第1课：生物医学电子学概论
【教学课件】第1课：生物医学电子学概论课件
基因组学与基因编辑技术
基因组学
研究基因组的组成、结构和功能，为疾病诊断和治疗提供依据。
基因编辑技术
利用CRISPR等技术对人类基因进行编辑和改造，为治疗遗传性疾病提供可能。
个性化医疗与精准医疗
个性化医疗
根据个体的基因、生活习惯等因素，为每个人提供个性化的 治疗方案。
精准医疗
利用大规模数据分析和人工智能技术，实现疾病的精准预防 、诊断和治疗。
生物芯片技术
要点一
生物芯片技术概述
生物芯片技术是一种将生物分子、细 胞、组织等生物样品集成在微小芯片 上的技术，可以实现高通量、高效率 的生物样品分析。
要点二
生物芯片技术的基本 原理
生物芯片技术的基本原理是将生物分 子、细胞、组织等生物样品制备成微 小芯片上的阵列，然后利用特异性分 子与样品分子进行特异性结合，实现 样品分子的检测和识别。
电子显微技术的应用
电子显微技术在生物学、医学、材料科学等领域得到广泛应用，如观察病毒、细菌等微小生物体的结构，研究材料的微观 结构和性能等。
医学影像技术
医学影像技术概述
医学影像技术是一种利用物理或化学 方法获取人体内部结构和功能信息的 技术，主要包括X线成像、超声成像 、磁共振成像等。
医学影像技术的基本 原理
【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
目录
• 生物医学电子学概述 • 生物医学电子学基础知识 • 生物医学电子学常用技术 • 生物医学电子学前沿研究
01
生物医学电子学概述
生物医学电子学的定义与分类
生物医学电子学定义
生物医学电子学是一门应用电子学和生命科学的理论和技术 ，研究人体和生物系统的电子特性和行为，以及电子技术在 医学中的应用的交叉学科。
第1课：生物医学电子学概论
生物医学电子学在医学影像技术中也有广泛应用，如X光 机、CT机、MRI等设备。
生理信号检测
生物医学电子学可以用于检测人体的生理信号，如心电、 脑电、肌电等，这些信号可以用于评估人体的健康状况和 生理功能。
生物传感器
生物医学电子学还可以用于研究和应用生物传感器，如血 糖仪、血压计等，这些传感器可以用于监测人体的生理参 数和健康状况。
02
生物医学电子学基础知识
人体生理系统
神经系统
负责传递和处理信息，控制身体 的运动和感觉。
循环系统
负责运输氧气和营养物质，排除废 物。
免疫系统
保护身体免受外来病原体的侵害。
生物电信号
动作电位
神经细胞之间的信息传递方式，表现为电位变化 。
心电信号
心脏肌肉的电活动，用于诊断心脏疾病。
肌电信号
肌肉的电活动，用于监测肌肉状态和运动。
理论分析
理论分析是通过数学模型和物 理定律来描述生物医学电子学 的现象和规律。
理论分析需要建立准确的数学 模型，推导出相关的公式和定 理，并解释实验现象和数据。
理论分析有助于深入理解生物 医学电子学的本质，预测新现 象，并为实验研究和计算机模 拟提供指导。
计算机模拟
计算机模拟是通过计算机程序来 模拟生物医学电子学的现象和规
生物传感器
生物传感器是用于检测生物分 子或细胞活动的电子设备。
生物传感器在医疗诊断、药物 发现和环境监测等领域有广泛
应用。
生物传感器的主要类型包括酶 传感器、免疫传感器、DNA传 感器等，它们可以通过电化学 、光学或质量敏感等方式检测 目标分子。
提高生物传感器的灵敏度、特 异性、稳定性和可重复性是当 前研究的重点。
【】第1课生物医学电子学概论课件
随着现代医学技术的不断发展，电子学技术在医学领域的应用越来越广泛，为 医学诊断、治疗、研究等方面提供了强有力的技术支持。
生物医学电子学的发展历程
早期发展
20世纪初，随着电子学的兴起， 一些研究者开始尝试将电子学技 术应用于生物医学领域，如心电
图、脑电图等。
快速发展
20世纪中叶以后，随着半导体技 术、集成电路等技术的飞速发展 ，生物医学电子学得到了快速发 展，出现了许多新型的生物医学
医学研究
生物医学电子学技术为医学研究提供 了强有力的技术支持，如细胞培养、 动物实验等。
医疗器械
生物医学电子学技术催生了许多新型 的医疗器械，如人工心肺、人工关节 等。
01
生物医学电子学基础知识
生物电现象与生物电位
生物电现象
生物体内存在的电现象，如心脏电活动、神经元放电等。
生物电位
生物体在静止或活动状态下，由于细胞膜内外离子的分布不 对称而产生的电位差。
生物电信号采集系统
包括前置放大器、滤波器、模数转换器等组件，以实现生物电信号 的高效采集和处理。
01
生物医学电子学实验技术
生物医学电子学实验方法
01
02
03
模拟电路实验方法
采用模拟电路进行实验， 对生物医学信号进行模拟 和再现，以验证电路原理 和性能。
数字电路实验方法
利用数字电路进行实验， 对生物医学信号进行数字 化处理和运算，以验证数 字电路的原理和性能。
模型评估
对构建的模型进行评估，如准确率、召回率等指 标，以评估模型的性能。
01
生物医学电子学应用案例
心电信号处理与应用
总结词
心电信号处理是生物医学电子学的重要 应用之一，用于诊断心脏疾病和评估心 脏功能。
医学生物学---1.医学遗传学概论课件)
( Medical Genetics )
医学遗传学绪论
• 医学遗传学的基本概念 • 遗传病 • 医学遗传学课程在医学教育中的地位
第一章 绪 论
第一节 医学遗传学概述
遗 传 heredity
生物性状或信息世代传递的现象。
同一物种只能繁育出同种的生物 同一家族的生物在性状上有类同现象
变异variation
清的疾病，选取该病的某些典型性 状或发病过程的关键环节（组分） 分别进行专门的独立分析，从而判 断遗传因素的作用。 例：动脉粥样硬化
伴随性状研究
• 如果某一疾病经常伴随另一由遗传决
定的性状或疾病出现，则说明该病与 遗传有关。
• 伴随性状产生的原因：
– 基因连锁 – 关联
四 医学遗传学的研究热点
• 人类基因组计划 • 基因工程 • 克隆 • 基因诊断 • 基因治疗
• 患者亲属发病率均高于一般群体发病率
• 一级亲属发病率>二级亲属发病率>三级亲
属发病率
如某病有遗传因素，可体现在：
• 患者亲属发病率 > 一般群体发病率 • 一级亲属发病率 > 二级亲属发病率
> 三级亲属发病率
• 血缘亲属发病率>非血缘亲属发病率
精神分裂症患者家属中各级亲属发病率
亲属关系 父母、兄弟姐妹 伯、叔、姑、（外）祖父母 第一代堂（姨）表兄妹 第二代堂（姨）表兄妹 表叔、伯、姑与表舅姨 一般群体
二 遗传病的概念
1.由遗传物质改变而引起的疾病,通常具 有垂直传递和终生性的特征. 2.遗传病的特征
• 垂直传递 ( 遗传性 ) • 遗传物质发生改变 • 只有生殖细胞或受精卵遗传物质的改变
才能遗传给生殖细胞（或受精卵）——遗传后代
生物医学电子学
传感方法与技术 （1）
• 生物电
• 宏电极（铜、铂、银、
• 心电（ECG），脑电 （EEG），肌电
Ag/AgCl、液体）， 微电极（玻璃、金属）
（EMG），眼电，胃
电，皮肤电，细胞电。
传感方法与技术 （2）
• 压力
• 血压、心内压、脑内 压、胃内压、胸腔内 压、肺泡内压、眼球 内压
• 金属应力计，半导体 应变片、差动变压器、 压电晶体
传感方法与技术 （3）
• 流量与流速
• 血流，呼气与吸气的 流量、流速，唾液的 流量，排尿速度
• 铂电极，核磁共振， 热敏电阻，电磁法， 超声多普勒法，色素 稀释法，同位素
生物医学测量方法的分类
• 生物医学测量的对象涉及人体各个系统的形态 与功能 。
• 被测量主要包括物理量（压力、流量、速度、 温度、生物电等）、化学量（血气、电解质） 和生物量（酶活性、免疫、蛋白质等）。
• 生物医学测量的方法和技术呈现多样化，涉及 的现代科学技术领域之多也是罕见的，这必须 从方法学角度加以分类，以建立生物医学测量 的科学体系。
滤波、维纳滤波、自适应处理等，是医 学图像处理、生理系统辨识与建模等研 究工作的基础） • 生物医学控制（生理参数控制）
生物医学信息与生理相结合 （1）
• 生物电学
研究生物与人体的电学特性和生物电活 动规律的科学，将大量生物电信号与同 生物体的活动联系起来。
• 细胞与组织的电学特性、生物电阻抗、 人体电图（心电图、脑电图）
有创测量
• 在体内测量，又称侵 入式测量，通常采用 直接测量的方法
• 由于探测部分侵入机 体，对机体会造成一 定程度的创伤，给患 者带来一定的痛苦， 但其原理明确、方法 可靠、测量数据精确， 因此也可用于手术过 程及术后的监测，以 及作为无创测量方法 的对照评估
生物医学电子学概述
discoveries concerning the function of single ion channels in cells
1 ）现代医学发展
Lord Edgar Douglas Adrian (British; 1889−1977) formulated the all−or−nothing law of the neural cell in 1912 (Adrian and Lucas, 1912; Adrian, 1914) and measured the electric impulse of a single nerve 1926. Adrian and Sherrington won the Nobel Prize in 1932
Edgar Adrian (1889-1977)
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1932
“All-or-none” "impulse frequency modulation,"
He was the first to record action potentials from single sensory and motor nerve fibers by a delicate dissection technique, and by the use of vacuum tube amplification and a more rapidly moving oscillograph, the capillary electrometer ;
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。
医用电子学
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）。
医学电子学
参考教材
刘鸿莲，《医用电子学》，人民 卫生出版社
第一节 生物医学信号
1.1 概述 1.2 生物医学信号的分类 1.3 生物医学信号的基本特征
第一节 生物医学信号
为了帮助人类对复杂生命运动规 律的认识，包括对人类自身疾病 机理的认知和控制，我们需要有 效地大量获取与生命活动相关的 数据群。通过科学的方法对这些 数据进行分析和处理，产生对医 学科学与医疗决策有重要价值的 医学信息。
第一节 生物医学信号
从处理的维数来看，可以分成一 维信号和二维信号，如体温、血 压、呼吸、血流量、脉博、心音 等属于一维信号；而脑电图、心 电图、肌电图、X光片、超声图 片、CT图片、核磁共振（MRI） 图像等则属于二维信号
第二节 生物医学信号的检测
生物医学信号检测是对生物体中 包含生命现象、状态、性质、变 量和成份等信息的信号进行检测 和量化的技术。生物医学信号检 测技术是生物医学工程学科研究 中的一个先导技术，由于研究者 所站的立场、目的以及采用的检 测方法不同，使生物医学信号的 检测技术的分类呈现多样化。
在近红外检测中在人体某部位的近红外光一部分能够透 过组织，另一部分则被人体组织所反射。人体的骨骼、 肌肉、脂肪、皮肤、及体液等在近红外光谱区吸收系数 小，近红外光谱区范围内的光容易穿透人的体表，从而 得到组织深层丰富的较强吸收信号。
生物医学信号的特点：
频率范围一般较低：除心音信号频 谱成份稍高外，其他电生理信号频 谱一般较低
脑电信号的频率：0.5Hz－100Hz 心电的频率：0.05Hz－100Hz 肌电的频率：10Hz－2000Hz
第一节 生物医学信号
生物医学信号的特点：
随机性强：生物医学信号不但是随机的， 而且是非平稳的。
医学院校“生物医学工程概论”研究生课程及教材
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
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
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。
生物医学工程概论医学PPT模板【22页】
生物医学工程概论_医 学思维导图
演讲人
2 0 2 x - 11 - 11
01 第一讲 绪论
第一讲 绪论
1.1生物医学工程的概念及学科特 点 1.2生物医学工程的研究内容 1.3生物医学工程的发展历程与发 展趋势 第一讲 绪论--课后习题
02 第二讲 生物医用材料
第二讲 生物医用 材料
2.1生物医用材料的概论和材料的分 级结构 2.2生物医用无机材料 2.3生物医用高分子材料 2.4生物医用金属材料 第二讲 生物医用材料--课后习题
03 第三讲 组织工程
第三讲 组织工程
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4.4血液流 变学
03
4.2.2软骨 组织生物力
学–肌肉
06
课后习题-作业
05 第五讲生物医学传感器
第五讲生物 医学传感器
0 1
5.1传感器技
术简介
0 2
5.2生物医学
传感器基础
0 4
5.3.2化学传感
器
0 5
5.4生物传感
器及生物芯片
0 3
5.3.1物理传感 器
0 6
课后习题--作 业
06 第六讲 纳米生物医学工程
第六讲 纳米生物 医学工程
6.1纳米药物输送体系 6.2纳米药物控释原理 6.3其他纳米生物技术 课后习题--作业
07 第七讲 医学影像技术
第七讲 医学影像 技术
7.1现代医学影像技术基础 7.2生物医学成像 课后习题--作业
第八讲现代科学新技术在生
08 物医学工程中的应用
【教学课件】第1课：生物医学电子学概论课件
【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。
生物医学概论课程生物化学部分线上教学
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。
第1课：生物医学电子学概论
医学信息系统：包括计算机网络系统及与此相应的医院信 息系统、地区医疗网络与远程医疗设备、面向家庭的医疗 技术、以及近年来迅速发展的PACS系统（图像存储于传输 系统），电子病例等。
其它辅助设备：包括消毒灭菌设备、中心供氧和制氧设备、 废物处理设备、手术台、电源系统和电安全监护器、制冷 设备和空调设备、血库设备、制药机械设备等。
其噪声功率与工作频率f近似成反比关系，故称1/f噪声， 频率越低，1/f噪声越大，故1/f噪声，亦称为“低频噪声”。
散粒噪声
在晶体管中，载流子的迁移速度不会相同，致使在单位时 间内通过PN结空间电荷区的载流子数目有起伏，因而引 起通过PN结的电流在某一电平上有一个微小的起伏，这 种起伏就是所谓散粒噪声。 散粒噪声与流过PN结的直流电流成正比。散粒噪声是白 噪声，它的频谱范围很宽，但在低频段占主要地位。
等电位地线
如果产生漏电，但是只要接地电位和人体电位相等，那么 电流也就不会通过人体。为此目的，可以把仪器周围的导 电部分（如水管，暖气等各种金属管，金属窗框以及水泥 地面）和仪器外壳连在一起，形成等电位。 即使人体接触仪器外壳，由于不存在电位差，仍然能防止 电击事故。 安全标准中，规定要求离患者2.5m以内的范围要等电位化， 规定的2.5m距离意味着在患者伸手或借助其他人所能接触 的范围，把这一范围称为患者环境。
几乎所有生物电放大器的前置级都加装屏蔽罩。
注意事项
但在实际中，导线孔，通风孔，开关等都形成孔洞和缝隙， 所以实际的屏蔽效果可能主要取决于缝隙和孔洞的泄漏，而 不是材料本身。
（2）合理接地
安全接地（保护接地）
工作接地
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问题1 问题1： 生物医学工程的内涵与外延？ 生物医学工程的内涵与外延？
生物医学工程（Biomedical Engineering, BME）是 综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来 的新兴边缘学科，其基本任务是运用工程技术手段， 研究和解决生物学和医学中的有关问题，揭示人体奥 秘，造福人类。多学科的交叉，使她不同于那些经典 的学科，也有别于生物学和纯粹的工程学科。由于她 在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复 等方面起着巨大作用，发达国家均将它列入高技术领 域，投巨资予以发展。
最正确的学习方法： 最正确的学习方法：
实践！学习！ 实践！学习！ 再实践！再学习！ 再实践！再学习！
学习资源
1、精品课程网站： http://202.113.13.67/courses/shengwu/index.php 2、教材与参考书 《生物医学电子学》 生物医学电子学》 《实用电子技术1000问》 实用电子技术1000问 《电路学习与分析实例解析》 电路学习与分析实例解析》 3、老师，实验室，同学 4、图书馆与internet 、图书馆与internet
三、医学仪器的一般结构
四、医学仪器设计
要遵循自上而下的原则。先从整体考虑： 1. 被测量的量是什么？信号的大小与频率？ 2. 要控制什么？ 3. 仪器的测量与控制的精度、性能。 4. 仪器的使用条件。 5. 仪器所具有的功能。 如信号的显示、记录、存储及其它一些功能。 6. 仪器的成本、设计或研发的时间，工艺条件。
人们将电子学应用到生命科学与医学中的 同时，也从生命科学与医学的研究中获取许多 有益的启发。 人工神经网络
）、生命科学与医学的进展也启 （3）、生命科学与医学的进展也启 ）、 迪和促进了电子学的发展。 迪和促进了电子学的发展。
生物医学电子学的概念 用电子学的方法去解决生物医 学中的问题、提供临床上的诊、疗 手段和基础研究所需的手段，同时， 通过生物学的研究中向大自然学习。
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。
问题2 问题2： 医学仪器在生物医学工程中的地位? 医学仪器在生物医学工程中的地位?
第一章 生物医学电子学 生物医学电子学概论
一、电子学在生命科学和医学中的作用
年物理学家Nobeli Nobeli首次用静电计方法 1842 年物理学家Nobeli首次用静电计方法 记录出蛙肌电图； 记录出蛙肌电图； 1903年 荷兰生理学家W Einthoven采用 1903年，荷兰生理学家W．Einthoven采用 弦线型电流计， 弦线型电流计，利用光学放大原理在感光板 上记录了第一个实用的心电图， 上记录了第一个实用的心电图，这是现代心 电图的雏形。 电图的雏形。 1929年 德国医生Hans Berger用检流计在 1929年，德国医生Hans Berger用检流计在 开颅的情况下记录了人的脑电图， 开颅的情况下记录了人的脑电图，从此揭开 了人类认识大脑的新纪元。 了人类认识大脑的新纪元。
治疗仪器
人工器官： 人工器官： 人工心脏、瓣膜、人工关节、 人工肝、 人工心脏、瓣膜、人工关节、假肢 、人工肝、人工肾 、 人工肺、人工听觉、人工角膜、 人工肺、人工听觉、人工角膜、人工晶体等 物理治疗仪器 –微波高温治疗仪 微波高温治疗仪 –放射治疗装置 ：钴60 、直线加速器 、X刀 、γ刀 放射治疗装置 –高频治疗设备 ：电刀 、射频消融 高频治疗设备 –超声治疗设备 ：体外冲击波碎石机 、超声乳化白内障手 超声治疗设备 术仪 –激光治疗设备 ：激光刀 、眼科激光准分子激光角膜屈光 激光治疗设备 矫正、 矫正、 皮肤美容激光器 –利用机械能的设备 ：呼吸机 利用机械能的设备 –利用磁场治疗的设备：低频磁场治疗仪 利用磁场治疗的设备： 利用磁场治疗的设备
（三）、医学仪器的特点 ）、医学仪器的特点
1. 生物信号弱小，而干扰强大。信号可能只有干扰 生物信号弱小，而干扰强大。 的千分之一，给测量造成很大难度。 的千分之一，给测量造成很大难度。 2. 要考虑电极或传感器对测量结果产生影响； 要考虑电极或传感器对测量结果产生影响； 3. 能量的限制，我们不可能为了提高信噪比或提高 能量的限制， 治疗效果而无限制地提高外加能量， 治疗效果而无限制地提高外加能量，这会造成机 体的损伤； 体的损伤； 4. 对被测体必须是无害的，最理想的是无损伤的。 对被测体必须是无害的，最理想的是无损伤的。 安全考虑，由于病人本身已比较衰弱， 安全考虑，由于病人本身已比较衰弱，安全问题 就比较突出。 就比较突出。
2． 作业
教学安排
每周三道自问自答题（2～7周，共6次作业）： A． 内容：书本上的问题、实验中的问题、任何你认 为是“问题”的问题； B． 要求：不能“抄”，对自己有帮助。但自己回答 不全、不准、甚至不能回答的问题均可以。 C ．作业网上提交，在求实BBS建立班级俱乐部。 作业采用word编辑，文件名和作业首行的格式为： “学号―姓名―作业序号”， 例如：“081234567－郝铜雪－1 ” 081234567－郝铜雪－1 D ．每周日晚12时前将本周作业上传。
三、
医学仪器的概念， 医学仪器的概念，分类和特点
）、医学仪器的概念 （一）、医学仪器的概念
指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、 指单独或者组合使用于人体的仪器、设备、器 材料或者其他物品，包括所需要的软件； 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、 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， 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： 一定的辅助作用；其使用旨在达到下列预期目的： 对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解； 1、对疾病的预防、诊断、治疗、监护、缓解； 对损伤或者残疾的诊断、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； 补偿； 对解剖或者生理过程的研究、替代、调节； 3、对解剖或者生理过程的研究、替代、调节； 4、妊娠控制。 妊娠控制。
辅助仪器
一部分与医疗有关的仪器或软件,既不直接用于作疾病 一部分与医疗有关的仪器或软件 既不直接用于作疾病 诊断，也不直接用于疾病的治疗， 诊断，也不直接用于疾病的治疗，但在现代医疗中占有极其 重要的作用,这些是医学辅助设备 这些是医学辅助设备。 重要的作用 这些是医学辅助设备。 –医学信息系统： 包括计算机网络系统及与此相应的医院 医学信息系统： 医学信息系统 信息系统、地区医疗网络与远程医疗设备、 信息系统、地区医疗网络与远程医疗设备、面向家庭的 医疗技术、人工智能与专家系统、 医疗技术、人工智能与专家系统、以及近年来迅速发展 PACS系统 图像存储于传输系统），电子病例等。 系统（ ），电子病例等 的PACS系统（图像存储于传输系统），电子病例等。 –其它辅助设备：包括消毒灭菌设备、照明设备（如无影 其它辅助设备：包括消毒灭菌设备、照明设备（ 其它辅助设备 图片灯）、中心供氧和制氧设备、废物处理设备、 ）、中心供氧和制氧设备 灯、图片灯）、中心供氧和制氧设备、废物处理设备、 手术台、电源系统和电安全监护器、 手术台、电源系统和电安全监护器、制冷设备和空调设 血库设备、制药机械设备等。 备、血库设备、制药机械设备等。
二、本课程的教学安排与学习方法
1． 考试
教学安排
A． 下节课公布考题 ，第7周抽题， 第13周答辩，第16周演示。 B． 评分标准： 设计报告30％ 测试报告30％ 制作与演示40％ C． 累积3次缺课（含实验）、缺作业或其他严重 违纪，不准参加考试。制作的电路不能达到设 计要求，不能通过。 D． 申请样片和自费购买器件。
3． 实验
教学安排
有4次“计划”的实验。希望不仅是要预习实 验内容，还要在认真完成实验基本内容的基础上， 尽量多学习仪器的使用、测试的方法、提高或改变 电路的参数、尝试……。做得多，学得多；碰到的 问题越多，学到的东西越多，本领越大。 应该注意：（1）安全；（2）爱护公物；（3）实验 后必须整理好仪器与器材、做好卫生。
（二）、医学仪器的分类 ）、医学仪器的分类
从输入和输出关系来分： －－测量仪器（或系统），如简单的心电图机 －－控制仪器（或系统），如简单的除颤机 －－测控仪器（或系统），如按需起搏器
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）
建议学习方法
1. 孔子论学习的三个层次： 知之，好之，乐之 2. 适应本课程学习的一个重要转折与标志： 分析→综合（设计） 3. 需要学习的三个层面： 器件，电路，系统 4. 学习的三个方面： 本课程的理论 本课程的实践 本课程与其他课程的结合 5. 学习的三句话： 学以致用，讲究实效，实事求是
学以致用：通过实践 学以致用：通过实践培养学生的兴趣、产生感性认 识，验证理论知识、检验应用能力，使学生彻底摆 使学生彻底摆 脱应试的怪圈。 脱应试的怪圈 讲究实效：运用各种传统和现代的教学手段和方式。 讲究实效：运用各种传统和现代的教学手段和方式。 通过课堂提问和讨论、发挥多媒体的优势、让学生 自拟习题和通过实验、阅览和BBS讨论等培养学生综 合能力。 实事求是：以全面提高学生的能力与素质为目的， 实事求是：以全面提高学生的能力与素质为目的， 将教学的视野从本课程的课堂扩展到对教学的各个 环节以及与其他课程的衔接进行全方位、综合、系 统地进行教学改革。