生物医学工程基础.ppt

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1、生生物物医医学学工工程程基基础础四四 川川 大大 学学 材材 料料 科科 学学 与与 工工 程程 学学 院院四四川川大大学学生生物物医医学学工工程程研研究究中中心心12/1/20221ElementsofBiomedicalEngineering(BME)CollegeofMaterialsSci.&Eng.,SCUResearchCenterofMBE,SCU12/1/20222Contacttome四川大学四川大学四川大学四川大学 材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院材料科学与工程学院尹光福尹光福Tel.85413003(O)81801050(X)13608045472(

2、M)E-12/1/20223课程主要内容 1 1、绪论、绪论 (尹光福尹光福 教教 授授)2 2、生物医学材料、生物医学材料 (尹光福尹光福 教教 授授)3 3、生物力学、生物力学 (蒋文涛蒋文涛 副教授副教授)4 4、人工器官、人工器官 (苏葆辉苏葆辉 副教授副教授)5 5、生物医学仪器、生物医学仪器 (邹远文邹远文 副教授副教授)6 6、生物医学图像、生物医学图像 (林江莉林江莉 副教授副教授)12/1/202241.1、生物医学工程的定义、生物医学工程的定义1.2、生物医学工程研究内容和基本任务、生物医学工程研究内容和基本任务1.3、生物医学工程的特点、生物医学工程的特点1.4、生物医学

3、工程的发展、生物医学工程的发展第一章第一章 绪论绪论教学内容教学内容12/1/202252.12.1、生物医学材料概论、生物医学材料概论、生物医学材料概论、生物医学材料概论2.22.2、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用2.32.3、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学2.42.4、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学2.52.5、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解、材料在体

4、内的生物降解2.62.6、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学2.72.7、无机生物医学材料、无机生物医学材料、无机生物医学材料、无机生物医学材料2.82.8、金属生物医学材料、金属生物医学材料、金属生物医学材料、金属生物医学材料2.92.9、医用高分子材料、医用高分子材料、医用高分子材料、医用高分子材料2.102.10组织工程材料组织工程材料组织工程材料组织工程材料第二章第二章 生物医学材料生物医学材料教学内容教学内容12/1/20226第一章第一章绪绪论论12/1/20227主要参考书郑昌琼、裴觉民主编，生物医学工程学，四川郑昌琼、裴觉民主

5、编，生物医学工程学，四川大学内部讲义，大学内部讲义，200011俞梦孙、蒋大宗主编，中国生物医学工程的今俞梦孙、蒋大宗主编，中国生物医学工程的今天与明天，天津科技翻译出版社，天与明天，天津科技翻译出版社，199812陈百万主编，生物医学工程学，科学出版社，陈百万主编，生物医学工程学，科学出版社，1997年年12/1/20228边缘交叉科学边缘交叉科学(Interdisciplinary)综综合：合：生物学生物学医学医学工程学工程学理论和方法理论和方法近几十年内建立与发展近几十年内建立与发展12/1/20229什么是生物医学工程学什么是生物医学工程学 还没有一个公认的定义还没有一个公认的定义随科

6、学技术的发展而改变随科学技术的发展而改变随生物医学工程研究领域而拓展随生物医学工程研究领域而拓展若若干干个个生生物物医医学学工工程程学学的的奠奠基基人人和和著著名权威曾有过几个定义名权威曾有过几个定义12/1/202210对生物医学工程对生物医学工程三个有三个有代表性代表性的定义表述的定义表述12/1/202211工程应用学说工程应用学说工程应用学说工程应用学说 三合一学说三合一学说三合一学说三合一学说 生物医学工程生物医学工程生物医学工程生物医学工程结合学说结合学说结合学说结合学说 12/1/202212“三合一学说三合一学说”生物学医学工程学生物医学工程学生物学医学工程学生物医学工程学12

7、/1/202213“工程应用学说工程应用学说”生生物物医医学学工工程程学学是是工工程程学学在在医医学学和和生物学中的应用生物学中的应用12/1/202214“结合学说结合学说”生生物物医医学学工工程程学学是是生生物物学学、医医学学和其它非生物学科的结合和其它非生物学科的结合12/1/202215现代医学的主要任务：现代医学的主要任务：诊断治疗康复预防诊断治疗康复预防12/1/202216(1)、疾病预防中的生物医学工程、疾病预防中的生物医学工程病毒与细菌的隔离病毒与细菌的隔离病毒与细菌的杀灭病毒与细菌的杀灭有毒、有害物质的清除有毒、有害物质的清除12/1/20221712/1/202218含纳

8、米二氧化钛、纳米银的抗菌涂料含纳米二氧化钛、纳米银的抗菌涂料12/1/202219医学图像医学图像超声图像、超声图像、CT、X-光片光片生物信号生物信号心电、脑电心电、脑电.医学检验医学检验核磁共振、内窥检验核磁共振、内窥检验.(2)(2)、医学诊断中的生物医学工程、医学诊断中的生物医学工程12/1/202220X XCTCT放射性核素成像放射性核素成像放射性核素成像放射性核素成像彩色多普勒超声图像彩色多普勒超声图像彩色多普勒超声图像彩色多普勒超声图像心电监视仪心电监视仪心电监视仪心电监视仪彩色彩色彩色彩色B B型超声仪型超声仪型超声仪型超声仪12/1/202221激光手术、激光手术、-刀刀超

9、声碎石超声碎石癌症的放射治疗与化学治疗癌症的放射治疗与化学治疗靶向药物与生物导弹靶向药物与生物导弹器官修复中的组织工程器官修复中的组织工程人工胰血糖测定与胰岛素注射人工胰血糖测定与胰岛素注射(3)(3)、医学治疗中的生物医学工程、医学治疗中的生物医学工程12/1/202222人工生物瓣人工生物瓣全人工心脏全人工心脏全人工心脏全人工心脏膜式人工肺膜式人工肺膜式人工肺膜式人工肺组织工程骨修复组织工程骨修复组织工程骨修复组织工程骨修复胰岛素药泵胰岛素药泵胰岛素药泵胰岛素药泵介入治疗导管介入治疗导管介入治疗导管介入治疗导管12/1/202223畸形矫正畸形矫正人工义肢人工义肢可视义眼可视义眼人工耳膜人

10、工耳膜(4)(4)、医学康复中的生物医学工程、医学康复中的生物医学工程12/1/20222412/1/202225总体概念总体概念都都是是说说的的生生物物学学、医医学学和和工工程程学学相相互互融融合合、依依存存的的关关系系。生生物物医医学学工工程程学学是是综综合合生生物物学学、医医学学和和工工程程学学的的理理论论和和方法而发展起来的边缘学科方法而发展起来的边缘学科12/1/202226一般定义一般定义“应应用用物物理理学学和和工工程程学学的的技技术术来来解解决决生生命命系系统统中中的的问问题题，突突出出强强调调人人类疾病的诊断、治疗和预防类疾病的诊断、治疗和预防”-生生物物医医学学工工程程学学

11、12/1/202227生物生物生物生物医学工程医学工程医学工程医学工程工程学工程学工程学工程学生物学生物学生物学生物学医医医医 学学学学12/1/202228更详细说明：更详细说明：综综合合运运用用现现代代自自然然科科学学和和工工程程技技术术的的原原理理、方方法法，从从工工程程学学的的角角度度，在在多多种种层层次次上上研研究究生生物物体体，特特别别是是人人体体的的结结构构、功功能能和和其其它它生生命命现现象象，揭揭示示和和论论证证生生命命运运动动的的规规律律，深深化化对对生生命命系系统统的的认认识识，提提供供防防病病、治治病病、卫卫生生保保健健、康康复复、安安全全防防护护的的新新理理论论和和新

12、新方方法法，设设计计和和研研制制用用于于防防病病、治治病病等等的的新新材材料料、人工器官、装置与系统的新兴交叉学科人工器官、装置与系统的新兴交叉学科12/1/202229生物医学工程的目标生物医学工程的目标几乎所有工程学和物理学都可与生几乎所有工程学和物理学都可与生物医学相互结合物医学相互结合 探索人类正常生理学探索人类正常生理学 表征组织与器官的病变机理表征组织与器官的病变机理 给出研究和技术开发的最佳手段给出研究和技术开发的最佳手段 提供治疗与预防的有效方法提供治疗与预防的有效方法12/1/2022301.2 1.2 生物医学工程：生物医学工程：研究内容和基本任务研究内容和基本任务12/1

13、/202231基本任务基本任务 生生生生物物物物医医医医学学学学工工工工程程程程学学学学的的的的基基基基本本本本任任任任务务务务是是是是运运运运用用用用工工工工程程程程技技技技术术术术手手手手段段段段，研研研研究究究究和和和和解解解解决决决决生生生生物物物物学学学学和和和和医医医医学中的有关问题学中的有关问题学中的有关问题学中的有关问题12/1/202232研究方法研究方法生生物物医医学学工工程程学学以以应应用用基基础础性性研研究究为为主主，研研究究的的对对象象是是人人体体(一一个个多多层层次次的的庞庞大大系系统统)，所所涉涉及及的的领领域域十分广泛，并在不断的扩展之中十分广泛，并在不断的扩展

14、之中12/1/202233从从微微观观层层次次、组组织织器器官官层层次次和和整整体体层层次次：(1)、研研究究探探索索人人类类正正常常生生理理学学；(2)(2)、表表征征组组织织与与器器官官的的病病变变机机理理；(3)(3)、给给出出研研究究和和技技术术开开发发的的最最佳佳手手段段；(4)(4)、提提供供治治疗疗与与预预防的有效方法防的有效方法研究内容研究内容12/1/202234目前涉及较多的学科目前涉及较多的学科医医学学、生生物物学学、物物理理学学、化化学学、力力学学、材材料料学学、制制造造学学、电电子子学学、计算机科学等计算机科学等12/1/202235主要研究领域主要研究领域 生物力学

15、生物力学 生物材料学生物材料学 人工器官人工器官 生物系统建模与仿真生物系统建模与仿真 生物医学信号与传感器生物医学信号与传感器 生物医学信息处理生物医学信息处理 医学图像技术医学图像技术 物理因子在治疗中应用及生物学效应物理因子在治疗中应用及生物学效应12/1/202236各各研研究究领领域域既既相相互互独独立立，又又相相互互交交叉叉，相相互互支撑支撑12/1/2022371.31.3 生物医学工程的特点生物医学工程的特点12/1/202238新兴、综合、交新兴、综合、交叉与边缘科学叉与边缘科学12/1/202239A、迅速发展的新兴学科迅速发展的新兴学科生生物物医医学学工工程程是是在在近近

16、几几十十年年才才从从医医学学中中分分离离而而形形成成一一门门独独立立学学科科。当当代代高高新新科科技技的的飞飞速速发发展展，为为它它提提供基础供基础12/1/202240B B、大跨度、多学科的综合性应用学科大跨度、多学科的综合性应用学科医医学学、生生物物学学、物物理理学学、化化学学、力力学学、材材料料学学、制制造造学学、电电子子学学、计计算算机机科科学学等等学学科科的的有有机机结结合合，甚甚至至涉涉及及社社会会、伦理、道德、法律等伦理、道德、法律等非生命科学到生命科学非生命科学到生命科学自然科学到人文科学自然科学到人文科学12/1/202241C C、生物医学工程是医学和生生物医学工程是医学

17、和生物学发展的重要动力物学发展的重要动力一方面生物医学工程为医学、生物学提一方面生物医学工程为医学、生物学提供技术与装备供技术与装备另一方面又为医学和生物学的发展开辟另一方面又为医学和生物学的发展开辟新路新路带来生物学与医学的变革带来生物学与医学的变革12/1/202242D D、生物医学工程是社会效益生物医学工程是社会效益与经济效益的综合与经济效益的综合医医学学重重于于社社会会效效益益，工工程程重重于于经经济济效效益益，生生物物医医学学工工程程是是医医学学与与工工程程学学的的结结合合，则则是是社社会会效效益益与与经经济效益必然的结合济效益必然的结合12/1/202243坚持坚持“以人为本以人

18、为本”的宗旨的宗旨反对反对“利益至上利益至上”的倾向的倾向必必须须在在保保证证功功能能性性的的同同时时，保保证证不不对对宿宿主主造造成成任任何何显显著著的的危危害害(无无论论是是长长期期的的还还是是短短期期的的)12/1/202244医学从业者的规范医学从业者的规范生物医学工程从业者的道德规范生物医学工程从业者的道德规范HippocraticOath(希波克拉底誓言希波克拉底誓言)12/1/202245Hippocratic，西西方方医医学学之之父父、人人类类医医学学史史上上最最伟伟大大的的人人物物、古古希希腊腊医医学学黄黄金金时时代代的的缔缔造造者者2400多多年年前前的的誓誓言言时时至至今

19、今日日仍仍然然影影响响着着西西方方医医学学界界；作作为为职职业业道道德德的的圣圣典典，它它的的规规范范作作用用又又远远远远超超出出医医学学界界，成成为为适适合合一一切切人人类类社社会组织抑制人性之恶的道德规范会组织抑制人性之恶的道德规范12/1/202246HippocraticOathI swear by Apollo the physician,byAesculapius,Hygeia,and Panacea,and Itake to witness all the gods,all thegoddesses,tokeepaccordingtomyabilityandmyjudgement

20、thefollowingoath.12/1/202247HippocraticOathToconsiderdeartomeasmyparentshimwhotaughtmethisart,toliveincommonwithhim,andifnecessarytosharemygoodswithhim,tolookuponhimchildrenasmyownbrothers,toteachthemthisartiftheysodesirewithoutfeeorwritten promise,to impartto my sons andthesons of the master who ta

21、ught me and thediscipleswhohaveenrolledthemselvesandhaveagreedtotherulesoftheprofession,buttothesealone,thepreceptsandtheinstruction.12/1/202248HippocraticOath I Iwillwillprescribeprescriberegimenregimenforforthethegoodgoodofofmymypatientspatientsaccordingaccordingtotomymyabilityabilityandandmymyjud

22、gementjudgementandandneverneverdodoharmharm toto anyone.anyone.ToTo pleaseplease nono oneone willwill I I prescribeprescribe a adeadlydeadlydrug,drug,nornorgivegiveadviceadvicewhichwhichmaymaycausecausehishisdeath.death.NorNorwillwillI Igivegivea awomanwomana apessarypessarytotoprocureprocureabortio

23、n.abortion.ButButI Iwillwillpreservepreservethethepuritypurityofofmymylifelifeandandmymyart.art.I Iwillwill notnot cutcut forfor stone,stone,eveneven forfor patientspatients inin whomwhom thethediseasedisease isis manifest.manifest.I I willwill leaveleave thisthis operationoperation toto bebeperform

24、edperformed byby practitionerspractitioners(specialist(specialist inin thisthis art).art).InIneveryeveryhousehousewherewhereI IcomecomeI Iwillwillenterenteronlyonlyforforthethegoodgoodofofmymypatients,patients,keepingkeepingmyselfmyselffarfarfromfromallallintentionalintentionalill-doingill-doing and

25、and allall seduction.seduction.AllAll thatthat maymay comecome toto mymyknowledgeknowledgeininthetheexerciseexerciseofofmymyprofessionprofessionororinindailydailycommercecommerce withwith men,men,whichwhich oughtought notnot toto bebe spreadspreadabroad,Iwillkeepsecretandwillneverrevealit.abroad,Iwi

26、llkeepsecretandwillneverrevealit.12/1/202249HippocraticOathIfIkeepthisoathfaithfully,mayIenjoymylifeandpracticemyart,respectedbyallmenandinalltimes,butifIswervefromitorviolateit,maythereversebemylot.12/1/202250仰仰仰仰赖赖赖赖医医医医神神神神阿阿阿阿波波波波罗罗罗罗，埃埃埃埃斯斯斯斯克克克克列列列列彼彼彼彼斯斯斯斯及及及及天天天天地地地地诸诸诸诸神神神神为为为为证证证证，鄙鄙鄙鄙人敬谨宣

27、誓愿以自身能力及判断力所及，遵守此约人敬谨宣誓愿以自身能力及判断力所及，遵守此约人敬谨宣誓愿以自身能力及判断力所及，遵守此约人敬谨宣誓愿以自身能力及判断力所及，遵守此约凡授我艺者敬之如父母，作为终身同业伴侣凡授我艺者敬之如父母，作为终身同业伴侣凡授我艺者敬之如父母，作为终身同业伴侣凡授我艺者敬之如父母，作为终身同业伴侣我我我我愿愿愿愿尽尽尽尽余余余余之之之之能能能能力力力力及及及及判判判判断断断断力力力力所所所所及及及及，遵遵遵遵守守守守为为为为病病病病家家家家谋谋谋谋利利利利益益益益之之之之信信信信条条条条，并并并并检检检检束束束束一一一一切切切切堕堕堕堕落落落落及及及及害害害害人人人人行行

28、行行为为为为，我我我我不不不不得得得得将将将将危危危危害害害害药药药药品品品品给给给给与与与与他他他他人人人人，并并并并不不不不作作作作该该该该项项项项之之之之指指指指导导导导。我我我我愿愿愿愿以以以以此此此此纯纯纯纯洁洁洁洁与与与与神神神神圣之精神，终身执行我职务圣之精神，终身执行我职务圣之精神，终身执行我职务圣之精神，终身执行我职务无无无无论论论论至至至至于于于于何何何何处处处处，遇遇遇遇男男男男遇遇遇遇女女女女，贵贵贵贵人人人人及及及及奴奴奴奴婢婢婢婢，我我我我之之之之唯唯唯唯一一一一目目目目的的的的，为为为为病病病病家家家家谋谋谋谋幸幸幸幸福福福福并并并并检检检检点点点点吾吾吾吾身身身

29、身，不不不不作作作作各各各各种种种种害害害害人人人人及及及及恶恶恶恶劣劣劣劣行行行行为为为为。凡凡凡凡我我我我所所所所见见见见所所所所闻闻闻闻，我我我我认认认认为为为为应应应应守守守守秘秘秘秘密密密密者者者者，我我我我愿愿愿愿保保保保守守守守秘密秘密秘密秘密倘倘倘倘使使使使我我我我严严严严守守守守上上上上述述述述誓誓誓誓言言言言时时时时，请请请请求求求求神神神神让让让让我我我我生生生生命命命命与与与与医医医医术术术术能能能能得得得得无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之无上光荣，我苟违誓，天地鬼神实共殛之希波克拉底誓言希波克

30、拉底誓言HippocraticOath12/1/202251职业守则与道德规范职业守则与道德规范对知识传授者保持感恩之心对知识传授者保持感恩之心为服务对象谋利益，做自己有能力做的事为服务对象谋利益，做自己有能力做的事绝不利用职业便利做缺德乃至违法的事情绝不利用职业便利做缺德乃至违法的事情严格保守秘密，尊重个人隐私严格保守秘密，尊重个人隐私12/1/2022521.41.4 生物医学工程的发展生物医学工程的发展12/1/2022531.4.11.4.11.4.11.4.1 生物医学工程发展历史生物医学工程发展历史生物医学工程发展历史生物医学工程发展历史12/1/202254科科学学技技术术手手段

31、段应应用用于于生生物物医医学学领域已有很长的历史领域已有很长的历史但但是是生生物物医医学学工工程程形形成成一一门门独独立学科却是近几十年的事立学科却是近几十年的事12/1/202255二十世纪五十年代二十世纪五十年代随随着着材材料料学学、电电子子学学、计计算算机机科科学学、信信息息科科学学的的飞飞速速发发展展，这这些些科科技技愈愈来来愈愈广广泛地应用到生物医学领域中来泛地应用到生物医学领域中来同同时时，迅迅速速发发展展的的生生物物医医学学也也向向工工程程技技术提出了愈来愈多、愈来愈高的要求术提出了愈来愈多、愈来愈高的要求12/1/202256形成独立学科形成独立学科逐逐渐渐的的，生生物物医医学

32、学工工程程的的内内容容变变得得不再是生物医学的附属品不再是生物医学的附属品生生物物医医学学工工程程学学又又是是现现代代医医学学和和生生物学发展的基础和重要条件物学发展的基础和重要条件12/1/2022571.4.21.4.21.4.21.4.2 生物医学工程发展现状生物医学工程发展现状生物医学工程发展现状生物医学工程发展现状12/1/202258当当前前，生生物物医医学学工工程程学学已已发发展展到到一一个个相相当当高高的的水水平平，在在医医学学的的几几乎乎所所有有领领域域已已经经发发挥挥、将将会会发发挥挥巨巨大的作用大的作用12/1/202259生生物物力力学学在在人人体体生生理理系系统统建建

33、模模与仿真中的巨大作用与仿真中的巨大作用细细胞胞力力学学、运运动动力力学学、血血流流动动力学、呼吸力学力学、呼吸力学12/1/202260生生物物医医学学材材料料在在人人体体组组织织与与器器官修复官修复(替代替代)中的巨大作用中的巨大作用硬硬组组织织修修复复与与替替代代、软软组组织织修修复复与与替替代代、血血管管替替代代、人人造造皮皮肤肤、各类人工器官各类人工器官12/1/202261人人工工器器官官在在人人体体生生理理功功能能恢恢复复中的巨大作用中的巨大作用人人工工心心脏脏、人人工工心心脏脏瓣瓣膜膜、人人工肺、人工肾、人工胰工肺、人工肾、人工胰12/1/202262生生物物医医学学电电子子学

34、学在在生生物物医医学学工工程中的巨大作用程中的巨大作用生生物物医医学学信信号号检检测测、处处理理与与识识别别是是是是医医学学图图象象处处理理的的基基础础，与与生生物物材材料料、生生物物力力学学、人人工工器器官官、生生物医学仪器等关系密切物医学仪器等关系密切12/1/202263生生物物医医学学图图像像技技术术在在临临床床诊诊断断中的巨大作用中的巨大作用X光光片片、CT图图像像、B型型超超声声波波图像、核磁共振图像、核磁共振12/1/202264生生物物医医学学仪仪器器对对提提高高医医学学整整体体水平的巨大作用水平的巨大作用生生理理功功能能分分析析、放放射射治治疗疗、超超声声碎碎石石、刀刀、细细

35、胞胞刀刀、康康复复辅辅助助系系统统12/1/202265 1.4.3.生物医学工程产业发展生物医学工程产业发展12/1/202266 近近2020年年，生生物物医医学学工工程程制制品品飞飞速速发发展展并并形形成成规规模模性性产产业业，将将成成为为2121世世纪纪国国际际经经济济的的主主要要支支柱柱产业之一产业之一12/1/202267 社社会会需需求求量量大大，产产品品技技术术含含量量和产品附加值高和产品附加值高 美美国国目目前前已已有有11001100万万人人体体内内植植入入有有一一个个人人工工器器官官，200200万万人人体体内内有有2 2个或个或2 2个以上人工器官个以上人工器官12/1

36、/2022681995年年世世界界生生物物医医学学工工程程产产业业产产值值约约1200亿亿美美元元，目目前前超超过过3000亿亿美美元元，年年增增长长率率持持续保持在续保持在152012/1/202269美美国国、日日本本、西西欧欧等等发发达达国国家家都都把把生生物物医医学学工工程程列列入入高高技技术术发发展展的前沿的前沿12/1/202270 我我国国有有1313亿亿人人口口，医医疗疗保保健健基基数数大大，生生物物医医学学材材料料和和人人工工器器官官的的需求量大需求量大 肢体不自由患者约肢体不自由患者约15001500万万 每年骨缺损和骨损伤约每年骨缺损和骨损伤约300300万万 牙缺损牙缺

37、损(缺失缺失)患者占总人口患者占总人口1/31/3 大量血液病患者需人工肾大量血液病患者需人工肾 大量糖尿病患者需人工胰大量糖尿病患者需人工胰12/1/202271 我我国国生生物物医医学学工工程程产产业业基基础础薄薄弱弱，绝绝大大部部分分依依靠靠进进口口，目目前前巨巨大大的的社社会会需需求求与与薄薄弱弱的的研研究究开开发发及及产产业基础形成尖锐的矛盾业基础形成尖锐的矛盾12/1/202272 19991999年年，国国家家制制订订“中中国国生物医学工程产业发展纲要生物医学工程产业发展纲要”12/1/202273“培培育育生生物物医医学学工工程程产产业业，使使之之保保持持1520的的增增长长率

38、率，到到2005年年工工业业总总产产值值达达到到400500亿亿元元，2010年达年达1000亿亿元的发展目标元的发展目标”12/1/202274第二章第二章生物医学材料生物医学材料12/1/2022751 1郑郑郑郑昌昌昌昌琼琼琼琼、裴裴裴裴觉觉觉觉民民民民主主主主编编编编，生生生生物物物物医医医医学学学学工工工工程程程程学学学学，四四四四川川川川大大大大学学学学内内内内部部部部讲讲讲讲义义义义，20002000200020002 2 2 2 吴吴吴吴增增增增树树树树、李李李李国国国国光光光光、王王王王定定定定国国国国，生生生生物物物物材材材材料料料料毒毒毒毒理理理理学学学学及及及及应应应应

39、用用用用，成成成成都都都都科技大学出版社，科技大学出版社，科技大学出版社，科技大学出版社，19881988198819883 3 3 3 李玉宝主编，李玉宝主编，李玉宝主编，李玉宝主编，生物医学材料生物医学材料生物医学材料生物医学材料，化学工业出版社，化学工业出版社，化学工业出版社，化学工业出版社，20032003200320034 4 4 4 李玉宝主编，李玉宝主编，李玉宝主编，李玉宝主编，纳米生物医药材料纳米生物医药材料纳米生物医药材料纳米生物医药材料，化学工业出版社，化学工业出版社，化学工业出版社，化学工业出版社，20042004200420045 5 5 5 BuddyBuddy D.

40、Ratner,D.Ratner,AllanAllan S.Hoffman,S.Hoffman,FrederickFrederick J.J.Schoen,Schoen,JackE.Lemons,JackE.Lemons,Biomaterials ScienceBiomaterials Science,AcademicPress,1996,AcademicPress,1996主要参考书籍主要参考书籍12/1/2022762.12.1、生物医学材料概论、生物医学材料概论、生物医学材料概论、生物医学材料概论2.22.2、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、

41、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用、生物材料表面与血液及组织成分的相互作用2.32.3、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学、金属材料的毒理学2.42.4、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学、陶瓷材料的毒理学2.52.5、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解、材料在体内的生物降解2.62.6、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学、生物医学材料的免疫学2.72.7、无机生物医学材料、无机生物医学材料、无机生物医学材料、无机生物医学材料2.82.8、金属生物医学材料、金属生物医学材料、金属生物医学材料、金

42、属生物医学材料2.92.9、医用高分子材料、医用高分子材料、医用高分子材料、医用高分子材料2.102.10组织工程材料组织工程材料组织工程材料组织工程材料第二章教学内容第二章教学内容12/1/2022772.1 2.1 2.1 2.1 生物医学材料概论生物医学材料概论生物医学材料概论生物医学材料概论12/1/2022782.1 2.1 生物医学材料概论生物医学材料概论生物医学材料生物医学材料(BiomedicalMaterials)生物医学工程的重要分支生物医学工程的重要分支 生物学、医学、材料学的交叉学科生物学、医学、材料学的交叉学科 生物医学工程的物质基础生物医学工程的物质基础12/1/2

43、022792.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义12/1/2022802.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义生物材料生物材料(Biomaterial)生物医学材料生物医学材料(BiomedicalMaterial)其定义随科学技术的发展而演变其定义随科学技术的发展而演变12/1/202281临床中常用的生物医学材料临床中常用的生物医学材料12/1/202282磷酸钙生物陶瓷制品磷酸钙生物陶瓷制品12/1/202283生物材料生物材料

44、(Biomaterials)“植植入入活活体体内内或或与与活活体体结结合合而而设设计计的的与与活活体体系系统统不不起起药药物物反反应应的的惰惰性性物物质质”1960s，ClemsonUniv.,USA特征特征：人造、非生命、医用、生物相容人造、非生命、医用、生物相容2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义12/1/202284无药物反应生物材料与药物的区别无药物反应生物材料与药物的区别惰惰 性化学稳定、生物稳定性化学稳定、生物稳定 随随着着生生物物材材料料的的发发展展，该该定定义义已已明明显显不不适应生物材料的功能与范畴的飞速发展适应生物材料的功能与范畴

45、的飞速发展 载药生物材料、生物活性材料载药生物材料、生物活性材料2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义12/1/202285载药生物材料载药生物材料(药物缓释材料药物缓释材料)在在材材料料(最最常常见见的的是是修修复复材材料料)中中复复合合治治疗疗药药物物，植植入入人人体体后后缓缓慢慢释放，进行辅助治疗释放，进行辅助治疗2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义12/1/202286生物活性材料生物活性材料(Bio-activeMaterial)植植入入后后，按按照照预预先先设设计计进进行行生生物物降降解解或或与与

46、生生物物系系统统发发生生一一定定作作用用，促使生理功能的恢复促使生理功能的恢复如：如：BMP/TCP骨修复材料骨修复材料(特征：可降解、可诱导成骨特征：可降解、可诱导成骨)2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义12/1/202287“生生物物医医学学材材料料是是用用于于取取代代、修修复活体组织的人造或天然的材料复活体组织的人造或天然的材料”1980s不限制：人造不限制：人造/天然，体内天然，体内/体外，体外，活性活性/惰性，长期惰性，长期/短期短期范范围：医用、生物相容围：医用、生物相容2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物

47、医学材料的定义12/1/202288除除医医学学中中使使用用的的生生物物材材料料外外，还还有有大大量量应应用用于于生生物物学学领领域域的的材材料料，如如细细胞胞培培养养、蛋蛋白白质质处处理理等等，目目前前也将其划入生物材料的范畴也将其划入生物材料的范畴2.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义12/1/2022892.1.1 2.1.1 生物材料和生物医学材料的定义生物材料和生物医学材料的定义BiomaterialsBiologicalMaterialsBiomedicalMaterials 特指医用材料特指医用材料 其它生物学应用材料其它生物学应用材料1

48、2/1/202290生物医学材料的生物医学材料的应用特征应用特征：生生物物医医学学材材料料很很少少单单独独使使用用，通通常常是是结结合合在在医医学学装装置置中中替替代代发发生生病病变变或或失失去功能的生命体器官去功能的生命体器官2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展、生物医学材料应用的发展12/1/202291最早的应用可追溯到公元前最早的应用可追溯到公元前3500年年棉花纤维、马鬃缝合伤口棉花纤维、马鬃缝合伤口古埃及，古埃及，BC.3500木片修补颅骨缺损木片修补颅骨缺损墨西哥印地安人墨西哥印地安人2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发

49、展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展、生物医学材料应用的发展12/1/2022922.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展、生物医学材料应用的发展木质及石质的假牙、假鼻、假耳木质及石质的假牙、假鼻、假耳中国、埃及，中国、埃及，BC.2500黄金修补牙缺损黄金修补牙缺损中国、埃及、罗马，中国、埃及、罗马，BC.200012/1/202293据文献记载据文献记载1588年，黄金板修复颚骨年，黄金板修复颚骨1775年，金属内固定骨折年，金属内固定骨折1809年，黄金种植牙年，黄金种植牙1851年，天然硫化橡胶制作人工牙托及颚骨年，天

50、然硫化橡胶制作人工牙托及颚骨2.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展、生物医学材料应用的发展12/1/2022942.1.2 2.1.2 生物医学材料的发展生物医学材料的发展 A A、生物医学材料应用的发展、生物医学材料应用的发展进进入入20世世纪纪，高高分分子子材材料料的的应应用用带带来来了了生物医学材料的巨大发展生物医学材料的巨大发展1937年，年，PMMA用于牙科用于牙科1940s，维尼龙用于血管修复，维尼龙用于血管修复1958年，涤纶用于动脉修复年，涤纶用于动脉修复1960s，PMMA、UHMPE全髋关节全髋关节12/1/202295