fā)展醫(yī)療影像設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)及設(shè)備、腫瘤物理治療設(shè)備等11大類產(chǎn)品。力爭使我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)2010年實現(xiàn)銷售收入達1500億元，促使我國生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品實現(xiàn)向高性能化的歷史性轉(zhuǎn)變，培育國民經(jīng)濟新的增長點，提高我國醫(yī)療保健系統(tǒng)技術(shù)和裝備水平，扭轉(zhuǎn)高端醫(yī)療器械主要依靠進口的局面。,09:03:24,7,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生物醫(yī)學(xué)工程(Biomedical Engineering, BME)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的

6、理論和方法而發(fā)展起來的新興邊緣學(xué)科，其主要研究方向是運用工程技術(shù)手段，研究和解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題?，F(xiàn)在的生物醫(yī)學(xué)工程在疾病的預(yù)防、診斷、治療、康復(fù)等方面起著巨大作用，世界各個主要國家均將它列入高技術(shù)領(lǐng)域，重點投資優(yōu)先發(fā)展。,二、生物醫(yī)學(xué)工程是什么？,09:03:24,8,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),三、生物醫(yī)學(xué)工程的培養(yǎng)目標(biāo),醫(yī)學(xué)基礎(chǔ),電子技術(shù),計算機技術(shù),信息技術(shù),,,,,09:03:24,9,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大

7、學(xué),四、生物醫(yī)學(xué)工程的歷史,1895年:,X射線之父－倫琴,倫琴夫人的手指,倫琴的實驗室,09:03:24,10,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生物醫(yī)學(xué)工程的歷史,生物醫(yī)學(xué)工程在國際上做為一個學(xué)科出現(xiàn)，始于20世紀(jì)50年代，特別是隨著宇航技術(shù)的進步、人類實現(xiàn)了登月計劃以來，生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。在我國，生物醫(yī)學(xué)工程做為一個專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長、我國著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國

8、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。,09:03:24,11,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),中國BME創(chuàng)始人－黃家駟院士,1977年:協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)成立；,1980年:中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會正式成立；,1978年:生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)學(xué)科組成立；,生物醫(yī)學(xué)工程的歷史,2000年:山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)成立。,09:03:24,12,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生物醫(yī)學(xué)工程由來,目前，我國許多高?？蒲袉挝痪O(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機構(gòu)，

9、從事著生物醫(yī)學(xué)的科研教學(xué)工作，在我國生物醫(yī)學(xué)工程科學(xué)事業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。,09:03:24,13,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),五、生物醫(yī)學(xué)工程研究的內(nèi)容,生物系統(tǒng)的建模與控制生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)與儀器遠程醫(yī)療康復(fù)工程生物醫(yī)學(xué)材料 ……,09:03:24,14,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),中國女一號,(一) 生物系統(tǒng)的建模與控制,生物系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng),建立生物系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,有利于獲得生物系統(tǒng)的

10、動態(tài)與定量的知識,解決生物醫(yī)學(xué)中有關(guān)作用機制等基礎(chǔ)性問題,因而生理系統(tǒng)的仿真與建模在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中已日益受到重視。,09:03:24,15,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生物醫(yī)學(xué)工程方法：1 直觀形象2 客觀性3 永久保存，便于分析討論,(二)生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理,傳統(tǒng)聽診法：1 醫(yī)生經(jīng)驗2 主觀性,09:03:24,16,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(二) 生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理,心電檢測,09:03:24,17

11、,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(二) 生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理,腦電檢測,09:03:24,18,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(二) 生物醫(yī)學(xué)信號檢測與處理,智能藥丸,09:03:24,19,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(三) 醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)及儀器,09:03:24,20,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),1 .X射線計算機斷層(XCT)成像,CT（Computed Tomography）是計算機斷層成像的縮寫?？朔薠光機平面圖

12、像在深度方向的重疊，可以得到人體臟器的斷層（即一薄層）圖像，許多斷層像可以重建成三維的立體像。,09:03:24,21,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),1 .X射線計算機斷層(XCT)成像,09:03:24,22,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),CT 機診斷圖,09:03:24,23,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),,From 2-D Cross-sections to 3-D,?,09:03:24,24,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué)

13、,2. MRI,MRI（Magnetic resonance imaging）稱為磁共振成像，是一種專業(yè)性強、結(jié)構(gòu)精密、價格昂貴、具有廣泛使用前途的新的顯像診斷技術(shù)。,09:03:24,25,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Felix Bloch 1905-1983費 利克斯·布洛赫,Edward Mills Purcell 1912-1997愛德華.米爾斯.珀塞爾,1952 Nobel Prize for P

14、hysics,Stanford University,MIT,1945年 他們在幾天內(nèi)同時發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象,09:03:24,26,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Lauterbur, 1929,Mansfied 1933,2003 Nobel Prize in Physiology or Medicine,1973年他們分別利用磁場梯度解決空間信息獲取的問題：圖像形成,09:03:24,27,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東

15、大學(xué),幾種典型的MRI,09:03:24,28,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),MRI成像,09:03:24,29,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),3-D Reconstruction,MRI scan of a human skull,09:03:24,30,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),PET(Positron Emission Tomography) 正電子發(fā)射斷層掃描機，是當(dāng)前被公認(rèn)的、最先進的大型醫(yī)用科研和臨床診斷設(shè)備。它

16、不但能像XCT、磁共振成像那樣做結(jié)構(gòu)照相，還能用于新陳代謝的動態(tài)研究。,3. 正電子發(fā)射計算機斷層（PET）掃描機,09:03:24,31,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),PET,09:03:24,32,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),4. 移動式血管造影系統(tǒng),09:03:24,33,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),移動式血管造影系統(tǒng)診斷圖,09:03:24,34,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),5.超聲診斷儀,09:03:24,35,

17、劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),5.超聲診斷儀,09:03:24,36,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),09:03:24,37,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),09:03:24,38,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(四) 遠程醫(yī)療,南極膝關(guān)節(jié)手術(shù),美國馬薩諸塞總醫(yī)院,雙向聲像連接,09:03:24,39,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(五) 康復(fù)工程,德國Tübingen大學(xué)的Birbaumer教授利用腦機接口技術(shù)(腦

18、電信號)幫助一個完全癱瘓的患者進行交流，病人甚至可以在家上網(wǎng),關(guān)愛老年人：A 全世界老年人口占12% B 到2050年，全世界老年人口數(shù)量將第一次超過兒童人口數(shù)量。C 每年有500萬人死于中風(fēng),如何讓老年人生活得更好？,09:03:24,40,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Electro-encephalogram (EEG),腦電圖,128 electrode array,09:03:24,41,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué)

19、,Transcranial magnetic stimulation (TMS),經(jīng)顱磁刺激,09:03:24,42,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),,,,科學(xué)家和醫(yī)生將一顆狒狒的心臟移植到出生兩周的女嬰體內(nèi),(六) 生物醫(yī)學(xué)材料,09:03:24,43,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),,Biomedical engineering,Mechanical engineering,Industrial engineering,Ch

20、emical engineering,Electrical and computer engineering,Civil engineering,人工器官的應(yīng)用,09:03:24,44,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Biomedical engineering,http://www.mscsoftware.com/assets/2708_Tibia.jpg,http://www.nd.edu/~amebio/research/

21、research.html,09:03:24,45,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Medical Devices,,Therapies enabled by “artificial organs” account for ~8% of contemporary medicine,09:03:24,46,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),六、山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程介紹,1. 專業(yè)簡介山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科擁有生物醫(yī)學(xué)工程一級學(xué)科博

22、士學(xué)位授權(quán)點、生物醫(yī)學(xué)工程碩士學(xué)位點和生物醫(yī)學(xué)工程工程碩士學(xué)位授權(quán)點。是中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會理事、中國生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會副主任委員和山東省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會常務(wù)理事單位。研究所現(xiàn)有教授8人（兼職教授3人）， 副教授3人，講師2人，其中有博士學(xué)位者10人。,09:03:24,47,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),2. （4+3模式）培養(yǎng)目標(biāo)和要求,培養(yǎng)目標(biāo)本專業(yè)培養(yǎng)具備生物醫(yī)學(xué)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)及信息科學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)理論

23、知識，能運用工程技術(shù)手段研究解決生物醫(yī)學(xué)中有關(guān)問題的高級工程技術(shù)人才。本專業(yè)強化英語學(xué)習(xí)，加強英語讀寫聽說訓(xùn)練，使學(xué)生具有較強的國際交流能力。 學(xué)生畢業(yè)后，可在生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)儀器領(lǐng)域及其它電子技術(shù)、計算機技術(shù)、生物信息技術(shù)等產(chǎn)業(yè)部門從事研究、開發(fā)、教學(xué)及管理工作。,09:03:24,48,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),3. 本專業(yè)所學(xué)課程,總學(xué)分：本科階段不低于150學(xué)分，碩士階段不低于31學(xué)分。,本科階段的主要課程包括：生物醫(yī)

24、學(xué)工程概論、生理學(xué)、定量生理學(xué)、人體解剖學(xué)、生物化學(xué)、生物控制論、生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、醫(yī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)理論與應(yīng)用、微機原理及應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)傳感器與測量、生物醫(yī)學(xué)信號處理、信號與系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)成像原理、醫(yī)學(xué)圖像處理、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)儀器、醫(yī)用智能儀器、醫(yī)療設(shè)備維修與管理、生理系統(tǒng)仿真與建模等。,09:03:24,49,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),3. 本專業(yè)所學(xué)課程,研究生階段的主要課程包括：馬克思主義理論、第一外國語

25、 、專業(yè)外語 、工程中的矩陣?yán)碚摗㈦S機過程、前沿講座、生物醫(yī)學(xué)信號處理、現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)電子學(xué) 、醫(yī)學(xué)圖像處理等,09:03:24,50,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),4. 本專業(yè)主要專業(yè)實驗,生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實驗、醫(yī)用電子儀器實驗、生物醫(yī)學(xué)信號處理實驗、生物醫(yī)學(xué)傳感器與測量實驗、微機在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用實驗、人體解剖學(xué)實驗、生理學(xué)實驗、定量生理學(xué)實驗、醫(yī)學(xué)圖像處理實驗。實驗室照片,09:03:24,51,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),5

26、. 山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究方向：,人體生理信息的檢測、處理和分析技術(shù)。血液表觀粘度的在線測量，心腦血管功能檢測設(shè)備的研制。(國家863項目，省自然科學(xué)基金、重點攻關(guān)課題)腦電、心電信息檢測及信號處理與分析，腦機接口研究。 (省自然科學(xué)基金)微機電系統(tǒng)MEMS的研究，超聲微流體驅(qū)動、超聲馬達的研究。(國家自然科學(xué)基金課題),09:03:24,52,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),謝謝！,09:03:24,53,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程

27、_山東大學(xué),國內(nèi)幾所重點大學(xué)生 物 醫(yī) 學(xué) 工 程專業(yè)介紹,,09:03:24,54,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),清華大學(xué)生 物 醫(yī) 學(xué) 工 程,主要研究方向：（１）生物醫(yī)學(xué)信號的檢測與處理；（２）醫(yī)學(xué)成像與醫(yī)學(xué)圖像處理；（３）生理系統(tǒng)建模與仿真；（４）人體運動及無損檢測；（５）醫(yī)學(xué)信息及智能化醫(yī)學(xué)儀器,09:03:24,55,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),西安交通大學(xué)生 物 醫(yī) 學(xué) 工 程,主要研究方向：(1)醫(yī)學(xué)信

28、息工程與儀器；(2)生物醫(yī)學(xué)超聲；(3)心臟電生理與心臟起搏；(4)計算生物信息學(xué)及應(yīng)用技術(shù)。,09:03:24,56,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),浙江大學(xué)生 物 醫(yī) 學(xué) 工 程,生物醫(yī)學(xué)信息在心腦電計算機建模仿真、三維圖象重建、計算機輔助醫(yī)學(xué)診斷、醫(yī)療信息系統(tǒng)等方面進行重點研究。生物傳感及醫(yī)療儀器研究開發(fā)新型功能材料的微型固態(tài)生物化學(xué)傳感器和新型醫(yī)療儀器。,09:03:24,57,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),東南大

29、學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程系,韋鈺院士創(chuàng)建。本學(xué)科的主要研究方向有腦科學(xué)及應(yīng)用、醫(yī)學(xué)信息處理、生物信息技術(shù)、功能材料及納米技術(shù)。 在醫(yī)學(xué)影像和精確診治、生物芯片及納米生物醫(yī)學(xué)方向，醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)與高密度基因芯片是首選目標(biāo)。,09:03:24,58,劉忠國_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),天津大學(xué)生 物 醫(yī) 學(xué) 工 程 研 究 所,無損血糖檢測及動態(tài)測試系統(tǒng)人體信息檢測技術(shù)與處理生物醫(yī)學(xué)信息處理與生理系統(tǒng)建模,09:03:24,59,劉忠國_生物