學科概況
醫學生物醫學工程(Biomedical-Engineering)是一門新興的邊緣學科,它綜合工程學、物理學、生物學和醫學的理論和方法,在各層次上研究人體系統的狀态變化,并運用工程技術手段去控制這類變化,其目的是解決醫學中的有關問題,保障人類健康,為疾病的預防、診斷、治療和康複服務。它有一個分支是生物信息、化學生物學等方面主要攻讀生物、計算機信息技術和儀器分析化學等,微流控芯片技術的發展,為醫療診斷和藥物篩選,以及個性化、轉化醫學提供了生物醫學工程新的技術前景,化學生物學、計算生物學和微流控技術生物芯片是系統生物技術,從而與系統生物工程将走向統一的未來。
發展曆程
生物醫學工程興起于20世紀50年代,它與醫學工程和生物技術有着十分密切的關系,而且發展非常迅速,成為世界各國競争的主要領域之一。n生物醫學工程學與其他學科一樣,其發展也是由科技、社會、經濟諸因素所決定的。這個名詞最早出現在美國。1958年在美國成立了國際醫學電子學聯合會,1965年該組織改稱國際醫學和生物工程聯合會,後來成為國際生物醫學工程學會。n生物醫學工程學除了具有很好的社會效益外,還有很好的經濟效益,前景非常廣闊,是新時期各國争相發展的高技術之一。以1984年為例,美國生物醫學工程和系統的市場規模約為110億美元。美國科學院估計,到2000年其産值預計可達400~1000億美元。n生物醫學工程學是在電子學、微電子學、現代計算機技術,化學、高分子化學、力學、近代物理學、光學、射線技術、精密機械和近代高技術發展的基礎上,在與醫學結合的條件下發展起來的。它的發展過程與世界高技術的發展密切相關,同時它采用了幾乎所有的高技術成果,如航天技術,微電子技術等。
學科内容
1.生物力學是運用力學的理論和方法,研究生物組織和器官的力學特性,研究機體力學特征與其功能的關系。生物力學的研究成果對了解人體傷病機理,确定治療方法有着重大意義,同時可為人工器官和組織的設計提供依據。生物力學中又包括有生物流變學(血液流變學、軟組織力學和骨骼力學)、循環系統動力學和呼吸系統動力學等。生物力學在骨骼力學方面進展較快。n2.生物控制論是研究生物體内各種調節、控制現象的機理,進而對生物體的生理和病理現象進行控制,從而達到預防和治療疾病的目的。其方法是對生物體的一定結構層次,從整體角度用綜合的方法定量地研究其動态過程。n3.生物效應是研究醫學診斷和治療中,各種因素可能對機體造成的危害和作用。它要研究光、聲、電磁輻射和核輻射等能量在機體内的傳播和分布,以及其生物效應和作用機理。n4.生物材料是制作各種人工器官的物質基礎,它必須滿足各種器官對材料的各項要求,包括強度、硬度、韌性、耐磨性、撓度及表面特性等各種物理、機械等性能。由于這些人工器官大多數是植入體内的,所以要求具有耐腐蝕性、化學穩定性、無毒性,還要求與機體組織或血液有相容性。這些材料包括金屬、非金屬及複合材料、高分子材料等;輕合金材料的應用較為廣泛。n5.醫學影像是臨床診斷疾病的主要手段之一,也是世界上開發科研的重點課題。醫用影像設備主要采用 X射線、超聲、放射性核素磁共振等進行成像。n6.X射線成像裝置主要有大型X射線機組、X射線數字減影(DSA)裝置、電子計算機X射線斷層成像裝置(CT);超聲成像裝置有B型超聲檢查、彩色超聲多普勒檢查等裝置;放射性核素成像設備主要有γ照相機、單光子發射計算機斷層成像裝置和正電子發射計算機斷層成像裝置等;磁成像設備有共振斷層成像裝置;此外還有紅外線成像和正在興起的阻抗成像技術等。n7.醫用電子儀器是采集、分析和處理人體生理信号的主要設備,如心電、腦電、肌電圖儀和多參量的監護儀等正在實現小型化和智能化。通過體液了解生物化學過程的生物化學檢驗儀器已逐步走向微量化和自動化。n治療儀器設備的發展比診斷設備要稍差一些。主要采用的是X射線、γ射線、放射性核素、超聲、微波和紅外線等儀器設備。大型的如:直線加速器、X射線深部治療機、體外碎石機、人工呼吸機等,小型的有激光腔内碎石機、激光針灸儀以及電刺激儀等。手術室中的常規設備已從單純的手術器械發展到高頻電刀、激光刀、呼吸麻醉機、監護儀、X射線電視,各種急救治療儀如除顫器等。n8.為了提高治療效果,在現代化的醫療技術中,許多治療系統内有診斷儀器或一台治療設備同時含有診斷功能,如除顫器帶有診斷心髒功能和指導選定治療參數的心電監護儀,體外碎石機中裝備了進行定位的X射線和超聲成像裝置,而植入人體中的人工心髒起搏器就具有感知心電的功能,從而能作出适應性的起搏治療。n9.介入放射學是放射學中發展速度最快的領域,也就是在進行介入治療時,采用了診斷用的x射線或超聲成像裝置以及内窺鏡等來進行診斷、引導和定位。它解決了很多診斷和治療上的難題,用損傷較小的方法治療疾病。n10.新時期各國競相發展的高技術之一為醫學成像技術,其中以圖像處理,阻抗成像、磁共振成像、三維成像技術以及圖像存檔和通信系統為主。在成像技術中生物磁成像是最新發展的課題,它是通過測量人體磁場,來對人體組織的電流進行成像。生物磁成像目前有二個方面。即心磁成像(可用以觀察心肌纖維的電活動,可以很好地反映出心律失常和心肌缺血)和腦磁成像(用以診斷癫痫活動、老年性癡呆和獲得性免疫缺陷綜合征的腦侵入,還可以對病損腦區進行定位和定量)。另一個世界各國競相發展的高技術是信号處理與分析技術,其中包括心電信号、腦電、眼震、語言、心音呼吸等信号和圖形的處理與分析。高技術領域中還有神經網絡的研究,世界各國的科學家為此掀起了一個研究熱潮。它被認為是有可能引起重大突破的新興邊緣學科,它研究人腦的思維機理,将其成果應用于研制智能計算機技術。運用智能原理去解決各類實際難題,是神經網絡研究的目的,在這一領域已取得可喜的成果。
研究成果
計算機信息技術和物理學
計算機信息技術和物理學科的應用與醫學工程的結合促使了如X射線計算機斷層掃描(XCT)、磁共振成像(MRI)、超聲成像、病人監護和生化分析等大量新型臨床診斷與監護技術、設備的出現和普及;
光學、電磁學和醫學工程
光學、電磁學和醫學工程的結合創造出種類繁多的激光和電磁治療設備,不僅為患者提供了先進的治療和精确的外科手術等手段,而且還推動了普通使用者家庭保健的開展;
生物力學、材料學
生物力學、材料學和醫學工程的結合創造出人工心髒起搏器和人工心髒瓣膜等等人工器官,這些人工器官正在挽救和維持着世界數百萬心髒病患者的生命;人工晶體、人工關節和功能性假體等已廣泛用于傷殘人的康複和功能輔助,為患者帶來福音。
上面我們隻是簡單的介紹了一些學科在醫學檢測和治療的一些應用,而醫學和其他學科的交叉應用正在朝着應用範圍越來越廣,結合層次越來越深的趨勢發展,所有的這些正在從根本上改變着醫院的面貌。所以說現代醫學技術的進步是和生物醫學工程學的發展分不開的。随着現在生活水平的提高而逐年增加,人們越來越關注自身的健康和保健問題,對此投入也日漸加大,由此它所帶動的産業在國民經濟中占有重要地位。在這個日漸膨脹的醫療保健産業中生物醫學工程學是其重要基礎和動力,各國都非常看好生物醫學工程前景,紛紛加大在生物醫學工程研究方面的投入。
工程專業
簡介n
生物醫學工程學是一門理工醫相結合的交叉學科,它是應用工程技術的理論和方法,研究解決醫學防病治病,保障人民健康的一門新興的邊緣科學。生物醫學工程學研究的學科方向主要有:計算機網絡技術和各類大型醫療設備;計算機網絡技術包括:數字化醫學中心,醫學圖象處理及多媒體在醫學中的應用,生物信息的控制及神經網絡生物醫學信号檢測與處理。随着科學技術的發展,各類大型醫療設備在醫院中的應用越來越廣泛,大型醫療設備的操作、維修及管理人員是各大醫院及公司急需的人才。n
教學實踐n
包括金工實習(3~4周)、電子設計(2~3周)、生産實習(3~4周)、畢業設計(12~16周)。n培養目标n本專業培養具備生命科學、電子技術、計算機技術及信息科學有關的基礎理論知識以及醫學與工程技術相結合的科學研究能力,能在生物醫學工程領域、醫學儀器以及其它電子技術、計算機技術、信息産業等部門從事研究、開發、教學及管理的高級工程技術人才。n
培養要求n
本專業學生主要學習生命科學、電子技術、計算機技術和信息科學的基本理論和基本知識,受到電子技術、信号檢測與處理、計算機技術在醫學中的應用的基本訓練,具有生物醫學工程領域中的研究和開發的基本能力。n
主修課程n
模拟電子技術、數字電子技術、人體解剖學、生理學、基礎生物學、生物化學、信号與系統、算法與數據結構、數據庫原理、數字信号處理、EDA技術、數字圖像處理、自動控制原理、醫學成像原理、生物信息學。n
就業方向n
1.掌握電子技術的基本原理及設計方法;n2.掌握信号檢測和信号處理及分析的基本理論;n3.具有生物醫學的基礎知識;n4.具有微處理器和計算機應用能力;n5.具有生物醫學工程研究與開發的初步能力;n6.具有一定人文社會科學基礎知識;n7.了解生物醫學工程的發展動态;n8.掌握文獻檢索、資料查詢的基該方法。
典型院系
東南大學生物科學與醫學工程學院n
東南大學生物科學與醫學工程學院(簡稱:東大生醫學院)的前身是生物科學與醫學工程系,該系由韋钰院士創建于1984年10月,系國内首創。2006年8月,為适應學科發展需要,經學校研究決定,成立生物科學與醫學工程學院。學院的科學研究及學生培養方向瞄準21世紀主導學科——生命科學與電子信息科學,強調這兩個學科的交叉與滲透,綜合應用電子信息科學理論與方法解決生物醫學領域中的科學問題,發展現代生命科學技術。n
主要研究方向:1、測序與生物信息分析;2、生物與醫學納米技術;3、生物醫學材料與器件;4、醫學影像與醫學電子學;5、兒童發展與學習科學;6、醫學信息學及工程。學院在生命科學領域中的研究與應用于國内遙遙領先。排名全國第一;2007年在國家重點學科考核評估中排名第一;2012年,在全國一級學科評估中,繼續排名全國第一;連續多年蟬聯首位。n總共共擁有一個一級學科博士點、七個二級學科博士點,一個生物醫學工程博士後流動站,該站于2005年被評為國家優秀博士後流動站;擁有生物電子學國家重點實驗室、江蘇省生物材料與器件重點實驗室,同時還擁有蘇州市生物醫用材料與技術重點實驗室、蘇州市環境與生物安全重點實驗室、無錫市生物芯片重點實驗室等科研基地。擁有兩個教學實驗中心:醫用電子技術實驗中心(校級創新實驗平台)、生物技術與材料實驗中心。n
生物科學與醫學工程學院已建成一支多學科交叉、以優秀中青年博士為主、擁有多名國家級專家的高水平學術梯隊,現有專職教師60餘人,其中院士1人,國家傑出青年基金獲得者3人,教授20人,副教授20人,博士生導師18人,碩士生導師25人,85%以上的教師具有博士學位。2002年該梯隊被評為江蘇省“青藍工程”省級優秀學科梯隊。2002年,以陸祖宏教授為學術帶頭人的科學研究團隊,得到國家自然科學基金創新研究群體的資助;2005年,該團隊通過國家組織的評估,又得到了三年的滾動資助。自2005年至2010年,共承擔科研項目212項,其中縱向課題175項,包括國家重點基礎研究“973”項目(主持2項,子課題9項),國家高技術863課題22項(經費2968萬元),傑出青年基金2項,國家自然科學基金創新研究群體1項(經費720萬元),國家自然科學基金重點7項,自然科學基金面上項目60餘項,部省級項目50餘項,科研經費到款總額為1.3億元。n
北京大學工學院生物醫學工程系n
北京大學工學院生物醫學工程系成立于2005年。作為新的工學院的組成部分,生醫系從建系之初就緻力于在工程科學的範疇内進行生命科學和醫學的前沿研究,迅速地建立了研究生教育教學體系,并在生物醫學工程研究方面取得了重要的進展。
1. 面向重大疾病的納米醫學;
2.生物材料與再生醫學;
3. 生物力學和生物信息學;
4.分子醫學影像學;
5.微創醫學;
6.神經醫學工程;
7. 移動/遠程醫學與健康信息學。
建系以來,生醫系已具有雄厚的科研實力,先後承擔了國家重點基礎研究發展計劃(973)、國家高技術研究發展計劃(863)、國家自然科學基金、國際合作項目等一大批科研項目,科研總量逐年增長。生醫系已擁有一支朝氣蓬勃的中青年科研隊伍,其中教授4人,副教授4人,特聘研究員6人,全部具有海外留學經曆。他們活躍在生物醫學工程科研與教學的第一線,緊密跟蹤國際學術前沿,開展生物醫學工程高端領域的科研工作。n
注重與國際前沿研究和發展密切結合,開展生物醫學工程相關的人才培養和科學研究。已經建設了若幹研究室和實驗室,正在開展生物功能分子與系統工程、生物界面和功能材料、生物醫學建模與仿真、細胞力學與微納米技術、生物信息學、醫學信号和圖像技術等方面的研究。
南方醫科大學生物醫學工程學科n
建設始于1986年,是國内較早成立生物醫學工程專業的單位。迄今已成為中國生物醫學工程一支重要的學生培養與研究機構,是國内本科生培養規模最大的生物醫學工程學科。形成了“本科-碩士-博士-博士後”完整的人才培養體系。
浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院生物醫學工程學系
生物醫學工程學系,其前身可追溯到1977年在國内率先設立的生物醫學工程與儀器專業,以後相繼建成了中國生物醫學工程學科的第一個碩士學位授予點、第一個博士學位授予點、第一個博士後科研流動站。該系所依托的生物醫學工程一級學科是21世紀生命科學的重要支柱以及引領當今國際未來的前沿學科,旨在利用現代工程技術手段解決生物醫學上的檢測、診斷、治療、管理等問題以及深入探索生命系統的各種運動機理及其規律性。作為國家“211工程”和“985振興計劃”重點建設學科,浙江大學生物醫學工程學科在新一輪的教育部生物醫學工程一級學科整體水平評估中學術聲譽位列全國首位,與此同時,該學科自2002年成為國家重點學科後,2007年又再次被确認為國家重點學科。新近隸屬該系的生物醫學工程專業被列入浙江大學首批特色專業建設項目。n
該系建有《生物傳感技術國家專業實驗室》、《生物醫學工程教育部重點實驗室》、《浙江省心腦血管、神經系統藥物篩選和中藥開發及評價重點實驗室》、衛生部、教育部共同批準設立的《浙江大學生物醫學工程技術評估中心》等研究機構和實驗室。現有專職教師30餘人,其中教授11人,副教授15人,同時聘請了美國哈佛大學N.Y.S. Kiang、加州大學W.J. Freeman等一批國際著名學者任講座教授、名譽教授和客座教授。經過整整三十年的持續發展,已逐步形成了包含本科、碩士、博士、博士後多層次的人才培養體系,練就了一支以中青年教師為主,具有醫學、工學、理學等多學科交叉、基礎紮實的教學和科研隊伍,形成并發展了生物醫學信息、生物傳感技術及醫學儀器、定量與系統生理方法學研究等三大研究方向。



















