The Biomedical Engineering Handbook pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Bronzino, Joseph D. (EDT)

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:139.95

裝幀:HRD

isbn號碼:9780849304620

叢書系列:

圖書標籤:

• 生物醫學工程
• 生物工程
• 醫學工程
• 生物材料
• 生物力學
• 生物電子學
• 醫療器械
• 組織工程
• 生物信號處理
• 康復工程

生物醫學工程手冊：跨越生命科學與工程的橋梁 導言： 在二十一世紀，生命科學與工程技術的深度融閤正在以前所未有的速度重塑人類健康的麵貌。從疾病的分子機製探索到個性化治療方案的設計，再到精密醫療器械的開發，生物醫學工程（Biomedical Engineering, BME）已成為推動現代醫學進步的核心驅動力。本手冊，旨在為所有投身於這一交叉學科領域的學者、研究人員、工程師以及臨床醫生，提供一個全麵、深入且高度實用的參考框架。它並非僅僅是對現有知識的簡單匯編，而是緻力於構建一個係統性的知識結構，指導讀者如何將基礎科學原理轉化為具有實際應用價值的醫療解決方案。 第一部分：生物醫學工程的基礎與跨學科視角 本部分首先奠定瞭理解整個領域所需的理論基石。我們從生物學和工程學的基本原理齣發，探討它們是如何在細胞、組織和器官層麵進行交匯的。 1.1 生物物理學與生物力學基礎： 詳細闡述瞭生命係統中的物理現象，包括流體力學（如血液動力學在血管中的流動模型）、固體力學（如骨骼、軟骨的應力-應變關係）以及生物傳熱學。重點分析瞭這些力學因素如何影響生理功能和疾病發生，並介紹瞭先進的有限元分析（FEA）在模擬生物係統中的應用。 1.2 生物化學與分子工程導論： 深入探討瞭生命分子（蛋白質、核酸、脂質）的結構、功能及其在工程學設計中的意義。內容涵蓋瞭生物反應動力學、酶工程的應用，以及如何利用化學原理設計新型的生物傳感器和藥物遞送係統。 1.3 信號處理與生物儀器學： 現代醫學診斷嚴重依賴於對生物信號的準確捕獲與分析。本章係統介紹瞭從導聯到圖像采集的全過程，包括心電圖（ECG）、腦電圖（EEG）、肌電圖（EMG）的采集、降噪技術、特徵提取和模式識彆算法。此外，對各種先進醫療成像設備（如超聲、核磁共振、X射綫成像）的物理基礎和信號重建算法進行瞭詳盡的解析。 第二部分：組織工程與再生醫學的前沿 組織工程是BME中最具革命性的領域之一，目標是修復、替換或增強受損的人體組織和器官。本部分聚焦於構建具有生物學功能的替代物。 2.1 生物材料學與生物相容性： 詳細分類和評估瞭用於植入物和支架的各類材料，包括聚閤物、陶瓷、金屬及其復閤材料。核心內容集中於生物相容性、生物降解性以及錶麵改性技術（如等離子體處理、生物分子塗層），以優化細胞粘附和功能錶達。 2.2 細胞支架設計與生物反應器技術： 探討瞭如何設計具有特定孔隙率、機械性能和生物信號傳導能力的支架結構。重點介紹瞭生物反應器（Bioreactor）在模擬體內環境（如灌流、張力、電刺激）中對工程化組織進行成熟和功能化培養的關鍵技術和設計參數。 2.3 乾細胞生物學與再生策略： 闡述瞭多能乾細胞和成體乾細胞的特性、分化調控機製。結閤材料科學，探討瞭利用乾細胞進行軟骨、血管、神經組織再生修復的具體工程學路徑和臨床轉化麵臨的挑戰。 第三部分：生物醫學設備與智能醫療係統 本部分關注於將工程設計轉化為可用於診斷、監測和治療的實體設備和集成係統。 3.1 醫療電子學與植入式設備： 涵蓋瞭低功耗電路設計、無綫能量傳輸（WPT）技術在植入式設備中的應用，如人工耳蝸、心髒起搏器和神經刺激器。強調瞭設備可靠性、電磁兼容性（EMC）以及生物安全標準的重要性。 3.2 藥物遞送係統與納米醫學： 深入分析瞭主動和被動靶嚮策略。重點介紹瞭高分子膠束、脂質體、納米顆粒等載體的設計原理，以及如何利用材料特性和生理環境（如pH值、酶活性）實現藥物在特定病竈部位的精準釋放。 3.3 診斷成像係統與圖像引導手術： 超越基礎信號采集，本章深入到先進的圖像重建算法（如壓縮感知、深度學習在圖像去噪和分割中的應用）。討論瞭如何將實時成像數據（如超聲或熒光）與機器人技術相結閤，實現微創、高精度的手術導航和治療。 第四部分：生物工程的計算方法與建模 計算工具是現代BME解決復雜問題的核心。本部分側重於如何利用數學和計算機科學來模擬、預測和優化生物係統。 4.1 生物係統建模與仿真： 詳細介紹瞭從宏觀到微觀尺度的建模方法，包括基於微分方程的生理係統建模（如藥代動力學/藥效學模型PBPK）、基於主體的建模（ABM）以及多尺度建模的挑戰與策略。 4.2 計算流體力學（CFD）在循環係統中的應用： 專注於血液流動、瓣膜功能以及人工血管界麵的復雜流體力學分析，用於優化血管支架的設計和預測血栓形成的風險。 4.3 生物信息學與大數據分析： 討論瞭基因組學、蛋白質組學數據的處理和解釋。重點介紹瞭機器學習和深度學習在疾病診斷預測、生物標誌物發現以及個性化治療方案推薦中的實際案例和算法實現。 結語：倫理、法規與未來展望 生物醫學工程的發展必須與嚴格的倫理考量和完善的法規框架並進。本手冊的最後部分，探討瞭醫療器械的監管路徑（如FDA/CE認證）、臨床試驗的設計原則，以及人工智能在醫療決策中引發的責任劃分和數據隱私問題。最終，本手冊展望瞭閤成生物學、類器官技術與工程學交叉融閤的未來方嚮，激勵讀者持續創新，以工程智慧服務於人類的健康福祉。

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