生物医学工程实践教学体系的建设

介绍西安交通大学生物医学工程人才培养实践教学体系的改革与实践,实践教学体系的整体构思与框架,实践教学体系的内容和实现手段,以及实践教学的环境建设、虚拟实验室建设、网络化管理环境建设、学生实践与创新能力的培养和生产实习、社会实践活动方面的改革和建设等。

稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展

荧光探针技术已经被广泛应用于生物成像、生物标记、生物检测、免疫分析等生物医学领域。传统荧光标记材料,如有机荧光染料、荧光蛋白和半导体量子点,目前面临诸多应用局限,如发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高、自荧光强等。有鉴于此,人们开发了La系金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料作为新型生物标记材料,该材料受近红外光激发后发出近红外或可见光范围内的高能量光子。这种带有特殊光学性质及良好生物相容性的荧光标记材料克服了传统荧光标记材料的缺点,从而成为材料科学与生物医学交叉领域的研究热点。综述了稀土纳米材料上转换功能的特殊物理机制及其制备和表面修饰方法的研究进展。在此基础上介绍了稀土上转换纳米材料在生物成像、检测、载药、即时诊断器件开发等生物医学工程中的应用。

生物医学信号的广义时频分析

广义时颁表示方法在处理非平稳信号中发挥了越来越重要的作用，并在众多领域中有广泛的应用前景。本文在介绍时频分析的基本方法之后，综述了该方法在生物医学信号（如：超声多普勒血流信号、心音、心血管音、肌音、脑电及诱发电位、心电、晚电位等）处理中的应用。

小波技术在生物医学成像中的应用

近年来，小波技术广泛地用于信号处理中，取得了令人瞩目的效果，在生物医学信号处理领域和医学成像中也被作为一个有利的工具。本文简要综述了小波技术在生物医学成像中的应用。

混沌的数值分析方法及其在生物医学工程中的应用

本文对混沌的数值分析方法中的定量测量参数（功率谱、Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数、分维数和测度熵等）的物理意义、定义及目前的研究状况进行了比较详细的介绍，并简介了Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数、分维数和测度熵三者的关系。最后介绍了混沌的数值分析方法在生物医学工程中的应用。

非线性动力学现代理论在生物医学工程中的应用

随着对非线性动力学的研究不断深化,其现代理论在生物医学工程中的应用也越来越广泛。本文介绍了非线性动力学现代理论中的分叉、混沌、分形和孤立子理论,总结了它们在生物医学工程中的应用,并展望了它们的发展趋势。

生物医学声信号的检测、处理与应用

近年来，随着传感器、信号处理等技术的迅速发展，国际医学界、生物医学工程界对生物医学声信号的检测处理极为重视，研究工作已取得了很大进展。本文综述了生物医学声信号检测、处理与应用等方面的新进展。

酶的微胶囊化及其在生物医学中的应用

酶固定化技术在生物医学中的应用研究是近一、二十年的事,但是由于它具有某些特殊的优越性,因此发展迅速,方兴未艾.固定化酶的制备一般可采用五种基本技术:(1)微胶囊法;(2)吸附法;(3)共价结合法;(4)交联法;(5)包埋法.其中在医学中应用较广泛的是微胶囊法.本文就酶的微胶囊化方法及其在生物医学中的应用作以介绍. 酶的微型胶囊化早在1893年,Francis就利用木瓜蛋白酶来治疗白喉的假膜和结核性溃疡.目前,人们已经将酶作为药物在临床上广泛应用,取得了良好的疗效,发展成为酶疗法.但是,用于治疗的酶,本身是一种蛋白质,进入人体后会产生抗体。由于抗原抗体的反应,可导致过敏性休克.此外。

生物医学工程研究动向

第19届IEEE医学和生理学工程国际学术年会于1997年10月29日至11月2日在芝加哥举行。会议由IEEE医学与生理学工程学会主办,由美国科学基金会、芝加哥依利诺斯大学等单位协办。会议的中心议题为:医学工程宏伟的里程碑和新机遇。会议收录论文904篇,分10个主题:①心血管系统,②成像和图像处理,③生物医学信息技术,④临床工程与教育,⑤信号处理,⑥神经肌肉系统与生物力学,⑦生理建模和识别,⑧仪器传感器与装置,⑨电磁作用问题,⑩组织工程与生物材料。来自40个国家和地区的近800名代表参加了大会。 1 成像和图像处理医学图像仍是研究热点,论文数达143篇。

混沌及其在生物医学工程中的应用

近年来混沌的理论已经广泛地应用于牲医学工程的各个领域.引起研究者极大的举并产生了一些有价值的结果。本文介绍了混沌的概念和研究混沌的基本方法,综述了混沌在脑电、心电、神经电活动等方面的应用。

生物热-力-电生理耦合学

由于温度、机械力、生化等多种影响因子对机体的生物学行为产生重要影响,生物体在多物理场下保持动态平衡是其正常活动的关键条件.研究生物热-力-电生理耦合行为,旨在交叉融合多个学科,建立生物传热学、生物力学、神经生理学等数理模型,系统开展跨尺度热-力-电生理耦合行为研究,并将成果应用于生物医学领域,对理解生物体的正常功能以及重大疾病的病理机制和有效诊治具有重要意义.其核心思想在于发现关键科学问题、识别交叉学科,并集成学科优势,推动理论创新和技术创新,为生命医学领域带来新突破.该文以剑桥大学和DNA双螺旋结构的发现为背景,以大脑、皮肤、牙齿等为例,介绍生物热-力-电生理耦合学这一新兴交叉学科的起源和内涵.

生物医学光学中NADH荧光检测技术的发展

NADH(还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)自1962年被发现至今已有五十多年了,在此期间,运用NADH及其相关技术进行医疗诊断与医学检测的方式不断发展,领域也不断扩大。从当前的研究成果来看,NADH因为其独有的性质在现代医学诊断与检测领域发挥了极大的作用,如实时、无损地监测脑部的活动;清晰、有效地识别不同种类的脑组织;抗细胞辐射损伤;抗辐射诱导的细胞凋亡;进行人体内的诸多平衡调节及人体生物钟调节等。本文将重点介绍在重要领域中的NADH研究和应用的突破。

建立基于Linux平台的生物医学信息网站

本文介绍在 L inux平台上构筑一个完整的生物医学信息网站 。

人工智能技术及其在医学诊断中的应用及发展

本文对人工智能技术在常规医学及其医学诊断专家系统中的发展情况作了回顾 ,并对人工神经网络在医学诊断系统中的应用作了概述。阐明了在医学诊断系统中 ,主要的困难在于多种疾病的共存现象 ,即许多病人有着潜伏在自身内部的其它相关性疾病。而制约医学影像专家系统发展的主要原因是高级视觉系统本身的缺陷 ,即从医学扫描器上获得的图像数据可能是噪声和模糊的 ,从而增加了专家系统的复杂性。

生物组织光传播特性的研究

光在组织中传播与组织的光学性质有关。折射率是组织光学性质最基本的参数,用来评价组织改变光线行进方向的参量。本文以菲涅耳公式为理论依据,尝试用空气—组织界面的反射率、生物组织薄膜的反射率和生物组织反射光的偏振分量,推算生物组织的折射率。 本文还探测了组织的前向散射和后向漫射分布。

采用源空间套索分析和卷积神经网络方法的高频脑电动作模式识别方法

针对目前同侧手部运动意图识别率低的问题,提出了一种基于源空间套索分析和卷积神经网络(source-Lasso-CNN,SLC)的高频脑电动作模式识别方法。该方法运用空间源定位分析与握拳、展拳、二指对捏、三指对捏4种动作相关的脑电信号,使用组Lasso进行感兴趣区域(ROI)选择,再输入到卷积神经网络进行单手多类动作模式识别。采集13名被试者在4种手部动作模式下的脑电和肌电信号并进行预处理,采用基于核磁共振图像的边界元模型建立头模型、使用最小范数估计解决脑电源成像逆问题,将传感器空间的脑电信号映射至源空间。将源空间脑电序列按照布罗德曼分区进行划分,提取每个脑区的3个时域特征并基于特征采用组Lasso方法进行ROI选择,将挑选出的ROI及其对应源空间序列输入卷积神经网络中进行四分类。实验结果表明:采用source-Lasso-CNN的方法在高频(γ频带)脑电的识别准确率可达(82.23±12.71)%,优于在δ(1~3 Hz)、θ(4~7 Hz)、α(8~13 Hz)、β(14~30 Hz)以及全频带(1~100 Hz)上的结果。与其他先进方法相比,其准确率也有显著性的提升,显示了该方法在同侧手部运动意图识别中的有效性。

多孔羟基磷灰石生物陶瓷的合成和特性研究进展

人体骨组织的多孔结构 ,有利于骨组织生长代谢所需物质的交流 ,并能很好地适应外部应力的变化。合成模拟骨组织多孔结构的生物活性陶瓷材料 ,用于临床人体骨组织缺失的修复 ,是组织工程所需要的。将化学沉淀法合成的羟基磷灰石原始粉末与过氧化氢、聚乙烯醇、甲基纤维素等成孔物质混合 ,经低温发泡 ,中温脱碳 ,高温烧结 ,可以获得孔径理想 ,互通性能良好的多孔羟基磷灰石陶瓷。这种陶瓷 ,在一定程度上具有骨诱导性能 ,但更重要的是它能够很好的吸附人体骨形成蛋白等骨生长因子 ,使其具有良好的骨再生能力 ,从而获得了良好的临床应用性能。本文从临床应用性能的角度 。

生物组织散射元平均间距估计的一种新方法

生物组织散射元平均间距是描述生物组织微观结构特性和生物组织超声散射特性的重要参数。本文在对生物组织超声背向散射随机建模的基础上，提出了基于生物组织超声背向散射信号突变点检测的散射元平均间距估计的新方法。实验结果表明，这种新方法不仅能估计出散射元平均间距，还能估计出散射元的空间分布与概率分布。该方法是生物组织超声散射分析的有效方法。

织构化表面改性及其在生物材料上的应用

表面织构化(Surface texturing)改性是指根据材料属性选择合适的加工手段,在相对运动的摩擦副表面引入具备特定形状、尺寸、分布和排列的微观结构阵列,从而实现摩擦副摩擦学性能的调控。随着生物材料的迅速发展,生物界面的摩擦学问题是制约其服役安全与寿命的关键因素。表面改性(如合理的表面织构化设计)因强大的润滑优化功能,由此受到科研工作者的广泛关注。在生物材料服役寿命需求日益增加的背景下,首先分析和总结了典型生物材料产品——人工关节在人体服役过程中的失效原因,并将其分为了摩擦学和生物学问题,由此提出了通过表面织构化技术改进人工关节材料的耐磨性和增强其生物相容性,最终达到实现长寿命人工关节服役的目的。详细地论述了近年来表面织构在生物材料上的研究进展,分析了表面织构化参数,如形状、尺寸及排布等对摩擦学性能的影响,考察了不同织构对摩擦副在不同运动工况下承载力及耐磨性的影响,阐述了表面织构的减摩耐磨机理。最后讨论了表面织构对细胞接触引导生长的调控,如对细胞的粘附状态、形态、增殖和分化能力的影响,尽管利于细胞生长的尺寸小于润滑优化的尺寸,但通过多层次或复合设计可望实现生物相容性与摩擦学性能改善相兼具的目标。最后在现有人工关节材料表面改性的研究基础上,对延长人工关节服役寿命的研究方向、发展趋势和应用领域进行了展望。