生物医学工程概论教学大纲

1、某大学教学大纲课程编号:课程名称：生物医学工程概论开课院系：开课教师：20122013学年第一学期课程名称：生物医学工程概论 英文名称:Introduction to Biomedical Engineering总学时：40 具中：实验课 学时：0学分：2先修课程：理工类基础教材：生物医学工程导论参考教材：1、生物医学工程学.邓玉林主编，科学出版社.2、John Enderle, Susan Blanchard, Joseph Bronzino,Introductionto BiomedicalEngineering , Academic Press, 2000.3、生物医学工程学科发展报告.

2、中国科学技术协会主编，中国科学技术出版社.适用学生范围：硕士研究生课程性质：专业基础教学目标：本课程以讲座形式，以交叉学科充满创新的特点，介绍生物医学工程的基 本原理、典型应用、最新成果及未来发展。在最后几讲中将介绍生物医学工程 产业和临床工程的一些基本知识，以帮助学生从事实际工作时能尽快入门。 课程简介：生物医学工程是理、工、医相结合的边缘学科，其将现代工程技术、近代 物理学、生物学和医学结合起来，形成了对生命科学、现代医学具有极其重要 意义的新兴交叉学科。其属于技术科学范畴，是以生命的人为对象，用工程学 原理，研究开发防病、治病、人体辅助功能等为医学应用服务的人工装置和系 统，医疗仪器、医

3、疗器械即是其最广泛的应用。本课程主要介绍生物医学工程学科的发展史，学科内涵和研究领域，以及未来展望，并重点概括介绍生物医学工程基本原理和方法，包括生物医学信号 的检测、处理和识别、生物医学电子、生物材料、人工器官和组织工程、生物 电磁学、物理因子的生物效应及治疗作用、生物力学、医学仪器与设备、生物 系统的建模与仿真、中医工程等通过本课程的学习，要求学生掌握有关生物医学工程的基本原理及技术，为 从事本专业的工作和研究奠定坚实的基础。教学内容：第一讲 生物医学工程概论（2学时，沈海明）教学目的：介绍生物医学工程概况教学要求：对生物医学工程有基本了解内容提要：1、医疗简史2、现代医疗体系3、生物医学

4、工程学科定义4、学科培养目标5、学科发展现状6、学术组织介绍第二讲 人体解剖生理及生物电现象（4学时，沈海明）教学目的：介绍人体解剖生理及生物电现象教学要求：基本了解人体解剖结构和生理功能及生物电现象内容提要：1、细胞结构，等离子膜，细胞质和细胞器，DNAW基因表达2、主要器官及系统：循环系统，呼吸系统，神经系统，骨骼系统，肌肉系统3、生物电现象第三讲生物医学传感器（4学时，徐佳佳）教学目的：介绍生物医学传感器教学要求：掌握生物医学传感器基本知识内容提要：1、传感器分类，传感器封装2、生物电位测量：电解液/金属电极界面，ECG EMG EEGfe极，微电极3、物理参数测量：位移传感器，气流传感

5、器，温度测量4、血气和pH值传感器：氧含量测量，pH值电极，二氧化碳传感器35、生物分析传感器：酶基传感，微生物传感6、光学传感器：光纤，传感机制第四讲生物医学仪器（4学时，刘文礼）教学目的：介绍各种生物医学仪器基本组成、基本设计教学要求：发挥交叉学科特点，掌握各种生物医学仪器基本原理、基本设计及应用内容提要：1、生物医学仪器分类2、模拟电路，器件，时变信号，叠加原理3、信号调节：运算放大器，传递函数与复阻抗，滤波器与频响A/D4、仪器设计：信号放大，噪声抑制，频率混叠，差分生物电放大器设计，转换5、基于微机的仪器系统，计算机与程序设计语言第五讲生物医学信号处理 （4学时，时爱娟）教学目的：介

6、绍常用的生物医学信号处理方法教学要求：发挥交叉学科特点，掌握基本的生物医学信号处理方法的应用内容提要：1、生物信号的生理基础：生物电信号，生物磁信号，生物化学信号，生物机械 信号，生物声信号，生物光信号2、生物信号特性3、信号获取：数据采集，生物传感器、放大器、模拟滤波器，A/D转换器4、信号的频域表达5、Z变换6、数字滤波7、信号平均处理8、小波变换和短时序列付氏变换9、人工智能技术，模糊逻辑，人工神经网络第六讲 生物材料（4学时，徐佳佳）教学目的：介绍生物材料教学要求：了解基本的生物材料和应用内容提要：1、机械特性和测试2、医疗装置中的生物材料分类：金属与合金，陶瓷和玻璃，聚合物，合成物3

7、、材料老化：金属腐蚀，聚合物老化，磨损4、生物效应：关联细胞对材料的反应，发炎，伤口复原，感染，免疫反应，生 物效应与生物材料5、材料老化对生物系统的影响：老化，腐蚀，磨损6、生物相容性测试7、生物材料和装置设计原则，心脏瓣膜修复，关节替换第七讲 生物医学中的光学与激光（4学时，刘文礼）教学目的：介绍生物医学中的光学与激光工程基本内容、原理和应用教学要求：了解光学与激光基本原理和在生物医学工程中的应用内容提要：1、基本光学原理：电磁波与光谱，光的偏振，吸收、散射和发光2、生物组织中的光传播基本原理：吸收、反射和散射3、光对组织的物理作用及测量：温度变化，激光多普勒测速，干涉测量法4、光学生化测

8、量技术：吸收、散射、发光和偏振特性5、激光致热治疗基本原理6、医学应用中的光纤和波导：光纤和波导原理，探测、诊断用光纤探针7、光学成像：光学断层成像，混合光学成像第八讲放射学成像和磁共振成像（4学时，时爱娟）教学目的：介绍放射学成像、磁共振成像和超声的基本内容教学要求：了解X射线、CT、核医学成像、磁共振成像 MRI超声等基本原理、发展和应用内容提要：1、发射型成像系统：基本概念，基本粒子，原子结构与粒子发射，放射衰变，放射性测量2、核医学成像装置：放射闪烁探测器，伽马相机，正电子成像3、X线成像系统：基本原理，CT技术4、磁共振成像原理5、磁共振成像技术6、功能性磁共振成像7、声的传播原理，

9、波动方程，声阻抗，声强度，衰减、反射、散射8、超声诊断成像：超声换能器，A、B型超声成像，B超的分辨率，M和C型超 声成像，血流测量的多普勒方法，彩色多普勒血流成像9、 超声技术进展：彩色多普勒功率成像，血流的时域估计，多维换能器，三维成像和并行处理，超高频腔内成像，超声对比增强与谐波成像10、超声波的生物效应第九讲 人工器官（4学时，沈海明）教学目的：介绍人工器官的分类和应用教学要求：了解人工器官的分类及常见人工器官的临床应用内容提要：1、人工器官概述及分类2、人工心脏瓣膜的结构及其分类3、人工肾4、人工肝5、人工心脏6、人工肺第十讲 组织工程（4学时，沈海明）教学目的：介绍组织工程基本原理、应用和发展教学要求：了解组织工程基本内容、原理和未来前景内容提要：1、细胞治疗，利用人类自身细胞的方法，基本问题2、组织动力学：组织发育，大量繁殖的组织，组织形成，组织修复，组织形成 功能性结构，组织工程面临的挑战，组织功能评估3、干细胞：特性，实例，扩散行为模型，与组织工程的关系，细胞寿命4、细胞衰亡过程：分化，运动，复制，与组织动力学的关系5、细胞间的交互，生长因子，细胞间的直接联系，阵列互作用6、组织微循环：细胞在体内的功能，组织微循环，与其它器官的交互7、生长进程控制：基本概念，关键问题，物质传递的时间尺