《生物医学工程入门》书评

——‘ Introduction to Biomedical Engineering'

编 者：Michael M. Domach 卡内基梅隆大学

出 版 社：pearson 教育股份公司

索 书 号：61.268/D666/2004/Y

藏书地点：武大外教中心

研究背景简介

生物医学工程是一门只有几十年历史的边缘学科。它运用生物科学、医学科学和工程科学的原理、技术和方法研究各种生物的结构。生物医学工程学的研究以应用基础性研究为主，其领域十分广泛，并在不断扩展。现阶段它所涉及的研究领域主要有生物力学、生物材料、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量与能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图象处理方法、治疗与康复的工程方法等。与分子生物学相结合，加强细胞和分子水平的研究，是生物医学工程发展的一个重要趋势。利用多学科交叉的优势来揭示人类思维和认知的奥秘，是 21世纪生物医学工程学的一个主攻方向。同时，微创伤手术、老年医学、家庭健康监护和远程医疗等正在成长为新的研究领域。

生物医学工程学是从 20世纪50年代开始，随着电子学、材料学、工程力学、信息科学和电子计算机等多种学科的进步并广泛应用于医学和生物学领域而形成和迅速发展起来的。生物医学工程学已经成为医学和生物学现代化的重要条件。生物医学工程学研究导致了如X射线计算机断层扫描（XCT）、磁共振成像(MRI)、超声成像、病人监护和生化分析等大量新型临床诊断与监护技术、设备的出现和普及；种类繁多的激光和电磁治疗设备提供了新的治疗和外科手术的手段，并推动了家庭保健的开展；人工心脏起搏器和人工心脏瓣膜正在挽救和维持着世界数百万心脏病患者的生命；人工肾等血液净化技术维持着数十万肾功能衰竭病人的正常生活；人工晶体、人工关节和功能性假体等已广泛用于伤残人的康复和功能辅助；生物力学的研究加深了对严重危害人类健康的动脉血管硬化和血栓形成机理的认识，为心、脑血管疾病的防治和人工心脏瓣膜、人工血管等人工器官的设计提供了依据；计算机和信息技术在医学和临床上的扩大应用，正在从根本上改变着医院的面貌。我国科学家还将现代工程方法与中医相结合，进行了中医四诊客观化、中医专家系统和中医经络的初步研究，为中国传统医学的新发展注入了活力。现代医学的进步是和生物医学工程学的发展分不开的。

现代生物医学的发展将会在越来越大的程度上依赖于生物医学仪器和工程。无论从人民的健康保障还是从市场经济利益考虑，医学治疗、诊断、监护、模拟和管理方面的仪器设备的研究和发展是十分重要的。影像诊断仪以核磁、 X射线、超声、放射性射线为探测源的成象系统为主。监护仪器的发展趋向是高性能的传感器和信号处理系统结合，以实现小型化、集成化、 图象化、智能化和长时期的实时监护。心电诊断仪器比如 Holter系统，时间压缩阵发式动态心电记录系统，微弱希氏电位和晚电位的检测。康复器械例如心脏起搏器、电子耳蜗、假胶，各类声控仪器、超声盲人眼镜、人工视网膜的研究，生物传感器和人工智能结合研制出具有嗅觉和味觉功能的系统。

同时，生物医学工程学是医疗保健性产业的重要基础和动力，医疗器械和医药工业同生物医学工程学的研究与应用有着最直接的联系，它所带动的产业在国民经济中占有重要地位，例如，美国每年生物医学工程学带动的产业就达数百亿美元。各国在生物医学工程研究方面的投入，随着生活水平的提高而逐年增加。这门学科面临着众多的新课题，许多成果又有着极好的产业化前景，因此生物医学工程学被称为朝阳学科。

本书特色

本书是为新生或微积分基础有限的学生了解生物医学工程而编写的。 通过认识一些自然最精妙的设计来使初学者能从多个角度更好地认识生物工程，并进一步进行实践。在从分子水平到人体水平这样宽泛的视野内观察生命体。本书涵盖了诸如优化、缩放和设计等核心概念，并由浅入深地加以介绍。每章都从分析策略、科学和工艺的角度进行了阐述。

该书有三个目标：

1 介绍生物工程概念引导初涉该领域的学生

2 告知学生区分工程和科学

3 展示一些较有深度但可以理解的科学工程问题从而促使生物工程实践的多领域交叉

该书的重点在于生物医学工程，但同时也涉及了一些生物资源工程和生物化学工程领域的内容。对于只具备基础化学和物理学知识的新生来说，本书中的讨论和作业可能较具难度。因而教材中部分章节特别编入了一些当今生物学和物理学研究的热点。通常在详尽描述一个重要现象的章节前都会有对定量分析方法的介绍。本书的前半部分涵盖了在分子细胞水平的现象及其应用，例如代谢工程、组织工程和酶学诊断技术。后半部分则侧重与在个体水平在生物化学、生物材料学和电子感应方面的应用，例如人体运动分析及节奏优化、循环系统分支和压力调控等。

本书特色在于以下几点：

1 基本的工程概念——介绍了分析，综合和设计的模型。为学生呈现了与生物工程相关的基本概念。

2 整合了模拟和网络资源——引导学生了解工程技术的重要性

3 简明扼要的生物工程入门读物——使学生花费不多就可了解一些重要术语并决定他们是否适合在这一领域有所发展

4 例证丰富——使得学生对每章的学习都目的明确

5 答疑手册——为导师提供有用的课程帮助

6 相关网站（www.prenhall.com/domach ）-为学生提供文章释疑，动画模拟和深层次学习的链接

作者简介

Michael M. Domach 是卡内基梅隆大学的化学工程学教授，还是美国生物和医学工程研究所的会员。他于1978年在麻萨诸塞大学获得学士学位，辅修环境工程，于1983年在康奈尔大学获得博士学位。 Domach博士现在主要研究生物医学工程在细胞生物学领域的应用。2001年，Domach博士获得了“Marsha and Philip Dowd”奖。2000年，Domach博士发表在《生物技术与生物工程》的论文被入选该杂志40年最重要的20篇论文之一。

本书目次

序言 Ⅸ

第一部分 生物工程与现代生物学概述 1

开 篇 什么是生物工程？ 3

第一章 生命系统的细胞、分子基础 16

第二部分 生命系统的系统原则 31

第二章 物质守恒，循环及动力学 33

第三章 协调运作系统的必备条件和特点 50

第四章 生物能量学 60

第三部分 生物分子、细胞基本原则及其工程应用 73

第五章 催化和调控的分子基础 75

第六章 分子间结合现象的分析 83

第七章 分子生物学技术的应用和设计 98

第八章 代谢、组织工程与生物信息学 112

第四部分 医学工程 139

第九章 组织与器官入门 141

第十章 生物力学 155

第十一章 生物流体力学 166

第十二章 生物材料学 190

第十三章 药剂动力学 209

第十四章 非扩散性感觉、信号处理 218