报告人 刘忠国山东大学控制学院生物医学工程系生物医学工程专业介绍9/18/20241一、生物医学工程的重要性一、生物医学工程的重要性百年总计(1901-2000)91（届次）100%属于BME范畴1618 %与BME密切相关1314 %不采用BME方法、技术、设备与材料就不能完成的3943 %与BME无关的2325%美国的保罗-劳特布尔和英国的彼得-曼斯菲尔德共同获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖核磁共振成像技术领域突破性成就：三维图像。 BME在百年诺贝尔生理与医学奖中的份额9/18/20242生物医学工程产品与医药产品一样生物医学工程产品与医药产品一样是保证人民健康的必需品是保证人民健康的必需品 u目前，发达国家生物医学工程产品市场与药品市场之比已达1：，我国仅1：6 。u全国万医疗机构中60%的设备仍保持在上世纪80年代水平。9/18/20243我国生物医学工程产品现状我国生物医学工程产品现状 u近年来，我国生物医学工程产业快速发展，2005年我国生物医学工程产业总销售额已逾730亿元，比2000年增长了60%，其中中型医疗设备销售额约100亿元；出口额已从10年前的亿美元猛增到2005年的亿美元。u但总体看，我国生物医学工程产业集聚程度低，全国医疗器械生产企业多达12243家，年销售额1亿元以上的企业只有60余家；u产品性能普遍落后，技术含量高的大型生物医学工程产品少。 9/18/20244我国对生物医学工程的支持与重视我国对生物医学工程的支持与重视u为加快生物医学工程产业发展，国家计委在为加快生物医学工程产业发展，国家计委在“十五十五” “” “十一五十一五”期间组织实施了生物医学工程高技期间组织实施了生物医学工程高技术产业化专项基金。术产业化专项基金。u国家计委专项支持国家计委专项支持BMEBME四大重点技术方向：四大重点技术方向： （1 1）重大疾病的急救、诊疗、康复技术和装置）重大疾病的急救、诊疗、康复技术和装置 （2 2）社区医疗系统工程技术和装备）社区医疗系统工程技术和装备 （3 3）医学影像技术和装备）医学影像技术和装备 （4 4）生物医学材料表面处理技术、器件及其制备工）生物医学材料表面处理技术、器件及其制备工艺，组织工程和生物人工器官，生物微系统技术等。艺，组织工程和生物人工器官，生物微系统技术等。9/18/20245我国对生物医学工程的支持与重视我国对生物医学工程的支持与重视u根据生物产业发展“十一五”规划，生物医学工程高技术专项基金将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向，重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品。u力争使我国生物医学工程产业2010年实现销售收入达1500亿元，促使我国生物医学工程产品实现向高性能化的历史性转变，培育国民经济新的增长点，提高我国医疗保健系统技术和装备水平，扭转高端医疗器械主要依靠进口的局面。 9/18/20246u生物医学工程生物医学工程(Biomedical Engineering, BME)是综是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴边缘学科新兴边缘学科，其主要研究方向是，其主要研究方向是运用工程技术手段，运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题研究和解决生物学和医学中的有关问题。现在的生物。现在的生物医学工程在疾病的预防、诊断、治疗、康复等方面起医学工程在疾病的预防、诊断、治疗、康复等方面起着巨大作用，世界各个主要国家均将它列入高技术领着巨大作用，世界各个主要国家均将它列入高技术领域，重点投资优先发展。域，重点投资优先发展。二、生物医学工程是什么？二、生物医学工程是什么？9/18/20247三、生物医学工程的培养目标三、生物医学工程的培养目标医学基础医学基础电子技术电子技术计算机技术计算机技术信息技术信息技术9/18/20248四、生物医学工程的历史四、生物医学工程的历史1895年:X X射线之父射线之父伦琴伦琴 伦琴夫人伦琴夫人的手指的手指 伦琴的实验室伦琴的实验室 9/18/20249生物医学工程的历史生物医学工程的历史u生物医学工程在国际上做为一个学科出现，始于20世纪50年代，特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来，生物医学工程有了快速的发展。u在我国，生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代，中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、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。9/18/202410中国BME创始人黄家驷院士1977年:协和医科大学生物医学工程专业成立；1980年:中国生物医学工程学会正式成立；1978年:生物医学工程专业学科组成立；生物医学工程的历史生物医学工程的历史2000年:山东大学生物医学工程专业成立。9/18/202411生物医学工程由来u目前，我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构，从事着生物医学的科研教学工作，在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。9/18/202412五、生物医学工程研究的内容五、生物医学工程研究的内容生物系统的建模与控制生物医学信号检测与处理医学图像技术与仪器远程医疗康复工程生物医学材料 9/18/202413中中国国女女一一号号( (一一) ) 生物系统的建模与控制生物系统的建模与控制生物系统是一个动态系统生物系统是一个动态系统生物系统是一个动态系统生物系统是一个动态系统, , , ,建立生建立生建立生建立生物系统的物系统的物系统的物系统的数学模型数学模型数学模型数学模型, , , ,有利于获得生有利于获得生有利于获得生有利于获得生物系统的物系统的物系统的物系统的动态与定量的知识动态与定量的知识动态与定量的知识动态与定量的知识, , , ,解决解决解决解决生物医学中有关生物医学中有关生物医学中有关生物医学中有关作用机制作用机制作用机制作用机制等基础等基础等基础等基础性问题性问题性问题性问题, , , ,因而生理系统的仿真与建因而生理系统的仿真与建因而生理系统的仿真与建因而生理系统的仿真与建模在生物医学研究领域中已日益模在生物医学研究领域中已日益模在生物医学研究领域中已日益模在生物医学研究领域中已日益受到重视。受到重视。受到重视。受到重视。9/18/202414生物医学工程方法：生物医学工程方法：1 1 直观形象直观形象2 2 客观性客观性3 3 永久保存，便于分析讨论永久保存，便于分析讨论( (二二) )生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理传统听诊法：传统听诊法：1 1 医生经验医生经验2 2 主观性主观性9/18/202415( (二二) ) 生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理心电检测心电检测9/18/202416(二二) 生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理脑电检测脑电检测9/18/202417(二二) 生物医学信号检测与处理生物医学信号检测与处理智能药丸智能药丸9/18/202418(三三) 医学图像技术及仪器医学图像技术及仪器9/18/2024191 .X射线计算机断层射线计算机断层(XCT)成像成像 uCT（Computed Tomography）是计算机断层成像的缩写。克服了X光机平面图像在深度方向的重叠，可以得到人体脏器的断层（即一薄层）图像，许多断层像可以重建成三维的立体像。 9/18/2024201 .X射线计算机断层射线计算机断层(XCT)成像成像 9/18/202421CT 机诊断图机诊断图9/18/202422From 2-D Cross-sections to 3-D?9/18/2024232. MRIuMRI（Magnetic resonance imaging）称为磁共振成像，是一种专业性强、结构精密、价格昂贵、具有广泛使用前途的新的显像诊断技术。 9/18/202424 Felix Bloch 1905-1983费费 利克斯利克斯布洛赫布洛赫 Edward Mills Purcell 1912-1997爱德华爱德华.米尔斯米尔斯.珀塞尔珀塞尔 1952 Nobel Prize for PhysicsStanford University MIT1945年 他们在几天内同时发现核磁共振现象9/18/202425Lauterbur, 1929 Mansfied 19332003 Nobel Prize in Physiology or Medicine19731973年他们分别利用磁场梯度解决空间信息获取的年他们分别利用磁场梯度解决空间信息获取的问题：图像形成问题：图像形成9/18/202426几种典型的几种典型的MRIMRI9/18/202427MRI成像9/18/2024283-D ReconstructionMRI scan of a human skullMRI scan of a human skull9/18/202429uPET(Positron Emission Tomography) 正电子发射断层扫描机，是当前被公认的、最先进的大型医用科研和临床诊断设备。u它不但能像XCT、磁共振成像那样做结构照相，还能用于新陈代谢的动态研究。 3. 正电子发射计算机断层（正电子发射计算机断层（PET）扫描机）扫描机9/18/202430PET9/18/2024314. 移动式血管造影系统移动式血管造影系统9/18/202432移动式血管造影系统诊断图移动式血管造影系统诊断图9/18/2024335.超声诊断仪超声诊断仪9/18/2024345.超声诊断仪9/18/2024359/18/2024369/18/202437(四四) 远程医疗远程医疗南极膝关节手术美国马萨诸塞总医院双向声像连接9/18/202438( (五五) ) 康复工程康复工程德国Tbingen大学的Birbaumer教授利用脑机接口技术(脑电信号)帮助一个完全瘫痪的患者进行交流，病人甚至可以在家上网 关爱老年人：关爱老年人：A 全世界老年人口占12% B 到2050年，全世界老年人口数量将第一次超过儿童人口数量。C 每年有500万人死于中风如何让老年人生活如何让老年人生活得更好？得更好？9/18/202439Electro-encephalogram (EEG)u 脑电图128 electrode array9/18/202440Transcranial magnetic stimulation (TMS)经颅磁刺激9/18/202441科学家和医生将一颗狒狒的心脏科学家和医生将一颗狒狒的心脏移植到出生两周的女婴体内移植到出生两周的女婴体内( (六六) ) 生物医学材料生物医学材料9/18/202442Biomedical engineeringMechanical engineeringIndustrial engineeringChemical engineeringElectrical and computer engineeringCivil engineering人工器官的应用人工器官的应用9/18/202443Biomedical engineeringhttp:/http:/9/18/202444Medical DevicesTherapies enabled by “artificial organs” account for 8% of contemporary medicine9/18/202445六、六、山东大学生物医学工程介绍山东大学生物医学工程介绍1. 专业简介专业简介u山东大学生物医学工程学科拥有生物医学工程一级学科博士学位授权点、生物医学工程硕士学位点和生物医学工程工程硕士学位授权点。u是中国生物医学工程学会理事、中国生物医学工程专业教学指导委员会副主任委员和山东省生物医学工程学会常务理事单位。u研究所现有教授8人（兼职教授3人）， 副教授3人，讲师2人，其中有博士学位者10人。9/18/2024462. （4+3模式）培模式）培养目标和要求培养目标培养目标u本专业培养具备生物医学、电子技术、计算机技术及信息科学有关的基础理论知识，能运用工程运用工程技术手段研究解决生物医学中有关问题的技术手段研究解决生物医学中有关问题的高级工程技术人才。本专业强化英语学习，加强英语读写听说训练，使学生具有较强的国际交流能力。 u学生毕业后，可在生物医学工程、医学仪器领域及其它电子技术、计算机技术、生物信息技术等产业部门从事研究、开发、教学及管理工作。9/18/2024473. 本专业所学课程u总总学学分分：本本科科阶阶段段不不低低于于150150学学分分，硕硕士士阶阶段段不不低低于于3131学分。学分。u本科阶段的主要课程包括：生物医学工程概论、生本科阶段的主要课程包括：生物医学工程概论、生理学、定量生理学、人体解剖学、生物化学、生物理学、定量生理学、人体解剖学、生物化学、生物控制论、生物医学电子学、模拟电子技术、数字电控制论、生物医学电子学、模拟电子技术、数字电子技术、医学网络理论与应用、微机原理及应用、子技术、医学网络理论与应用、微机原理及应用、生物医学传感器与测量、生物医学信号处理、信号生物医学传感器与测量、生物医学信号处理、信号与系统、医学成像原理、医学图像处理、医学影像与系统、医学成像原理、医学图像处理、医学影像学、现代医学仪器、医用智能仪器、医疗设备维修学、现代医学仪器、医用智能仪器、医疗设备维修与管理、生理系统仿真与建模等。与管理、生理系统仿真与建模等。 9/18/2024483. 本专业所学课程u研究生阶段的主要课程包括：马克思主义理研究生阶段的主要课程包括：马克思主义理论、论、第一外国语 、专业外语 、工程中的矩阵理论、随机过程、前沿讲座、生物医学信号处理、现代生物医学电子学 、医学图像处理等9/18/2024494. 本专业主要专业实验u生物医学电子学实验、医用电子仪器实验、生生物医学电子学实验、医用电子仪器实验、生物医学信号处理实验、生物医学传感器与测量物医学信号处理实验、生物医学传感器与测量实验、微机在生物医学中的应用实验、人体解实验、微机在生物医学中的应用实验、人体解剖学实验、生理学实验、定量生理学实验、医剖学实验、生理学实验、定量生理学实验、医学图像处理实验。学图像处理实验。u实验室照片9/18/2024505. 山东大学生物医学工程研究方向：山东大学生物医学工程研究方向：u人体生理信息的检测、处理和分析技术。u血液表观粘度的在线测量，心脑血管功能检测设备的研制。(国家863项目，省自然科学基金、重点攻关课题)u脑电、心电信息检测及信号处理与分析，脑机接口研究。 (省自然科学基金)u微机电系统MEMS的研究，超声微流体驱动、超声马达的研究。(国家自然科学基金课题)9/18/202451谢谢谢谢！9/18/202452u国内几所重点大学生 物 医 学 工 程专业介绍9/18/202453清华大学生清华大学生 物物 医医 学学 工工 程程u主要研究方向：（）生物医学信号的检测与处理；（）医学成像与医学图像处理；（）生理系统建模与仿真；（）人体运动及无损检测；（）医学信息及智能化医学仪器 9/18/202454西安交通大学生西安交通大学生 物物 医医 学学 工工 程程u主要研究方向：(1)医学信息工程与仪器；(2)生物医学超声；(3)心脏电生理与心脏起搏；(4)计算生物信息学及应用技术。9/18/202455浙江大学生浙江大学生 物物 医医 学学 工工 程程u生物医学信息在心脑电计算机建模仿真、三维图象重建、计算机辅助医学诊断、医疗信息系统等方面进行重点研究。u生物传感及医疗仪器研究开发新型功能材料的微型固态生物化学传感器和新型医疗仪器。9/18/202456东南大学生物科学与医学工程系东南大学生物科学与医学工程系u韦钰院士创建。u本学科的主要研究方向有脑科学及应用、医学信息处理、生物信息技术、功能材料及纳米技术。 u在医学影像和精确诊治、生物芯片及纳米生物医学方向，医学影像系统与高密度基因芯片是首选目标。9/18/202457天津大学生天津大学生 物物 医医 学学 工工 程程 研研 究究 所所u无损血糖检测及动态测试系统u人体信息检测技术与处理u生物医学信息处理与生理系统建模9/18/202458Have a rest !9/18/202459Have a rest !9/18/202460休休 息息 一一 下下9/18/202461