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第1章 低成本健康1

1.1 国家重大战略需求1

1.1.1 基层卫生现状与趋势1

1.1.2 国家基层卫生政策发展现状3

1.2 低成本健康的重要性与必要性6

1.2.1 发展基层低成本健康卫生事业的重要性6

1.2.2 发展基层低成本健康卫生事业的必要性8

1.3 低成本健康集成技术发展趋势及产业现状9

1.3.1 技术发展趋势9

1.3.2 国内外研发现状11

1.3.3 低成本健康集成技术国内外产业应用现状13

1.4 本章小结15

参考文献15

第2章 集成技术的现状、挑战及展望19

2.1 集成技术的定义及其内涵19

2.2 集成技术的研究现状及其实际应用21

2.2.1 集成技术在国防等工业的应用21

2.2.2 集成技术在机器人等工业的应用23

2.2.3 集成技术在电动汽车等工业的应用25

2.2.4 集成技术在智能建筑等工业的应用26

2.2.5 集成技术在低成本健康等工业的应用28

2.2.6 集成技术在微电子等工业的应用29

2.2.7 集成技术在云计算等工业的应用30

2.3 集成技术面临的挑战与对策31

2.4 集成技术的未来及其展望33

2.5 本章小结36

参考文献36

第3章 低成本健康集成技术体系38

3.1 低成本健康集成技术38

3.1.1 医用X射线成像技术38

3.1.2 生物芯片与微流控技术39

3.1.3 医学集成电路设计42

3.1.4 声肌图与运动健康44

3.1.5 人体运动信息44

3.1.6 无线体域网46

3.2 集成技术创新应用47

3.2.1 医用内窥镜系统47

3.2.2 影像引导介入治疗系统48

3.2.3 低成本血液透析设备50

3.2.4 生命体征监护设备51

3.2.5 居家健康感知设备53

3.2.6 低成本健康海云示范工程54

3.3 本章小结56

参考文献56

第4章 X射线影像诊断技术58

4.1 X射线影像设备发展简史58

4.2 新型CT设备61

4.2.1 新型锥束CT61

4.2.2 C型臂X光机62

4.3 图像重建算法63

4.3.1 迭代重建法64

4.3.2 解析重建法66

4.3.3 感兴趣区域局部图像重建70

4.4 伪影校正71

4.4.1 环状伪影的校正71

4.4.2 金属伪影的校正73

4.4.3 运动伪影校正74

4.5 本章小结76

参考文献76

第5章 生物芯片及其应用79

5.1 基因芯片80

5.1.1 基因芯片概述80

5.1.2 基因芯片的应用82

5.2 蛋白质芯片97

5.2.1 蛋白质芯片概述97

5.2.2 蛋白质芯片的应用98

5.3 细胞芯片和组织芯片103

5.3.1 细胞芯片和组织芯片概述103

5.3.2 细胞芯片和组织芯片的应用105

5.4 微流控芯片107

5.4.1 微流控芯片概述107

5.4.2 微流控芯片的应用研究108

5.4.3 微流控芯片检测技术的应用现状117

5.5 本章小结117

参考文献118

第6章 医学集成电路设计131

6.1 医疗电子的研究背景与研究现状131

6.2 我国医疗电子产业面临的机遇133

6.3 医学集成电路技术应用概要134

6.4 医学集成电路的设计考虑136

6.4.1 微弱的信号136

6.4.2 采集环境的噪声干扰136

6.4.3 非理想的采集接口137

6.4.4 低功耗应用要求137

6.5 移动医疗芯片的设计138

6.5.1 移动医疗芯片的系统架构138

6.5.2 多通道模拟前端集成电路设计141

6.5.3 电源管理芯片143

6.5.4 人体通信收发芯片144

6.5.5 数字信号协处理器148

6.5.6 移动医疗所面临的挑战151

6.6 本章小结152

参考文献152

第7章 声肌图与运动健康155

7.1 1D声肌图在运动健康和康复工程的应用155

7.1.1 1D声肌图原理和装置155

7.1.2 1D声肌图引导的康复训练156

7.1.3 1D声肌图引导的假肢控制157

7.1.4 1D声肌图的潜在应用概述158

7.2 声肌图用于研究人体动作158

7.3 声肌图用于研究人体动作161

7.3.1 基于超声影像的肌肉骨骼系统的形态学测量161

7.3.2 肌肉运动估计及可视化系统165

7.4 声肌图应用实例167

7.4.1 肌肉疲劳估计168

7.4.2 在假肢控制中的应用169

7.4.3 手指姿态识别171

7.4.4 手指动作识别172

7.4.5 声肌图为核心的多模传感信息与摔倒风险评估173

7.5 本章小结174

参考文献174

第8章 人体运动信息智能感知技术及应用177

8.1 基于惯性传感信息的人体运动感知技术177

8.1.1 惯性人体传感器网络177

8.1.2 基于惯性传感信息的人体运动分析技术179

8.1.3 应用实例181

8.2 基于足底压力信息的人体运动感知技术183

8.2.1 足底压力信息的重要性183

8.2.2 基于足底压力信息的人体运动分析技术183

8.2.3 应用实例189

8.3 人体防跌预警感知技术研究新进展192

8.3.1 跌倒预防研究的重要性192

8.3.2 人体跌倒检测研究进展192

8.3.3 人体跌倒防护研究进展199

8.3.4 研究前景展望209

8.4 本章小结210

参考文献210

第9章 无线体域网216

9.1 无线体域网216

9.1.1 无线体域网应用及技术要求217

9.1.2 无线体域网无线通信频段220

9.2 IEEE 802.15.6221

9.2.1 一般框架元素221

9.2.2 物理层概述224

9.2.3 MAC层概述226

9.3 人体通信227

9.3.1 电容耦合228

9.3.2 电流耦合230

9.3.3 两种耦合方式的对比230

9.4 无线体域网中的天线231

9.4.1 无线体域网天线设计的国内外现状232

9.4.2 无线体域网的天线应用236

9.4.3 无线体域网的天线设计的挑战238

9.5 无线体域网中的信道建模239

9.5.1 人体对无线体域网天线设计的影响以及人体建模239

9.5.2 衰落信道240

9.5.3 统计模型241

9.5.4 Fritchman模型243

9.6 本章小结245

参考文献245

第10章 医学内窥镜248

10.1 内窥镜发展现状248

10.1.1 发展历史248

10.1.2 国内外现状和发展趋势250

10.2 内窥镜构造原理和分类250

10.3 医学内窥镜诊断253

10.4 医学内窥镜治疗254

10.4.1 内窥镜治疗种类254

10.4.2 内窥镜治疗方法256

10.4.3 内窥镜手术的特点256

10.5 医学内窥镜的清洁、消毒和维护保养257

10.6 医学内窥镜的临床应用257

10.6.1 神经系统疾病诊断和治疗257

10.6.2 呼吸系统疾病诊断和治疗258

10.6.3 心血管系统和胸外科疾病诊断及治疗260

10.6.4 消化系统疾病诊断和治疗261

10.6.5 普通外科腹腔镜诊断和治疗264

10.6.6 泌尿系统疾病诊断和治疗265

10.6.7 妇产科疾病诊断和治疗266

10.6.8 骨与关节疾病诊断和治疗267

10.6.9 耳鼻喉疾病诊断和治疗268

10.6.10 眼科疾病诊断和治疗270

10.7 内窥镜介入治疗270

10.8 本章小结271

参考文献272

第11章 影像引导介入治疗273

11.1 影像引导介入治疗简介273

11.2 多模态影像引导经皮肾介入治疗275

11.2.1 什么是肾结石275

11.2.2 肾结石的治疗275

11.2.3 系统构成277

11.2.4 关键技术：多模图像配准278

11.2.5 动物实验280

11.3 多模态影像引导肝脏介入治疗281

11.3.1 腹腔介入治疗机器人的研究背景281

11.3.2 超声引导的腹腔介入治疗机器人283

11.3.3 腹腔介入治疗机器人的研究展望287

11.4 多模态影像引导软件平台SIATK288

11.4.1 软件平台的研究现状289

11.4.2 多模态影像引导软件平台设计的总体架构290

11.4.3 多模态影像引导需求的分析研究290

11.4.4 SIATK的应用框架设计291

11.5 数字化手术室系统292

11.5.1 影像引导微创介入治疗与数字化手术室292

11.5.2 数字化手术室示范295

11.6 本章小结298

参考文献299

第12章 低成本血液净化技术及应用302

12.1 血液净化治疗技术302

12.1.1 血液净化技术的治疗特异功效作用302

12.1.2 我国的血液净化产业造成的压力303

12.2 连续性血液净化治疗仪（CRRT）303

12.2.1 设备及技术简介303

12.2.2 治疗模式及主要用途304

12.2.3 系统组成、工作原理及技术路线305

12.2.4 主要创新点308

12.2.5 市场前景308

12.3 一种透析液集中供液功能的血液透析系统装置309

12.3.1 设备及技术简介309

12.3.2 主要装置及项目目标309

12.3.3 主要创新点309

12.4 一种智能型低成本血液透析机310

12.4.1 血液透析滤过机的基本原理310

12.4.2 系统组成312

12.4.3 技术的先进性及创新性313

12.5 全自动腹膜透析机315

12.5.1 设备及技术简介315

12.5.2 腹膜透析优势316

12.5.3 项目目标317

12.5.4 项目创新性317

12.6 本章小结318

参考文献318

第13章 医疗生命体征监护技术319

13.1 心电监护技术319

13.1.1 心电监护原理319

13.1.2 实现方法320

13.1.3 主要功能与性能321

13.1.4 研究进展321

13.1.5 应用322

13.2 无创血压监测技术322

13.2.1 无创血压监测原理322

13.2.2 实现方法323

13.2.3 主要功能与性能325

13.2.4 研究进展325

13.2.5 应用326

13.3 脉搏氧监测技术326

13.3.1 原理326

13.3.2 实现方法327

13.3.3 主要功能与性能328

13.3.4 研究进展328

13.3.5 应用329

13.4 呼吸监测技术329

13.4.1 原理329

13.4.2 实现方法330

13.4.3 主要功能与性能331

13.4.4 研究进展331

13.4.5 应用331

13.5 体温监测技术332

13.5.1 原理332

13.5.2 实现方法332

13.5.3 主要功能与性能333

13.5.4 研究进展333

13.5.5 应用333

13.6 有创压监测技术334

13.6.1 原理334

13.6.2 实现方法335

13.6.3 主要功能与性能337

13.6.4 研究进展337

13.6.5 应用337

13.7 心排量监测技术337

13.7.1 原理337

13.7.2 实现方法338

13.7.3 主要功能与性能339

13.7.4 研究进展339

13.7.5 应用339

13.8 呼吸末二氧化碳监测技术339

13.8.1 原理339

13.8.2 实现方法340

13.8.3 主要功能与性能341

13.8.4 研究进展341

13.8.5 应用342

13.9 呼吸力学监测技术342

13.9.1 原理342

13.9.2 实现方法342

13.9.3 主要功能与性能344

13.9.4 研究进展344

13.9.5 应用345

13.10 其他的生命信息测量技术345

13.11 本章小结347

参考文献348

第14章 居家健康感知设备349

14.1 居家感知与信息技术349

14.2 智能健康感知352

14.2.1 穿戴式技术352

14.2.2 非接触式感知技术357

14.3 居家健康通信359

14.4 国内外居家健康感知设备366

14.4.1 健康一体机366

14.4.2 健康指环368

14.4.3 电子保健腰带369

14.4.4 头戴式运动与生理信息检测系统370

14.4.5 非接触式健康监测床371

14.4.6 基于光电容积脉搏波描记信号的视频感知系统374

14.4.7 基于超宽带的生理检测装置374

14.5 本章小结376

参考文献376

第15章 低成本健康海云工程379

15.1 低成本健康海云工程助力中国医改379

15.1.1 国内外基层卫生服务技术发展现状和趋势379

15.1.2 国内外医疗信息化发展现状和趋势382

15.1.3 我国医疗卫生事业发展中面临的若干问题386

15.1.4 中国科学院低成本健康海云工程389

15.2 海云工程目前的发展基础391

15.2.1 针对农村卫生室／城市社区卫生服务站的解决方案391

15.2.2 针对乡镇卫生院／城市社区卫生服务中心的解决方案392

15.2.3 适用于社区／乡镇／农村的全科医生工作站394

15.2.4 适用于乡镇／社区中心的低成本DR397

15.2.5 适用于县级以下医疗机构的低成本血液透析系统397

15.2.6 基于自主高性能中间件的区域信息交换平台398

15.2.7 全流程医疗行为监管401

15.3 特色示范工程介绍402

15.3.1 内蒙古温馨药箱工程402

15.3.2 模块化箱房诊所／医院科技援非工程410

15.4 海云工程未来发展方向411

15.4.1 中国科学院对低成本健康的未来规划411

15.4.2 海云工程产业推广未来的重点发展方向412

15.5 本章小结413

参考文献413