生物医学工程导论生物材料共84页文档
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生物医学工程导论生物医学工程论文简介我对生物医学工程的理解作者姓名ZYK 专业生物医学工程1004班学生编号。
我对生物医学工程的理解生物医学工程(BME)是一门科学、工程和医学相结合的交叉学科，是各种工程学科渗透到生物医学的产物。
它是一门综合的高科技学科，运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程的角度多层次地研究人体的结构、功能和相互关系，揭示人体的生命现象，为疾病的预防和治疗提供新的技术手段。
关键词认知；生物材料；医学成像；生物医学光子学；生物医学信号处理；生物医学测量的主体通过一个学期的学习和对《生物医学工程导论》课程的理解，我对这个专业有了更深刻的理解。
1.什么是生物医学工程生物医学工程(BME)是一门集科学、工程和医学于一体的边缘学科，是各种工程学科渗透到生物医学的产物。
它是一门综合的高科技学科，运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程的角度多层次地研究人体的结构、功能和相互关系，揭示人体的生命现象，为疾病的预防和治疗提供新的技术手段。
它是各种工程学科和生物医学相结合的产物。
它要求将人体各个层次的生命过程(包括病理过程)视为一个系统的状态变化过程；将工程学的理论和方法与生物学和医学的理论和方法有机地结合起来，研究这类系统的状态变化规律；在此基础上，应用各种工程和技术手段，建立适当的方法和装置，以最有效的方式(目标实现和经济成本)人为地控制这些变化，从而达到预定的目标。
2.生物医学工程研究领域生物医学工程研究领域主要包括以下几个方面:生物力学、生物材料、医学成像技术、生物系统的建模和控制、生物医学信号检测和传感器、生物医学信号处理、物理因素在治疗中的应用及其生物效应、人工器官等。
2.1生物力学生物力学是利用力学理论和方法，研究生物组织和器官的力学特性以及人体的力学特性与其功能之间的关系。
生物力学的研究成果对理解人体损伤的机理和确定治疗方法具有重要意义，并可为人工器官和组织的设计提供依据。
《生物医学工程导论》课件
系统实现
根据系统设计，利用 适当的材料和技术实 现系统，并进行测试
和验证。
系统优化
根据测试结果和实际 应用反馈，对系统进 行优化和改进，提高 系统的性能和可靠性
。
04
生物医学工程实践案例
人工器官与移植技术
1 2
3
人工心脏
通过机械或生物材料制成的泵，模拟心脏的收缩功能，为严 重心脏疾病患者提供支持或替代。
医学影像技术
X射线
用于观察骨骼结构和肺 部疾病。
超声波
无创观察人体内部结构 的技术。
核磁共振
观察软组织的精细结构 和功能。
生物传感器与仪器
生物传感器
用于检测生理参数（如 血糖、血压）的设备。
医疗电子设备
如心脏起搏器、人工耳 蜗等。
诊断仪器
用于检测疾病和病情的 设备，如实验室仪器、
内窥镜等。
03
性和安全性。
社会影响
生物医学工程技术的应用对社会 产生深远影响，如改善医疗质量 、提高人类生活水平等，需要加 强社会宣传和推广，促进技术的
普及和应用。
未来发展趋势与展望
发展趋势
未来生物医学工程技术将朝着个性化、精准化、智能化的方向发展，如基因治 疗、细胞治疗、智能医疗等。
展望
随着技术的不断进步和应用范围的扩大，生物医学工程技术将为人类健康事业 做出更大的贡献，如延长寿命、提高生活质量等。同时，需要加强人才培养和 科技创新，推动生物医学工程技术的可持续发展。
人工肾
使用过滤器、吸附剂等装置，模拟肾脏的滤过和排泄功能， 用于治疗尿毒症等疾病。
人工关节
由金属、陶瓷等材料制成的关节，用于替换病变或损伤的关 节，提高患者生活质量。
生物医学工程导论 ppt课件
医院也包括家庭（家庭保健工
程也在兴起），在医院中相应
的单位有医学工程（设备、器
材）科，信息科、放射科、超
声科、核医学科、理疗科及很
多临床科室。
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临床工程的定义
在医院中所有为了提高医院 医疗水平而应用现代工程技 术的工作都应该属于临床工 程的范畴。
al engineering
1963年，美国物理学家cormack—图像重 建数学理论应用于放射医学研究
英国电子学工程师Hounsfield引入计算机 开创了现代医学影像技术的应用与发展
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9
• 1972年---计算机断层（Computed Tomography，CT）
• 1980年---核磁共振成像（Nuclear Magnetic Resonance ,NMR)；磁共振成 像（Magnetic Resonance Imaging ,MRI）；功能磁共振成像 （Function Magnetic Resonance Imaging ,fMRI)；
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国内外生物医学工程教育概况
国外高校生物医学工程专业的基本情况
国外著名高校生物医学工程专业一般是在 二十世纪五、六十年代开始建立，往往是首 先招收研究生（硕士、博士），经过一段时 间后开始招收本科学生生的，而且本科生招 生的数量比研究生招生的数量要少。
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《美国新闻》及《世界报道》
①医院中的设备工程和设备管理工程
②医疗信息的现代化管理---- HIS （Hospital Information System）系统
③影像存档和通讯-----PACS（Picture Archiving&Communications System，）
生物医学工程的生物材料资料
生物医学工程的生物材料资料在当今的医疗领域中，生物医学工程是一个备受关注的领域。
生物医学工程的目标是将工程技术和生物学原理应用于医学，以改善人类健康和生活质量。
其中，生物材料作为生物医学工程的重要组成部分，在医疗器械、人工器官和组织工程等方面扮演着关键的角色。
生物材料是指用于医学或生物学目的的材料，能够与生物系统相互作用。
它可以是天然材料，例如骨骼、血管等，也可以是人工合成材料，如金属、聚合物和陶瓷。
生物材料的选择需要考虑材料的生物相容性、可降解性、力学性能以及与生物系统的相互作用等因素。
优良的生物材料应具备以下特点：首先，它应该具有良好的生物相容性，即能够与人体组织相容并且不引起剧烈的免疫反应。
其次，材料应该具备适当的力学性能，能够满足实际应用的需求并且能够与周围组织相匹配。
此外，材料的表面性质也非常重要，它可以影响材料与细胞的相互作用及材料的降解速率。
因此，材料的表面特性需要经过精心设计和处理。
生物材料在医疗器械方面具有广泛的应用。
例如，人工关节在关节置换手术中扮演着重要的角色。
人工关节需要具备与人体关节相似的力学特性，以确保病患恢复正常关节功能。
生物材料也被广泛应用于心血管领域，例如人工心脏瓣膜和支架等。
这些器械需要具备耐久性和生物相容性，以确保成功的手术和长期的健康效果。
除了医疗器械，生物材料还在人工器官和组织工程方面发挥着重要作用。
人工器官是为替代或辅助体内受损器官而设计的材料。
例如，人工肾脏可以在肾脏功能衰竭患者中起到替代作用。
生物材料还用于组织工程，即通过材料的支架结构和细胞的种植来修复和再生组织。
它可以为细胞提供生长的基质，促进组织的再生。
为了满足不同应用的需求，生物材料的研究领域也在不断发展。
一些新兴的生物材料涉及到纳米技术、生物打印和生物仿生等方面。
例如，纳米材料具有较大的比表面积和特殊的物理和化学性质，可以用于药物传递和组织工程等领域。
生物打印技术可以精确地打印细胞和材料，用于构建复杂的组织结构。
生物医学工程专业导论图文
性。
生物医学工程与康复医学的结合
03
利用工程手段优化康复治疗过程，提高康复效果和生活质量。
新技术与新方法的探索
细胞与组织工程
研究细胞培养、组织再生和器官移植 等前沿技术，为临床治疗提供新的解 决方案。
纳米生物技术
远程医疗与智能医疗
借助物联网、云计算等技术，实现远 程诊断、治疗和健康监测的智能化。
利用纳米材料和纳米技术，实现药物 传输、基因编辑和疾病诊断的高效化。
"生物医学工程研究进展"
该论文综述了近年来生物医学工程领域的研究成果和发展趋势，涵盖了 生物材料、医疗机器人、生物信息学等多个方向，为读者提供了全面的 学术参考。
THANKS
感谢观看
免疫系统
研究免疫系统的组成、功能以及与疾病抵抗和自我平 衡的机制。
生物材料与工程
生物材料
研究生物材料的特性、应用以及与人体组织的相互作用，如 人工关节、牙齿等。
组织工程
利用细胞和生物材料构建人体组织和器官的技术和方法。
医学影像技术
X射线成像
利用X射线穿透人体组织并记录影像，用于诊断骨折、肺部感染等。
人工晶体
用于替换病变或损伤的晶状体 ，改善视力。
人工耳蜗
一种电子装置，用于为听力障 碍者提供听觉刺激。
生物信号处理与医学电子
心电监测
脑电监测
医学影像技术
生物传感器
通过电子设备监测心脏 电活动，用于诊断心律
失常等疾病。
通过电子设备监测大脑 电活动，用于诊断癫痫、
脑外伤等疾病。
利用X射线、超声、磁共 振等医学影像技术，对 疾病进行诊断和监测。
利用基因和细胞工程技术，治疗遗传性疾病 和癌症等疾病。
生物医学工程(BME)导论
本构规律：指生物体、组织器官的力学 性质，特别是其应力与应变的规律，称为本 构规律。
本构方程：如果能将本构规律以数学方 程的形式表达出来，这一方程即称为本构方 程。
进入60年代以后，微电子学、信息科学、 计算机科学、控制论、工程力学及材料科学等 的迅速发展并紧密地与医学结合，导致大量的 医疗仪器设备如X线机、超声仪、心电图、脑 电图及球式机械人工心脏瓣膜等广泛地应用于 临床。这些对医学进步，对临床诊疗水平的提 高起到了极大的推动作用，产生了巨大的社会 效益；另外，医疗器械产业已形成规模，产生 了巨大的经济效益。由此，生物医学工程学这 一新兴的边缘学科作为一门独立的学科成立， 成为时代的需要。
既为医学、生物学提供技术与装备，又为医学、生物学的 发展开辟新路：因此它是变革医学和生物学本身的一支重 要力量。
社会效益与经济效益的结合。医学注重社会效益，工程学 注重经济效益，生物医学工程才是二者必然的结合。
1.1 生物医学工程学的发展状况
生物医学工程是从20世纪50年代以来，随着电子学、材 料学、工程力学、信息科学和电子计算机等多种学科的进步 并广泛应用于医学和生物学领域而逐渐形成和发展的。电子 学的渗入使心电、脑电、心音、B超等实用诊断技术逐步地 出现和应用于临床；人体植入性心脏起搏器研制成功挽救了 成千上万心脏病患者的生命；与材料科学的结合，成功地研 制出如医用硅橡胶、医用聚氨酯和有机玻璃制作的人工股骨 等人体功能辅助及卫生保健材料和制品；工程力学原理和方 法的运用，使人们能够定量地研究血液在心血管中流动特性， 建立了本构方程来刻画血液的流动行为；以医用材料为基础 的多学科相结合，开始早期的人工器官如人工肾、人工肺、 人工晶体、人工心瓣膜的研制和临床应用。
什么叫生物医学工程
生物医学工程导论之生物材料
4. 生物医用复合材料
生物医用复合材料是由二种或二种以上不 同材料复合而成的。
按基材分为：高分子基、陶瓷基、金属基 等生物医用复合材料。
按增强体形态和性质分为纤维增强、颗粒 增强、生物活性物质充填生物医用复合材料。
按材料植入体内后引起的组织与材料反应 分为：生物惰性、生物活性和可吸收性生物医 用复合材料。
医用不锈钢在骨外科和齿科中应用较多。
(2) 钴基合金
钴基合金人体内一般保持钝化状态，与不锈
钢比较，钴基合金钝化膜更稳定，耐蚀性更好。 在所有医用金属材料中，其耐磨性最好，适合于 制造体内承载苛刻的长期植入件。
在整形外科中，用于制造人工髋关节、膝关
节以及接骨板、骨钉、关节扣钉和骨针等。在心 脏外科中，用于制造人工心脏瓣膜等。
Ti-Ni记忆合金血管支架
2. 生物医用高分子
按应用对象和材料物理性能分为软组织材料、 硬组织材料和生物降解材料。其可满足人体组织器 官的部分要求，因而在医学上受到广泛重视。目前 已有数十种高分子材料适用于人体的植入材料。
▪ 软组织材料：故主要用作为软组织材料，特别 是人
工脏器的膜和管材。聚乙烯膜、聚四氟乙烯膜、硅橡胶膜
右为具有活性涂层的钛合计人工齿示意图
Fig. Schematic diagram of the screwshaped artificial tooth.
五、生物医用材料性能评价
1. 生物材料机械性能评价
测试标准
ASTM（the American Society for Testing and Materials） 例如：拉伸强度测试标准
金属 ASTM E8 橡胶 ASTM D412 刚性塑料 ASTM D638
1、医用金属作为受力期间，在人体内 服役，其受力状态及其复杂，如人工关节， 每年要承受约3.6×106次、且数倍于人体重 量的载荷冲击和磨损。
生物医学工程中的生物材料资料
生物医学工程中的生物材料资料生物医学工程是将工程学的原理和方法应用于生物医学领域的综合性学科。
在生物医学工程的研究和实践中，生物材料起着至关重要的作用。
本文将讨论生物医学工程中常用的生物材料及其应用。
一、金属材料金属材料是最常见的生物材料之一，因其具有良好的机械性能和生物相容性而广泛应用于医学领域。
常见的金属材料包括不锈钢、钛合金和铂合金等。
这些金属材料常用于制作人工关节、牙科修复材料等，其高强度和耐腐蚀性能能够满足长期应力和环境要求。
二、聚合物材料聚合物材料是生物医学工程中应用最广泛的生物材料之一。
聚合物材料具有良好的生物相容性，可以通过调整其化学结构和物理性能来满足不同的应用需求。
例如，聚乳酸（PLA）和聚乙烯醇（PVA）常用于制作生物可降解的缝合线和支架材料。
三、生物陶瓷材料生物陶瓷材料具有优异的生物相容性和生物活性，广泛应用于骨修复和牙科领域。
氧化铝陶瓷和钙磷陶瓷是最常见的生物陶瓷材料。
氧化铝陶瓷常用于制作人工关节和牙科修复材料，而钙磷陶瓷则用于骨缺损修复和人工骨替代材料。
四、复合材料复合材料是由两种或以上材料组成的材料体系，具有优异的物理性能和生物相容性。
生物医学工程中常用的复合材料包括纳米复合材料和纤维增强复合材料。
纳米复合材料具有较大的比表面积和改善的力学性能，可应用于药物控释和组织工程等领域。
纤维增强复合材料则常用于骨缺损修复和人工韧带等领域。
五、生物透明材料生物透明材料是一类具有良好透明性和生物相容性的材料，广泛应用于眼科和皮肤修复等领域。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是最常用的生物透明材料之一，常用于制作人工晶体和角膜修复材料。
六、生物活性材料生物活性材料具有促进组织再生和修复的特性，常用于骨缺损修复和组织工程等领域。
羟基磷灰石（HA）和骨蛋白等生物活性材料能够与周围组织发生化学反应，促进骨细胞的生长和骨再生。
综上所述，生物材料在生物医学工程中扮演着重要的角色。
金属材料、聚合物材料、生物陶瓷材料、复合材料、生物透明材料和生物活性材料等不同类型的生物材料为我们提供了多种选择，用于制作医学器械、仿生材料和组织修复等应用。