生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)介紹

1、2020/6/26,1,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),報(bào)告人 劉忠國(guó) 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,2020/6/26,2,劉忠國(guó)_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(guó)的保羅-勞特布爾和英國(guó)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(jiǎng)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(jiǎng)中的份額,2020/6/26,3,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生物醫(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(dá)國(guó)家生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品市場(chǎng)與藥品市場(chǎng)之比已達(dá)1：1.9，我國(guó)僅1：6 。 全國(guó)17.5萬(wàn)醫(yī)療機(jī)構(gòu)中60%

2、的設(shè)備仍保持在上世紀(jì)80年代水平。,2020/6/26,4,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品現(xiàn)狀,近年來(lái)，我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，2005年我國(guó)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(zhǎng)了60%，其中中型醫(yī)療設(shè)備銷售額約100億元；出口額已從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(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)集聚程度低，全國(guó)醫(yī)療器械生產(chǎn)企業(yè)多達(dá)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。,2020/6/26,5,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),我國(guó)對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的支持

3、與重視,為加快生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展，國(guó)家計(jì)委在“十五” “十一五”期間組織實(shí)施了生物醫(yī)學(xué)工程高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)基金。 國(guó)家計(jì)委專項(xiàng)支持BME四大重點(diǎn)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。,2020/6/26,6,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),我國(guó)對(duì)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(xiàng)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，重點(diǎn)發(fā)展醫(yī)療影像設(shè)備、醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)及設(shè)備、腫瘤物理治療

4、設(shè)備等11大類產(chǎn)品。 力爭(zhēng)使我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)2010年實(shí)現(xiàn)銷售收入達(dá)1500億元，促使我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向高性能化的歷史性轉(zhuǎn)變，培育國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，提高我國(guó)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(jìn)口的局面。,2020/6/26,7,劉忠國(guó)_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)的理論和方法而發(fā)展起來(lái)的新興邊緣學(xué)科，其主要研究方向是運(yùn)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(wèn)題。現(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(gè)主要國(guó)家均將它列入高技術(shù)領(lǐng)域

5、，重點(diǎn)投資優(yōu)先發(fā)展。,二、生物醫(yī)學(xué)工程是什么？,2020/6/26,8,劉忠國(guó)_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(jì)算機(jī)技術(shù),信息技術(shù),2020/6/26,9,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),四、生物醫(yī)學(xué)工程的歷史,1895年:,X射線之父?jìng)惽?倫琴夫人的手指,倫琴的實(shí)驗(yàn)室,2020/6/26,10,劉忠國(guó)_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(guó)際上做為一個(gè)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(jìn)步、人類實(shí)現(xiàn)了登月計(jì)劃以來(lái)，生物醫(yī)學(xué)工程有了快速的發(fā)展。 在我國(guó)，生物醫(yī)學(xué)工程做為一個(gè)專門學(xué)科起步于20世紀(jì)70年代，中國(guó)醫(yī)學(xué)

6、科學(xué)院、中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)原院校長(zhǎng)、我國(guó)著名的醫(yī)學(xué)家黃家駟院士是我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科最早的倡導(dǎo)者。,2020/6/26,11,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),中國(guó)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(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)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。,2020/6/26,12,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),生物醫(yī)學(xué)工程由來(lái),目前，我國(guó)許多高?？蒲袉挝痪O(shè)有生物醫(yī)學(xué)工程機(jī)構(gòu)，從事著生物醫(yī)學(xué)的科研教學(xué)工作，在我國(guó)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。,2020/

7、6/26,13,劉忠國(guó)_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(hào)檢測(cè)與處理 醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)與儀器 遠(yuǎn)程醫(yī)療 康復(fù)工程 生物醫(yī)學(xué)材料 ,2020/6/26,14,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),中國(guó)女一號(hào),(一) 生物系統(tǒng)的建模與控制,生物系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)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)的動(dòng)態(tài)與定量的知識(shí),解決生物醫(yī)學(xué)中有關(guān)作用機(jī)制等基礎(chǔ)性問(wèn)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。,2020/6/26,15,劉忠國(guó)_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,(

8、二)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理,傳統(tǒng)聽診法： 1 醫(yī)生經(jīng)驗(yàn) 2 主觀性,2020/6/26,16,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(二) 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理,心電檢測(cè),2020/6/26,17,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(二) 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理,腦電檢測(cè),2020/6/26,18,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(二) 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)檢測(cè)與處理,智能藥丸,2020/6/26,19,劉忠國(guó)_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,2020/6/26,20,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),1 .X射線計(jì)算機(jī)斷層(XCT)成像,CT（Computed Tomography）是計(jì)

9、算機(jī)斷層成像的縮寫?？朔薠光機(jī)平面圖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。,2020/6/26,21,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),1 .X射線計(jì)算機(jī)斷層(XCT)成像,2020/6/26,22,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),CT 機(jī)診斷圖,2020/6/26,23,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),From 2-D Cross-sections to 3-D,?,2020/6/26,24,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),2. MRI,MRI（Magnetic resonance imaging）稱為磁共振成像，是一種專業(yè)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)精

10、密、價(jià)格昂貴、具有廣泛使用前途的新的顯像診斷技術(shù)。,2020/6/26,25,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Felix Bloch 1905-1983 費(fèi) 利克斯布洛赫,Edward Mills Purcell 1912-1997 愛(ài)德華.米爾斯.珀塞爾,1952 Nobel Prize for Physics,Stanford University,MIT,1945年 他們?cè)趲滋靸?nèi)同時(shí)發(fā)現(xiàn)核磁共振現(xiàn)象,2020/6/26,26,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Lauterbur, 1929,Mansfied 1933,2003 Nobel Prize in Physiology or Me

11、dicine,1973年他們分別利用磁場(chǎng)梯度解決空間信息獲取的問(wèn)題：圖像形成,2020/6/26,27,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),幾種典型的MRI,2020/6/26,28,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),MRI成像,2020/6/26,29,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),3-D Reconstruction,MRI scan of a human skull,2020/6/26,30,劉忠國(guó)_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(jī)，是當(dāng)前被公認(rèn)的、最先進(jìn)的大型醫(yī)用科研和臨床診斷設(shè)備。 它不但能像XCT、磁共振成

12、像那樣做結(jié)構(gòu)照相，還能用于新陳代謝的動(dòng)態(tài)研究。,3. 正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層（PET）掃描機(jī),2020/6/26,31,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),PET,2020/6/26,32,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),4. 移動(dòng)式血管造影系統(tǒng),2020/6/26,33,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),移動(dòng)式血管造影系統(tǒng)診斷圖,2020/6/26,34,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),5.超聲診斷儀,2020/6/26,35,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),5.超聲診斷儀,2020/6/26,36,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),2020/6/26,37,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),2020/

13、6/26,38,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(四) 遠(yuǎn)程醫(yī)療,南極膝關(guān)節(jié)手術(shù),美國(guó)馬薩諸塞總醫(yī)院,雙向聲像連接,2020/6/26,39,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),(五) 康復(fù)工程,德國(guó)Tbingen大學(xué)的Birbaumer教授利用腦機(jī)接口技術(shù)(腦電信號(hào))幫助一個(gè)完全癱瘓的患者進(jìn)行交流，病人甚至可以在家上網(wǎng),關(guān)愛(ài)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(guò)兒童人口數(shù)量。 C 每年有500萬(wàn)人死于中風(fēng),如何讓老年人生活得更好？,2020/6/26,40,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Electro-encephalogram (EEG),腦電

14、圖,128 electrode array,2020/6/26,41,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Transcranial magnetic stimulation (TMS),經(jīng)顱磁刺激,2020/6/26,42,劉忠國(guó)_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,2020/6/26,43,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Biomedical engineering,Mechanical engineering,Industrial engineering,Chemical engineering,Electrical and c

15、omputer engineering,Civil engineering,人工器官的應(yīng)用,2020/6/26,44,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),Biomedical engineering,/amebio/research/research.html,2020/6/26,45,劉忠國(guó)_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,2020/6/26,46,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),

16、六、山東大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程介紹,1. 專業(yè)簡(jiǎn)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(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)、生物醫(yī)學(xué)工程碩士學(xué)位點(diǎn)和生物醫(yī)學(xué)工程工程碩士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)。 是中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)理事、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)副主任委員和山東省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)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。,2020/6/26,47,劉忠國(guó)_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(jì)算機(jī)技術(shù)及信息科學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，能運(yùn)用工程技術(shù)手段研究解決生物醫(yī)學(xué)中有關(guān)問(wèn)題的高級(jí)工程技

17、術(shù)人才。本專業(yè)強(qiáng)化英語(yǔ)學(xué)習(xí)，加強(qiáng)英語(yǔ)讀寫聽說(shuō)訓(xùn)練，使學(xué)生具有較強(qiáng)的國(guó)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(jì)算機(jī)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。,2020/6/26,48,劉忠國(guó)_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)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(jī)原理及應(yīng)用、生物醫(yī)學(xué)傳感器與測(cè)量、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理、信號(hào)與系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)成像原理、醫(yī)學(xué)圖像處

18、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。,2020/6/26,49,劉忠國(guó)_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(guó)語(yǔ) 、專業(yè)外語(yǔ) 、工程中的矩陣?yán)碚摗㈦S機(jī)過(guò)程、前沿講座、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理、現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)電子學(xué) 、醫(yī)學(xué)圖像處理等,2020/6/26,50,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),4. 本專業(yè)主要專業(yè)實(shí)驗(yàn),生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)實(shí)驗(yàn)、醫(yī)用電子儀器實(shí)驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)傳感器與測(cè)量實(shí)驗(yàn)、微機(jī)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)、人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、定量生理學(xué)實(shí)驗(yàn)、醫(yī)學(xué)圖像處理實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)室照

19、片,2020/6/26,51,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),5. 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(cè)、處理和分析技術(shù)。 血液表觀粘度的在線測(cè)量，心腦血管功能檢測(cè)設(shè)備的研制。(國(guó)家863項(xiàng)目，省自然科學(xué)基金、重點(diǎn)攻關(guān)課題) 腦電、心電信息檢測(cè)及信號(hào)處理與分析，腦機(jī)接口研究。 (省自然科學(xué)基金) 微機(jī)電系統(tǒng)MEMS的研究，超聲微流體驅(qū)動(dòng)、超聲馬達(dá)的研究。(國(guó)家自然科學(xué)基金課題),2020/6/26,52,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),謝謝！,2020/6/26,53,劉忠國(guó)_生物醫(yī)學(xué)工程_山東大學(xué),國(guó)內(nèi)幾所重點(diǎn)大學(xué)生 物 醫(yī) 學(xué) 工 程專業(yè)介紹,2020/6/26,54,劉忠國(guó)_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： （）生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的檢測(cè)與處理； （）醫(yī)學(xué)成像與醫(yī)學(xué)圖像處理； （）生理系統(tǒng)建模