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生物醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)概論 版權(quán)信息
- ISBN:9787568069335
- 條形碼:9787568069335 ; 978-7-5680-6933-5
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊(cè)數(shù):暫無(wú)
- 重量:暫無(wú)
- 所屬分類:>>
生物醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)概論 本書(shū)特色
本書(shū)是一部引導(dǎo)讀者了解并進(jìn)入生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)和生物信息學(xué)的教科書(shū)。主要內(nèi)容分成六章:**章從生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)定義、主要內(nèi)容與范疇等方面作概述性介紹。第二章重點(diǎn)介紹生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)在形成和發(fā)展歷程中為生物醫(yī)學(xué)和社會(huì)進(jìn)步作出的貢獻(xiàn),同時(shí)簡(jiǎn)述了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的各個(gè)分支,突出了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)在醫(yī)學(xué)發(fā)展中的重要地位與作用。第三章從學(xué)科角度討論了生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)這一大跨度交叉的學(xué)科類型與其在高校發(fā)展的概況。第四、五章從應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)領(lǐng)域的角度對(duì)醫(yī)院應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科成果而派生的臨床醫(yī)學(xué)工程學(xué)和軍事、航天航空與航海等特種生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行了介紹。第六章對(duì)部分生物醫(yī)學(xué)工程前沿的內(nèi)容進(jìn)行了概括性討論。 本書(shū)不僅是生物醫(yī)學(xué)工程和生物信息專業(yè)學(xué)生的引導(dǎo)性教材,可作為生物醫(yī)學(xué)工程和生物信息專業(yè)研究生、教師、科研人員的參考,也可作為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與臨床專業(yè)和其他理工學(xué)科師生及科研人員向生物醫(yī)學(xué)工程擴(kuò)展的入門(mén)參考書(shū)。
生物醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)概論 內(nèi)容簡(jiǎn)介
本教材為普通高等院校“十四五”規(guī)劃生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)特色教材。 本教材共分為10章,內(nèi)容包括生物醫(yī)學(xué)工程簡(jiǎn)介、生物信息學(xué)概論、生物醫(yī)學(xué)傳感器、面向系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)的下一代測(cè)量技術(shù)、生物大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與深度學(xué)習(xí)、生物材料與組織工程、醫(yī)學(xué)超聲與超聲斷層成像、三維超聲成像與應(yīng)用、正電子發(fā)射斷層成像和質(zhì)譜成像方法。 本教材可作為“生物醫(yī)學(xué)工程概論”課程的配套教材,也可作為生物醫(yī)學(xué)工程等相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生的教科書(shū)。
生物醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)概論 目錄
**章 生物醫(yī)學(xué)工程簡(jiǎn)介 1
1.1什么是生物醫(yī)學(xué)工程? 1
1.2為什么要開(kāi)設(shè)生物醫(yī)學(xué)工程概論課程? 3
1.3國(guó)際生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展概況 8
1.4國(guó)內(nèi)生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展現(xiàn)狀 9
1.5 我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.6生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域主要研究方向 14
1.6.1醫(yī)學(xué)影像 14
1.6.2 生物材料及其制品 18
1.6.3 組織工程 20
1.6.4 生物力學(xué) 23
1.6.5 生理信號(hào)無(wú)創(chuàng)檢測(cè)——數(shù)字化機(jī)體(個(gè)體化)功能狀態(tài)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 24
1.7 生物醫(yī)學(xué)工程未來(lái)的主要發(fā)展領(lǐng)域 26
1.7.1 生物阻抗成像 27
1.7.2 激光生物醫(yī)學(xué) 30
1.7.3 生物傳感器 32
1.7.4 微電機(jī)系統(tǒng)-微米、納米技術(shù) 36
1.7.5 介入診療技術(shù) 39
1.7.6 醫(yī)用機(jī)器人技術(shù) 41
1.7.7 醫(yī)學(xué)人工智能技術(shù) 47
1.8 本章小結(jié) 55
思考題 55
參考文獻(xiàn) 56
第二章 生物信息學(xué)概論 58
2.1 生物信息學(xué)的定義 58
2.2 生物信息學(xué)的發(fā)展歷程 61
2.3 中國(guó)生物信息學(xué)發(fā)展的歷程 67
2.4 生物信息學(xué)的研究?jī)?nèi)容及一般研究方法 70
2.5 如何成為*生物信息學(xué)家? 73
2.6 生物信息學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀、前景和挑戰(zhàn) 76
思考題 80
參考文獻(xiàn) 81
第三章 生物醫(yī)學(xué)傳感器 84
3.1 簡(jiǎn)介 84
3.1.1 傳感器分類 85
3.1.2 傳感器的封裝 86
3.1.3 傳感器特性 86
3.2 生物電位測(cè)量 96
3.2.1 電解質(zhì)/金屬電極界面 97
3.2.2 心電電極 98
3.2.3 肌電電極 99
3.2.4 腦電電極 99
3.2.5 微電極 100
3.3 物理指標(biāo)測(cè)量 101
3.3.1 位移傳感器 101
3.3.2 氣流傳感器 109
3.3.3 溫度檢測(cè) 109
3.4 血液氣體傳感器 113
3.4.1 氧氣測(cè)量 113
3.4.2 pH電極 117
3.4.3 二氧化碳傳感器 118
3.5 生物傳感器 118
3.5.1 電化學(xué)葡萄糖傳感器 119
3.5.2 電化學(xué)乳酸傳感器 122
3.6 光學(xué)傳感器 122
3.6.1 光纖 122
3.6.2 光纖pO2傳感器 123
3.6.3 光纖pH傳感器 124
3.6.4 光纖pCO2傳感器 125
3.6.5光纖壓力傳感器 125
3.6.6光纖溫度傳感器 126
3.6.7光纖免疫熒光傳感器 126
3.7 本章小結(jié) 127
思考題: 127
參考文獻(xiàn): 128
第四章 面向系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)的下一代測(cè)量技術(shù) 129
4.1背景 129
4.2系統(tǒng)生物學(xué)與系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué) 129
4.3下一代測(cè)量技術(shù) 129
4.4 組學(xué)分析技術(shù) 129
4.5 展望 129
第五章 生物大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與深度學(xué)習(xí) 130
5.1生物統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ) 130
5.2傳統(tǒng)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)及其應(yīng)用 131
5.2.1生物統(tǒng)計(jì)量的計(jì)算和表征及其應(yīng)用 131
5.2.2生物數(shù)據(jù)的中常見(jiàn)的幾種分布及其應(yīng)用 132
5.2.3生物數(shù)據(jù)的分組和比較及其應(yīng)用 136
5.2.4針對(duì)生物數(shù)據(jù)的假設(shè)檢驗(yàn)及其應(yīng)用 136
5.2.5 假設(shè)檢驗(yàn) 136
5.3生物大數(shù)據(jù)與概率統(tǒng)計(jì)模型 138
5.3.1 Hidden Markov Model (HMM)及其應(yīng)用 139
5.3.2 進(jìn)化樹(shù)的概率模型 142
5.3.3 Motif finding中的概率模型 145
5.3.4 基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析 147
5.3.5 基因網(wǎng)絡(luò)推斷與分析 148
5.3.6 Dimension reduction及其應(yīng)用 149
5.4 面向生物大數(shù)據(jù)挖掘的深度學(xué)習(xí) 151
5.4.1 深度學(xué)習(xí)方法的類型 152
5.4.2 深度學(xué)習(xí) 153
5.4.3 深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于生物大數(shù)據(jù)分析 155
5.5本章小結(jié) 157
思考題 157
參考文獻(xiàn) 159
第六章 生物材料與組織工程 161
6.1基本概念 161
6.1.1生物材料及其衍生醫(yī)療器械產(chǎn)品 161
6.1.2組織工程的出現(xiàn)及其發(fā)展 164
6.2 典型生物材料產(chǎn)品 165
6.2.1 心血管類 165
6.2.2 骨科及外科 167
6.2.3 齒科 170
6.2.4 眼科 171
6.2.5 其他 171
6.3 如何研發(fā)生物材料產(chǎn)品 172
6.3.1從實(shí)驗(yàn)室到臨床應(yīng)用的路徑 172
6.3.2生物材料產(chǎn)品的倫理學(xué)問(wèn)題 174
6.4 新型生物材料及相關(guān)技術(shù) 174
6.4.1 3D生物打印 174
6.4.2 介入治療與生物材料 175
6.4.3 組織工程與再生醫(yī)學(xué) 175
思考題 177
參考文獻(xiàn) 177
第七章 醫(yī)學(xué)超聲與超聲斷層成像 178
7.1醫(yī)學(xué)超聲成像 178
7.1.1醫(yī)學(xué)超聲簡(jiǎn)介 178
7.1.2現(xiàn)代超聲成像技術(shù) 179
7.2 超聲斷層成像現(xiàn)狀 179
7.2.1什么是超聲斷層成像 179
7.2.2國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀 181
7.2.3國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 185
7.3超聲斷層成像重建方法 187
7.3.1反射成像 187
7.3.2聲速、衰減成像 189
參考文獻(xiàn) 191
第八章 三維超聲成像與應(yīng)用 194
8.1 什么是三維超聲? 194
8.1.1 二維超聲存在的問(wèn)題 194
8.1.2 什么是三維超聲成像技術(shù)? 194
8.2 三維超聲的發(fā)展歷史 195
8.3 三維超聲成像技術(shù)的分類 196
8.3.1 基于機(jī)械掃描的三維超聲成像 196
8.3.2 自由臂三維超聲成像 201
8.3.3 基于三維探頭的三維超聲成像 204
8.4 三維超聲重建誤差分析 219
8.4.1 平行掃描重建誤差分析 220
8.4.2 偏轉(zhuǎn)掃描重建誤差分析 222
8.5 三維超聲圖像顯示 223
8.5.1 面繪制 224
8.5.2 多平面顯示 224
8.5.3 體繪制(volume rendering) 226
8.5.4 立體顯示(stereo view) 228
8.6 三維超聲的臨床應(yīng)用 229
8.6.1 胎兒缺陷檢測(cè) 229
8.6.2 心血管疾病的診斷與治療 230
8.6.3 前列腺近放射治療(prostate brachytherapy) 232
8.6.4 頸動(dòng)脈粥樣硬化分析91 238
8.6.5 基于三維超聲穿刺活檢術(shù) 242
8.7 本章小結(jié) 243
思考題 244
參考文獻(xiàn) 245
第九章 正電子發(fā)射斷層成像 255
9.1 基本概念 255
9.1.1 PET成像及應(yīng)用意義 255
9.1.2 PET成像中的信息轉(zhuǎn)化 255
9.2 PET成像關(guān)鍵環(huán)節(jié) 257
9.2.1 正電子到伽馬光子 257
9.2.2 伽馬光子到可見(jiàn)光 259
9.2.3 可見(jiàn)光到電 262
9.2.4 模擬到數(shù)字 263
9.2.5 數(shù)據(jù)到圖像 265
9.3 全數(shù)字PET介紹 268
9.3.1 MVT采樣方法 268
9.3.2 全數(shù)字PET探測(cè)器 268
9.3.3 全數(shù)字PET系統(tǒng) 269
第十章 質(zhì)譜成像方法 271
10.1引言 271
10.2質(zhì)譜成像的原理和方法 271
10.2.1 MADLI-MS質(zhì)譜成像 272
10.2.2 SIMS質(zhì)譜成像 275
10.2.3 DESI質(zhì)譜成像 275
10.2.4 三種質(zhì)譜成像方法比較 276
10.3 質(zhì)譜成像技術(shù)的應(yīng)用 277
10.3.1 MALDI質(zhì)譜成像技術(shù)應(yīng)用 277
10.3.2 SIMS在生物組織成像應(yīng)用 282
10.3.3 DESI質(zhì)譜成像應(yīng)用研究 283
10.4 前景與展望 284
參考文獻(xiàn) 285
生物醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)概論 節(jié)選
1.1什么是生物醫(yī)學(xué)工程? 按照生物醫(yī)學(xué)工程(Biomedical Engineering,BME)類教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),生物醫(yī)學(xué)工程是運(yùn)用工程學(xué)的原理和方法解決生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題,提高人類健康水平的綜合學(xué)科。它是一門(mén)由理、工、醫(yī)相結(jié)合的交叉融合而形成的學(xué)科,是多種工程學(xué)科向生物醫(yī)學(xué)滲透的產(chǎn)物。具體來(lái)說(shuō),她運(yùn)用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理、技術(shù)與方法,從工程學(xué)的角度,在多層次上研究包括人體等生物體的結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,揭示其生命現(xiàn)象,為防病、治病以及生命科學(xué)研究提供新的技術(shù)手段的一門(mén)綜合性、高技術(shù)的學(xué)科。它涉及到生物、醫(yī)學(xué)以及工程學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,包括材料、物理、計(jì)算機(jī)、電子信息、圖像處理、機(jī)械、光學(xué)等。因此,不同學(xué)科與專業(yè)領(lǐng)域的高度綜合與多學(xué)科交叉融合是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科*大的特點(diǎn),也是與其他工科專業(yè)不同之所在。 按照上述定義,以往我們接受的關(guān)于生物醫(yī)學(xué)工程的定義是: “應(yīng)用工程學(xué)原理和方法來(lái)解決生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的問(wèn)題” 。但是,美國(guó)Drexel大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程— 科學(xué)與衛(wèi)生系統(tǒng)學(xué)院教授,美國(guó)醫(yī)學(xué)與生物工程國(guó)際聯(lián)合會(huì) (IFMBE)主席,曾任美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院 ( NIH)生物醫(yī)學(xué)工程研究部門(mén)主管的Dov Jaron教授就認(rèn)為這一定義太窄了。 他給出新的定義是: 生物工程學(xué)結(jié)合物理學(xué)、化學(xué)或數(shù)學(xué)和工程學(xué)原理,從事生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為學(xué)或衛(wèi)生學(xué)的研究;提出基本概念 ,產(chǎn)生從分子水平到器官水平的知識(shí),開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的生物學(xué)制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息學(xué)方法 , 用于疾病預(yù)防、診斷和治療,病人康復(fù),改善衛(wèi)生狀況等目的。 生物醫(yī)學(xué)工程的世界五彩繽紛,研究領(lǐng)域非常廣泛的。不僅包括了醫(yī)學(xué)影像、生物力學(xué)等傳統(tǒng)研究領(lǐng)域,也包含了神經(jīng)工程、生物納米技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域與方向。它的發(fā)展對(duì)臨床醫(yī)學(xué)做出了巨大貢獻(xiàn)!得到了世界上越來(lái)越多國(guó)家的重視。例如日本在2006年啟動(dòng)的the AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) 第二階段計(jì)劃中就把清晰地把聚焦有關(guān)人的科學(xué)與技術(shù)發(fā)展將成為未來(lái)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的主流。歐洲也將其列入了歐盟地平線2020計(jì)劃和健康2020計(jì)劃。 許多有識(shí)之士認(rèn)為,在新世紀(jì)隨著自然科學(xué)的不斷發(fā)展,生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展前景不可估量,因?yàn)樗陌l(fā)展具有很強(qiáng)的行業(yè)背景與產(chǎn)業(yè)需求。其中,醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)就是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科存在*為重要、*大的行業(yè)背景與產(chǎn)業(yè)需求。醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)肩負(fù)著為醫(yī)學(xué)臨床提供所需要的醫(yī)療設(shè)備、材料與軟件等重任,是醫(yī)院賴以生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是大健康產(chǎn)業(yè)的重要支柱,對(duì)于大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和提升我國(guó)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平具有舉足輕重的地位與影響,被國(guó)家列為“健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要和“中國(guó)制造2025”提升計(jì)劃等國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的重點(diǎn)。建立生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的一個(gè)重要目的就是為引領(lǐng)我國(guó)以及世界醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的學(xué)科發(fā)展,理論開(kāi)拓以及技術(shù)進(jìn)步,為醫(yī)療器械企業(yè)培養(yǎng)合格的高技術(shù)人才,從而促進(jìn)產(chǎn)業(yè),尤其是我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè),的發(fā)展,滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的健康需求。
生物醫(yī)學(xué)工程與信息技術(shù)概論 作者簡(jiǎn)介
丁明躍,男,博士,華中科技大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系主任、教授,博士生導(dǎo)師,圖像信息處理與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任,華中科技大學(xué)-迪正雅合醫(yī)學(xué)影像聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室主任,兼任IEEE高級(jí)會(huì)員,SPIE會(huì)員,中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員,《電子學(xué)報(bào)》《宇航學(xué)報(bào)》編委,中國(guó)醫(yī)療器械技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟專家委員會(huì)委員,湖北省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)生物醫(yī)學(xué)儀器專業(yè)委員會(huì)副主任委員,中國(guó)生物醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會(huì)生物醫(yī)學(xué)信息分會(huì)常務(wù)委員。承擔(dān)完成國(guó)家自然科學(xué)基金,國(guó)家高技術(shù)863,國(guó)家教委跨世紀(jì)優(yōu)秀人才基金,教委博士點(diǎn)專項(xiàng)基金,國(guó)防科工委基金,航天基金以及加拿大研究項(xiàng)目等四十余項(xiàng),其中目前承擔(dān)與本項(xiàng)目相關(guān)的課題八項(xiàng)。已編輯出版英文論文集、中英文專著(章節(jié))八部,在國(guó)內(nèi)外權(quán)威期刊以及國(guó)際會(huì)議上發(fā)表論文300余篇。
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