Basic Transport Phenomena in Biomedical Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Press

作者:Ronald L. Fournier

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2006-8-31

价格:GBP 87.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781591690269

丛书系列:

图书标签:

• 生物医学工程
• 传热学
• 传质学
• 流体力学
• 传输现象
• 生物力学
• 工程流体
• 生物材料
• 医学工程
• 建模仿真

深入探索生物医学工程中的前沿技术与应用：一本跨学科巨著 《生物医学工程中的前沿技术与应用》 是一本为研究生、研究人员以及希望深入了解生物医学工程前沿领域的专业人士精心打造的权威著作。本书旨在系统梳理和深入剖析当前生物医学工程领域最活跃、最具创新性的研究方向和实用技术，内容覆盖了从基础理论到尖端应用的广泛光谱，特别强调了多学科交叉融合所带来的革命性突破。 本书的结构经过精心设计，力求逻辑清晰、内容深入且兼具实践指导意义。全书分为五大部分，共十八章，每一章都由各自领域的资深专家撰写，确保了内容的专业性和前沿性。 --- 第一部分：先进生物材料与组织工程的革新（Chapters 1-4） 本部分聚焦于生物医学工程的基石——生物材料的最新发展及其在再生医学中的应用。 第一章：智能响应性生物支架的设计与合成 本章详细探讨了如何设计具有环境敏感性的智能生物材料，这些材料能够响应特定的生理信号（如pH值、温度、酶浓度或光照）而释放药物或改变其机械性能。内容涵盖了高分子化学在构建这些复杂结构中的最新进展，特别是可逆交联网络的构建技术，以及如何利用微流控技术实现支架孔隙结构的精确控制。重点分析了这些智能支架在模拟复杂细胞微环境（ECM）方面的能力及其在药物递送系统中的应用潜力。 第二章：3D 生物打印技术：从概念到临床转化 本章深入剖析了增材制造技术在生物医学领域的应用。重点讨论了不同生物墨水的配方优化，包括水凝胶、陶瓷基和金属基生物墨水的流变学特性。详细阐述了光固化、喷墨打印和挤出式打印技术的最新迭代，特别是高分辨率立体光刻（SLA）和数字光处理（DLP）技术在构建具有精细血管化结构的组织模型中的突破。此外，本章还包含了监管路径和质量控制标准，探讨了打印组织在异位和原位移植中的挑战与成功案例。 第三章：生物相容性与生物降解性材料的长期性能评估 本章着重于材料植入体进入生物体后所面临的长期挑战。详细介绍了先进的生物安全性评估方法，包括炎症反应的分子标志物分析、慢性毒性测试以及免疫原性评估。对于可吸收材料，本章深入探讨了水解速率、降解产物毒性及组织整合性的量化指标，并引入了有限元分析（FEA）模型来预测植入物在体内长期应力下的性能衰减。 第四章：干细胞分化调控与体外器官生成 本章关注如何利用物理和化学信号指导干细胞向特定谱系分化。内容涵盖了配体化学、机械力学信号（如剪切应力和张力）以及氧气张力对干细胞命运决定的最新发现。详细描述了利用类器官（Organoids）技术构建微型人体的进展，包括肝脏、肾脏和神经系统的类器官模型，以及它们在药物筛选和疾病建模中的关键作用。 --- 第二部分：生物信号处理与医学影像增强（Chapters 5-8） 本部分探讨如何捕捉、处理和解释生物体产生的复杂信号和图像数据。 第五章：高分辨率活体成像技术的新进展 本章聚焦于非侵入性活体成像技术的极限突破。详细介绍了超分辨显微镜技术（如STED、PALM/STORM）在细胞器尺度上追踪分子动态的能力。在宏观成像方面，深入探讨了光声成像（PAT）和定制化对比剂（如量子点和超顺磁性氧化铁纳米颗粒）在提高CT和MRI对比度方面的应用，特别是在早期肿瘤检测中的优势。 第六章：脑电图（EEG）与脑磁图（MEG）的高级分析方法 本章超越了传统的频域分析。重点阐述了非线性动力学方法，如小波分析、混沌理论在识别癫痫前兆和睡眠阶段划分中的应用。详细介绍了源定位技术（如LORETA和sLORETA）的最新算法改进，以及如何结合机器学习模型来自动识别和分类神经信号中的微小特征。 第七章：医学图像的深度学习辅助诊断系统 本章是关于人工智能在放射学和病理学中的集成应用。重点讲解了卷积神经网络（CNNs）和生成对抗网络（GANs）在图像分割、病灶检测和预后预测中的架构设计和训练策略。内容还包括对模型可解释性（Explainable AI, XAI）的讨论，以增强临床医生对AI决策的信任度，并探讨了联邦学习在保护患者隐私前提下构建大规模多中心模型的实践。 第八章：生物电生理记录中的噪声抑制与信号重建 本章侧重于生物信号采集中的工程挑战。深入分析了高密度电生理阵列记录中串扰和环境噪声的来源。详细介绍了自适应滤波技术、盲源分离（BSS）算法在分离心电图（ECG）或肌电图（EMG）中目标信号与伪影的方法。 --- 第三部分：生物流体力学与药物递送系统（Chapters 9-12） 本部分将流体力学原理应用于生物系统，并探索高效的药物和基因递送策略。 第九章：微循环与血流动力学的计算模型 本章运用计算流体力学（CFD）模拟复杂的血液流动现象。内容包括在动脉瘤、狭窄血管处血液剪切应力分布的精确计算，以及红细胞变形和聚集行为对整体血液粘度的影响模型。详细介绍了如何将流体-结构相互作用（FSI）模型应用于评估血管支架的长期稳定性。 第十章：靶向与控释药物递送纳米载体的设计 本章关注纳米技术在提高药物治疗指数方面的作用。深入分析了脂质体、聚合物胶束和无机纳米粒子的表面修饰策略，以实现对肿瘤微环境或特定细胞器的主动靶向。讨论了纳米载体在穿过生物屏障（如血脑屏障）时的跨膜机制和载体稳定性控制。 第十一章：呼吸道和胃肠道中的药物吸收与传输动力学 本章结合了药代动力学（PK）与生物物理学。详细建模了吸入式药物进入肺泡的扩散过程，以及不同吸入器设计对沉积效率的影响。对于口服药物，本章探讨了药物在胃肠道pH梯度和酶作用下的溶解度变化，以及跨膜转运的驱动力分析。 第十二章：基因治疗载体（病毒与非病毒载体）的生物安全性与效率 本章聚焦于基因编辑和基因治疗的递送挑战。详细比较了腺相关病毒（AAV）、慢病毒等病毒载体的包装容量、细胞嗜性和免疫原性。对于非病毒载体，重点讨论了阳离子脂质体（LNPs）的构成优化，以及如何通过电穿孔或磁转染技术增强细胞摄取效率。 --- 第四部分：生物传感器与体内监测技术（Chapters 13-15） 本部分致力于开发能够实时、精确监测生理参数的器件。 第十三章：可穿戴与植入式生物传感器件的集成 本章探讨了将微电子技术与生物识别元件相结合的最新成果。内容涵盖了基于场效应晶体管（FET）的生物传感器、电化学传感器以及光学生物传感器。重点分析了如何设计超低功耗电路以支持长期的植入式监测，并讨论了无线能量传输和数据加密技术在保障植入设备安全方面的应用。 第十四章：基于微流控芯片的即时检验（Point-of-Care Testing, POCT）平台 本章详细介绍了“实验室芯片”（Lab-on-a-Chip）技术在快速诊断中的应用。内容包括微通道网络的流体控制、微混合技术以及集成光学检测模块的设计。重点案例分析了如何利用这些平台实现对血液、唾液等复杂样本中标志物（如特定蛋白质或核酸）的快速、高灵敏度定量分析。 第十五章：代谢组学与生物标志物的实时监测 本章关注于非侵入性或微创性地监测体内代谢物变化。深入探讨了基于纤维光学传感器的葡萄糖和乳酸的实时监测技术，以及利用表面等离子共振（SPR）技术监测活体循环中蛋白质-靶点相互作用的原理和应用。 --- 第五部分：康复工程与生物力学辅助系统（Chapters 16-18） 本部分关注如何运用工程原理改善患者的生活质量和功能恢复。 第十六章：高级假肢与外骨骼的神经控制接口 本章是生物力学与神经科学的交汇点。详细介绍了运动意图识别算法，特别是基于表面肌电图（sEMG）和植入式神经电极的信号解码技术。探讨了先进的触觉反馈系统如何闭合控制环路，使用户能够获得逼真的本体感觉和触觉感知。 第十七章：功能性电刺激（FES）在神经康复中的优化 本章深入研究了FES的电极设计、刺激参数（频率、占位时间）与肌肉反应之间的剂量-效应关系。内容涵盖了FES在中风后运动功能恢复、膀胱控制以及呼吸辅助中的临床应用协议和个性化调控策略。 第十八章：生物力学建模在运动损伤预防与矫正中的应用 本章运用人体动力学和运动学分析来评估和改善运动模式。详细介绍了多体动力学软件在模拟关节载荷和软组织应力下的应用。案例研究包括步态分析、跑步生物力学优化以及定制矫形器（如足部矫形鞋垫）的逆向工程设计流程。 --- 总结： 《生物医学工程中的前沿技术与应用》不仅是一本教科书，更是一份全面的技术路线图。它要求读者具备扎实的工程学或生命科学背景，并致力于推动学科边界的拓展。本书内容紧密围绕当前国际生物医学工程领域最热门、最具转化潜力的研究方向展开，为下一代创新者提供了必备的理论基础和实用的技术工具箱。

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