目錄
前言
第一章 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化 1
第一節(jié) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)概述 1
第二節(jié) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展歷程 3
第三節(jié) 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科發(fā)展趨勢(shì) 5
第四節(jié) 國(guó)內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 11
一、我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)療器械行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 11
二、國(guó)外生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)概述 13
第五節(jié) 我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃 16
一、我國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程研發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域和方向 16
二、生物醫(yī)學(xué)工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局 17
第二章 生物力學(xué) 20
第一節(jié) 生物力學(xué)概述 20
第二節(jié) 生物固體力學(xué) 21
一、骨力學(xué) 21
二、軟組織力學(xué) 27
三、器官力學(xué) 30
第三節(jié) 生物流體力學(xué) 30
一、生物流體力學(xué)的研究范圍、目的、對(duì)象和方法 30
二、循環(huán)系統(tǒng)力學(xué) 32
三、呼吸系統(tǒng)力學(xué) 34
第四節(jié) 運(yùn)動(dòng)生物力學(xué) 37
一、競(jìng)技體育技術(shù)測(cè)試研究方法及發(fā)展趨勢(shì) 37
二、運(yùn)動(dòng)器系的力學(xué)研究 40
三、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)測(cè)量技術(shù) 42
第五節(jié) 細(xì)胞與分子生物力學(xué) 43
一、細(xì)脃生物力學(xué) 43
二、分子生物力學(xué) 47
第三章 生物材料學(xué)進(jìn)展 50
第一節(jié) 生物材料學(xué)概述 50
一、生物材料定義與分類(lèi) 50
二、生物材料發(fā)展歷程 50
三、生物材料的機(jī)遇與挑戰(zhàn) 52
第二節(jié) 納米生物材料與功能性生物材料 52
一、零維納米生物材料 53
二、一維和二維納米生物材料 56
三、三維納米生物材料 59
四、納米生物材料的毒性與安全性 61
五、功能性生物材料 62
第三節(jié) 智能水凝膠及其應(yīng)用 66
一、智能水凝膠 66
二、水凝膠作為生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用 70
第四節(jié) 生物材料表面修飾與改性 77
一、等離子體表面處理 77
二、離子束處理 78
三、激光表面改性 79
四、微弧氧化 80
五、其他 80
第五節(jié) 生物材料與組織細(xì)胞的相互作用 81
一、生物材料與生物分子的相互作用 81
二、生物材料與細(xì)胞的相互作用 81
三、生物材料與細(xì)菌、病毒的相互作用 82
四、生物材料與組織／器官的相互作用 83
五、生物材料與系統(tǒng)的作用 84
第六節(jié) 生物材料的成型加下 84
一、快速成型技術(shù) 85
二、靜電紡絲技術(shù) 87
三、可注射型支架材料制備方法 89
第七節(jié) 生物材料的生物相容性評(píng)價(jià) 92
一、生物相容性的概念 92
二、細(xì)胞和組織相容性 92
三、血液相容性 94
四、免疫相容性 97
第四章 再生醫(yī)學(xué) 101
第一節(jié) 再生醫(yī)學(xué)研究概況 101
一、再生醫(yī)學(xué)的概念與范疇 101
二、再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn) 101
第二節(jié) 再生醫(yī)學(xué)的生物和分子基礎(chǔ)102
一、再生的生物學(xué)機(jī)制 102
二、再生中的生物分子 105
三、再生過(guò)程的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 106
四、影響再生的因素 110
第三節(jié) 再生醫(yī)學(xué)的基本方法和關(guān)鍵技術(shù) 111
一、干細(xì)胞培養(yǎng) 111
二、干細(xì)胞鑒定及示蹤方法 113
三、干細(xì)胞的靶向基因操作技術(shù) 114
四、體細(xì)胞重編程技術(shù) 115
五、細(xì)胞轉(zhuǎn)分化技術(shù) 118
第四節(jié) 細(xì)胞治療的原理、基礎(chǔ)及應(yīng)用現(xiàn)狀 119
一、細(xì)胞治療發(fā)展?fàn)顩r 119
二、細(xì)胞治療原理 119
三、干細(xì)胞移植治療進(jìn)展 122
第五節(jié) 組織再生原理與進(jìn)展 128
一、心臟修復(fù)與再生 128
二、小血管再生 130
三、角膜修復(fù)與再生 131
四、軟骨的修復(fù)與再生 133
五、再生醫(yī)學(xué)倫理學(xué)原則 133
第五章 組織工程學(xué) 135
第一節(jié) 組織工程概述 135
第二節(jié) 種子細(xì)胞、生長(zhǎng)因子與組織工程 136
第三節(jié) 組織工程支架材料 138
一、組織工程支架材料 138
二、生物活性物質(zhì)釋放載體 139
第四節(jié) 三維體系與體外組織構(gòu)建 139
一、生物反應(yīng)器 140
二、計(jì)算機(jī)輔助組織工程 141
三、組織工程產(chǎn)品保存技術(shù) 142
四、組織工程產(chǎn)品的安全性評(píng)價(jià) 143
第五節(jié) 器官組織工程 144
一、皮膚組織工程 144
二、神經(jīng)組織工程 146
三、組織工程骨與軟骨 147
四、心肌組織工程 149
五、角膜組織工程 150
六、骨骼肌組織工程 150
七、其他器官的組織工程研究 151
第六章 生物芯片與微流控技術(shù) 153
第一節(jié) 生物芯片技術(shù)概論 153
一、生物芯片的概念 153
二、生物芯片的類(lèi)型 153
三、生物芯片技術(shù)相關(guān)儀器設(shè)備 153
四、生物芯片的應(yīng)用 154
五、生物芯片技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 154
六、生物芯片產(chǎn)業(yè)化前景 155
第二節(jié) 探針芯片 155
一、基因芯片 155
二、蛋白質(zhì)芯片 157
三、細(xì)胞芯片 158
四、糖芯片 159
第三節(jié) 組織芯片 160
一、組織芯片技術(shù)對(duì)現(xiàn)代生命科學(xué)發(fā)展的意義 160
二、組織芯片分類(lèi) 161
三、組織芯片發(fā)展史 161
四、組織芯片技術(shù)的應(yīng)用 161
第四節(jié) 微流控技術(shù) 165
一、微流控技術(shù)及微流控芯片 165
二、微流控芯片的制備 166
第五節(jié) 微流控芯片單元 171
一、進(jìn)樣及樣品前處理單元 171
二、微混合和微反應(yīng)單元 171
三、微分離單元 172
第六節(jié) 微流控技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 174
一、細(xì)胞培養(yǎng) 174
二、PCR反應(yīng) 175
三、基因結(jié)構(gòu)與功能研究 175
第七節(jié) 微液滴技術(shù) 176
一、利用微流控法制備微液滴的方法 176
二、微液滴的應(yīng)用 177
三、展望 178
第七章 生物醫(yī)學(xué)傳感器進(jìn)展 179
第一節(jié) 人體生理信號(hào)及其基本特征 179
一、人體生理信號(hào)分類(lèi) 179
二、人體生理信號(hào)特點(diǎn) 180
第二節(jié) 傳感器概述 180
一、傳感器定義 180
二、傳感器組成及結(jié)構(gòu) 181
三、傳感器分類(lèi) 181
第三節(jié) 生物醫(yī)學(xué)傳感器定義、作用及應(yīng)用領(lǐng)域 183
一、生物醫(yī)學(xué)傳感器定義 183
二、生物醫(yī)學(xué)傳感器作用 183
三、生物醫(yī)學(xué)傳感器在醫(yī)療中的應(yīng)用 185
四、生物醫(yī)學(xué)傳感器要求 185
第四節(jié) 生物醫(yī)學(xué)傳感器發(fā)展趨勢(shì) 185
一、集成化、微型化 186
二、智能化 190
二、多參數(shù)、多功能化 191
四、光學(xué)傳感器 192
五、可遙控、無(wú)創(chuàng)檢測(cè) 193
六、新材料、新原理 193
第八章 生物醫(yī)學(xué)信息技術(shù) 195
第一節(jié) 生物醫(yī)學(xué)工程中的信息技術(shù)與新興交叉領(lǐng)域 195
第二節(jié) 計(jì)算生物學(xué) 196
第三節(jié) 生物信息學(xué) 196
第四節(jié) 系統(tǒng)生物學(xué) 198
第五節(jié) 合成生物學(xué) 200
第六節(jié) 生化系統(tǒng)建模與可視化 200
第七節(jié) 生化系統(tǒng)建模語(yǔ)言與優(yōu)化 203
第八節(jié) 高性能計(jì)算與生化系統(tǒng)建模211
第九章 介入醫(yī)學(xué)工程 213
第一節(jié) 介入醫(yī)學(xué)概述 213
一、介入醫(yī)學(xué)簡(jiǎn)介 213
二、介入醫(yī)學(xué)臨床技術(shù) 214
三、介入醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢(shì) 217
四、介入醫(yī)學(xué)工程 218
第二節(jié) 介入醫(yī)學(xué)工程相關(guān)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、相關(guān)介入專(zhuān)科使用器材 221
第三節(jié) 介入醫(yī)學(xué)工程材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 226
一、介入醫(yī)學(xué)工程用高分子材料 226
二、介入產(chǎn)品主要品牌 231
二、介入醫(yī)學(xué)工程發(fā)展方向 232
四、典型臨床案例 233
第十章 醫(yī)學(xué)成像技術(shù)進(jìn)展 238
第一節(jié) 醫(yī)學(xué)影像學(xué)與醫(yī)學(xué)成像技術(shù)概述 238
第二節(jié) 投影X射線成像 238
第三節(jié) 螺旋CT進(jìn)展 241
一、螺旋CT的基本原理 241
二、螺旋CT掃描排數(shù)的發(fā)展 241
三、螺旋CT新技術(shù) 242
第四節(jié) 超聲成像技術(shù)主要進(jìn)展 246
一、超聲造影技術(shù) 246
二、四維超聲技術(shù) 247
三、心臟斑點(diǎn)追蹤技術(shù) 247
第五節(jié) PET／CT、PET/MRI、PET-CT/MRI的基本原理及其臨床應(yīng)用 248
一、PET／CT的基本原理及其臨床應(yīng)用 248
二、PET/MRI的基本原理及其臨床應(yīng)用 249
三、PET-CT/MRI的基本原理及其臨床應(yīng)用 251
第六節(jié) 磁共振成像新技術(shù) 253
一、彌散加權(quán)成像 253
二、多6值彌散成像 253
三、彌散張量成像 254
四、擴(kuò)散峰度成像 255
五、磁共振灌注成像 256
六、磁共振波譜成像 257
第十一章 腦科學(xué) 258
第一節(jié) 神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 258
一、神經(jīng)元 258
二、神經(jīng)膠質(zhì) 259
三、神經(jīng)纖維和神經(jīng)末梢 259
四、突觸 259
第二節(jié) 中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組成 260
一、端腦 260
二、間腦 260
三、小腦 260
四、腦干 260
五、脊髓 261
第三節(jié) 神經(jīng)元的電生理活動(dòng)基礎(chǔ) 261
一、靜息膜電位 261
二、動(dòng)作電位 263
三、神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo) 265
第四節(jié) 電生理技術(shù) 268
一、電生理原理 268
二、電生理基本裝置 269
三、電生理記錄種類(lèi) 271
第五節(jié) 腦科學(xué)研究新動(dòng)態(tài) 277
第十二章 神經(jīng)工程學(xué)進(jìn)展 280
第一節(jié) 神經(jīng)工程學(xué)概述 280
第二節(jié) 腦—機(jī)接口技術(shù) 281
第三節(jié) 神經(jīng)調(diào)控 286
第四節(jié) 光遺傳學(xué) 287
一、光蛋白發(fā)展歷史 288
二、光電極研制最新進(jìn)展 289
三、光遺傳學(xué)應(yīng)用最新進(jìn)展 289
第五節(jié) 神經(jīng)假體 290
一、人工耳蝸 290
二、人工視覺(jué) 291
三、神經(jīng)修復(fù) 292
第六節(jié) 神經(jīng)機(jī)器人 294
第七節(jié) 神經(jīng)信息學(xué) 295
第八節(jié) 神經(jīng)工程的未來(lái)發(fā)展方向 296
第十三章 人工器官研究與應(yīng)用進(jìn)展 298
第一節(jié) 人工器官概述 298
第二節(jié) 全人工心臟 299
一、概述 299
二、全人工心臟的發(fā)展史 300
三、TAH的結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制 301
四、TAH臨床應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)狀 304
第三節(jié) 心肺支持系統(tǒng) 305
一、心肺支持系統(tǒng)概述 305
二、心肺支持系統(tǒng)的組成 306
三、心肺支持系統(tǒng)的臨床應(yīng)用與發(fā)展316
參考文獻(xiàn) 321