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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