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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