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第一章绪论
定量生理学的起源和发展、定量生理学的研究内容。
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●1.1定量生理学的起源和发展
定量生理学这门课是以生理学为对象的整合研究，需要多学科的交叉。这门课的起源和发展，跟生物医学工程这个专业的历史是相似的。从发展历史看出生理学和工程之间是密不可分的，最后给出了定量生理学的定义。
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●1.2定量生理学的研究内容
介绍定量生理学的研究内容和方法，尤其强调动态平衡的概念。用三句话概括了这门课的特色：生理学的定量研究、多维度的检测分析、多层次的建模仿真。
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第二章生物热力学
生物热力学是对机体的生物和化学过程中与能量相关的定量研究，重点在于对生物化学反应和生物过程中的热力学规律和应用，本章节的主要内容将包括对热力学定律的理解，对于Gibbs 自由能和热力学平衡等热力学规律以及与热力学相关的研究如机体内能量转换、蛋白质结构和结合以及物质跨膜输运等受能量控制的生物化学反应或生物过程的认识。
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●2.1热力学系统与热力学定律
介绍了热力学的研究对象，内能、焓、熵等基本概念和热力学基本定律
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●2.2吉布斯自由能与化学势
本节主要介绍吉布斯自由能的概念和推导，以及化学势的基本概念。
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●2.3反应平衡常数
本节主要由化学势概念引出反应平衡常数以及反应平衡常数的使用。
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●2.4反应平衡常数的影响因素
本节主要介绍在生化反应过程中水、酸碱度和环境温度对反应平衡常数的影响
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●2.5自由能在生物体系物理化学平衡中的应用(上)
本节主要介绍热力学在平衡透析、化学耦合作用和ATP水解中的应用
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●2.6自由能在生物体系物理化学平衡中的应用(下)
本节主要介绍在氧化还原反应、物质跨膜运输和钠钾泵过程中的热力学分析。
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第三章生理系统的质量输运
描述了生理系统的质量输运有哪些现象、定量分析的方法，主要介绍了连续性方程、FICK第一扩散和FICK第二扩散、质量扩散的其他定律，三种定律的原理和推导过程，结合了生理学的应用进行分析。
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●3.1引言
描述了生理系统的质量输运有哪些现象、定量分析的方法，介绍了连续性方程的原理和推导过程以及应用。
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●3.2Fick扩散定律
介绍质量输运的基本定律，包括FICK第一扩散和FICK第二扩散，这两个公式只考虑有浓度梯度存在的情况。
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●3.3质量扩散的其他定律
在实际体系中，会有其他原因，比如说压力、电荷差等，导致了质量的传递，同时除了物理过程还会有化学反应的存在。所以为了真实地反映实际过程的基本的规律，介绍了质量输运的其他定律。
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●3.4扩散和渗透
介绍了扩散和渗透的生理学现象，分析了质量输运的本质是由于浓度差和压强差同时存在，给出了定量的公式，结合了生理学中肾小球的滤过作用。最后介绍了由于浓度梯度和电场力同时存在下带点粒子的质量输运规律。
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第四章分子生物物理学
描述了分子生物物理学的研究内容、最重要的生物大分子“蛋白质”的结构和功能关系、蛋白质的结构基础。介绍了生物大分子结构测定的方法，包括光学显微镜、电子显微镜、X射线晶体衍射、核磁共振波谱法等，重点分析了透视电镜、扫描隧道显微镜技术以及核磁共振波谱法的原理与特点。
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●4.1引言
介绍了分子生物物理学的研究内容、最重要的生物大分子蛋白质的结构和功能关系、蛋白质的结构基础。
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●4.2生物大分子结构测定的方法
描述了生物大分子结构测定的方法，包括光学显微镜、电子显微镜、X射线晶体衍射、核磁共振波谱法等；详细介绍了透视电镜的结构和原理、局限性，最后介绍了冷冻电镜的特点及应用。
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●4.3扫描隧道显微镜技术
介绍了扫描隧道显微镜技术的概念、原理和应用模式。
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●4.4核磁共振波谱法
介绍了核磁共振波谱法的原理，在实际应用中用到的四个谱线特征，包括化学位移、耦合常数、弛豫时间和谱带强度；最后介绍了核磁共振多次获得诺贝尔奖的情况。
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第五章生物组织与细胞的力学特性
生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究，即将宏观力学性质和微观组织结构联系起来，其研究对象包括生物整体、生物组织和细胞分子。本章节将介绍生物力学的基本概念，以及血管、肌肉和骨骼等生物组织的生物力学特征。
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●5.1生物力学的力学基础知识（上）
本节主要介绍生物力学的研究对象，应力、应变以及应力-应变曲线等基本概念。
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●5.2生物力学的力学基础知识（下）
本节主要介绍牛顿流体与非牛顿流体的概念、血液的流变学特征，以及流变固体的时间效应和粘弹性模型。
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●5.3血管与血流生物力学（上）
本节简介了血液在血管内流动的生物力学分析的基本概念，以及血管形状对动脉血管内血流的影响。
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●5.4血管与血流生物力学（下）
本节介绍了血管的结构、成分及其对血管力学性质的影响因素。
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●5.5肌肉生物力学
本节介绍了骨骼肌的特点、构成及收缩原理，骨骼肌的力学特性与力学模型，心肌的特点、构成及收缩原理，以及平滑肌的力学性质。
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●5.6骨骼生物力学
本节介绍了骨骼的结构、成分对骨骼生物力学特性的影响，骨的应力应变关系，骨的各向异性及解剖部位的差异，以及骨功能适应性理论。
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第六章电生理学基础
电生理学（electrophysiology）是研究生物体内电现象的一门学科。人体和动物体的各种功能活动几乎都直接或间接地与生物电现象有关，而各种生物电现象产生的基础是细胞水平的电活动，细胞电现象是机体诸多生理活动的前提或功能表现。本章主要讲解生物电发现和发展的历史、细胞膜上生物电产生的机理（细胞膜的电特性）、细胞电生理研究的技术（电压钳和膜片钳）以及细胞电生理的数学理论模型（离子通道的HH模型）。
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●6.1生物电研究的历史
1791年意大利解剖学家和生理学家加尔瓦尼（Luigi Galvani）首次报道了用金属弓接触蛙腿肌肉引起蛙肌收缩的实验，被公认为是发现生物电的实验。加尔瓦尼和伏特两位科学家有关生物电的争议在科学史上被传为佳话，两人分别为电生理学和电气工程作出了里程牌式的贡献。
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●6.2细胞膜的电特性
细胞膜的脂质双分子层构成膜电阻和膜电容，进而决定了膜电位变化的时间常数；膜电阻和胞内浆液电阻则决定了膜电位变化的空间常数。在阈下刺激不引起细胞膜产生动作电位的静息状态下，膜电位的变化可以用简化的RC电路模型来描述，被称为细胞膜的被动电特性。当细胞膜受到阈上刺激产生动作电位时的膜电位变化取决于各种离子通道的开闭，被称为主动电特性。动作电位是细胞之间信号传导的主要形式。
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●6.3电压钳和膜片钳技术
电压钳技术和膜片钳技术是细胞电生理学研究的重要方法。1949年，Cole和Marmont发明了电压钳技术，被广泛用于细胞电生理学研究。1976年，德国科学家Neher和Sakmann发明了膜片钳技术，是电压钳技术的发展，进一步把细胞膜电位离子通道的研究深入到了单个离子通道的分子水平，两人于1991年共同荣获诺贝尔生理学和医学奖。
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●6.4细胞膜离子通道模型（HH方程 ）
英国科学家Hodgkin和Huxley在1950年代，利用巧妙的实验设计，选用合适的实验对象，凭借出色的数理思维；建立了细胞膜离子通道模型（HH方程），他们的工作是生命科学史上的一个重要里程碑。1963年，两位科学家与另一位阐明突触电位的澳大利亚科学家一起，荣获诺贝尔生理学和医学奖。
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●6.5细胞膜离子通道模型的仿真程序
细胞膜离子通道模型（HH模型）中包含微分方程组和非线性代数方程组，需要用数值方法求解。本节介绍的简单的MATLAB仿真程序不仅可以仿真动作电位波形、离子通道的电导、各门控因子等参数变化，还可用于阈值效应、不应期效应等许多仿真研究。
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第七章神经电信号的检测和分析
神经系统中存在的电信号都是由神经细胞跨膜电压变化引起的，主要包括神经元产生的动作电位和神经元之间连接处的突触电位等。使用不同类型的电极、不同的检测方法，可以记录包含不同成分的神经电信号。借助各种分析方法则可以提取神经信息。
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●7.1不同层次脑神经电信号的检测
头皮外检测的脑电图（EEG）和颅骨下（或脑膜下）检测的皮层脑电图（ECoG）是远离神经细胞的测量，属于远场记录，空间分辨率低，记录的主要是频率较低的突触电位等神经信号。局部场电位（LFP）和细胞外记录的动作电位（即锋电位）是紧邻神经细胞的测量，属于近场记录，是侵入式的。其中，LFP的频率较低，随测量距离的衰减较慢，传播距离较远，可传播至数十毫米范围之外；而锋电位的频率较高，衰减较快，不能远距离传播，其可测范围很小。
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●7.2细胞外记录的神经元锋电位的分析方法
记录和分析活体脑内充足神经元的动作电位发放信息是揭示脑功能机制、解码脑神经信息的关键和基础。随着微电子应用的发展，利用微电极阵列技术可以在脑组织细胞外同时记录大量神经元的锋电位信号，经过提取和分类，获得各个神经元的动作电位发放的脉冲序列。神经元发放的脉冲序列可用于研究神经回路的连接和功能机制、脑神经系统对于外界刺激的响应及其编码和解码、以及脑疾病机理和治疗技术等，有助于推进脑科学的发展。
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●7.3神经元脉冲序列的分析方法
利用脉冲发放间隔直方图和自相关等方法可以分析神经元脉冲序列各自的发放特点，揭示神经元不同的特性；利用互相关直方图可以研究不同神经元发放序列之间的关系，阐明神经元之间的相互连接和信号传递，或研究神经元发放与外界刺激之间的关系。
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●7.4海马脑区神经回路的电信号检测
海马脑区是边缘系统的重要组成部分，其神经回路的信息处理过程与脑的学习和记忆等高级功能的实现相关。海马区的主神经元排列紧密有序，形成了清晰的神经回路，施加电脉冲刺激可诱发大幅值群体电位，诱发电位波形的各组成部分具有明确的含义，常被用于研究神经突触回路的状态及其信息传导机制。海马是在体和离体电生理研究的常用材料。
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第八章心脏电生理基础
主要讲述心脏的工作原理，心电是怎样产生的，怎样利用心电诊断一些常见的心脏疾病，以及临床心电诊断的一些常用仪器设备。
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●8.1生物电及其应用
主要介绍生物电的发现以及生物电应用的一些重要里程碑事件。
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●8.2心肌细胞动作电位
主要讲述心肌细胞动作电位，它是产生心脏电现象的根源。
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●8.3心脏结构与传导系统
主要讲述心脏结构与电兴奋传导系统，学习这部分内容之后就理解了心脏是如何工作的。
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●8.4心电图产生机理
主要讲述心电图产生机理，这是利用心电图进行心脏疾病诊断的基础。
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●8.5心电图诊断基础
主要讲述心电图诊断基础，了解怎样利用心电图进行一些常见心脏疾病的诊断。
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●8.6心电诊断仪器
介绍一些心电诊断的临床常用仪器。
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第九章心血管系统的功能与控制
介绍了心血管系统的主要功能，血管系统中动脉、毛细血管和静脉的结构特点，以及各自的功能。心血管系统生理学与调节机制，详细介绍了外周循环血管网络系统模型、心脏泵模型以及整体心血管循环系统模型。
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●9.1心血管系统的结构与功能
介绍了心血管系统的主要功能，血管系统中动脉、毛细血管和静脉的结构特点，以及各自的功能。
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●9.2心血管系统生理学与调节
心血管系统生理学主要包括血压、阻力和流量；调节方式包括局部调节、神经调节和内分泌调节。
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●9.3心血管循环系统的建模
介绍了建模的过程、心血管系统模型的类型；详细介绍了外周循环血管网络系统模型建立过程、模型参数含义和模型验证；最后描述了弹性血管简化模型。
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●9.4整体心血管循环系统模型
详细介绍了心脏泵模型，包括心肌长度-张力模型、心室压强与体积的关系、心脏法则；简单介绍了心肺泵单元模型、整体心血管循环系统模型思路；最后提出了模型需要改进的方面。