概述+生物力學

1、生物學生物學物理學物理學( (生物醫(yī)學物理學生物醫(yī)學物理學）醫(yī)學醫(yī)學生物醫(yī)學工生物醫(yī)學工程程生物生物化學化學信息科學信息科學電子與現(xiàn)代工程技術(shù)電子與現(xiàn)代工程技術(shù)基本任務：基本任務：基本性質(zhì)：基本性質(zhì)：整體層次：整體層次：器官和組織層次：器官和組織層次：微觀層次：微觀層次： 自發(fā)地應用于生物學和醫(yī)學自發(fā)地應用于生物學和醫(yī)學 1604年年 Jansen顯微鏡，顯微鏡，Hook發(fā)現(xiàn)細胞發(fā)現(xiàn)細胞 1895年年 RoentgenX射線，人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)射線，人體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1898年年 居里鐳，生物代謝示蹤，腫瘤治療居里鐳，生物代謝示蹤，腫瘤治療 1906年年 Einthoven實用的心電圖實用的心電圖

2、1933年年 Ruska電子顯微鏡，亞細胞水平電子顯微鏡，亞細胞水平 1947年年 無線電波傳遞心電、腦電無線電波傳遞心電、腦電 1948年年 利用超聲技術(shù)獲得人體切面聲象圖利用超聲技術(shù)獲得人體切面聲象圖 能動地研究生物學醫(yī)學的問題能動地研究生物學醫(yī)學的問題 五十年代起，工程學科廣泛滲入生物醫(yī)學。五十年代起，工程學科廣泛滲入生物醫(yī)學。 醫(yī)學電子學和生物醫(yī)學工程學組織，醫(yī)學電子學和生物醫(yī)學工程學組織， 1958年國際醫(yī)學電子學聯(lián)合會年國際醫(yī)學電子學聯(lián)合會(IFME)誕生誕生 1963年國際醫(yī)學電子學和生物醫(yī)學工程聯(lián)合會年國際醫(yī)學電子學和生物醫(yī)學工程聯(lián)合會(IFMEBE)成立成立 1965年世界性

3、的國際生物醫(yī)學工程聯(lián)系會年世界性的國際生物醫(yī)學工程聯(lián)系會(IFMBE)學正式成立學正式成立 七十年代七十年代 生物醫(yī)學工程涉及到生物醫(yī)學的各個方面，微生物醫(yī)學工程涉及到生物醫(yī)學的各個方面，微型機、網(wǎng)絡技術(shù)和虛擬技術(shù)型機、網(wǎng)絡技術(shù)和虛擬技術(shù) 形成巨大的產(chǎn)業(yè)形成巨大的產(chǎn)業(yè) 現(xiàn)代醫(yī)學基本上是構(gòu)筑在生物醫(yī)學工程基礎上現(xiàn)代醫(yī)學基本上是構(gòu)筑在生物醫(yī)學工程基礎上 我國的生物醫(yī)學工程學科我國的生物醫(yī)學工程學科 1978年國家科委組織年國家科委組織BME科研發(fā)展規(guī)劃科研發(fā)展規(guī)劃 1980年成立了中國生物醫(yī)學工程學會年成立了中國生物醫(yī)學工程學會 近年來，豐富、多彩近年來，豐富、多彩力學力學生命科學生命科學生物體、

4、器官的生長、生物體、器官的生長、消亡以及運動消亡以及運動中的力學問題中的力學問題.了解生命組織的生理特征了解生命組織的生理特征組織學、生理學、醫(yī)學組織學、生理學、醫(yī)學設計各種實驗裝置設計各種實驗裝置以及醫(yī)療器械等以及醫(yī)療器械等結(jié)合結(jié)合力學力學與生命科學、生理學與生命科學、生理學等學科，研究等學科，研究力作用的生物效應力作用的生物效應，進而服務于進而服務于臨床、科研臨床、科研以及以及實驗及實驗及醫(yī)療器械、仿生器械醫(yī)療器械、仿生器械的設計的設計數(shù)學家歐拉：理想流體在彈性管中的流動方程，闡述了脈搏波的傳播數(shù)學家歐拉：理想流體在彈性管中的流動方程，闡述了脈搏波的傳播數(shù)學家數(shù)學家Borelli(博雷利博

5、雷利 )：論生物的運動論生物的運動，肌肉的運動問題，肌肉的運動問題英國醫(yī)生英國醫(yī)生Yang：聲帶發(fā)音的彈性力學理論，楊氏模量：聲帶發(fā)音的彈性力學理論，楊氏模量法國流體力學家法國流體力學家Poiseulle(泊肅葉泊肅葉 )：動脈壓的問題：動脈壓的問題生物工程之父：生物工程之父：Von Helmholts 海姆霍斯海姆霍斯Konigsberg(哥尼斯堡哥尼斯堡 )大學大學波恩大學波恩大學海德堡大學海德堡大學柏林大學柏林大學視覺三色理論視覺三色理論測定神經(jīng)傳播速度測定神經(jīng)傳播速度共振儀共振儀渦量守恒定律渦量守恒定律馮元楨：航空工程專家，后又致力于生物力學研究馮元楨：航空工程專家，后又致力于生物力學

6、研究 世界生物力學組織主席、美國生物醫(yī)學工程學會主席等職世界生物力學組織主席、美國生物醫(yī)學工程學會主席等職 舉世公認的生物力學的開創(chuàng)者和奠基人舉世公認的生物力學的開創(chuàng)者和奠基人 生物軟組織本構(gòu)關(guān)系的研究生物軟組織本構(gòu)關(guān)系的研究 肺血流動力學規(guī)律的研究肺血流動力學規(guī)律的研究 生物組織器官生長和應力關(guān)系的研究生物組織器官生長和應力關(guān)系的研究 納米機器人納米機器人生物力學分析軟件生物力學分析軟件臨床與理論綜合臨床與理論綜合微觀層面與系統(tǒng)層面相結(jié)合微觀層面與系統(tǒng)層面相結(jié)合多學科交叉多學科交叉圖像處理、光學、電信測量等圖像處理、光學、電信測量等 涉及內(nèi)容廣泛，有很大的臨床及工程應用價值涉及內(nèi)容廣泛，有很

7、大的臨床及工程應用價值 生物力學的研究方向生物力學的研究方向 生物材料力學生物材料力學 生物流體力學生物流體力學 生物固體力學生物固體力學 生物運動力學生物運動力學 生物熱力學生物熱力學 硬組織：牙齒，骨骼等硬組織：牙齒，骨骼等 軟組織：肌肉，皮膚，血管及生物膜軟組織：肌肉，皮膚，血管及生物膜 生物材料的特點：生物材料的特點： 多相多相 ( multi-phase)， 非均勻非均勻(heterogeneous homogeneous)， 各向異性各向異性(anisotropic) isotropic 生物材料的本構(gòu)方程（生物材料的本構(gòu)方程（constitutive equation）：多以實）

8、：多以實驗為前提，建立經(jīng)驗的本構(gòu)方程驗為前提，建立經(jīng)驗的本構(gòu)方程 進入商業(yè)應用的生物材料：人工骨關(guān)節(jié)，人工牙齒，人工進入商業(yè)應用的生物材料：人工骨關(guān)節(jié)，人工牙齒，人工血管等血管等人工血管人工血管 柔軟、柔軟、韌性、相容性韌性、相容性人工牙齒人工牙齒人工骨骼，輕、堅固、承重人工骨骼，輕、堅固、承重 組織工程材料組織工程材料 復合材料復合材料 金屬支架材料金屬支架材料組織工程骨軟骨組織工程骨軟骨支架支架 氣體、體液在流體介質(zhì)中氣體、體液在流體介質(zhì)中的流動規(guī)律。的流動規(guī)律。 血流動力學血流動力學 呼吸系統(tǒng)中的動力學呼吸系統(tǒng)中的動力學 生物體在流體介質(zhì)中的流動生物體在流體介質(zhì)中的流動規(guī)律：魚的游動，鳥

9、的飛行規(guī)律：魚的游動，鳥的飛行 血流動力學血流動力學是生物流體力學是生物流體力學的重要研究內(nèi)容之一的重要研究內(nèi)容之一 人工心臟，設計要人工心臟，設計要符合流體力學要求符合流體力學要求 血管支架血管支架 在血管中長期存在，要考慮在血管中長期存在，要考慮對血管的影響對血管的影響 設計不當會影響血流，加重設計不當會影響血流，加重沉積沉積 應用力學的基本方法和理論，研究生物組織、器官乃至生應用力學的基本方法和理論，研究生物組織、器官乃至生物系統(tǒng)中的力學問題。物系統(tǒng)中的力學問題。 骨骼和關(guān)節(jié)力學是當今的熱點之一骨骼和關(guān)節(jié)力學是當今的熱點之一 運用固體力學的原理和方法：主要對骨，軟骨，關(guān)節(jié)，運用固體力學的原理和方法：主要對骨，軟骨，關(guān)節(jié)，骨骼系統(tǒng)和牙齒等進行力學分析骨骼系統(tǒng)和牙齒等進行力學分析 正骨正骨 人工骨的運用等人工骨的運用等 主要研究生物體的運動主要研究生物體的運動 航空航天事業(yè)航空航天事業(yè) 體育運動體育運動 仿生機械仿生機械航天員失重訓練航天員失重訓練美軍機械狗美軍機械狗big dog體