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生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)

作者：許海燕等
出版社：科學(xué)出版社出版時間：2021-06-01
開本： 16開 頁數(shù)： 327
中 圖 價:¥109.0(7.9折) 定價  ¥138.0 登錄后可看到會員價
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生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 版權(quán)信息

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 本書特色

本書主要面向醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)專業(yè)背景的本科生和研究生，也可作為 科普類書籍供科研愛好者了解生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的知識體系、總體框架和 醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 內(nèi)容簡介

生物醫(yī)學(xué)工程是將其他學(xué)科的研究成果應(yīng)用于疾病的預(yù)防與診治的知識高度密集的技術(shù)領(lǐng)域，是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究與臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的重要橋梁。 本書在生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的知識體系框架下，扼要講解生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科若干分支學(xué)科的基本概念，結(jié)合研究和應(yīng)用實(shí)例介紹其醫(yī)學(xué)應(yīng)用原理，主要包括生物材料、植入物與假體、人工器官、組織工程與再生醫(yī)學(xué)、藥物遞送系統(tǒng)、臨床醫(yī)學(xué)圖像及分子影像、生物醫(yī)學(xué)傳感和納米生物醫(yī)學(xué)檢測、電子醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)和力學(xué)生物學(xué)、生物信息學(xué)、生命系統(tǒng)建模與仿真等內(nèi)容。 本書主要面向醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)專業(yè)背景的本科生和研究生，也可作為科普類書籍供科研愛好者了解生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的知識體系、總體框架和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 什么是生物醫(yī)學(xué)工程 1
1.2 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要推動力 2
1.3 國際生物醫(yī)學(xué)工程教育概貌 3
1.4 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系 3
1.5 拉斯克醫(yī)學(xué)獎中的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù) 4
1.5.1 電子顯微鏡（1960年） 4
1.5.2 聚酯人工動脈血管（1963年） 4
1.5.3 細(xì)胞器電子顯微術(shù)（1966年） 4
1.5.4 體外循環(huán)手術(shù)用心肺機(jī)（1968年） 5
1.5.5 心臟除顫器和起搏器（1973年） 5
1.5.6 全關(guān)節(jié)置換（1974年） 6
1.5.7 計算機(jī)斷層成像（1975年） 6
1.5.8 超聲診斷技術(shù)（1977年） 6
1.5.9 冠狀動脈血管造影（1983年） 7
1.5.10 磁共振成像（1984年） 7
1.5.11 血液透析治療末期腎臟疾。2002年） 7
1.5.12 人工主動脈瓣膜和二尖瓣瓣膜（2007年） 8
1.5.13 現(xiàn)代人工耳蝸（2013年） 8
1.5.14 深部腦刺激治療帕金森疾。2014年） 8
1.6 本書的框架結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容 9
第2章 生物材料 10
2.1 生物材料的定義與演進(jìn) 10
2.2 生物材料應(yīng)用概述 11
2.3 生物材料的分類 14
2.4 生物材料引起的宿主反應(yīng) 15
2.4.1 血液接觸材料引發(fā)的凝血 15
2.4.2 組織植入材料引發(fā)的宿主反應(yīng) 21
2.4.3 組織植入物宿主反應(yīng)的各個階段 23
2.4.4 影響宿主反應(yīng)的其他因素 30
2.5 生物相容性 31
2.5.1 生物相容性定義 31
2.5.2 生物相容性評價 32
2.5.3 對生物材料和生物相容性的回顧和展望 35
2.6 小結(jié) 36
參考文獻(xiàn) 36
第3章 植入物與假體 37
3.1 金屬與合金類植入物與假體 37
3.1.1 形狀記憶合金與血管內(nèi)支架 38
3.1.2 貴金屬與可植入藥物芯片 40
3.2 高分子材料 41
3.2.1 高分子材料概述 41
3.2.2 人工血管 42
3.2.3 神經(jīng)引導(dǎo)導(dǎo)管 46
3.2.4 用于眼科的聚丙烯酸酯類醫(yī)用高分子材料 49
3.3 陶瓷和碳材料 50
3.4 復(fù)合材料 51
參考文獻(xiàn) 52
第4章 人工器官 53
4.1 人工器官概述 53
4.2 人工腎 55
4.2.1 腎臟的功能 55
4.2.2 人工腎的基本構(gòu)成和工作原理 56
4.2.3 透析膜及人工腎的歷史 57
4.2.4 新材料和新技術(shù)對人工腎研發(fā)與應(yīng)用的推動 59
4.3 體外循環(huán)支持系統(tǒng) 60
4.4 人工心臟和心室輔助循環(huán)裝置 64
4.4.1 主動脈內(nèi)氣囊反搏 64
4.4.2 心室輔助循環(huán)裝置 65
4.4.3 全人工心臟 65
參考文獻(xiàn) 66
第5章 組織工程與再生醫(yī)學(xué) 68
5.1 基本概念 68
5.2 組織工程與再生醫(yī)學(xué)的要素 70
5.2.1 種子細(xì)胞 70
5.2.2 生物材料支架 73
5.2.3 生物反應(yīng)器 80
5.3 組織工程研究應(yīng)用舉例 84
5.3.1 產(chǎn)生力學(xué)刺激的支架 84
5.3.2 導(dǎo)電性支架 87
5.3.3 全器官脫細(xì)胞支架 90
5.4 小結(jié) 93
參考文獻(xiàn) 93
第6章 藥物遞送系統(tǒng) 95
6.1 藥物遞送系統(tǒng)概述 96
6.2 藥物遞送系統(tǒng)的目的及作用 98
6.2.1 藥物緩/控釋 98
6.2.2 增強(qiáng)藥物的穩(wěn)定性，延長代謝時間 108
6.2.3 改變藥物親疏水性及穿透生物屏障的能力 111
6.2.4 增強(qiáng)藥物的靶向性 114
6.3 用于基因遞送的藥物遞送系統(tǒng) 120
6.3.1 基因技術(shù)、基因治療及基因（核酸）載體 120
6.3.2 核酸載體的分類 121
6.3.3 陽離子型核酸載體的轉(zhuǎn)染機(jī)理 121
6.4 小結(jié) 123
參考文獻(xiàn) 124
第7章 臨床醫(yī)學(xué)影像及應(yīng)用 125
7.1 醫(yī)學(xué)成像原理及成像系統(tǒng) 125
7.1.1 X射線和X射線圖像 125
7.1.2 計算機(jī)斷層掃描 127
7.1.3 磁共振成像 129
7.1.4 超聲 135
7.1.5 核醫(yī)學(xué) 137
7.2 醫(yī)學(xué)圖像重建和處理 141
7.2.1 醫(yī)學(xué)圖像重建 141
7.2.2 圖像處理和分析 145
7.3 醫(yī)學(xué)影像在阿爾茨海默。ˋD）中的應(yīng)用 160
7.3.1 AD臨床診斷標(biāo)準(zhǔn) 161
7.3.2 深度學(xué)習(xí)用于AD診斷 162
參考文獻(xiàn) 165
第8章 分子影像學(xué) 168
8.1 分子影像學(xué)概述 169
8.2 分子成像探針 170
8.2.1 分子成像探針的概念 170
8.2.2 分子成像的類型 171
8.2.3 分子成像探針的結(jié)構(gòu)組成 174
8.2.4 分子成像探針識別與結(jié)合靶標(biāo)的生物學(xué)基礎(chǔ) 175
8.2.5 分子成像探針的構(gòu)建流程 176
8.2.6 分子成像探針的常用構(gòu)建方法 177
8.3 分子影像學(xué)中的信號放大策略 179
8.4 光學(xué)分子成像舉例 182
8.4.1 近紅外熒光分子及靶向探針 183
8.4.2 可激活的靶向探針 183
8.4.3 內(nèi)源性光學(xué)分子成像 184
8.5 光學(xué)分子成像在腫瘤成像中的應(yīng)用實(shí)例 185
8.5.1 腫瘤相關(guān)受體及配體表達(dá)成像 185
8.5.2 腫瘤特異性標(biāo)志物成像 187
8.5.3 腫瘤細(xì)胞凋亡成像 188
8.5.4 新生血管成像 188
8.5.5 代謝成像 189
參考文獻(xiàn) 191
第9章 生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)與信號檢測 192
9.1 生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù) 192
9.1.1 生物醫(yī)學(xué)傳感器概述 192
9.1.2 生物醫(yī)學(xué)傳感器的分類 193
9.1.3 生物醫(yī)學(xué)用電極 196
9.1.4 生物芯片 197
9.1.5 生物微機(jī)電系統(tǒng) 201
9.1.6 可穿戴傳感技術(shù) 202
9.2 生物醫(yī)學(xué)信號檢測 204
9.2.1 生物醫(yī)學(xué)信號的生理基礎(chǔ) 204
9.2.2 生物醫(yī)學(xué)信號的種類 204
9.2.3 生物醫(yī)學(xué)信號檢測的基本特點(diǎn) 205
9.2.4 生物醫(yī)學(xué)信號檢測的常用方法 208
9.2.5 生物醫(yī)學(xué)信號檢測儀器 210
9.2.6 生物醫(yī)學(xué)信號檢測的發(fā)展趨勢 211
參考文獻(xiàn) 212
第10章 納米生物醫(yī)學(xué)檢測 214
10.1 生物醫(yī)學(xué)檢測常用反應(yīng)與原理 214
10.1.1 酶反應(yīng) 214
10.1.2 微生物反應(yīng) 215
10.1.3 免疫反應(yīng) 215
10.1.4 核酸反應(yīng) 216
10.2 納米科技概述 216
10.2.1 納米材料的定義和納米效應(yīng) 217
10.2.2 生物醫(yī)學(xué)檢測中常用的納米材料 218
10.3 納米生物醫(yī)學(xué)檢測原理與實(shí)例 221
10.3.1 金納米顆粒的應(yīng)用 221
10.3.2 碳納米管的應(yīng)用 225
10.3.3 磁性納米顆粒的應(yīng)用 227
10.3.4 量子點(diǎn)的應(yīng)用 228
10.4 小結(jié) 229
參考文獻(xiàn) 229
第11章 人體的電特性和電子醫(yī)學(xué) 231
11.1 細(xì)胞膜的電特性 231
11.1.1 細(xì)胞膜的組成和結(jié)構(gòu) 231
11.1.2 細(xì)胞膜的阻容特性 232
11.2 人體的電特性 233
11.2.1 電的生理效應(yīng) 233
11.2.2 人體電擊的類型 234
11.2.3 電流頻率的影響 235
11.2.4 電氣安全措施 236
11.3 電子醫(yī)學(xué) 237
11.3.1 細(xì)胞外刺激 238
11.3.2 電刺激治療的應(yīng)用 239
11.3.3 其他形式的刺激 244
參考文獻(xiàn) 246
第12章 生物力學(xué) 247
12.1 生物力學(xué)概述 247
12.1.1 生物力學(xué)的定義和研究特點(diǎn) 247
12.1.2 生物力學(xué)的研究范疇 247
12.2 有限元分析概述和示例 248
12.2.1 有限元分析概述 248
12.2.2 有限元分析應(yīng)用示例 249
12.3 血液循環(huán)動力學(xué) 251
12.3.1 流體運(yùn)動的基本規(guī)律 252
12.3.2 血液的流動 255
12.3.3 血液黏度的影響因素 258
12.3.4 心臟的功 261
12.3.5 血管的彈性 263
12.3.6 脈搏波的形成和傳播 265
12.4 組織的應(yīng)力與生長 266
12.4.1 應(yīng)力-生長法則 266
12.4.2 軟組織的應(yīng)力與生長 267
12.4.3 骨組織的應(yīng)力與生長 269
參考文獻(xiàn) 269
第13章 力學(xué)生物學(xué) 270
13.1 力學(xué)生物學(xué)概述 270
13.2 力學(xué)生物學(xué)中的力學(xué)測量手段 271
13.2.1 牽引力顯微鏡 272
13.2.2 原子力顯微鏡 272
13.2.3 光鑷 272
13.2.4 微柱陣列型結(jié)構(gòu)基底 273
13.2.5 基于熒光的分子探針 273
13.2.6 基于植入物的力學(xué)測量 273
13.3 機(jī)械力信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 273
13.4 發(fā)育以及生理活動中的力學(xué)生物學(xué) 277
13.5 力學(xué)生物學(xué)與疾病治療 278
13.5.1 心血管疾病 278
13.5.2 惡性腫瘤 279
13.5.3 細(xì)胞治療 280
13.6 小結(jié) 281
參考文獻(xiàn) 282
第14章 生物信息學(xué) 285
14.1 生物信息學(xué)概述 285
14.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動的現(xiàn)代生物學(xué) 287
14.2.1 生物學(xué)中的序列數(shù)據(jù) 287
14.2.2 生物學(xué)中的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) 288
14.2.3 生物學(xué)中的基因表達(dá)數(shù)據(jù) 289
14.2.4 生物學(xué)中的表觀遺傳學(xué)數(shù)據(jù) 290
14.2.5 生物學(xué)中的系統(tǒng)生物學(xué)數(shù)據(jù) 290
14.3 關(guān)鍵生物信息學(xué)算法概述 291
14.3.1 生物序列比對分析 291
14.3.2 基因表達(dá)數(shù)據(jù)的聚類 295
14.3.3 分類和預(yù)測 296
14.3.4 維數(shù)災(zāi)難 297
14.4 生物信息學(xué)數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫 298
14.4.1 FAIR準(zhǔn)則與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn) 298
14.4.2 生物信息數(shù)據(jù)庫 300
14.5 轉(zhuǎn)化生物信息學(xué) 301
14.6 小結(jié) 304
參考文獻(xiàn) 305
第15章 生命系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立與仿真 306
15.1 模型與實(shí)體 306
15.1.1 模型與實(shí)體的概念 306
15.1.2 模型與實(shí)體的關(guān)系 306
15.2 系統(tǒng)模型 307
15.2.1 系統(tǒng)和系統(tǒng)模型 307
15.2.2 模型的分類 307
15.3 建模與仿真 308
15.3.1 建模過程 309
15.3.2 計算機(jī)仿真
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生物醫(yī)學(xué)工程學(xué) 節(jié)選

第1章 緒論 1.1 什么是生物醫(yī)學(xué)工程 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是將工程技術(shù)應(yīng)用于人類健康的科學(xué)。人類健康是全方位多面性的，因此，生物醫(yī)學(xué)工程是集成了物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)和計算科學(xué)以及工程原理來研究生物、醫(yī)學(xué)、行為以及健康的學(xué)科，是生命科學(xué)與信息、材料、精密機(jī)械等學(xué)科交叉與高度綜合的產(chǎn)物。換言之，生物醫(yī)學(xué)工程是綜合應(yīng)用生命科學(xué)與工程科學(xué)的原理和方法，從工程學(xué)角度在分子、細(xì)胞、組織、器官乃至整個人體系統(tǒng)多層次認(rèn)識人體的結(jié)構(gòu)、功能和其他生命現(xiàn)象，研究用于防病、治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置和系統(tǒng)技術(shù)的總稱。生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)不僅是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究與臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中間的橋梁，也是醫(yī)學(xué)研究的重要組成和綜合實(shí)力的體現(xiàn)。 生物醫(yī)學(xué)工程的興起和發(fā)展歷程是不斷將其他學(xué)科的科研成果融合并引入到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的過程。例如，隨著臨床上對治療和監(jiān)測技術(shù)需求的增加，電氣工程和物理學(xué)的原理與技術(shù)被引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，基于先進(jìn)的光、電、磁技術(shù)發(fā)展出一系列儀器設(shè)備（例如心電圖、腦電圖、血氧檢測、磁共振成像、CT成像、電刺激技術(shù)等）；材料學(xué)和力學(xué)的發(fā)展為人工器官和植入材料提供了重要的物質(zhì)和理論基礎(chǔ)；新藥的研發(fā)對化學(xué)、材料學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)提出了更高的要求，而這些學(xué)科的發(fā)展又反過來加速了新藥的研發(fā)；細(xì)胞和分子生物學(xué)的發(fā)展與生物材料和力學(xué)相結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)體外構(gòu)建活組織和器官，或原位引導(dǎo)缺損組織的再生和修復(fù)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。 CRC出版社2015年出版的《生物醫(yī)學(xué)工程：基礎(chǔ)篇》第4版的目錄中列出了以下內(nèi)容： 生物材料、分子細(xì)胞和組織工程、藥物設(shè)計和遞送系統(tǒng)、再生醫(yī)學(xué)和細(xì)胞治療、個體化醫(yī)療、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)、仿生學(xué)、微米和納米技術(shù)及生物微流控技術(shù)、植入假體和人工器官、遠(yuǎn)程醫(yī)療、臨床工程、醫(yī)學(xué)和生物信息學(xué)、生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)和生物分析、醫(yī)療機(jī)器人、醫(yī)學(xué)和紅外成像、神經(jīng)工程、醫(yī)學(xué)儀器和器件、生物信號與生物傳感、生物電子和生理系統(tǒng)仿真、生物力學(xué)、康復(fù)工程和行為學(xué)。 這些分支學(xué)科構(gòu)成了生機(jī)勃勃的生物醫(yī)學(xué)工程“世界”，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供著源源不斷的新技術(shù)和新方法。 1.2 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要推動力 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)際上開始于20世紀(jì)。20世紀(jì)中期基礎(chǔ)科學(xué)（化學(xué)、物理、藥學(xué)等）的進(jìn)步對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，使健康醫(yī)療體系得到了飛躍式的發(fā)展。毋庸置疑，在過去的70多年里，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科的興起與快速發(fā)展在延長人類壽命和改善人類健康狀況方面發(fā)揮了不可替代的重要作用。 工欲善其事，必先利其器。當(dāng)人類通過新工具對自身的結(jié)構(gòu)和功能獲得更深入的了解后，就能夠應(yīng)用所獲得的知識去創(chuàng)造和改進(jìn)工具，修復(fù)和改善自身的功能。從這個角度來看，生物醫(yī)學(xué)工程的發(fā)展歷程就是連續(xù)和循環(huán)往復(fù)的發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造的過程。直至今日，生物醫(yī)學(xué)工程仍然是保持這兩個方面，一方面是分析和研究機(jī)體系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，另一方面是發(fā)展新技術(shù)和新方法來研究和修復(fù)機(jī)體。下面所列舉的幾個簡要示例可大致勾勒出生物醫(yī)學(xué)工程在以上兩個方面的作用。 1903年William Einthoven設(shè)計出**臺心電圖儀，能夠檢測心臟跳動中的電位變化，開啟了心血管醫(yī)學(xué)和電測量科技的新時代。X射線的發(fā)現(xiàn)和臨床應(yīng)用使醫(yī)學(xué)開始面向檢測和診斷。到了20世紀(jì)30年代，通過使用鋇鹽或各種各樣的不透射材料，X射線幾乎能使所有器官可視化。與此同時，制冷技術(shù)的出現(xiàn)使血庫能夠建立和完全發(fā)展起來。德林氏人工呼吸器在1927年制成，在1939年**次出色地完成了心肺搭橋。20世紀(jì)40年代，心導(dǎo)管插入術(shù)和血管造影術(shù)發(fā)展起來，用一個螺紋套管穿過手臂血管靜脈插到心臟并注射不透X射線的染料，通過X射線造影實(shí)現(xiàn)了肺和心臟的血管瓣膜可視化，使精確診斷先天性和獲得性心臟疾病成為可能，從此開啟了一個新的心血管手術(shù)領(lǐng)域。 在21世紀(jì)的**個十年，機(jī)器人手術(shù)的發(fā)展使得現(xiàn)代手術(shù)有了更大的可能性。神經(jīng)外科手術(shù)，包括周圍神經(jīng)和中心神經(jīng)以及血管手術(shù)，以及骨科手術(shù)中高難度區(qū)域的操作在新技術(shù)的幫助下有了顯著的提高。20世紀(jì)50年代進(jìn)入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的電子顯微鏡為觀察細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)有力的手段；而利用正電子發(fā)射斷層造影術(shù)（PET）來檢測和監(jiān)測腫瘤的發(fā)展，把醫(yī)學(xué)帶入了原子時代。第二次世界大戰(zhàn)之后，為軍事目的而發(fā)展的先進(jìn)科技使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)受益匪淺。例如，為追蹤敵軍艦艇和飛機(jī)的電子科技以及給飛行員提供關(guān)于高度、飛行速度以及其他一些類似信息的技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，用于跟蹤中樞神經(jīng)系統(tǒng)的電生理行為或監(jiān)控患者的心跳。第二次世界大戰(zhàn)造成的傷殘對康復(fù)工程和假肢領(lǐng)域產(chǎn)生了大量的需求。20世紀(jì)70年代以來，計算機(jī)斷層掃描（CT）成像、磁共振成像（MRI）等新的醫(yī)學(xué)成像科技的發(fā)展使醫(yī)生能夠?qū)δX部的血流和氧消耗進(jìn)行測量，從而研究神經(jīng)元活躍區(qū)域。隨著1954年人工腎的成功研發(fā)，“人工器官”的概念被接受并且逐漸進(jìn)入主流醫(yī)學(xué)，植入性假體如人工心臟瓣膜和人工血管也隨之快速發(fā)展起來，人工心臟的研發(fā)也隨之開始。近年來，納米科技、人工智能等新興學(xué)科的快速發(fā)展為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了更加多樣和前沿的新技術(shù)，極大地推動了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展。 1.3 國際生物醫(yī)學(xué)工程教育概貌 生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科在很大程度上反映了一個大學(xué)的綜合科研實(shí)力。國際上很多大學(xué)設(shè)立了生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，并有自己的特色研究。例如，美國約翰 霍普金斯大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)工程研究包括了細(xì)胞和組織工程、醫(yī)學(xué)影像、生物信息學(xué)和計算生物學(xué)、計算建模、心血管系統(tǒng)、分子與細(xì)胞系統(tǒng)等，杜克大學(xué)主要包括生物分子和組織工程、醫(yī)學(xué)影像、生物力學(xué)、生物電子工程等，耶魯大學(xué)主要涉及生物分子工程、藥物遞送、生物醫(yī)學(xué)影像，猶他大學(xué)主要涉及組合醫(yī)療器械和藥物遞送系統(tǒng)、再生醫(yī)學(xué)、材料表面工程，康奈爾大學(xué)主要研究微納生物技術(shù)和系統(tǒng)生物學(xué)，西北大學(xué)主要涉及神經(jīng)工程，弗吉尼亞大學(xué)主要包括納米醫(yī)學(xué)和納米生物學(xué)。英國牛津大學(xué)的研究覆蓋再生醫(yī)學(xué)、無創(chuàng)治療與藥物遞送、生物醫(yī)學(xué)影像分析、生物醫(yī)學(xué)測量和建模、生物醫(yī)學(xué)信號處理與儀器分析等方向。日本東京大學(xué)主要包括生物流體力學(xué)、分子影像學(xué)、人工器官、再生醫(yī)學(xué)、藥物遞送系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)、健康/環(huán)境醫(yī)學(xué)工程等，京都大學(xué)集中于生物材料的再生醫(yī)學(xué)和藥物遞送系統(tǒng)。 1.4 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院（PUMC）生物醫(yī)學(xué)工程系的前身是1978年由時任中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院院長的黃家駟教授發(fā)起并建立的生物醫(yī)學(xué)工程研究室，是中國大陸地區(qū)建立的**個生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)，1996年生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系獲得教育部博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)資格。黃家駟院長于1981年發(fā)起并成立了中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會，擔(dān)任首屆理事長。此后，多位中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院院長擔(dān)任過中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會理事長。 學(xué)系成立以來，圍繞臨床需求開展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，發(fā)展面向重大疾病檢測、診斷和治療的新技術(shù)與新方法；將科研與教學(xué)相結(jié)合，建立并不斷完善面向八年制本科和博/碩士研究生的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科教學(xué)體系，培養(yǎng)具有生物醫(yī)學(xué)和工程學(xué)綜合素養(yǎng)的高層次科研人才和工程技術(shù)人才。在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院系統(tǒng)內(nèi)，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所/基礎(chǔ)學(xué)院、生物醫(yī)學(xué)工程所、放射醫(yī)學(xué)研究所、病原生物學(xué)研究所、北京協(xié)和醫(yī)院、阜外醫(yī)院等單位均有生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科，研究方向主要包括生物材料/醫(yī)療器械（件）、組織工程與再生醫(yī)學(xué)、納米生物醫(yī)學(xué)、藥物遞送系統(tǒng)、電子醫(yī)學(xué)技術(shù)、康復(fù)工程、醫(yī)學(xué)圖像與成像技術(shù)、計算生物學(xué)與生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)、醫(yī)學(xué)儀器與裝備、移動數(shù)字醫(yī)療等。 1.5 拉斯克醫(yī)學(xué)獎中的生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù) 生物醫(yī)學(xué)工程與醫(yī)學(xué)的融合已經(jīng)為疾病的診斷和治療帶來了全新的方法和手段，為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)帶來了革命性的變化。美國拉斯克醫(yī)學(xué)獎中生物醫(yī)學(xué)工程相關(guān)的重要成就從一個側(cè)面反映了生物醫(yī)學(xué)工程對醫(yī)學(xué)進(jìn)步的巨大推動作用。以下舉例說明。 1.5.1 電子顯微鏡（1960年） 現(xiàn)代電子顯微鏡使人看到了光學(xué)顯微鏡無法看到的物體，把人類的視覺范圍擴(kuò)大了幾百倍，揭示了以前人們看不到和認(rèn)為根本不存在的結(jié)構(gòu)，極大地激發(fā)了人們解析生物材料精細(xì)結(jié)構(gòu)的興趣，證明了在以往不可見的尺度下存在著有序結(jié)構(gòu)。柏林工業(yè)大學(xué)的Ernst Ruska博士和David Sarnoff研究中心（RCA實(shí)驗(yàn)室）的James Hillier博士因其對電子顯微鏡的設(shè)計、制造、發(fā)展和完善所做出的重大貢獻(xiàn)獲1960年美國拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎。 1.5.2 聚酯人工動脈血管（1963年） 貝爾大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Michael E. DeBakey博士獲得了1963年的拉斯克臨床醫(yī)學(xué)研究獎。DeBakey博士被公認(rèn)為現(xiàn)代心血管外科之父。他早期的成就之一是設(shè)計了一種對血液成分產(chǎn)生*小損傷的滾筒式泵，這項(xiàng)發(fā)明十年后被應(yīng)用于人工心肺設(shè)備。DeBakey博士還開發(fā)了通過植入物來修復(fù)血管的方法——使用由聚酯或其他合成材料制成的人造血管，通過外科手術(shù)完成了身體許多部位的血管置換。作為一名醫(yī)生，他的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)還包括**次成功地實(shí)現(xiàn)了用手術(shù)方法治療主動脈不同部位的動脈瘤。DeBakey博士在科學(xué)研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用近乎大膽的外科手術(shù)為治療甚至預(yù)防包括中風(fēng)在內(nèi)的血管疾病開辟了新的途徑。人工血管技術(shù)挽救了大量的生命，并使患者的器官重新獲得了正常功能。他的貢獻(xiàn)激勵了全世界的外科醫(yī)生追求更高的標(biāo)準(zhǔn)和更大的成就。 1.5.3 細(xì)胞器電子顯微術(shù)（1966年） 洛克菲勒大學(xué)的George E. Palade博士因其在細(xì)胞器電子顯微術(shù)方面的突出成就獲得了1966年拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究獎。Palade博士和他的同事自20世紀(jì)50年代初開始探索各種類型細(xì)胞的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，并開發(fā)一系列方法在分子水平上將細(xì)胞結(jié)構(gòu)與其生物化學(xué)活性聯(lián)系起來，在超微結(jié)構(gòu)水平上整合了結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。Palade博士應(yīng)用電子顯微技術(shù)在分子水平上研究細(xì)胞過程的本質(zhì)，其主要貢獻(xiàn)包括開發(fā)了固定細(xì)胞的技術(shù)，首先描述并命名了線粒體的精細(xì)結(jié)構(gòu)，展示了微粒體的組織和結(jié)構(gòu)，并從中區(qū)分出核糖體及核糖體構(gòu)成的胞漿顆粒，他還分析了毛細(xì)血管的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，包括腎小球及其他超微解剖結(jié)構(gòu)。 1.5.4 體外循環(huán)手術(shù)用心肺機(jī)（1968年） 杰弗遜醫(yī)學(xué)院的John H. Gibbon Jr.博士畢生致力于心臟和血管外科的改進(jìn)和進(jìn)步，因其在體外循環(huán)手術(shù)用心肺機(jī)方面的貢獻(xiàn)獲1968年拉斯克臨床醫(yī)學(xué)研究獎。Gibbon博士在1935年通過動物實(shí)驗(yàn)首次證明了生命可以由體外的機(jī)器維持，該機(jī)器執(zhí)行心臟和肺的所有功能，且不會對實(shí)驗(yàn)動物造成損害。經(jīng)過18年漫長的工程試驗(yàn)和動物實(shí)驗(yàn)，Gibbon博士對初始設(shè)備做了進(jìn)一步完善，1953年5月使用心肺機(jī)進(jìn)行了世界上**次成功的體外循環(huán)手術(shù)，糾正了心室間隔膜的閉合缺陷。此后，心肺機(jī)在全世界獲得了廣泛應(yīng)用，無數(shù)原本會因?yàn)橐郧盁o法治愈的心臟病而喪失能力或死亡的患者獲得了更長的壽命。如果沒有Gibbon博士的專注研究，就不可能進(jìn)行心臟移植手術(shù)。Gibbon博士的故事表明，從一個研究項(xiàng)目中獲得的新知識和新技術(shù)可以引發(fā)連鎖反應(yīng)，引發(fā)更多的知識，*終使疾病得以預(yù)防或有效治療。 1.5.5 心臟除顫器和起搏器（1973年） 約翰 霍普金斯大學(xué)的William B. Kouwenhoven博士和哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院貝斯以色列醫(yī)院的Paul M. Zoll因在心臟除顫器和起搏器方面的成就共同獲得了1973年拉斯克臨床醫(yī)學(xué)研究獎。 Kouwenhoven博士在心臟病救護(hù)方面做出了三個里程碑式的貢獻(xiàn)：證實(shí)了電擊可以逆轉(zhuǎn)心臟的心室顫動，開發(fā)了開胸和閉胸除顫器，發(fā)明了胸外心臟按壓技術(shù)。Kouwenhoven博士對心血管生理學(xué)的興趣始于1928年，當(dāng)時他專注于電流對心臟影響的實(shí)驗(yàn)研究。1933年，他和他的同事證實(shí)了電擊可以使顫動的心臟恢復(fù)正常跳動的原理。1958年，在從電氣工程領(lǐng)域退休4年之后，他對自己獨(dú)立開發(fā)的胸腔閉式除顫器進(jìn)行了完善，并設(shè)計了一種簡單的胸外心臟按壓技術(shù)。Zoll博士在1952年首次證明，當(dāng)人類心臟停止

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