《MATLAB数值方法在生物医学工程中的应用》课程教学课件（讲稿）Ch1 生物医学工程系统建模

西安交通大学Xi'an Jiaotong University生命科学与技术学院MATLAB数值方法在生物医学工程中的应用李津2022

Xi’an Jiaotong University MATLAB数值方法在 生物医学工程中的应用 李津 2022 生命科学与技术学院

西安交通大学Xi'anJiaotongUniversity课程简介生物医学系统的特性和行为，以及数学建模的基础知识稳态系统建模的方法和常规求解方法动态生物系统的建模和数值求解方法：数值方法在复杂系统仿真建模中的综合应用

Xi’an Jiaotong University  生物医学系统的特性和行为，以及数学建模的基础知识  稳态系统建模的方法和常规求解方法  动态生物系统的建模和数值求解方法；  数值方法在复杂系统仿真建模中的综合应用 课程简介

西安交通大学Xi'anJiaotong University参考书目MATLAB数值计算CleveB.Moler著，喻文健译，机械工业出版社，2020数值方法在生物医学工程中的应用StanleyMD,AlkisC，PrabhasVM著，封洲燕译机械工业出版社，2009数值方法和MATLAB实现与应用GeraldR著，伍卫国译，机械工业出版社，2004数值方法（MATLAB版）JohnHM，KurtisDF著、周璐、陈渝、钱方译，电子工业出版社，2005

Xi’an Jiaotong University  MATLAB数值计算 Cleve B. Moler 著，喻文健 译，机 械工业出版社，2020  数值方法在生物医学工程中的应用 Stanley MD, Alkis C, Prabhas VM 著，封洲燕 译 机械工业出版社，2009  数值方法和MATLAB实现与应用 Gerald R著，伍卫国 译，机械工业出版社，2004  数值方法（MATLAB版）John HM，Kurtis DF著、周璐、 陈渝、钱方译， 电子工业出版社，2005 参考书目

西安交通大学Xi'anJiaotongUniversity课程涉及的数值方法和建模技术及其应用举例生理系统细胞和组织系统分子系统血压非线性系统：根的求解细胞迁移受体和配体的结合灌流的摩擦系统细胞消融酶反应动力学数值线性代数生物医学图象重建细胞迁移酸碱平衡肌肉骨骼生物力学物质代谢平衡积分和微分心律失常检测细胞迁移药物代谢动力学分析心律变化细胞生长过程中的摄氧量熔解曲线分析常微分方程膜肺氧合毛细管物质运输代谢途径血液氧合细胞生物力学酶促反应细胞膜与动作电位阻抗图像药物输送偏微分方程细胞在生物材料上的迁移代谢途径毛细管物质输送激光消融

Xi’an Jiaotong University 生理系统 细胞和组织系统 分子系统 非线性系统: 根的求解 血压 灌流的摩擦系统 细胞迁移 细胞消融 受体和配体的结合 酶反应动力学 数值线性代数 生物医学图象重建 细胞迁移 肌肉骨骼生物力学 酸碱平衡 物质代谢平衡 积分和微分 心律失常检测 心律变化 细胞迁移 细胞生长过程中的 摄氧量 药物代谢动力学分 析 熔解曲线分析 常微分方程 膜肺氧合 血液氧合 毛细管物质运输 细胞生物力学 细胞膜与动作电位 代谢途径 酶促反应 偏微分方程 阻抗图像 毛细管物质输送 细胞在生物材料上 的迁移 激光消融 药物输送 代谢途径 课程涉及的数值方法和建模技术及其应用举例

西安交通大学Xi'an Jiaotong UniversityCh1生物医学工程系统建模

Xi’an Jiaotong University Ch1 生物医学工程系统建模

西安交通大学Xi'anJiaotong University本章内容第一节生物医学工程与数值分析第二节创建工程模型第三节利用计算机求解生物医学模型的范例第四节课程介绍

Xi’an Jiaotong University 第一节 生物医学工程与数值分析 第二节 创建工程模型 第三节 利用计算机求解生物医学模型的范例 第四节 课程介绍 本章内容

西安交通大学Xi'an Jiaotong University1.1生物医学工程与数值分析生物医学工程是用电子、机械、化学、材料以及计算机工程传统学科的原理、方法和技术解决各种生物医学难题。数值方法是利用计算机进行精确、有效、稳定的计算的一种数学方法。本课程：用于求解生物医学系统的数学模型的数值方法。对于临床医学最突出的贡献是开发仪器设备，用于诊断、治疗和康复

Xi’an Jiaotong University 1.1 生物医学工程与数值分析 生物医学工程是用电子、机械、化学、材料以及计算机 工程传统学科的原理、方法和技术解决各种生物医学难 题。 数值方法是利用计算机进行精确、有效、稳定的计算的 一种数学方法。本课程： 用于求解生物医学系统的数学 模型的数值方法。 对于临床医学最突出的贡献是开发仪器设备，用于诊断、 治疗和康复

西安交通大学Xi'anJiaotongUniversity迅速扩大的研究领域从生物纳米技术到辅助设备：从分子和细胞工程到手术机器人：从神经肌肉系统到人工肺等。分支学科生物工程：处理生物学问题以及生物系统和生理系统之间的关系；临床工程：处理医疗保健系统以及病人监护等临床问题组织工程：设计开发人造组织和装置用于替代缺失的生物组织结构及其受损功能

Xi’an Jiaotong University 迅速扩大的研究领域 从生物纳米技术到辅助设备; 从分子和细胞工程到手术机器人; 从神经肌肉系统到人工肺等。 分支学科 生物工程： 处理生物学问题以及生物系统和生理系统之间 的关系； 临床工程：处理医疗保健系统以及病人监护等临床问题； 组织工程：设计开发人造组织和装置用于替代缺失的生物 组织结构及其受损功能

西安交通大学Xi'an Jiaotong University基本特点任何生物医学工程装置都要完成一项或多项测量、模拟或者操作性的任务。测量：检测所研究的物理系统、化学系统或者生物系统的某些特征。操作性任务：主要通过诊断仪器或治疗设备与人体或者生物系统进行交互作用。仪器设备的开发首先要根据需求和限制条件制定技术指标然后进行设计、制作和测试

Xi’an Jiaotong University 任何生物医学工程装置都要完成一项或多项测量、模拟或 者操作性的任务。  测量：检测所研究的物理系统、化学系统或者生物系统 的某些特征。  操作性任务：主要通过诊断仪器或治疗设备与人体或者 生物系统进行交互作用。 仪器设备的开发首先要根据需求和限制条件制定技术指标， 然后进行设计、制作和测试。 基本特点

西安交通大学Xi'anJiaotongUniversity工程建模：用数学公式描述所研究的现象或系统的物理、化学和生物原理。数学模型是系统及其环境之间相互作用的精确表述。建立公式需要用到代数、微积分、微分方程和统计学将连续数学模型的代数方程、积分和微分方程或者变量表达式转化成计算机可以处理的形式的过程中，如何最大程度保证准确度和分辨率，以及计算过程中的稳定性，这就是数值方法需要解决的问题

Xi’an Jiaotong University  工程建模：用数学公式描述所研究的现象或系统的物理、 化学和生物原理。数学模型是系统及其环境之间相互作用 的精确表述。 建立公式需要用到代数、微积分、微分方程和统计学。 将连续数学模型的代数方程、积分和微分方程或者变量表 达式转化成计算机可以处理的形式的过程中，如何最大程 度保证准确度和分辨率，以及计算过程中的稳定性，这就 是数值方法需要解决的问题