2020生物医学工程概论
生物医学工程概论
背景专业介绍
从事研究十年
生物医学工程专家
发表多篇论文
国际期刊论文认可
课程目标与内容
目标和内容
生物医学工程定义
研究生物学、医学和工程学的交叉学科。
生物医学工程历史
起源于20世纪50年代，随着科技的进步不断 发展
生物医学
应用于医疗设备、医学影像、生物材料等领 域
02.生物医学工程定义历史
生物医学工程基础知识
创新是进步的源泉
1
通过探索和创新推动生物医学工程发展。
探索未知领域
2
生物医学工程领域涉及许多未知领域，需要不断地探索和
研究，以寻找新的突破和创新。
提高医疗技术水平
3
持续的探索和创新能够推动生物医学工程领域的医疗技术
水平不断提高，为人类的健康和生活质量带来积极影响。
Thank you
Presenter name
人工智能
应用人工智能技术辅助医生进行诊断、治疗 和疾病预防，提高医疗水平和效果
Байду номын сангаас
精准医疗与可穿戴
通过基因组学、生物信息学和医疗大数据等 技术，实现个体化医疗和健康管理
面临的挑战
未来生物医学工程的挑战
生物安全性
保障生物医学技术的安全性
技术瓶颈
克服技术难关，实现技术突破
成本控制
控制生物医学技术的成本和费用
医学影像AI应用
生物材料开发应用
仿生机器人助医治疗
重要成果与案例
仿生机器人
生物机器人助康复
研究方向和创新成果
高通量筛选
新药研发助治疾
01
02
03
医学图像处理
医学影像助诊断
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
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汇报人：XX
单击添加目录项标题 生物医学工程基础知识 生物医学工程前沿技术
生物医学工程概述
生物医学工程研究方法
生物医学工程伦理与社会责 任
添加章节标题
章节副标题
生物医学工程概 述
章节副标题
定义与内涵
生物医学工程是一门交叉 学科，涉及生物学、医学、
工程学等多个领域。
生物医学工程包括生物医 学信号处理、生物医学成 像、生物医学材料、生物 医学仪器等多个研究方向。
理规范
知情同意：患者有权了解
03 并同意生物医学工程的研
究和应用
公平公正：确保生物医学
04 工程的研究和应用公平公
正，不歧视任何群体
社会责任：生物医学工程
05 从业者应承担社会责任，
关注社会公益和公共利益
数据安全与信息安全
数据安全：保护患者隐私和数据安全，防止数据泄露和滥用
信息安全：确保医疗信息系统的安全性和稳定性，防止黑客攻击和病毒感 染 数据备份与恢复：定期备份重要数据，确保在数据丢失或损坏时能够及时 恢复
医学影像设备： 包括X射线机、 CT扫描仪、 MRI扫描仪、 超声诊断仪等
医学影像技术 的应用：疾病 诊断、治疗计 划制定、手术 导航等
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医学影像设备 的发展：从传 统影像设备到 数字化、智能 化、网络化的 发展过程
0 4
生物材料与组织工程
生物材料：用于生物医学领域的材料，如金属、陶瓷、高分子等 组织工程：利用生物材料和细胞工程技术，构建具有生物活性的组织和器官 生物材料与组织工程的应用：如人工关节、人工血管、人工皮肤等 生物材料与组织工程的挑战：如生物相容性、生物降解性、生物活性等
生物医学工程概论
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单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，请尽量言简意赅的阐述观点。
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。
工程学概论1概述
毕业生应能掌握生物医学工程领域的知识，培养 在生物医学电子工程、医学信息处理、医学仪器领 域，以及相关电子技术、计算机技术、信息产业等 部门从事研究、开发、教学、管理等工作的高级工 程技术人才和科研人才。
17
6、培养要求
毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1. 具有较为扎实的自然科学基础知识、较好的人文社
• 生物医学工程学则是一门现代工程技术和生命科学(特别是 医学)相结合的高度综合性的生物应用技术科学。就是说， 它是综合运用工程学的理论和方法，深入研究、解释、定 义和解决生物医学上有关问题的一门科学。与此相关的医 学工程学是用现代工程技术研究解决医学问题的一门新兴 边缘学科。其中以工程技术为临床服务的部分又称为临床 工程学。从广义上讲，生物医学工程包括了医学工程。
学时 336
602 868 160
占总学时比例 （%）
91.14
专业任选课
8
128
选修课
创新与拓展类
4
64
人文社科类
4
64
合计
180.5
2446
8.86
21
四、我校生物医学工程专业 主要课程
22
主要课程
• 人文社科类课程主要包括英语，思想道德修养与法律基础， 中国近代史纲要，马克思主义基本原理，毛、邓、三思想 概论。
生物医学工程概论
生物医学工程概论
生物医学工程概论
生物医学工程作为一门综合性学科，集医学、生物科学、计算机技术、传感和
控制技术、系统理论和工程学于一体，是以生物计算、生化工程、药物工程、生物仪器、再生医学、医学信息等工程技术为支撑，围绕重大生物医学实际问题开展系统、理论、方法和技术研究的新兴学科。
生物医学工程概论是生物医学工程学科的基础课程，主要讲授医学与工程的基
本概念、生物医学工程领域的基本技术，和生物工程技术在医学研究中的主要应用，旨在培养学生对生物医学工程学科的全面思维和基本技能，为学生进入生物医学工程研究做准备。
课程教学内容涉及到分子机理、应用数学与物理、体系数字技术、基本实验技术、计算机技术、信号处理及其它研究手段。
学习生物医学工程概论，需要具备一定的生物学和计算机技术基础知识，包括
数学语言的深入理解、有限元、模式匹配以及建模等基础技能。
此外，学生还需要有丰富的实践能力，扎实的实验技能，以及充分的理论分析和信息处理的能力，运用各种数据表明、模拟动态系统及其功能。
生物医学工程概论作为一门系统性的理论课，学习过程中要求学生积极参与，
结合大量实践训练，进行有条理的综合思考，以使学生得以全面掌握生物医学工程理论知识并有能力运用在解决实际问题中。
随着现代计算、医学技术与生命科学的快速发展，生物医学工程发展具有蓬勃的前景和宽厚的机遇，高校应深入研究和完善生物医学工程的办学体系，提升生物医学工程知识的传播与教学，以帮助学生从学科理论角度准确认识迅猛发展的生物医学工程。
《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
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
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2020生物医学工程概论
一、引言
生物医学工程，作为医学、生物科学和工程学的交叉学科，一直在推动医疗技术的发展和提高医疗水平方面起着关键作用。
随着科技的进步和创新的不断涌现，2020年的生物医学工程领域取得了显著的进步。
本文将对2020年生物医学工程的主要发展、应用和挑战进行概述。
二、主要技术发展
1.基因编辑技术：CRISPR等基因编辑技术的出现为遗传性疾病的治疗和预防提供了前所未有的可能性。
通过这些技术，科研人员可以精确地修改生物体的基因，从而治疗遗传性疾病或增强生物体的某些特性。
2.生物材料：生物相容性材料的进步为医疗设备的制造提供了更多的可能性。
这些材料可以在体内安全地使用，而不会引起排异反应，为人工器官、植入式设备等的发展提供了基础。
3.组织工程和再生医学：通过结合细胞生物学、生物材料和生物工程原理，组织工程和再生医学在2020年取得了重大突破。
科研人员成功培育出人体各种组织和器官，为移植医学和疾病治疗提供了新的途径。
三、主要应用
1.医疗设备：生物医学工程在医疗设备的设计和开发中发挥关键作用，包
括但不限于超声波扫描机、磁共振成像设备以及各种心脏病诊断和治疗仪器。
2.医疗信息系统：生物医学工程也应用于医疗信息系统的开发，如电子病历系统、远程医疗系统和医学影像存储与传输系统等。
3.生物医学研究工具：生物医学工程提供的工具和技术在生物医学研究中起到关键作用，如基因测序仪、蛋白质分析系统等。
四、挑战与前景
尽管生物医学工程在2020年取得了显著的进步，但仍面临许多挑战，包括技术挑战、伦理道德问题和法规政策问题等。
例如，基因编辑技术的潜在风险、生物材料的安全性和长期效果、以及组织工程和再生医学的临床应用等都需要进一步研究和探讨。
然而，随着科技的进步和研究的深入，我们有理由相信，生物医学工程将能够克服这些挑战，为人类健康做出更大的贡献。
例如，基因编辑技术可能将实现遗传性疾病的彻底治疗；生物材料和组织工程的进步可能将使人工器官成为现实，解决器官移植的短缺问题；而医疗信息系统的发展则可能使医疗服务更加便捷和个性化。
五、结论
总的来说，2020年的生物医学工程领域展现出了极大的潜力和广阔的前景。
尽管面临着诸多挑战，但通过不断的研究和创新，我们有信心能够克服这些挑战，并利用生物医学工程的力量，推动医疗技术的发展，提高人类的健康
水平。