第1讲生物医学工程发展历史
(古希腊)西方医学之父:希波克拉底 (Hippocrates,B.C.460-377)
给医学注入科学精神:疾病是体内失平衡引起的,病症 是身体对抗疾病的反应,身体自身有自我康复的能力 ,医师的主要任务是帮助身体的自然力量恢复平衡。
盖伦 (Galenus,129-216 AD, Pergamon)
•德国物理学家布希(Busch,1926)----电子显微镜。 •1927---Drinker发明了呼吸机
•1939---有人创建了心肺搭桥; •1940---心导管血管造影; •1947---生物无线电遥测技术(心、脑电);
CT:由英国物理学家hounsfield
在1971年研制成功,先用于颅 脑疾病诊断,后于1976年又扩 大到全身检查。CT是用X线束 对人体的某一部分按一定厚度 的层面进行扫描,当X线射向人 体组织时,部分射线被组织吸 收,部分射线穿过人体被检测 器接收,产生信号。经计算机 处理产生解剖图像。
医疗保健体系的支柱 ——生物医学工程(BME)
生物医学工程学概论
刘常春 教授
我为什么要学BME?
• 好的健康保障体系 • 美国的MD制度 • 交叉学科、创新思维
迎接人类第三次生物革命
Envisions "Third Revolution" in Life Sciences
—美国麻省理工学院院长(MIT President Susan Hockfield)
达芬奇等画家把盖仑用文字描述的人体画成实物图像, 勾画出了人体的心脏、肺、大脑和肌肉的结构
维萨里是近代人 体解剖学创始人。
运用伽利略的运动和 力学定律,求解了血 液循环问题,测出了流 经动脉的血流量,用于 诊断心脏功能。
约翰·汤姆逊(Thomson,Joseph John。1856年(丙辰年)—— 1940年(庚辰年)),著名的英 国物理学家,以其对电子和同位 素的实验著称。他是第三任卡文迪许 实险室主任。一幅他正在研究阴极射 线管的肖像挂在实验室的麦克斯韦讲 演厅里。看上去,他不善于具体操作 ,但对仪器工作原理的理解却是非常 敏捷的。他发现了电子,并且获得了 诺贝尔物理学奖。
放射性诊断
工欲善其事,必先利其器
现代医疗保健体系与生物医学工程相辅相成发展
现代无创呼吸机
现代有创呼吸机
与电子胃镜类似,是一种带 有微型摄像头的器械,腹腔 镜手术就是利用腹腔镜及其 相关器械进行的手术:使用 冷光源提供照明,将腹腔镜 头(直径为3~10mm)插入 腹腔内,运用数字摄像技术 与使腹腔镜镜头拍摄到的图 像通过光导纤维传导至后级 信号处理系统,并且实时显 示在专用监视器上。然后医 生通过监视器屏幕上所显示 患者器官不同角度的图像, 对病人的病情进行分析判断, 并且运用特殊的腹腔镜器械 进行手术。
根据希氏文集、柏拉图和亚里士多德等人的思想,创立了医学综合体系 ,罗马历史上最伟大医师
实践研究与科学逻辑相结合,解剖与生理,细致观察与医疗实 践 。 撰写了“盖仑制剂”、《论解剖规程》等300部著作
他写的人体解剖学是根据对动物的研究结果画出的人体器官, 有蒙人的成分,他反对对人体解剖、傲慢、喜欢吹嘘,但由于他 当时主宰了医学界,又得到罗马天主教的支持, 他实际上也阻碍了医学的求真探索。
PET:正电子发射计算机断层
显像。将放射性核素注入人体 该核素在人体内衰变放出正电子 与人体内的负电子相遇湮灭转化为
一对 光子,该光子被探测器探
测到,经计算机处理后产生清晰 的生理功能、代谢图像。
PET-CT:是上述二者的有机
一体化组合,产生二者结果的图 像融合,图像可提供人体的解剖 结构、生理生化功能信息。
16世纪(文艺复兴时期)开始了对疾病的
测量时代(从经验或定性到定量)
• 加里略(1592)温度计、脉搏计 • 胡克(hooke,1666)显微镜(cell) • 列文虎克(leeuwenhock,1676)发现细菌
• 荷兰生理学家艾因托分 (Einthovn,1894)---心电描记仪
• 德国物理学家伦琴(Roentgen,1895)---X线,开创了人类第一张医学影像。
沃森 克里克一对最佳搭档,沃森熟悉噬菌体方面的实验,他的博士论文即与此有关,而克里克则精通 数学、物理学这些被沃森视之为有点难度的学科,他俩的合作是生物学与物理学互补的最佳典范。
• 在生命科学方面,人们看到的将是生命科学与物理学和工程学融合所 带来的第三次生物革命。
• 在生命科学和工程学间,这种合作表面看更像是工程师在为生物学家 和医学家提供服务,然而正是它们的合作才孕育了生命科学再次革命 的来临。
• 巫医利用巫术进行诊治(精神、心理) • 治病方式:植物或动物 • 治病术士或巫师们观察疾病的性质,凭经
验形成了原始医学(草药医生、接骨者、 手术者、接生婆等)
• 原始医学: 经验医学 ( 经验的、定性 的)
病痛是随着原罪来到人间的。健康是上帝带给世俗最好的礼物,而上帝通过 瘟疫将苦难施加于有罪之人,上帝的臣民需虔诚地接收所有的痛苦。在瘟疫 或疾病发生的时候,人们往往聚集起来进行集体修炼,以鞭打自己或相互鞭 打来赎罪。
SUsan表示,两门学科紧密的关系现在已经演变进化成了强有力的、富有成效的新生体,它们逐渐形成
平等的关系,并出现两者走向融合的迹象。
在未来,合作双方各自将从融合中获益匪浅
• 生命科学与物理学和工程学融合—生物医学工程领域
医疗保健体系的形成过程
• 远古时期人们对疾病的认识与诊治:神灵 的惩罚(礼拜、祷告)
伦琴,1845年(乙巳年)3月27日-1923年(癸亥 年)2月10日),德国物理学家,1895年(乙未年 )1月5日,他发现伦琴射线(X射线,俗称X光) 。他因发现X光,于1901年获诺贝尔物理学奖,是 世界上第一位获这特殊荣耀的人。这种光有非常 强的穿透力,伦琴就根据《圣经》希伯来书,取 希腊文“基督”的第一个字母X为名,称为X光, 即基督之光。
谈生命科学和工程学的融合
生命科学与物理学和工程学融合 所带来的第三次生物革命
• 沃森和克里克于1953年发现的脱氧核糖核酸(DNA)结构为生命科学 • 的两次革命奠定了基石。
这两次革命分别是分子生物学和基因组学 前者揭示了编码在DNA内的信息是如何通过核糖核酸(RNA)解译给完成生命功能的蛋白质的,后者 帮助人们揭示了基因组所携带的信息。