生物医学工程概论教学大纲
更新时间:2024-04-18 10:38:02 阅读量: 综合文库 文档下载
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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:
2012—2013学年第一学期
1
课程名称: 生物医学工程概论
英文名称: Introduction to Biomedical Engineering 总 学 时: 40 其中: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,Introduction to Biomedical
Engineering,Academic Press, 2000.
3、生物医学工程学科发展报告.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
2
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,DNA与基因表达
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、EEG电极,微电极 3、物理参数测量:位移传感器,气流传感器,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
3
5、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
4、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,A/D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、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
4
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,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:
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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,物质传递的时间尺度,液体流动和一致性,生物材料
8、临床细胞修复术:细胞/组织提供者的个体差异,反应,免疫性排斥,组织获取,冷藏
考试与成绩评定方式:2010年11月18日(2学时)
考试形式:期末考试方式是通过课程学习总结,查阅文献,根据自己的兴趣撰写相关的课程报告。
成绩评定方式:课堂演讲报告(50%)+期末考核(50%)
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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,物质传递的时间尺度,液体流动和一致性,生物材料
8、临床细胞修复术:细胞/组织提供者的个体差异,反应,免疫性排斥,组织获取,冷藏
考试与成绩评定方式:2010年11月18日(2学时)
考试形式:期末考试方式是通过课程学习总结,查阅文献,根据自己的兴趣撰写相关的课程报告。
成绩评定方式:课堂演讲报告(50%)+期末考核(50%)
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