生物医学工程概论教学大纲

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

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

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

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

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：