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第一章 生物医学工程学科发展与产业化 1

第一节 生物医学工程学概述 1

第二节 生物医学工程学科发展历程 3

第三节 生物医学工程学科发展趋势 5

第四节 国内外生物医学工程产业现状 11

一、我国生物医学工程与医疗器械行业发展现状 11

二、国外生物医学工程产业概述 13

第五节 我国生物医学工程产业发展规划 16

一、我国生物医学工程研发重点领域和方向 16

二、生物医学工程产业发展布局 17

第二章 生物力学 20

第一节 生物力学概述 20

第二节 生物固体力学 21

一、骨力学 21

二、软组织力学 27

三、器官力学 30

第三节 生物流体力学 30

一、生物流体力学的研究范围、目的、对象和方法 30

二、循环系统力学 32

三、呼吸系统力学 34

第四节 运动生物力学 37

一、竞技体育技术测试研究方法及发展趋势 37

二、运动器系的力学研究 40

三、运动生物力学测量技术 42

第五节 细胞与分子生物力学 43

一、细胞生物力学 43

二、分子生物力学 47

第三章 生物材料学进展 50

第一节 生物材料学概述 50

一、生物材料定义与分类 50

二、生物材料发展历程 50

三、生物材料的机遇与挑战 52

第二节 纳米生物材料与功能性生物材料 52

一、零维纳米生物材料 53

二、一维和二维纳米生物材料 56

三、三维纳米生物材料 59

四、纳米生物材料的毒性与安全性 61

五、功能性生物材料 62

第三节 智能水凝胶及其应用 66

一、智能水凝胶 66

二、水凝胶作为生物医学材料的应用 70

第四节 生物材料表面修饰与改性 77

一、等离子体表面处理 77

二、离子束处理 78

三、激光表面改性 79

四、微弧氧化 80

五、其他 80

第五节 生物材料与组织细胞的相互作用 81

一、生物材料与生物分子的相互作用 81

二、生物材料与细胞的相互作用 81

三、生物材料与细菌、病毒的相互作用 82

四、生物材料与组织/器官的相互作用 83

五、生物材料与系统的作用 84

第六节 生物材料的成型加工 84

一、快速成型技术 85

二、静电纺丝技术 87

三、可注射型支架材料制备方法 89

第七节 生物材料的生物相容性评价 92

一、生物相容性的概念 92

二、细胞和组织相容性 92

三、血液相容性 94

四、免疫相容性 97

第四章 再生医学 101

第一节 再生医学研究概况 101

一、再生医学的概念与范畴 101

二、再生医学的发展趋势与挑战 101

第二节 再生医学的生物和分子基础 102

一、再生的生物学机制 102

二、再生中的生物分子 105

三、再生过程的信号转导途径 106

四、影响再生的因素 110

第三节 再生医学的基本方法和关键技术 111

一、干细胞培养 111

二、干细胞鉴定及示踪方法 113

三、干细胞的靶向基因操作技术 114

四、体细胞重编程技术 115

五、细胞转分化技术 118

第四节 细胞治疗的原理、基础及应用现状 119

一、细胞治疗发展状况 119

二、细胞治疗原理 119

三、干细胞移植治疗进展 122

第五节 组织再生原理与进展 128

一、心脏修复与再生 128

二、小血管再生 130

三、角膜修复与再生 131

四、软骨的修复与再生 133

五、再生医学伦理学原则 133

第五章 组织工程学 135

第一节 组织工程概述 135

第二节 种子细胞、生长因子与组织工程 136

第三节 组织工程支架材料 138

一、组织工程支架材料 138

二、生物活性物质释放载体 139

第四节 三维体系与体外组织构建 139

一、生物反应器 140

二、计算机辅助组织工程 141

三、组织工程产品保存技术 142

四、组织工程产品的安全性评价 143

第五节 器官组织工程 144

一、皮肤组织工程 144

二、神经组织工程 146

三、组织工程骨与软骨 147

四、心肌组织工程 149

五、角膜组织工程 150

六、骨骼肌组织工程 150

七、其他器官的组织工程研究 151

第六章 生物芯片与微流控技术 153

第一节 生物芯片技术概论 153

一、生物芯片的概念 153

二、生物芯片的类型 153

三、生物芯片技术相关仪器设备 153

四、生物芯片的应用 154

五、生物芯片技术研究及产业发展现状 154

六、生物芯片产业化前景 155

第二节 探针芯片 155

一、基因芯片 155

二、蛋白质芯片 157

三、细胞芯片 158

四、糖芯片 159

第三节 组织芯片 160

一、组织芯片技术对现代生命科学发展的意义 160

二、组织芯片分类 161

三、组织芯片发展史 161

四、组织芯片技术的应用 161

第四节 微流控技术 165

一、微流控技术及微流控芯片 165

二、微流控芯片的制备 166

第五节 微流控芯片单元 171

一、进样及样品前处理单元 171

二、微混合和微反应单元 171

三、微分离单元 172

第六节 微流控技术在生物医学领域的应用 174

一、细胞培养 174

二、PCR反应 175

三、基因结构与功能研究 175

第七节 微液滴技术 176

一、利用微流控法制备微液滴的方法 176

二、微液滴的应用 177

三、展望 178

第七章 生物医学传感器进展 179

第一节 人体生理信号及其基本特征 179

一、人体生理信号分类 179

二、人体生理信号特点 180

第二节 传感器概述 180

一、传感器定义 180

二、传感器组成及结构 181

三、传感器分类 181

第三节 生物医学传感器定义、作用及应用领域 183

一、生物医学传感器定义 183

二、生物医学传感器作用 183

三、生物医学传感器在医疗中的应用 185

四、生物医学传感器要求 185

第四节 生物医学传感器发展趋势 185

一、集成化、微型化 186

二、智能化 190

三、多参数、多功能化 191

四、光学传感器 192

五、可遥控、无创检测 193

六、新材料、新原理 193

第八章 生物医学信息技术 195

第一节 生物医学工程中的信息技术与新兴交叉领域 195

第二节 计算生物学 196

第三节 生物信息学 196

第四节 系统生物学 198

第五节 合成生物学 200

第六节 生化系统建模与可视化 200

第七节 生化系统建模语言与优化 203

第八节 高性能计算与生化系统建模 211

第九章 介入医学工程 213

第一节 介入医学概述 213

一、介入医学简介 213

二、介入医学临床技术 214

三、介入医学发展趋势 217

四、介入医学工程 218

第二节 介入医学工程相关器材 219

一、栓塞材料 219

二、穿刺器械 219

三、成形器械 219

四、支架成形器械 220

五、相关介入专科使用器材 221

第三节 介入医学工程材料的研究现状与发展 226

一、介入医学工程用高分子材料 226

二、介入产品主要品牌 231

三、介入医学工程发展方向 232

四、典型临床案例 233

第十章 医学成像技术进展 238

第一节 医学影像学与医学成像技术概述 238

第二节 投影X射线成像 238

第三节 螺旋CT进展 241

一、螺旋CT的基本原理 241

二、螺旋CT扫描排数的发展 241

三、螺旋CT新技术 242

第四节 超声成像技术主要进展 246

一、超声造影技术 246

二、四维超声技术 247

三、心脏斑点追踪技术 247

第五节 PET/CT、PET/MRI、PET-CT/MRI的基本原理及其临床应用 248

一、PET/CT的基本原理及其临床应用 248

二、PET/MRI的基本原理及其临床应用 249

三、PET-CT/MRI的基本原理及其临床应用 251

第六节 磁共振成像新技术 253

一、弥散加权成像 253

二、多b值弥散成像 253

三、弥散张量成像 254

四、扩散峰度成像 255

五、磁共振灌注成像 256

六、磁共振波谱成像 257

第十一章 脑科学 258

第一节 神经系统的结构基础 258

一、神经元 258

二、神经胶质 259

三、神经纤维和神经末梢 259

四、突触 259

第二节 中枢神经系统的组成 260

一、端脑 260

二、间脑 260

三、小脑 260

四、脑干 260

五、脊髓 261

第三节 神经元的电生理活动基础 261

一、静息膜电位 261

二、动作电位 263

三、神经冲动的产生和传导 265

第四节 电生理技术 268

一、电生理原理 268

二、电生理基本装置 269

三、电生理记录种类 271

第五节 脑科学研究新动态 277

第十二章 神经工程学进展 280

第一节 神经工程学概述 280

第二节 脑-机接口技术 281

第三节 神经调控 286

第四节 光遗传学 287

一、光蛋白发展历史 288

二、光电极研制最新进展 289

三、光遗传学应用最新进展 289

第五节 神经假体 290

一、人工耳蜗 290

二、人工视觉 291

三、神经修复 292

第六节 神经机器人 294

第七节 神经信息学 295

第八节 神经工程的未来发展方向 296

第十三章 人工器官研究与应用进展 298

第一节 人工器官概述 298

第二节 全人工心脏 299

一、概述 299

二、全人工心脏的发展史 300

三、TAH的结构及作用机制 301

四、TAH临床应用的经验和现状 304

第三节 心肺支持系统 305

一、心肺支持系统概述 305

二、心肺支持系统的组成 306

三、心肺支持系统的临床应用与发展 316

参考文献 321