章 生物醫(yī)學(xué)工程簡(jiǎn)介 1

1.1什么是生物醫(yī)學(xué)工程？ 1

1.2為什么要開(kāi)設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程概論課程？ 3

1.3國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展概況 8

1.4國(guó)內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀 9

1.5 我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 10

1.6生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域主要研究方向 14

1.6.1醫(yī)學(xué)影像 14

1.6.2 生物材料及其制品 18

1.6.3 組織工程 20

1.6.4 生物力學(xué) 23

1.6.5 生理信號(hào)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)數(shù)字化機(jī)體(個(gè)體化)功能狀態(tài)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 24

1.7 生物醫(yī)學(xué)工程未來(lái)的主要發(fā)展領(lǐng)域 26

1.7.1 生物阻抗成像 27

1.7.2 激光生物醫(yī)學(xué) 30

1.7.3 生物傳感器 32

1.7.4 微電機(jī)系統(tǒng)-微米、納米技術(shù) 36

1.7.5 介入診療技術(shù) 39

1.7.6 醫(yī)用機(jī)器人技術(shù) 41

1.7.7 醫(yī)學(xué)人工智能技術(shù) 47

1.8 本章小結(jié) 55

思考題 55

參考文獻(xiàn) 56

第二章 生物信息學(xué)概論 58

2.1 生物信息學(xué)的定義 58

2.2 生物信息學(xué)的發(fā)展歷程 61

2.3 中國(guó)生物信息學(xué)發(fā)展的歷程 67

2.4 生物信息學(xué)的研究?jī)?nèi)容及一般研究方法 70

2.5 如何成為生物信息學(xué)家？ 73

2.6 生物信息學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀、前景和挑戰(zhàn) 76

思考題 80

參考文獻(xiàn) 81

第三章 生物醫(yī)學(xué)傳感器 84

3.1 簡(jiǎn)介 84

3.1.1 傳感器分類 85

3.1.2 傳感器的封裝 86

3.1.3 傳感器特性 86

3.2 生物電位測(cè)量 96

3.2.1 電解質(zhì)/金屬電極界面 97

3.2.2 心電電極 98

3.2.3 肌電電極 99

3.2.4 腦電電極 99

3.2.5 微電極 100

3.3 物理指標(biāo)測(cè)量 101

3.3.1 位移傳感器 101

3.3.2 氣流傳感器 109

3.3.3 溫度檢測(cè) 109

3.4 血液氣體傳感器 113

3.4.1 氧氣測(cè)量 113

3.4.2 pH電極 117

3.4.3 二氧化碳傳感器 118

3.5 生物傳感器 118

3.5.1 電化學(xué)葡萄糖傳感器 119

3.5.2 電化學(xué)乳酸傳感器 122

3.6 光學(xué)傳感器 122

3.6.1 光纖 122

3.6.2 光纖pO2傳感器 123

3.6.3 光纖pH傳感器 124

3.6.4 光纖pCO2傳感器 125

3.6.5光纖壓力傳感器 125

3.6.6光纖溫度傳感器 126

3.6.7光纖免疫熒光傳感器 126

3.7 本章小結(jié) 127

思考題： 127

參考文獻(xiàn)： 128

第四章 面向系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)的下一代測(cè)量技術(shù) 129

4.1背景 129

4.2系統(tǒng)生物學(xué)與系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué) 129

4.3下一代測(cè)量技術(shù) 129

4.4 組學(xué)分析技術(shù) 129

4.5 展望 129

第五章 生物大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與深度學(xué)習(xí) 130

5.1生物統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ) 130

5.2傳統(tǒng)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)及其應(yīng)用 131

5.2.1生物統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算和表征及其應(yīng)用 131

5.2.2生物數(shù)據(jù)的中常見(jiàn)的幾種分布及其應(yīng)用 132

5.2.3生物數(shù)據(jù)的分組和比較及其應(yīng)用 136

5.2.4針對(duì)生物數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗(yàn)及其應(yīng)用 136

5.2.5 假設(shè)檢驗(yàn) 136

5.3生物大數(shù)據(jù)與概率統(tǒng)計(jì)模型 138

5.3.1 Hidden Markov Model (HMM)及其應(yīng)用 139

5.3.2 進(jìn)化樹(shù)的概率模型 142

5.3.3 Motif finding中的概率模型 145

5.3.4 基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析 147

5.3.5 基因網(wǎng)絡(luò)推斷與分析 148

5.3.6 Dimension reduction及其應(yīng)用 149

5.4 面向生物大數(shù)據(jù)挖掘的深度學(xué)習(xí) 151

5.4.1 深度學(xué)習(xí)方法的類型 152

5.4.2 深度學(xué)習(xí) 153

5.4.3 深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于生物大數(shù)據(jù)分析 155

5.5本章小結(jié) 157

思考題 157

參考文獻(xiàn) 159

第六章 生物材料與組織工程 161

6.1基本概念 161

6.1.1生物材料及其衍生醫(yī)療器械產(chǎn)品 161

6.1.2組織工程的出現(xiàn)及其發(fā)展 164

6.2 典型生物材料產(chǎn)品 165

6.2.1 心血管類 165

6.2.2 骨科及外科 167

6.2.3 齒科 170

6.2.4 眼科 171

6.2.5 其他 171

6.3 如何研發(fā)生物材料產(chǎn)品 172

6.3.1從實(shí)驗(yàn)室到臨床應(yīng)用的路徑 172

6.3.2生物材料產(chǎn)品的倫理學(xué)問(wèn)題 174

6.4 新型生物材料及相關(guān)技術(shù) 174

6.4.1 3D生物打印 174

6.4.2 介入治療與生物材料 175

6.4.3 組織工程與再生醫(yī)學(xué) 175

思考題 177

參考文獻(xiàn) 177

第七章 醫(yī)學(xué)超聲與超聲斷層成像 178

7.1醫(yī)學(xué)超聲成像 178

7.1.1醫(yī)學(xué)超聲簡(jiǎn)介 178

7.1.2現(xiàn)代超聲成像技術(shù) 179

7.2 超聲斷層成像現(xiàn)狀 179

7.2.1什么是超聲斷層成像 179

7.2.2國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀 181

7.2.3國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 185

7.3超聲斷層成像重建方法 187

7.3.1反射成像 187

7.3.2聲速、衰減成像 189

參考文獻(xiàn) 191

第八章 三維超聲成像與應(yīng)用 194

8.1 什么是三維超聲？ 194

8.1.1 二維超聲存在的問(wèn)題 194

8.1.2 什么是三維超聲成像技術(shù)？ 194

8.2 三維超聲的發(fā)展歷史 195

8.3 三維超聲成像技術(shù)的分類 196

8.3.1 基于機(jī)械掃描的三維超聲成像 196

8.3.2 自由臂三維超聲成像 201

8.3.3 基于三維探頭的三維超聲成像 204

8.4 三維超聲重建誤差分析 219

8.4.1 平行掃描重建誤差分析 220

8.4.2 偏轉(zhuǎn)掃描重建誤差分析 222

8.5 三維超聲圖像顯示 223

8.5.1 面繪制 224

8.5.2 多平面顯示 224

8.5.3 體繪制（volume rendering） 226

8.5.4 立體顯示（stereo view） 228

8.6 三維超聲的臨床應(yīng)用 229

8.6.1 胎兒缺陷檢測(cè) 229

8.6.2 心血管疾病的診斷與治療 230

8.6.3 前列腺近放射治療（prostate brachytherapy） 232

8.6.4 頸動(dòng)脈粥樣硬化分析91 238

8.6.5 基于三維超聲穿刺活檢術(shù) 242

8.7 本章小結(jié) 243

思考題 244

參考文獻(xiàn) 245

第九章 正電子發(fā)射斷層成像 255

9.1 基本概念 255

9.1.1 PET成像及應(yīng)用意義 255

9.1.2 PET成像中的信息轉(zhuǎn)化 255

9.2 PET成像關(guān)鍵環(huán)節(jié) 257

9.2.1 正電子到伽馬光子 257

9.2.2 伽馬光子到可見(jiàn)光 259

9.2.3 可見(jiàn)光到電 262

9.2.4 模擬到數(shù)字 263

9.2.5 數(shù)據(jù)到圖像 265

9.3 全數(shù)字PET介紹 268

9.3.1 MVT采樣方法 268

9.3.2 全數(shù)字PET探測(cè)器 268

9.3.3 全數(shù)字PET系統(tǒng) 269

第十章 質(zhì)譜成像方法 271

10.1引言 271

10.2質(zhì)譜成像的原理和方法 271

10.2.1 MADLI-MS質(zhì)譜成像 272

10.2.2 SIMS質(zhì)譜成像 275

10.2.3 DESI質(zhì)譜成像 275

10.2.4 三種質(zhì)譜成像方法比較 276

10.3 質(zhì)譜成像技術(shù)的應(yīng)用 277

10.3.1 MALDI質(zhì)譜成像技術(shù)應(yīng)用 277

10.3.2 SIMS在生物組織成像應(yīng)用 282

10.3.3 DESI質(zhì)譜成像應(yīng)用研究 283

10.4 前景與展望 284

參考文獻(xiàn) 285