第1课：生物医学电子学概论

生物医学电子学刘伟峰2012.11上课要求•请关闭手机或把手机调成振动!•上课时请不要吃东西。

考核方式•平时成绩:20分•考试成绩:80分参考书目1、《生物医学传感器与检测技术》杨玉星编著化学工业出版社2、《生物医学电子学》蔡建新,张唯真编著北京大学出版社注:以上图书电子版可查询图书馆APABI电子图书:8080/List.asp参考书目3、《现代医学仪器设计原理》邓亲恺主编科学出版社4、《医学电子仪器原理与设计》余学飞主编华南理工大学出版社注:以上图书电子版可查询图书馆APABI电子图书:8080/List.asp参考书目5、《生物医学测量与仪器》王保华主编复旦大学出版社6、Medical Instrumentation, Application andDesignJohn G. Webster John Wiley推荐网站•上海交通大学:医学仪器原理课程/jpkc/swyxgc/yxyqyl/天津大学:生物医医学电子学课程(精品课程 /shengwu/ 概论脑电控制机械手脑电控制机械手肌电控制机械手Jesse Sullivan, the World's First "Bionic Man"/research/centers/cbm/#jesse bionic_arm (with text.wmvRoboRoach/2011/03/working-roboroach-prototype-unveiled-to-students-of-grand-valley-state-university/什么是生物医学电子学?生物医学电子学是应用电子技术、计算机技术解决生物医学问题,它是生物医学工程学科的一个重要的组成部分。

即电子学在生物医学中的应用。

生物电子学对象:动物等医学电子学对象:人体主要任务•研究生物医学信号的采集;•研究生物医学信号的处理;•研究医疗器械(电类的设计问题。

生物医学电子学生物医学电子学(Biomedical Electronics)作为一个独立学科在世界上是从二十世纪五十年代起，逐步发展和确立起来的。

当时在生物医学领域中，大量的电子学的科学技术知识和成果已经获得广泛应用，导致了生物医学工作者与工程师或物理学家之间的密切合作。

生物医学电子学发展十分迅速，研究领域不断拓宽，地位日益重要，展示了广阔的发展前景。

生物医学电子学综合应用电子学和有关工程技术的理论和方法，从工程科学的角度研究生物、人体的结构和功能以及功能与结构之间相互关系。

作为交叉学科，生物医学电子学的介入是双向的：一方面将电子学用于生物和医学领域，使这些领域的研究方式从定性提高到定量；另一方面生命过程中揭示出的许多规律，特别是经过亿万年进化而形成的生物信息处理的优异特性将会给电子学科以重要的启示，这不仅会推动电子学的发展,还将会使信息科学发生革命性的变革。

学习生物医学电子学这门课的目的，主要目的就是为了设计医学仪器。

现代医疗仪器离不开电子学，通常都是集电子、机械于一体的非常复杂的装置，是非常精密的、可靠性和安全性要求都非常高的自动或半自动系统。

医学仪器的概念指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器具、材料或者其他物品，包括所需要的软件；其用于人体体表及体内的作用不是用药理学、免疫学或者代谢的手段获得，但是可能有这些手段参与并起一定的辅助作用；其使用旨在达到下列预期目的：1、对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解；2、对损伤或者残疾的诊断、治疗、监护、缓解、补偿；3、对解剖或者生理过程的研究、替代、调4、妊娠控制。

从临床应用功能来分（最常用的分类方式）：诊断仪器（或设备）治疗仪器（或设备）辅助仪器（或设备）诊断仪器：1. 生理信息监测仪器：心电图机、脑电图机、床边监护系统、动态心电监护仪、胎儿监护仪、血氧饱和度监护仪。

2. 医用成像仪器：X射线诊断仪器（普通、数字化）、X线计算机断层扫描仪(CT) 、核医学成像装置 (PET)、超声诊断仪器 (B超,彩超)、磁共振成像仪器、热成像仪器(红外) 3.医用检验仪器：生物传感器、生化分析仪、血气分析仪、血细胞分类仪 4.医用光学仪器：内窥镜、光学显微镜、激光仪器、眼科光学仪器（自动眼压计、自动验光机、视野测定仪、角膜地形图、眼底照相及眼底图象分析设备等）。

医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
《生物医学工程概论》是医学院校中的一门研究生课程，它主要介绍了生物医学工程领域的基础理论和应用技术，并对生物医学工程的相关概念和发展趋势进行了探讨。

这门课程的教材内容丰富多样，涵盖了生物医学工程的各个方面。

下面是一个常见的教材列表：
1. 《生物医学工程概论》（第三版），作者：范海涛、吴超、张云萍
本教材是国内较为常用的一本教材，对生物医学工程的基本概念和发展历程进行了系统介绍，包括生物医学信号处理、医学成像技术、生物材料、生物传感器等内容。

4. 《生物医学工程：原理与应用》（第四版），作者：李磊、李晶、徐芳、罗 Chuanyue
本教材对生物医学工程的相关概念和原理进行了深入浅出的讲解，涵盖了生物医学信号处理、医学成像、生物材料和人工器官等方面的内容，对生物医学工程的实际应用进行了重点阐述。

通过学习《生物医学工程概论》这门课程，研究生们可以了解到生物医学工程的基本理论和技术方法，掌握生物医学工程的发展动态和前沿领域。

掌握这门课程对于研究生日后在生物医学工程领域的从业和科研能力提升具有重要意义。

医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材生物医学工程概论是一门研究生课程，主要介绍生物医学工程的基本概念、原理和应用。

该课程旨在培养学生对生物医学工程领域的基本知识和技能，为学生未来的研究和实践工作打下坚实的基础。

这门课程的教材包括以下几本主要书籍：1.《生物医学工程》（第4版）作者：Joseph D. Bronzino）这本教材是生物医学工程领域的经典教材，内容涵盖了生物医学工程的各个方面，包括生物传感器、医学成像、生物材料和生物信息处理等。

这本书详细介绍了生物医学工程的基本原理和方法，并且结合了许多实际的应用案例，有助于学生理解和掌握该领域的知识。

2.《生物医学光学和成像》（作者：Gabriel Popescu）这本教材主要介绍了生物医学光学和成像的原理和应用。

包括生物光学原理、生物光学显微镜、生物光学成像模式等内容。

这本书对于学生理解生物医学成像技术的基本原理和应用有很大帮助，同时也对于生物医学光学领域的研究具有重要的参考价值。

3.《生物材料》（作者：Buddy D. Ratner）这本教材主要介绍了生物材料的基本概念、性能和应用。

包括生物材料的种类、生物相容性、表面改性和生物材料的应用等。

这本书详细讲解了生物材料在生物医学工程领域的应用，对学生深入了解生物材料的特性和选择适合的生物材料具有重要意义。

4.《神经工程》（作者：Bin He）这本教材主要介绍了神经工程的基本原理和应用。

包括神经信号的采集与处理、脑机接口、神经可塑性等内容。

这本书针对神经工程领域的学生，详细介绍了神经工程的相关知识和技术，对于学生深入了解神经工程的研究和应用具有重要作用。

生物医学电子学关于生物医学电子学三篇生物医学电子篇一：生物医学电子学生物医学电子学题目1.什么是声致发光？声致发光的过程是怎么样的？（《声致发光》）声致发光即液体中的蒸汽气泡经声波轰炸迅速内爆，其内部产生热和闪光。

当强大的声波作用于液体的时候，液体中会产生一种“声空化”现象――在液体中产生气泡，气泡随即坍塌到一个非常小的体积，内部的温度可以超过10万摄氏度，过程中会发出瞬间的闪光。

2.简述荧光产生机制。

（《生物医学光子测量》）光照射到某些原子时，光的能量使原子核周围的一些电子由原来的轨道跃迁到能量更高的轨道，即从基态跃迁到第一激发单线态或第二激发单线态等。

第一激发单线态或第二激发单线态是不稳定的，所以会返回到基态。

当电子由第一激发单线态回到基态时，能量会以光的形式释放，产生荧光。

3.简述激光扫描共聚焦荧光成像的基本原理及其优缺点。

（《生物医学光子测量》）采用电光源照射标本，在焦平面上形成一个光电，该点被照射后发出的荧光被物镜收集，并沿原照射光路回送到由双向色镜构成的分光器。

分光器将荧光直接送到探测器。

光源和探测器前方各有一个针孔，分别称为照明针孔和探测针孔，相对于焦平面上的光点，两者是共轭的，即光点通过一系列透镜，最终可同时聚焦于照明针孔和探测针孔。

这样，来自焦平面的光，可以会聚在探测孔范围之内，而来自焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像。

以激光逐点扫描样品，探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像，转为数字信号传输至计算机，最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。

主要缺点包括1.标记染料的'光漂白：为了获得足够的信噪比必须提高激光的强度；而高强度的激光会使染料在连续扫描过程中迅速褪色。

2.光毒作用：在激光照射下，许多荧光染料分子会产生单态氧或自由基等细胞毒素，限制扫描时间、激发光强度，以保持样品的活性。

4.简述锁相环的组成及基本工作过程。

（《锁相环》）锁相环由鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成。

【教学课件】第1课：生物医学电子学概论课件xx年xx月xx日contents •生物医学电子学概述•生物医学电子学基础知识•生物医学电子学的技术与方法•生物医学电子学的发展趋势与挑战•生物医学电子学的实验研究与教学目录01生物医学电子学概述生物医学电子学是一门应用电子学原理和方法，研究人体或动物体的电子系统、信息获取、处理、分析、决策、诊断和治疗疾病的科学。

生物医学电子学的定义生物医学电子学具有高精度、高可靠性、高安全性、低功耗和微型化等特点，同时还需要考虑人体环境的适应性。

生物医学电子学的特点生物医学电子学的定义与特点生物医学电子学的起步阶段，主要应用领域为心电图和脑电图等基本生命体征监测。

20世纪50年代随着集成电路和计算机技术的发展，生物医学电子学逐渐向数字化、小型化和便携化方向发展。

20世纪60年代至70年代随着生物医学传感器和信号处理技术的发展，生物医学电子学逐渐向高精度、高可靠性和高安全性方向发展。

20世纪80年代至90年代随着纳米技术和生物技术的不断发展，生物医学电子学逐渐向微观和个体化方向发展，如纳米机器人和纳米诊断试剂等。

21世纪初至今生命体征监测如心电图、血压、血糖、血氧饱和度等。

医学影像如CT、MRI、X射线等。

神经刺激与调控如脑机接口、深部脑刺激等。

药物输送如药物控释、基因治疗等。

疾病治疗如电疗、射频消融、微波治疗等。

02生物医学电子学基础知识研究生物体内带电粒子的运动和变化规律电生理学基础生物电现象描述细胞膜两侧电位差的形成与维持膜电位描述神经细胞膜上离子通道的开启与关闭，产生和传播的动作电位动作电位1生物医学传感器的原理与应用23讲解传感器的基本定义、分类及在生物医学领域中的应用传感器定义与分类介绍电阻式、电容式、电感式以及光电式等常见的生物医学传感器的基本原理、特点与用途常见生物医学传感器描述信号的放大、滤波、转换等处理方法，以及信号的质量、稳定性和可靠性等方面的要求传感器信号处理03信号处理实例通过实例介绍信号处理的步骤和方法，包括信号的采样、滤波、变换等处理过程生物医学信号处理的基本方法01信号的采集与预处理介绍信号的采集、滤波、放大、调制等预处理方法，以及硬件电路设计的基本原则和考虑因素02数字信号处理基础讲解数字信号处理的基本概念、离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等基本理论和方法03生物医学电子学的技术与方法生物医学电阻抗成像技术是一种非侵入、非放射性的医学成像技术，具有高空间分辨率和高灵敏度的特点。

关键词]生物医学概论；生物化学；线上教学生物医学是一门生物与医学相互结合的理论与实际并重的应用性学科[1]，它是综合医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来的前沿交叉学科，基本任务是运用生物学及工程技术手段研究和解决生命科学，特别是医学中的有关问题。

随着生物学和医学的发展，我校设置了一些医疗相关领域的非医学专业如生物医学工程、医学信息工程、信息管理与信息系统等，这些专业要求从业者就有一定的医学和生物学基础知识。

我校对信息管理与信息系统、医学信息工程、生物医学工程、保险学、应用心理学等专业开设了生物医学概论课程。

课程包括生物化学和生理学与神经生物学，其中生物化学部分16学时。

由于没有专门的生物医学概论教材，生物化学部分参考人民卫生出版社《生物化学与分子生物学》(第9版)。

在短短16个学时讲授这么厚一本书，对学生和教师来讲都是一个巨大的挑战。

生物化学是学生公认的难懂、难学、难考的学科之一[2]，如何在疫情下采用线上教学的方式获得良好的教学效果，是一个值得探索的问题。

1对象与方法1.1研究对象选取皖南医学院2019级医学信息工程专业65名学生作为研究对象。

1.2研究方法1.2.1雨课堂平台课程的建立和教学QQ群的建立在开学前，学校教务部门和雨课堂合作，授课教师、学生信息和课程安排已提前导入雨课堂平台，通过微信雨课堂公众号即可进入课程。

教务部门建立了皖医雨课堂智慧教学QQ群和和皖南医学院智慧教学交流微信群，群里公布了各专业、各年级辅导员的联系方式。

授课教师和辅导员联系，建立了医学信息工程专业2019级线上交流QQ群。

1.2.2课前推送教师将课程安排、教学大纲、和电子版教材的网址通过QQ群发给学生。

同时将插入了思考题和慕课视频的预习课件通过“上传试卷/手机课件”的方式在雨课堂平台上推送给学生，教师在雨课堂上可随时查看学生预习情况，学生遇到不懂得地方可以点击不懂，教师可在雨课堂平台和QQ群上答疑，有针对性地制定线上课堂的教学方案，针对学生反馈的不理解的知识点重点讲解。