生物醫學工程前沿課程日期：目錄CATALOGUE生物醫學成像技術前沿生物力學與組織工程醫療儀器與納米技術人工智能與生物醫學大數據全球院校研究熱點與案例生物醫學成像技術前沿01磁共振成像（MRI）原理與創新應用核磁共振現象、弛豫過程、成像原理、圖像重建與增強。MRI基本原理功能MRI（fMRI）、彌散張量成像（DTI）、分子MRI、MRI引導下的介入治療等。高場強MRI、開放式MRI、可移動MRI等。MRI新技術神經科學、心血管疾病、腫瘤學、肌肉骨骼系統等領域的臨床應用。MRI在醫學中的應用01020403MRI設備發展與挑戰醫學光學成像與生物光子學醫學光學成像技術01光散射成像、熒光成像、光學相干斷層成像（OCT）、光聲成像等。生物光子學原理02生物組織的光學特性、光與生物組織的相互作用、生物發光與光生物效應。醫學光學成像在疾病診斷中的應用03早期癌癥篩查、皮膚病診斷、內窺鏡成像等。光學成像技術的挑戰與未來04提高成像深度與分辨率、實現多模態成像、發展新型光源與探測器等。超聲成像技術與微流控集成超聲成像技術原理01超聲波的產生、傳播與接收，超聲成像的分辨率與穿透性。微流控技術概述02微流體的基本概念、微流控芯片的制作與應用、微流控中的流體動力學。超聲成像與微流控的集成應用03微流控超聲傳感器、超聲驅動的微流控芯片、超聲在微流控中的生物醫學應用。未來發展趨勢與挑戰04超聲成像技術的創新、微流控技術的進一步發展與挑戰、兩者在生物醫學領域的融合應用。生物力學與組織工程02細胞力學與機械生物學細胞骨架與力學響應細胞骨架的結構、組成及其在力學刺激下的變化。細胞變形與運動細胞在力學刺激下的變形、遷移和分裂等現象。機械信號轉導力學刺激如何轉化為細胞內信號并影響細胞行為。細胞力學在疾病中的角色細胞力學特性在腫瘤、心血管疾病等中的作用。仿生材料設計原理模仿生物材料結構與功能的原理和方法。3D生物打印技術3D打印技術在生物制造領域的應用，包括打印細胞、組織和器官等。仿生材料的性能與應用仿生材料在人工器官、組織工程等方面的應用及其性能要求。3D生物打印的挑戰與未來3D生物打印面臨的挑戰，如細胞存活率、打印精度等，及其未來發展方向。仿生材料設計與3D生物打印心血管生物工程與再生醫學心血管生物工程01利用工程學原理和方法研究心血管系統的結構、功能及其疾病。再生醫學02通過激活或移植干細胞等方法促進受損組織或器官的再生。心血管再生策略03干細胞治療、組織工程等方法在心血管再生中的應用。心血管生物工程與再生醫學的挑戰04如何實現功能性心肌組織的再生，如何保證再生組織的穩定性等。醫療儀器與納米技術03生物醫學微器件與可穿戴設備生物傳感器利用生物識別元件與信號轉換元件，檢測生物體內或生物體外的生理或化學參數，并將其轉換為可識別信號的裝置。微納機器人可穿戴醫療設備通過微納技術制造的機器人，能在人體內進行精準的醫療操作，如疏通血管、清除病灶等。如智能手環、智能眼鏡等，通過連續監測和記錄人體生理數據，實現遠程醫療和健康管理。123納米級診斷技術與癌癥工程納米診斷試劑利用納米技術制造的試劑，能更準確地識別癌細胞和其他病變細胞。分子影像學利用分子探針和成像技術，在分子水平上揭示生物體的生理和病理過程。癌癥靶向治療通過納米技術將藥物直接輸送到癌細胞，減少對正常細胞的傷害，提高治療效果。手術機器人利用人工智能和機器學習技術，對醫學影像進行分析和診斷，輔助醫生進行決策。智能診斷系統智能康復器械結合機器人技術和康復醫學原理，對患者進行康復治療，幫助患者恢復身體功能。通過微創方式實施復雜手術的醫療設備，具有精度高、創傷小、恢復快等優點。手術機器人及智能醫療器械人工智能與生物醫學大數據04醫學圖像識別醫學圖像分割通過機器學習算法，對醫學影像進行自動識別和分類，提高診斷效率和準確性。將醫學影像分割成不同的組織、器官或病變區域，為醫生提供更精確的診斷信息。醫學圖像分析與機器學習醫學影像配準將不同時間、不同設備或不同模態的醫學影像進行配準，便于醫生觀察和分析。醫學影像數據挖掘從醫學影像中提取有用的信息，如病變特征、基因表達等，為科研和臨床應用提供支持。健康數據建模與精準醫療健康數據獲取與處理收集、清洗、整合來自不同來源的健康數據，建立標準化的數據模型。疾病風險評估基于健康數據，利用機器學習算法對疾病風險進行評估和預測。個性化治療方案根據患者的個體特征，為其制定個性化的治療方案，提高治療效果和患者滿意度。健康管理與預防通過對健康數據的持續監測和分析，提供健康管理建議和預防措施，降低疾病發生風險。腦機接口技術通過電極、傳感器等設備，實現大腦與計算機之間的信息傳輸和控制，為殘障人士提供新的康復和輔助手段。神經調控技術通過電刺激、磁刺激等手段，對神經系統進行調控和治療，如帕金森病、癲癇等疾病的治療。腦機接口倫理與安全探討腦機接口技術的倫理問題和安全問題，確保其健康、合法、可持續的發展。神經信號處理對神經信號進行采集、處理和解碼，提取有用的信息并應用于臨床診斷和治療。神經工程與腦機接口01020304全球院校研究熱點與案例05癌癥工程運用工程原理和方法，研究癌癥的診斷、治療和預防，包括新型治療設備的研發、癌細胞成像技術、藥物輸送系統等。超聲技術研究超聲在醫學領域的應用，如高強度聚焦超聲（HIFU）在腫瘤消融中的應用，以及超聲成像技術的改進與創新。俄亥俄州立大學：癌癥工程與超聲技術模仿生物系統的結構與功能，研發新型醫療器械和技術，如仿生假肢、仿生視覺系統等。仿生學運用工程技術手段，設計、開發和評估康復設備和輔助技術，幫助殘障人士恢復功能、提高生活質量。康復工