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第1章 绪论1

1.1生物医学工程的内容和范围1

1.2生物医学工程的发展历程3

1.3生物医学工程的发展现状3

1.4生物医学工程前沿研究领域6

1.5生物医学工程的产业化8

1.6生物医学工程的展望9

参考文献9

第2章 生物医用材料11

2.1生物医用材料概论11

2.1.1生物医用材料的概念11

2.1.2生物相容性和生物功能性11

2.2生物医用无机材料11

2.2.1生物惰性材料12

2.2.2生物活性材料13

2.3生物医用高分子材料34

2.3.1非降解性生物医用高分子36

2.3.2生物可降解医用高分子38

2.4生物医用金属材料43

2.4.1不锈钢43

2.4.2钛及其合金44

2.4.3生物医用金属植入器械44

2.4.4介入性诊断及治疗用器械46

2.5生物医用复合杂化材料51

2.5.1陶瓷基生物医用复合材料51

2.5.2高分子基生物医用复合材料51

2.5.3金属基生物医用复合材料52

2.5.4生物活性复合材料52

2.6生物医用材料的重要研究方向53

2.7生物医用材料评价及产业化54

2.7.1生物医用材料的生物学评价54

2.7.2生物医用材料的产业化55

参考文献58

第3章 组织工程60

3.1组织工程的建立和发展60

3.2组织工程原理及关键科学问题61

3.3组织工程细胞62

3.3.1种子细胞62

3.3.2干细胞63

3.4组织工程的细胞外基质65

3.4.1细胞外基质65

3.4.2组织工程对细胞外基质替代材料的要求66

3.4.3天然细胞外基质支架材料67

3.4.4人工合成细胞外基质支架材料69

3.4.5细胞外基质支架材料的加工新技术71

3.4.6组织工程细胞外基质生物材料存在的问题和发展方向72

3.5生长因子74

3.5.1组织工程中生长因子的基本功能74

3.5.2生长因子的几种作用方式75

3.5.3组织工程中几种常见的生长因子及其应用76

3.5.4生长因子在骨修复再生过程中的作用78

3.5.5骨形态发生蛋白（BMP）在骨组织工程中的应用79

3.6组织构建83

3.6.1生物反应器的体内环境模拟83

3.6.2组织构建存在的问题84

3.6.3原位组织引导再生85

3.6.4血管化和神经化85

3.6.5组织工程植入物的营养86

参考文献86

第4章 人工器官88

4.1机械型人工器官88

4.1.1人工血管88

4.1.2机械型人工心脏和人工心脏瓣膜90

4.1.3人工肺（人工心肺机）94

4.1.4人工肝95

4.1.5人工胰（胰岛素闭环泵系统）98

4.1.6人工肾98

4.2组织工程型人工器官100

4.2.1人工皮肤100

4.2.2人工角膜103

4.2.3人工神经104

4.2.4组织工程血管105

4.2.5组织工程化人工膀胱106

参考文献107

第5章 生物力学与生物流体力学108

5.1硬组织生物力学109

5.1.1人体硬组织结构109

5.1.2密质骨的力学特性109

5.1.3松质骨的力学特性110

5.2软组织生物力学112

5.2.1血管的力学特性112

5.2.2皮肤生物力学114

5.2.3肌肉运动力学115

5.3呼吸系统动力学116

5.4血液流变学概论118

5.4.1流变学方法论119

5.4.2非牛顿流体的特殊性质119

5.4.3物质函数和黏弹性指标121

5.4.4广义牛顿流体本构方程124

5.4.5线性黏弹性流体本构方程126

5.4.6非线性黏弹性流体本构方程131

5.4.7血液流变特性134

5.4.8临床血液流变学141

参考文献144

第6章 生物医学传感器146

6.1生物医学传感器概述146

6.1.1生物医学传感器的定义与组成146

6.1.2生物医学传感器的分类147

6.1.3传感器的特性148

6.1.4生物医学传感器的发展及应用149

6.2物理传感器150

6.2.1光导纤维传感器150

6.2.2电阻式传感器150

6.2.3热电偶式传感器150

6.3化学传感器151

6.4生物传感器153

6.4.1酶传感器153

6.4.2微生物传感器155

6.4.3免疫传感器157

6.5纳米生物传感器159

6.5.1纳米颗粒的应用159

6.5.2纳米管/线的应用160

6.5.3纳米薄膜的应用161

6.6生物芯片162

6.6.1生物芯片的制作和信号检测162

6.6.2基因芯片（DNA微阵列）163

6.6.3蛋白芯片164

6.6.4组织芯片166

6.6.5芯片实验室166

6.7新型生物医学传感器的研究展望168

参考文献169

第7章 纳米生物医学工程171

7.1纳米药物输送体系171

7.1.1纳米药物控释系统的载体材料172

7.1.2纳米控释药物的制备方法174

7.1.3纳米药物输送体系控释性能和控释途径180

7.1.4纳米微粒靶向药物制剂181

7.1.5长循环纳米微球的构建183

7.2无机纳米粒子及其在生物医学领域的应用187

7.2.1纳米羟基磷灰石187

7.2.2纳米量子点189

7.2.3纳米磁性粒子及其在生物医学中的应用191

7.2.4介孔氧化硅纳米粒子（MSNs）194

7.3纳米表/界面及纳米涂层195

7.3.1纳米表/界面对细胞行为和组织的影响195

7.3.2纳米表/界面对蛋白的影响195

7.3.3纳米涂层195

7.4纳米纤维材料196

7.5纳米管197

7.6 DNA纳米技术197

7.6.1核酸功能化纳米粒子的可控聚集197

7.6.2核酸、蛋白质和纳米粒子的复合组装200

7.7纳米生物材料的生物学效应及其毒理学201

7.8纳米生物医学工程展望202

参考文献202

第8章 医学影像技术和生物医学信息205

8.1现代医学影像技术基础205

8.1.1现代医学影像学的发展历程205

8.1.2医学影像设备与技术205

8.1.3医学影像学的发展方向206

8.2生物医学成像207

8.2.1磁共振成像207

8.2.2 X射线成像208

8.2.3超声成像210

8.2.4电子计算机体层摄影211

8.2.5数字减影血管造影213

8.2.6红外热扫描断层技术214

8.2.7正电子发射型计算机断层成像技术215

8.2.8电阻抗断层成像技术216

8.3医学图像处理技术218

8.3.1医学图像处理218

8.3.2三维医学图像的可视化219

8.3.3图像存档及通信系统的图像压缩220

8.3.4医学图像后处理技术221

8.4生物医学信息检测221

8.4.1生物医学信息检测221

8.4.2无创或微创检测221

8.4.3直接检测体内信息222

8.4.4离体检测223

8.4.5医学信息的分析224

8.5生物医学信号处理225

8.5.1诊断-治疗循环225

8.5.2医学信号处理的新技术226

8.6远程医疗和医疗信息网络化227

8.6.1远程医疗的出现227

8.6.2远程医疗系统228

8.6.3远程医疗方式229

8.6.4远程医疗系统的需求和当前发展229

8.6.5医疗信息化及信息化医院230

8.7生物电磁学231

8.7.1生物电磁学的产生231

8.7.2电磁波在生物医学中的应用232

8.7.3电磁波辐射生物效应233

参考文献234

第9章 现代科学新技术在生物医学工程中的应用236

9.1激光医学和核医学236

9.1.1激光医学236

9.1.2激光在医学中的应用236

9.1.3激光治疗仪器237

9.1.4核医学在医学诊断中的应用238

9.2新型超声医学240

9.2.1超声技术在医学上的应用240

9.2.2超声医学的发展242

9.3计算机辅助外科243

9.4红外线在医学上的应用245

9.4.1红外线的生物效应245

9.4.2红外线在医学治疗方面的应用246

9.4.3红外线在医学诊断中的应用246

9.4.4新型红外肿瘤检测技术247

9.5遥测遥控诊疗技术248

9.5.1遥医学248

9.5.2遥测心电图249

9.5.3电话心电图249

9.6分子生物学新技术在临床上的应用250

9.6.1分子生物学技术在医学检验中的应用250

9.6.2基因诊断与临床应用254

9.6.3蛋白芯片技术254

9.7介入诊疗新技术256

9.7.1介入医学256

9.7.2介入诊疗设备257

9.7.3介入栓塞材料258

9.7.4介入诊疗技术展望259

9.8分子影像新技术259

9.8.1分子影像技术概述259

9.8.2分子影像技术进展260

9.8.3分子影像技术的应用260

9.9专家系统在医学领域的应用261

9.9.1人工智能和专家系统261

9.9.2医学专家系统的应用261

9.9.3医学专家系统展望262

参考文献263