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内容简介

　　《国际信息工程先进技术译丛：生物医学工程学概论（原书第3版）》是一部全面介绍生物医学工程学的教科书，主要内容包括：生物医学工程学发展的历史背景以及职业状况，生物医学工程技术所涉及的伦理道德问题，解剖学和生理学基础知识，以及生物力学、生物材料、组织工程、仿真建模、生物仪器、传感器、信号处理、生物电、生物传输、医学成像、光学与激光在生物医学中的应用等。此外，书中的附录还介绍了计算机软件MATLAB和Simulink的使用方法。书中各章都包含了例题、习题和参考文献目录，有利于读者深入理解和掌握基本知识，提高应用理论知识解决实际问题的能力。
　　本书不仅是生物医学工程专业难得的一部好教材，而且对于生物学、医学和其他工程专业的学生也是一本很有价值的参考书。此外，它对于致力于生物医学工程技术工作和管理工作的从业人员也是一本值得常备的工具书。

内页插图

目录

原书第2版作者名单
原书第1版作者名单
目录前言
原书第3版作者名单
原书第2版作者名单
原书第1版作者名单
第1章生物医学工程学的发展历史
1.1现代医疗保健体系的建立
1.2现代医疗保健体系的特点
1.3什么是生物医学工程学
1.4生物医学工程师的职能
1.5生物医学工程的新进展
1.6生物医学工程的专业状况
1.7生物医学工程专业学会
1.8习题
第2章道德问题与伦理问题
2.1道德和伦理的定义
2.2两条基本道德原则——行善与不伤害
2.3死亡的新定义
2.4晚期病人与安乐死
2.5医疗决策权
2.6人体试验
2.7人体试验的定义和目的
2.8知情同意
2.9医疗器械产品开发的管理
2.10医疗器械的上市
2.11可行性研究中的伦理道德问题
2.12紧急使用的伦理道德问题
2.13治疗使用的伦理道德问题
2.14FDA认证过程中生物医学工程师的职责
2.15习题
第3章解剖学与生理学
3.1绪论
3.2细胞的结构
3.3组织
3.4人体主要器官系统
3.5内环境的自身平衡
3.6习题
第4章生物力学
4.1绪论
4.2基础力学
4.3材料力学
4.4黏弹性
4.5软骨、韧带、肌腱与肌肉
4.6临床步态分析
4.7心血管动力学
4.8习题
第5章生物材料学
5.1医用材料——从修复到再生
5.2生物材料的种类、特性和应用
5.3生物材料设计和选择中的仿生学
5.4生物材料与组织之间的相互作用
5.5诱导组织修复和再生的生物材料处理技术
5.6生物材料的安全性测试与管理
5.7生物材料应用举例
5.8习题
第6章组织工程学
6.1组织工程的定义
6.2生物学问题
6.3物理学问题
6.4体外培养的工程学问题
6.5组织工程化产品的临床应用问题
6.6未来的发展方向——功能性组织工程
6.7总结
6.8习题
第7章房室模型
7.1绪论
7.2溶质、房室和体积
7.3两个房室之间的跨膜物质传输
7.4建立房室模型的基本方法
7.5单室模型
7.6双室模型
7.7三室模型
7.8多室模型
7.9习题
第8章生化反应和酶动力学
8.1化学反应
8.2酶动力学
8.3利用准稳态近似值的其他模型
8.4扩散、生化反应和酶动力学
8.5细胞呼吸：葡萄糖代谢和ATP的生成
8.6酶的抑制、变构调节和协同反应
8.7习题
第9章生物医学仪器
9.1绪论
9.2基本生物医学仪器系统
9.3电荷、电流、电压、电功率和电能量
9.4电阻
9.5线性电路网络分析法
9.6线性特性与叠加原理
9.7戴维南定理
9.8电感
9.9电容
9.10电阻、电容和电感组成电路的通用求解方法
9.11运算放大器
9.12时变信号
9.13有源模拟滤波器
9.14生物医学仪器的设计
9.15习题
第10章生物医学传感器
10.1绪论
10.2生物电的测量
10.3物理量的测量
10.4血气传感器
10.5生物分析传感器
10.6光学传感器
10.7习题
第11章生物信号处理
11.1绪论
11.2生物信号的生理基础
11.3生物信号的特性
11.4信号采集
11.5生物信号的频域表示
11.6线性系统
11.7信号平均
11.8小波变换和短时傅里叶变换
11.9人工智能技术
11.10习题
第12章生物电现象
12.1绪论
12.2生物电的发现历史
12.3神经元
12.4生物物理学基本定律和方程
12.5细胞膜的等效电路模型
12.6动作电位的Hodgkin�睭uxley模型
12.7神经元整体模型
12.8化学突触
12.9习题
第13章生理系统仿真建模
13.1绪论
13.2快速眼动系统概述
13.3Westheimer扫视眼动模型
13.4扫视控制器
13.5动眼肌模型的建立
13.61984年建立的交感神经支配的线性扫视眼动模型
13.71995年建立的线性扫视眼动模型
13.82009年建立的线性扫视眼动模型
13.9扫视的神经通路
13.10系统辨识
13.11习题
第14章生物医学传输过程
14.1生物医学物质传输
14.2生物流体力学和动量传输
14.3生物医学的热传输
14.4习题
第15章放射成像
15.1绪论
15.2放射性核素成像技术
15.3检测仪器和成像设备
15.4X射线成像系统
15.5习题
第16章医学成像
16.1绪论
16.2超声诊断成像
16.3磁共振成像
16.4脑磁图
16.5造影剂
16.6几种成像技术的比较
16.7图像融合
16.8总结
16.9习题
第17章光学和激光在生物医学中的应用
17.1基本光学理论概述
17.2生物组织中光传播的基本理论
17.3光的物理作用及其检测
17.4生化物质的光学检测技术
17.5光热疗的基本原理
17.6光纤和波导在医学中的应用
17.7生物医学中的光学成像
17.8习题
附录

精彩书摘

　　1．4 生物医学工程师的职能
　　广义上，生物医学工程专业主要培养3类人才：医疗保健系统的临床工程师；工业界的生物医学设计工程师；做研究工作的科学家。此外，目前还按照生物医学工程师所履行的3种不同职能进行分类，他们之间的区另u很明显，分别介绍如下。
　　第一类是3类中最常见的一类工程师，可以称为“解题人”。临床工程师和生物医学设计工程师最可能成为这类人，他们与生命科学家之间保持着传统的服务关系。科学家发现并提出问题，由工程师应用专业技术来解决。但是，要有效并成功地“解题”，双方必须了解对方的术语，具有很好的信息交流和沟通。生物医学工程师必须了解生物学方面的情况，做出正确的判断，发挥自己的知识才能，解决所给予的问题，并且用生命科学家可以理解的语言阐述所设计的解决方法。如果不能做到这些，那么“生物医学”这个冠名就名不副实了。
　　第二类人员比较少，可以称为“科技企业家”，工业界的生物医学设计工程师最可能成为这类人。他们认为，生命科学家和医生所接受的工程技术方面的教育与现有的技术潜能之间存在着相当大的差距，生命科学家不太可能结合现有的技术水平来提出问题。因此，科技企业家通过考察生物学和医学某些前沿领域的问题，自己寻找和确定先进技术可能发挥作用的地方，自己提出问题，然后解决问题。先设计，再用硬件和软件来实现。最后，这些企业家还必须证明他们的研究成果是有用的，说服医学界接纳这些成果。与前述“解题人”的境况不同，企业家的工作是有风险的，他们的成果没有现成的消费者。但是，一旦冒险成功，那么无论是科学上还是经济上，都会前进一大步，比按照传统程序的进展速度要快得多。科技企业家的工作性质决定了他们应该掌握大量工程学和医学方面的知识，并且具有丰富的医疗系统方面的经验。
　　第三类生物医学工程师称为“工程科学家”，在科研机构和公司研究所最多，他们主要致力于应用工程学原理和技术来研究生物学过程。他们常用的最强方法就是为所研究的生物系统建立合适的物理模型或者数学模型。例如，在研究心脏功能时，工程科学家就需要探究血液流过人体心脏这个匪夷所思的血泵时的复杂过程。他们会建立数学模型来模拟心脏收缩时的动力学特性，用方程来定义血流的行为。然后，利用计算机资源和仿真技术来求解数学模型，从而揭示生物系统的特性。由于过于复杂，这些模型的特性无法用解析计算或者直观推导的方法来求解。而且，模型仿真的结果可用于指导实际生物系统的实验设计；反过来，实验的结果又可以用来改进数学模型。如此反复，就可以一步步深入揭示生物学机制。
　　……

前言/序言

　　生物医学工程学是工程技术与生物学和医学高度结合所产生的一门新兴交叉学科，旨在运用工程技术的手段解决生命科学研究以及医学诊断和治疗中存在的问题，提高人类防治疾病的能力，保障人类健康。国际上，美国在第二次世界大战之后的20世纪50年代最早建立了生物医学工程学科；在我国，浙江大学于1977年最早创建了生物医学工程专业。近年来，随着我国科学技术水平的不断提高和经济建设的飞速发展，人们对于自身健康水平和生活质量的要求越来越高，生物医学工程行业也迅速发展起来。为了适应该领域的人才需求，国内越来越多的高校相继开设了生物医学工程专业。但是，生物医学工程学包罗万象，几乎涉及所有工程学科以及生物学和医学，因而目前能够全面而系统地讲述该专业的理论知识和技术应用的导论性教材比较缺乏。
　　本书英文版由20多位学者撰写，是目前涵盖生物医学工程主要领域的最全面的一部教材，在国际上受到广泛的认可。书的信息量相当大，理论与应用紧密结合。开篇首先介绍本学科的发展历史、伦理道德问题以及基础生物医学知识；然后讲述本学科的核心理论和应用技术，包括：生物力学、生物材料、组织工程、仿真建模、生物仪器、传感器、信号处理、生物电、生物传输、医学成像和激光生物医学等。全书将严谨的理论知识与深入浅出的例题和习题相结合，向读者展现了生物医学工程丰富多彩、引入入胜的专业景象。正如原作者在前言中所述，即便如此，本书仍然没能囊括生物医学工程现有的所有领域，并且，科学技术的进步还将不断地给该学科增添新的内容。
　　希望本书的翻译能够给生物医学工程专业的学生和从业人员提供一部有价值的专业著作。新的第3版删除了第2版的康复工程与辅助技术、基因组学和生物信息学、计算生物学等几章内容。对这些内容感兴趣的读者可以查阅2010年出版的第2版中译本。
　　翻译过程中，译者对原书某些明显的笔误或印刷错误已做了更正，为保持译著的简洁流畅，没有加以标注。同时为尽量保持原书特色，书中部分图形和文字符号并未按照国家标准修改，请读者注意。
　　余颖、胡振华、陈白璐、曹嘉悦、吴蕴蕴、肖乾江等同学参与了本书第3版的部分翻译工作，在此深表谢意。译者还要特别感谢参与了本书第2版翻译工作的同学们，他们是郑晓静、吴丹、汪洋、杨彭举、田聪、毛盾、徐白露、李林森、蓝义昀、李迎等。
　　本书内容所涉及的研究领域极其广泛，限于译者的水平，翻译过程中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。
　　封洲燕
　　浙江大学生物医学工程与仪器科学学院
　　2013年10月
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