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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Bronzino, Joseph D.

出品人:

页数:1560

译者:

出版时间:2006-1

价格:$ 214.64

装帧:HRD

isbn号码:9780849321214

丛书系列:

图书标签:

2015
生物医学工程
生物工程
医学工程
生物力学
生物材料
生物电子学
医学影像
信号处理
生物传感器
康复工程

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具体描述

Over the last century, medicine has come out of the 'black bag' and emerged as one of the most dynamic and advanced fields of development in science and technology. Today, biomedical engineering plays a critical role in patient diagnosis, care, and rehabilitation. As such, the field encompasses a wide range of disciplines, from biology and physiology to informatics and signal processing. Reflecting the enormous growth and change in biomedical engineering during the infancy of the 21st century, "The Biomedical Engineering Handbook" enters its third edition as a set of three carefully focused and conveniently organized books.The first installment, "Biomedical Engineering Fundamentals" provides a concise survey of the major areas that constitute modern biomedical engineering. Beginning with an overview of physiology and physiological modeling, simulation, and control, this book explores bioelectric phenomena, biomaterials, biomechanics, rehabilitation and human performance engineering, and ethical issues. Pre-eminent experts from around the world share their expertise with many new and updated chapters representing state-of-the-art technologies and practices. A new section on neuroengineering rounds out the coverage. With sharp focus and authoritative coverage, "Biomedical Engineering Fundamentals" is an ideal introduction for anyone new to the field, a convenient reference for seasoned professionals, and a valuable introductory textbook.

生物医学工程基础：跨学科视野下的生命科学与工程技术前沿图书定位：本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有启发性的生物医学工程学科概览，重点聚焦于人体生理系统、生物材料、生物力学、医学成像、生物电子学以及组织工程等核心领域的前沿理论与应用实践。它并非是对某一具体工程技术的详尽操作手册，而是构建一个宏观的、跨学科的知识框架，帮助读者理解工程原理如何在解决复杂的生物医学问题中发挥决定性作用。第一部分：生命系统的工程学解析本部分奠定生物医学工程的理论基石，着重于如何运用工程学的思维和工具来量化和理解生命现象。 1. 人体生理系统建模与仿真：我们将深入探讨如何将复杂的生理过程——例如血液动力学、神经信号传导、呼吸和代谢调节——转化为可计算的数学模型。书中详述了从宏观（器官系统水平）到微观（细胞和分子水平）的建模方法，包括常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）的应用。重点分析了控制论在生物体稳态维持中的作用，并介绍如何利用计算流体力学（CFD）分析血管内的血流剪切应力对血管内皮细胞的影响，以及心脏泵血机制的力学分析。这部分内容侧重于系统生物学的视角，强调动态平衡与反馈机制的理解。 2. 生物力学基础与生物流变学：这一章节聚焦于生物体内的机械载荷、应力、应变及其对组织结构和功能的影响。内容涵盖了软组织（如皮肤、血管壁）和硬组织（如骨骼、关节软骨）的本构关系，以及非线性弹性的应用。详细阐述了生物流体的特性，特别是血液作为非牛顿流体的行为，及其在微循环中的重要性。此外，还将讨论生物力学载荷与骨组织重塑（Wolff's Law的现代诠释）、关节置换的应力分布分析，以及生物体在不同运动状态下的机械响应。第二部分：先进生物材料的设计与应用本部分是生物医学工程实现临床转化的关键，探讨了材料的生物相容性、机械性能与体内环境的交互作用。 3. 生物相容性与界面科学：深入分析了“生物相容性”的复杂定义，它不仅是惰性，更是主动的生物响应。内容涵盖了材料表面化学、蛋白质吸附动力学、以及细胞-材料界面的分子机制。重点阐述了免疫排斥反应的诱发过程，以及如何通过表面修饰（如PEG化、生物分子固定化）来调控细胞粘附、增殖和分化。 4. 医用植入物与修复材料：详细介绍了用于替代或修复受损组织的工程材料。对于金属材料（如钛合金、不锈钢），分析其疲劳强度、耐腐蚀性及磨损产物的毒性。对于高分子材料，讨论了可吸收性材料（如PLGA、PCL）的降解动力学、机械性能衰减与代谢产物的排除机制。这部分强调了材料的长期稳定性和体内环境下的老化过程。第三部分：生命信号的获取与处理本部分关注如何使用电子和物理学原理来观测、测量和解释生物体内的电信号、化学信号和形态信息。 5. 生物医学信号处理与传感器技术：阐述了从体表或体内采集生物电信号（如ECG、EEG、EMG）时所面临的噪声挑战，并详细介绍滤波技术（如小波变换、自适应滤波）在信号增强中的应用。重点探讨了生物传感器的设计原理，包括电化学传感器（如葡萄糖氧化酶电极）和基于微机电系统（MEMS）的压力、温度传感器，它们如何实现对生理参数的实时、无创或微创监测。 6. 医学成像与图像重建技术：这部分详述了主流医学成像模态背后的物理学基础及其工程实现。对于X射线/CT，着重于投影几何、衰减系数的计算及滤波反投影算法。对于MRI，深入讲解了核磁共振原理、傅里叶变换在k空间数据采集中的作用，以及梯度线圈的设计。此外，还介绍了超声成像的声波传播与多普勒效应，以及功能性成像（如fMRI, PET）的数据采集与配准技术。对图像质量的评价标准（如空间分辨率、对比度噪声比）也进行了深入讨论。第四部分：组织工程与再生医学的前沿本部分探讨如何将生物学、材料科学和工程学知识结合起来，在体外构建具有生理功能的组织或器官。 7. 组织工程支架设计与生物反应器：深入剖析了构建三维（3D）细胞培养环境的关键挑战。支架的设计需要同时满足机械支撑、孔隙率、生物活性和可降解性。书中详细对比了电纺、冷冻干燥、快速成型（如3D打印）等制造技术对支架微观结构的影响。同时，重点介绍了生物反应器在提供适宜物理和化学微环境（如灌流、剪切应力、氧气梯度）以促进细胞成熟和组织形成中的核心作用。 8. 再生医学中的细胞调控与生物相容性：探讨了干细胞的分化诱导机制，以及如何利用生物信号分子（如生长因子）的释放动力学来精确调控细胞命运。书中分析了表皮生长因子、骨形态发生蛋白等在组织修复中的工程化应用。此外，还讨论了基因传递系统（非病毒载体）在细胞治疗中的工程学考量，旨在实现靶向递送和高效转染。总结：本书将生物医学工程视为一个动态演进的交叉学科，强调理论的严谨性与应用的创新性相结合。读者将学习如何运用严谨的工程分析方法来解构和优化生物过程，最终目标是开发出下一代诊断、治疗和修复技术，以应对人类健康面临的重大挑战。本书旨在培养具有系统思维和跨学科整合能力的工程人才。