2024年大學(xué)試題(醫(yī)學(xué))-生物醫(yī)學(xué)工程歷年高頻考點試卷專家薈萃含答案

2024年大學(xué)試題(醫(yī)學(xué))-生物醫(yī)學(xué)工程歷年高頻考點試卷專家薈萃含答案（圖片大小可自由調(diào)整）第1卷一.參考題庫(共25題)1.遠(yuǎn)程醫(yī)療的意義和潛在的效益？2.蛋白質(zhì)組生物技術(shù)包括哪些？3.簡述人工耳蝸的概念、原理？4.人體——環(huán)境系統(tǒng)是如何定義的？5.簡述復(fù)合生物材料的性能特點？6.純金屬鉭（Ta）、鈮（Nb）、鉻（Cr）的特性及其應(yīng)用？（以鉭為例）7.遠(yuǎn)程醫(yī)療的幾個重要的應(yīng)用領(lǐng)域？8.簡述數(shù)字醫(yī)學(xué)圖像的標(biāo)準(zhǔn)？9.簡述PCR的步驟。PCR是如何使得特異性DNA片段以幾何級數(shù)倍增的？10.氧化鋁及羥基磷灰石的特性及應(yīng)用？11.腦電圖的作用和特征是什么？12.簡述CT系統(tǒng)的工作原理？CT機(jī)的發(fā)展概況？13.簡述超聲成像的種類是什么？14.遠(yuǎn)程醫(yī)療的概念、目標(biāo)和基礎(chǔ)？15.磁共振信號的采集方式是什么？16.什么是人體系統(tǒng)和其組成模型？17.簡述生物材料的分類？18.生物體的磁場主要來自哪三個方面？19.簡述生物材料的概念？20.生物傳感器的概念、工作原理？21.結(jié)合所熟悉的研究方向，談?wù)勀銓τ谏镝t(yī)學(xué)工程專業(yè)的認(rèn)識與了解？22.什么是生物材料的生物相容性？23.什么是基因組？24.簡述透視X射線成像系統(tǒng)的工作原理？25.數(shù)字減影血管造影DSA有三種基本方法？第2卷一.參考題庫(共25題)1.簡述人工心臟的組成及其特性？2.簡述心電圖機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理？3.簡述生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的概念。4.形狀記憶合金的特性及其應(yīng)用？5.分子仿生6.簡述生物力學(xué)的研究內(nèi)容。7.簡述生物材料的性能是什么？8.簡述機(jī)器人進(jìn)化是什么？9.激光對組織的生物效應(yīng)都有哪些？10.發(fā)展“省錢”的生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的重點？11.康復(fù)機(jī)械的的定義及殘疾人輔助器械的分類？12.試述組織光透明技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)成像的作用及應(yīng)用前景？13.簡述DSA的缺點是什么？14.簡述心臟搏動的力學(xué)過程？15.X射線的性質(zhì)有哪些？16.簡述人工心肺機(jī)的基本結(jié)構(gòu)？17.使用醫(yī)療外科機(jī)器人的目的？18.按聲速和阻抗的不同，人體組織可分成哪幾類？簡述B超圖像診斷的物理基礎(chǔ)？19.組織工程支架的要求？20.簡述生物醫(yī)用復(fù)合材料按基分類？21.無機(jī)生物材料在臨床上的幾種應(yīng)用？22.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)所包括的內(nèi)容有哪些？23.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的特點有哪些？24.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的研究對象有哪些？25.金屬材料的概念、特性及常用金屬材料分類？第3卷一.參考題庫(共25題)1.三維超聲有哪些成像方式？每種方式的主要優(yōu)缺點是什么？2.人工腎的概念、組成部分？透析療法包括哪些？3.人工肽類生物材料的優(yōu)點有哪些？4.激光治療的手段有哪三種？5.醫(yī)療診斷中的超聲診斷技術(shù)包含哪些？6.簡述生物傳感器的發(fā)展趨勢。7.康復(fù)工程新技術(shù)的發(fā)展趨勢？8.簡述生物陶瓷的應(yīng)用、特性？9.簡述激光掃描共聚焦顯微鏡的基本原理、特點及應(yīng)用領(lǐng)域。10.生物醫(yī)學(xué)工程的概念、內(nèi)涵和特點？11.天然可降解高分子材料的分類及其應(yīng)用？12.請論述納米光學(xué)探針在活體動物成像中的應(yīng)用？13.貴金屬（noblemetal）的特性及其應(yīng)用？14.簡述人工肝的概念、分類？15.手術(shù)機(jī)器人的定義、構(gòu)成及其不足之處？16.簡述生物醫(yī)學(xué)工程的層次結(jié)構(gòu)？17.光在人體組織中傳播的理論模型中，典型的三種是什么？18.簡述高分子載體藥物的優(yōu)點？19.X-CT圖像重建問題的本質(zhì)是什么？20.藥物控釋系統(tǒng)的優(yōu)缺點？21.簡述基因工程載體的基本要求和特點？22.生物醫(yī)學(xué)圖像的質(zhì)量評價指標(biāo)有哪些？23.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)發(fā)展的戰(zhàn)略原則？24.簡述人工器官的概念、分類及特點？25.什么是毫米波，毫米波在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中有哪些特色與優(yōu)點？第1卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: （1）意義： ①在一定程度上緩解了我國專家資源、中國人口分布極不平衡的現(xiàn)狀。 ②緩解了偏遠(yuǎn)地區(qū)的患者轉(zhuǎn)診比例高、費用昂貴的問題。 （2）潛在效益： ①人們能夠享有更好的醫(yī)療保健，特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)； ②可降低保健費用（交通、工資、床位費、早診斷早治療）； ③當(dāng)?shù)氐纳鐓^(qū)醫(yī)院可以有較高的收入； ④病人在家中接收遠(yuǎn)程醫(yī)療可減輕許多醫(yī)院就醫(yī)時的思想壓力 ⑤容易建立跨越國界的護(hù)理和醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)； ⑥醫(yī)生在會診中業(yè)務(wù)水平得以提高； ⑦能提高急救診治水平等。2.參考答案:1.雙向凝膠電泳 2.質(zhì)譜技術(shù) 3.酵母雙雜交技術(shù)3.參考答案: （1）概念：人工耳蝸，又稱電子耳蝸，或耳蝸埋植，人工電子耳。是植入式電子裝置，能將聲能轉(zhuǎn)換成電能，通過植人鼓階、圓窗或耳囊內(nèi)的電極，直接刺激耳蝸內(nèi)殘余的聽神經(jīng)纖維，使聾人產(chǎn)生聽覺。 （2）原理：人工耳蝸是模擬耳蝸的生理功能的電子裝置，由體內(nèi)和體外兩部分組成。 ①體外部分：像助聽器一樣戴在外部。 A.微型話筒：接收外界聲能并轉(zhuǎn)換成電信號； B.言語處理器：根據(jù)特殊信號處理方案調(diào)制信號，處理過的信號被放大到一定幅度，送到發(fā)射線圈上； C.信號發(fā)送裝置：經(jīng)電磁感應(yīng)方式或經(jīng)射頻發(fā)射方式，將信號傳送到植入部分的接收線圈上。 ②體內(nèi)部分 A.接收器／刺激器：將信號放大，再傳送到電極上，放于顳骨上磨出之凹槽內(nèi)。 B.電極：電極植入耳蝸之鼓室階內(nèi)，直接刺激殘余的耳蝸神經(jīng)成分。4.參考答案:人體與自然環(huán)境、社會環(huán)境的相互作用，構(gòu)成了人體系統(tǒng)的開放性，構(gòu)成了人體-環(huán)境系統(tǒng)。5.參考答案:比強(qiáng)度、比模量；抗疲勞性能好；抗生理腐蝕性好；力學(xué)相容性能好。6.參考答案: （1）物理性質(zhì)：質(zhì)地堅硬、熔沸點高、延展性好。鉭的質(zhì)地十分堅硬，硬度可以達(dá)到6-6.5。它的熔點高達(dá)2996℃，僅次于鎢和錸，位居第三。鉭富有延展性，可以拉成細(xì)絲式制薄箔。其熱膨脹系數(shù)很小，韌性很強(qiáng)，比銅還要優(yōu)異。醫(yī)療上用來制成薄片或細(xì)線，縫補(bǔ)破壞的組織。 （2）化學(xué)性質(zhì)：耐酸性，但不耐堿。 鉭還有非常出色的化學(xué)性質(zhì)，具有極高的抗腐蝕性。無論是在冷和熱的條件下，對鹽酸、濃硝酸及“王水”都不反應(yīng)。在175度的濃硫酸中1年，被腐蝕的厚度為0.0004毫米，將鉭放入200℃的硫酸中浸泡一年，表層僅損傷0.006毫米。 在250度時，腐蝕速度有所增加，為每年被腐蝕的厚度為0.116毫米.但是鉭更害怕強(qiáng)堿，在110度40%濃度的燒堿溶液里，鉭會被迅速溶解。 （3）生物學(xué)性質(zhì)： ①結(jié)構(gòu)疏松、利于生長。在顯微鏡下該材料結(jié)構(gòu)如同松質(zhì)骨，其空隙大小在400-600μm之間，整體互聯(lián)的孔隙率高達(dá)75%-85%a多孔擔(dān)所具有的三維多孔結(jié)構(gòu)更有利于成骨細(xì)胞薪附、分化和生長，促進(jìn)骨長入，從而加強(qiáng)植入體與骨之間的鏈接，實現(xiàn)生物固定，同時它也更有利于水分和營養(yǎng)物質(zhì)在植入體內(nèi)的傳輸，促進(jìn)骨組織再生和重建，加快愈合過程。 ②抗生理腐蝕性和可塑性。獨特的表面負(fù)電性使其具有優(yōu)良的抗血栓性能和生物相容性，還有很高的抗缺口裂紋能力。植入骨內(nèi)能和周圍的新骨形成骨性結(jié)合；植入軟組織中，肌肉等組織可依附在鉭條上正常生長。 （5）應(yīng)用： ①退火后的純鉭很軟，可加工成板、帶、箔、絲等使用； ②主要用作接骨板、顱骨板、骨螺釘、種植牙根、頜面修復(fù)體、義齒及外科手術(shù)縫線和縫合針； ③鉭網(wǎng)可用于肌肉缺損修補(bǔ)； ④鉭絲和箔用于縫合修補(bǔ)受損的神經(jīng)、肌腱和血管； ⑤鉭還可以用于血管內(nèi)支架及人工心臟、植入型電子裝置；鉭的同位素可用于放射治療。 ⑥只是由于資源少、價格較高，使其推廣受很大限制。7.參考答案: （1）應(yīng)用于戰(zhàn)爭前線傷病員的診治； （2）應(yīng)用于諸如地震等自然災(zāi)害時的醫(yī)療咨詢； （3）繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育； （4）實時遠(yuǎn)程醫(yī)療咨詢及醫(yī)療交流； （5）交互式外科手術(shù)； （6）急救遠(yuǎn)程醫(yī)療； （7）區(qū)域遠(yuǎn)程家庭保??； （8）遠(yuǎn)程醫(yī)療會診； （9）遠(yuǎn)程醫(yī)療國際會議。8.參考答案: （1）涉及醫(yī)學(xué)圖像信息的主要醫(yī)學(xué)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有兩個，即第7套醫(yī)院健康標(biāo)準(zhǔn)（HeslthLevel7，HL-7）和醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信標(biāo)準(zhǔn)（DICOM）。 （2）HL-7標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了關(guān)鍵文本信息在醫(yī)療信息系統(tǒng)（如HIS、RIS、PACS）間交換時的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議，在PACS體系結(jié)構(gòu)中，它是保證系統(tǒng)開放性的一個重要環(huán)節(jié)。 （3）DICOM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了醫(yī)學(xué)圖像信息在PACS的不同醫(yī)學(xué)成像實體間交換信息時的數(shù)據(jù)格式和通信協(xié)議。到目前為止，它是醫(yī)學(xué)圖像和PACS所依賴的最重要的標(biāo)準(zhǔn)。9.參考答案: PCR分三步： ①雙鏈模板DNA變性。雙鏈解開成單鏈。 ②退火。 即引物與單鏈DNA兩端互補(bǔ)序列配對，形成DNA聚合反應(yīng)中的模板與引物的關(guān)系。沒有引物的幫助，所有的DNA聚合酶都無能力從頭合成一條新鏈。 ③鏈的延伸。 DNA聚合酶從引物3’-OH端開始進(jìn)行聚合酶反應(yīng)，直至完全產(chǎn)生兩條互補(bǔ)的新鏈。 三個反應(yīng)階段結(jié)束后，又可以開始下一次的循環(huán)，引物鏈的延伸產(chǎn)物與原來的模板DNA經(jīng)加熱變性后，也作為模板DNA和另一個引物互補(bǔ)，在DNA聚合酶作用下又發(fā)生引物鏈的延伸反應(yīng)。這樣反復(fù)循環(huán)數(shù)十次，可使特異性DNA片段以幾何級數(shù)倍增。10.參考答案: （1）氧化鋁： ①優(yōu)點：生物相容性良好，在人體內(nèi)穩(wěn)定性高，機(jī)械強(qiáng)度較大。 ②缺點： A.與骨不發(fā)生化學(xué)結(jié)合，長時間后與骨的固定會發(fā)生松弛； B.機(jī)械強(qiáng)度不高； C.楊氏模量過高（380GPa）； D.摩擦系數(shù)、磨耗速度較大。 ③措施：若采用多孔氧化鋁，把氧化鋁陶瓷制成多孔質(zhì)形態(tài)，使骨組織長入其孔隙而使植入體固定，保證植入物與骨頭的良好結(jié)合。但這樣做也有缺點：采用多孔氧化鋁會降低陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度，多孔氧化鋁陶瓷的強(qiáng)度隨空隙率的增加而急劇降低。只能用于不負(fù)重或負(fù)重輕的部位。如果將金屬與氧化鋁復(fù)合在金屬表面形成多孔性氧化鋁薄層，這個問題就解決了。比如：氧化鋁生物陶瓷，采用高純氧化鋁生物陶瓷制備關(guān)節(jié)頭，無釩鈦合金制備關(guān)節(jié)柄，并在柄部涂覆生物活性陶瓷涂層，有效地解決了人工關(guān)節(jié)易磨損、生物相容性不佳、松動、下沉等問題，提高了其使用壽命。 （2）羥基磷灰石：分子式為Ca10（PO4）6（OH）2，簡稱HA。 ①特性：HA植入骨組織后，通過外延生長和骨產(chǎn)生牢固的化學(xué)健結(jié)合，即骨性結(jié)合。具有非常好的生物活性、生物降解性，并能被人體吸收，它的單位晶胞與人體骨組織相同，但其性脆、強(qiáng)度不高，不能直接用于承受載荷大的種植體。 ②應(yīng)用：修復(fù)骨組織；置換聽小骨；覆蓋鈦合金假牙。比如：采用羥基磷灰石和聚-DL-乳酸制備成可吸收內(nèi)固定材料，抗彎強(qiáng)度≥120MPa，植入體內(nèi)無需二次手術(shù)取出，對組織無刺激，能被人體完全吸收，最終代謝為二氧化碳、水、鈣和磷礦物質(zhì)排出體外，部分鈣和磷參與成骨，無任何毒副作用。適用于人體松質(zhì)骨骨折、截骨術(shù)和關(guān)節(jié)融合術(shù)的骨塊（段）固定。 （3）羥基磷灰石陶瓷：羥基磷灰石具有非常好的生物活性，可與聚合物復(fù)合用于人造骨，當(dāng)人骨組織長入羥基磷灰石孔洞中時，可起到加強(qiáng)作用，效果更好。羥基磷灰石作為金屬種植體表面涂層，能大大提高人體骨長入孔洞的速度。11.參考答案:作用： 腦電圖共臨床診斷和神經(jīng)生理研究，諸如診斷癲癇、進(jìn)行航空神經(jīng)生理研究等： 1.腦電圖是診斷某些精神疾患的重要依據(jù) 2.腦血管疾病會影響腦血管及周邊組織的形態(tài)和特征，進(jìn)而使得腦電圖發(fā)生特定的改變，因此腦電圖也是診斷這類疾病的重要依據(jù) 3.腦電圖在麻醉領(lǐng)域中也有重要的應(yīng)用 4.由于腦電源自大腦，因此腦電圖在臨床診斷中，尤其在神經(jīng)疾病的診斷中扮演著舉足輕重的總用 特征： 1.腦電圖的波形不規(guī)則； 2.腦電圖的波形隨生理情況的改變而變化12.參考答案: （1）基本原理：CT成像的物理學(xué)基礎(chǔ)是物體對X線的吸收存在差異。高度準(zhǔn)直的X線束對人體某個部位按一定厚度進(jìn)行掃描→穿過人體的X線由探測器接收→經(jīng)放大變?yōu)殡娮恿鳌鶤/D轉(zhuǎn)換→輸入計算機(jī)處理→計算機(jī)通過運算得出該斷面上各體素的X線吸收值，并排列成數(shù)字?jǐn)?shù)字矩陣→經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后用不同的灰度等級在顯示器上顯示即獲得該部位的橫斷面或冠狀面的CT圖像。 （2）發(fā)展目標(biāo)：提高掃描速度、提高圖像質(zhì)量、提高檢查效率及完善特殊掃描功能等。13.參考答案: （1）A型（Amplitudemode）超聲診斷法，簡稱A超：是將回聲以波的形式顯示出來，根據(jù)回聲波幅的高低、多少、形狀及有無進(jìn)行診斷。因其一維波形顯示的局限性，目前僅用于眼科檢查。 （2）B型（Brightnessmode）超聲診斷法，簡稱B超：是將回聲信號以光點的形式顯示成二維圖像（2-dimentionalultrasonograph）目前廣泛應(yīng)用于臨床的是實時顯像（Real-timeimaging）。 （3）M型（Motiontype）超聲診斷法：是B型超聲的一種特殊顯示方式，能夠顯示體內(nèi)屬層組織對體表的距離隨時間變化的曲線、與A超相同，均反映一維空間結(jié)構(gòu)，常用于心肌檢查，即M型超聲心動圖。 （4）D型（Doppler）超聲診斷法：通稱為Doppler超聲，是利用多普勒效應(yīng)的原理，對運動的器官和血流進(jìn)行檢查。廣泛應(yīng)用于臨床的是彩色多普勒超聲及經(jīng)顱多普勒超聲診斷。14.參考答案: （1）概念：使用遠(yuǎn)程通信技術(shù)、全息影像技術(shù)、新電子技術(shù)和計算機(jī)多媒體技術(shù)發(fā)揮大型醫(yī)學(xué)中心醫(yī)療技術(shù)和設(shè)備優(yōu)勢對醫(yī)療衛(wèi)生條件較差的及特殊環(huán)境提供遠(yuǎn)距離醫(yī)學(xué)信息和服務(wù)。 （2）目標(biāo)： ①醫(yī)學(xué)信息（數(shù)據(jù)）的傳輸速率的提高：隨著光纖通信技術(shù)、計算機(jī)的速度和存儲容量、通信方式的演進(jìn)，醫(yī)療信息可走上一條高速、大容量的通道。“信息高速公路”使得遠(yuǎn)程醫(yī)療才能接近目前醫(yī)院中患者與醫(yī)生交流的實際環(huán)境。 ②虛擬醫(yī)院（hyperhospital）：虛擬醫(yī)院是一種基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，建立在一個分布的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上，各節(jié)點代表了門診室、護(hù)士室、檢驗科等，提供了一個友好的人-機(jī)-人的界面。 ③對于病人：可以隨時在遠(yuǎn)程以不同身份登錄，利用個人的醫(yī)療信息記錄，還可以設(shè)置個人環(huán)境。 ④對于醫(yī)生：各專家（包括人工專家）可以協(xié)同工作；利用世界上的各種醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和新聞；利于評價醫(yī)療效果。 （3）基礎(chǔ)： ①多媒體技術(shù)：媒體采集；媒體存儲；壓縮/解壓縮；圖像處理；用戶界面。 ②通信技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)接口；網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；視頻傳輸；音頻傳輸；靜態(tài)圖像傳輸；病歷檔案；骨干網(wǎng)絡(luò)。15.參考答案:用射頻信號激勵樣本后產(chǎn)生的橫向磁化向量用于最終成像。為了獲得所需要的圖像，通常的辦法是采用一個特定的射頻脈沖序列來激勵。不同形式的脈沖激勵將直接影響磁共振圖像的灰度、對比度等指標(biāo)。16.參考答案: （1）人體系統(tǒng)：人體是一個包括在宇宙這個超級系統(tǒng)中的、開放的、復(fù)雜的巨系統(tǒng)。 （2）組成： ①開放：指人體每日每時通過呼吸、飲食、排泄等與外界環(huán)境進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換，通過視聽、語言、動作進(jìn)行著信息的交流。 ②復(fù)雜性：表現(xiàn)在各組成部分具有多層次、高級功能、復(fù)雜結(jié)構(gòu)且密切相關(guān)等特性。 ③巨系統(tǒng)：“巨”是指構(gòu)成人體系統(tǒng)的器官、組織、細(xì)胞及大分子在數(shù)量上是巨大的。17.參考答案: （1）按材料屬性分類： ①醫(yī)用金屬材料：包括不銹鋼、鈷基合金，鈦及合金等，廣泛應(yīng)用于人工假體、人工關(guān)節(jié)、醫(yī)療器械等； ②醫(yī)用無機(jī)材料：主要是生物陶瓷； ③醫(yī)用高分子材料：根據(jù)來源分為天然的和合成的，用于人體器官、組織、關(guān)節(jié)、藥物載體等； ④醫(yī)用復(fù)合材料：不同種材料的混合或結(jié)合，克服單一材料的缺點，可獲得性能更優(yōu)的材料。 （2）按材料的功能分類： ①硬組織相容性材料：如醫(yī)用金屬、聚乙烯、生物陶瓷等，主要用于生物機(jī)體的關(guān)節(jié)、牙齒及其他骨組織等； ②軟組織相容性材料：主要用于人工皮膚、人工氣管、人工食道、人工輸尿管、軟組織修補(bǔ)等領(lǐng)域，如隱形眼睛片的高分子材料，人工晶狀體、聚硅氧烷、聚氨基酸等； ③血液相容性材料：主要用于人工血管、人工心臟、血漿分離膜、血液灌流用吸附劑、細(xì)胞培養(yǎng)基材等； ④生物降解材料：如甲殼素、聚乳酸等，主要用于吸收型縫合線、藥物載體、愈合材料、粘合劑以及組織缺損用修復(fù)材料； ⑤高分子藥物：多肽、胰島素、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌癥以及炎癥等； （3）按材料來源分類： ①自體組織：如人體聽骨、血管等替代組織； ②同種異體器官及組織：如不同人體之間的器官移植； ③異種器官及組織：如動物骨、腎替換人體器官； ④天然生物材料：如動物骨膠原、甲殼素、珊瑚等； ⑤人工合成材料：如各種人工合成的新型材料； （4）按使用部位分類： ①硬組織材料：骨、牙齒用材料； ②軟組織材料：軟骨、臟器用材料； ③心血管材料：心血管以及導(dǎo)管材料； ④血液代用材料：人工紅血球、血漿等； ⑤分離、過濾、透析膜材料：血液凈化、腎透析以及人工肺氣體透過材料等；18.參考答案:1.生物電流是引起生物磁場的源泉。 2.由生物磁性材料產(chǎn)生的感應(yīng)場。 3.生物體本身含有的磁性物質(zhì)產(chǎn)生的磁場。19.參考答案:用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的，并能對其細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行診斷治療、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料，又稱生物醫(yī)用材料（BiomedicalMaterials）。20.參考答案: （1）概念：使用固定化的生物分子（immobilizedbiomolecules）結(jié)合換能器，用來偵測生物體內(nèi)或生物體外的環(huán)境化學(xué)物質(zhì)或與之起特異性交互作用后產(chǎn)生響應(yīng)的一種裝置。 （2）工作原理：通過感受器的分子識別作用，生物傳感器中的生物敏感材料和樣品中的待測物質(zhì)，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生離子、質(zhì)子、氣體、光、熱、質(zhì)量變化等信號。在一定條件下，信號的大小與樣品中被測物質(zhì)的量存在定量關(guān)系。這些信號通過換能器轉(zhuǎn)換成電信號或光信號，再經(jīng)信號處理放大系統(tǒng)處理后，在儀器上顯示或記錄下來。21.參考答案:生物材料與組織工程是學(xué)校重點建設(shè)的新型交叉學(xué)科，以提高人類生活質(zhì)量為目標(biāo)。學(xué)科組與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科的研究人員和專家醫(yī)生緊密合作，發(fā)揮理、工、生、醫(yī)相結(jié)合的優(yōu)勢，開展高分子生物材料、先進(jìn)藥物釋放系統(tǒng)、納米材料、組織工程與再生醫(yī)學(xué)、生物分子工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，培養(yǎng)跨學(xué)科高水平研究和開發(fā)人才。學(xué)科組特別重視在物理、化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)、工程交叉領(lǐng)域的原始創(chuàng)新性基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，重視有產(chǎn)業(yè)化前景和社會價值的高技術(shù)開發(fā)。包括生物可吸收內(nèi)固定材料、防術(shù)后組織粘連材料、聚電解質(zhì)復(fù)合物、生物活性組織工程支架、高分子水凝膠、生物纖維，以及具有特殊功能的不可吸收高分子生物材料，包括整形彌補(bǔ)材料、高透氧隱型眼鏡材料。22.參考答案:生物相容性是指植入材料與機(jī)體之間的相互適應(yīng)性?？煞譃榻M織相容性和血液相容性。23.參考答案:基因組（genome）指生物體遺傳物質(zhì)的全部序列，它包括每一條染色體和任何亞細(xì)胞器的DNA的序列。24.參考答案:整個系統(tǒng)在計算機(jī)的控制下協(xié)調(diào)工作。由X射線管產(chǎn)生的X射線先通過影像增強(qiáng)管得以增強(qiáng)，其輸出的圖像由攝像管采集后送入對數(shù)放大器。之后，經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并送入圖像存儲器。所采集的數(shù)字圖像經(jīng)過各種處理后可以再經(jīng)過數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器送到監(jiān)視器上顯示，也可以用各種存儲媒體將它們保存起來。25.參考答案: 時間減影、能量減影、混合減影。第2卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: （1）血泵：原理結(jié)構(gòu)上大體可分膜式血泵、囊型血泵、管型血泵及螺形血泵等四種。目前制造血泵常用以下幾種材料：硅橡膠、甲基硅橡膠、嵌段硅橡膠、聚氨酯、聚氯乙烯和復(fù)合材料等。 （2）驅(qū)動裝置：它是供給人工心臟血泵工作的動能。形式多樣，大致可分為，機(jī)械、電動、磁力、氣壓、液壓五種形式。 （3）監(jiān)控系統(tǒng)：監(jiān)控人工心臟工作狀態(tài)，使之適應(yīng)實驗動物循環(huán)生理的需要，是保障人工心臟置入實驗動物長期存活的重要條件。監(jiān)控系統(tǒng)基本上從血泵機(jī)能，驅(qū)動裝置各項指標(biāo)及血液循環(huán)生理參數(shù)變化三個方面進(jìn)行監(jiān)控。 （4）能源：高能電池（核能電池）、高效儲電瓶（代表產(chǎn)品為鋰電）、經(jīng)皮充電（研究最熱、最有希望 的技術(shù)之一）。2.參考答案: 通常心電圖機(jī)包括輸入電路、心電放大、心電測量、心電記錄和電源供給五部分。 心電輸入電路包括過壓保護(hù)、高頻濾波、緩沖放大器、威爾遜網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)聯(lián)選擇電路。過壓保護(hù)和高頻濾波電路確保病人安全和心電圖機(jī)免遭高壓沖擊，同時阻止外界高頻干擾信號進(jìn)入心電圖機(jī)的前置級。 心電放大電路基本上是由前置放大電路、中間級放大電路和功率放大電路組成。前置放大極的作用是將微弱的心電信號加以放大，需要具有良好的抗干擾能力。中間級放大將心電信號進(jìn)一步放大，增益調(diào)節(jié)、阻尼調(diào)節(jié)、增益選擇、50Hz電源濾波、35Hz肌電濾波、位移等功能可在這極實現(xiàn)。 功率放大電路把經(jīng)過前置放大和中間級放大后的心電信號再放大到使記錄筆能恰當(dāng)偏轉(zhuǎn)的電平，驅(qū)動記錄器進(jìn)行心電描記。 心電機(jī)記錄電路由走紙馬達(dá)（交流電機(jī)）調(diào)速、穩(wěn)速電路、記錄筆調(diào)溫電路、記錄器組成。3.參考答案:生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是運用現(xiàn)代自然科學(xué)和工程技術(shù)的原理和方法，從工程學(xué)的角度，在多層次上研究生物體特別是人體的結(jié)構(gòu)、功能和其他生命現(xiàn)象，研究用于防病、治病、人體功能輔助及衛(wèi)生保健的人工材料、制品、裝置和系統(tǒng)的工程原理的學(xué)科。4.參考答案: （1）特性： 記憶合金是一種原子排列很有規(guī)則的馬氏體相變合金。這種合金在外力作用下會產(chǎn)生變形，當(dāng)把外力去掉，在一定的溫度條件下，能恢復(fù)原來的形狀。由于它具有百萬次以上的恢復(fù)功能，因此叫做記憶合金"。當(dāng)然它不可能像人類大腦思維記憶，更準(zhǔn)確地說應(yīng)該稱之為"形狀記憶合金"。此外，記憶合金還具有無磁性、耐磨耐蝕、無毒性的優(yōu)點，因此應(yīng)用十分廣泛。自1951年美國首次報道Au-Cd（金-鎘）合金具有形狀記憶效應(yīng)以來，目前已發(fā)現(xiàn)有20多種記憶合金，比如鈦－鎳合金，金－鎘合金，銅－鋅合金等，其中以鎳鈦合金在臨床上應(yīng)用最大。 （2）特點： 奇特的形狀記憶功能、質(zhì)輕、磁性微弱、強(qiáng)度較高、耐疲勞性能、高回彈性和生物相容性好等。 （3）應(yīng)用： ①管腔狹窄的治療：（喉氣管狹窄、食管狹窄、膽道狹窄、尿道狹窄及閉鎖等），如用作食管支架、血管支架等； ②口腔科：用這種材料做成的種植牙具有齒槽骨切口小，固定牢靠等優(yōu)點； ③骨科：人工關(guān)節(jié)，斷骨連接、彎曲脊柱矯正； ④血管外科：治療主動脈瘤、冠狀動脈和椎動脈狹窄等；5.參考答案:分子仿生”即是在分子水平上，對生物體的某一組成，結(jié)構(gòu)單元或功能，用化學(xué)的方法進(jìn)行模擬組裝，人為地構(gòu)造新型的體系，以模仿其生物功能或性質(zhì)。例如：納米機(jī)器人、生物制藥。6.參考答案:生物力學(xué)研究的重點是與生理學(xué)、醫(yī)學(xué)有關(guān)的力學(xué)問題。依研究對象的不同可分為生物流體力學(xué)、生物固體力學(xué)和運動生物力學(xué)等。7.參考答案: （1）宿主反應(yīng)與材料反應(yīng)： ①宿主反應(yīng)的類型： A.局部組織反應(yīng)：機(jī)體組織對植入手術(shù)創(chuàng)傷的一種急性或炎性反應(yīng)，是最早的宿主反應(yīng)； B.毒性反應(yīng)：由于植入器件在加工和消毒過程中吸收或形成的低分子量產(chǎn)物在機(jī)體內(nèi)滲出或因生理降解所產(chǎn)生的毒性物質(zhì)所引發(fā)的一種反應(yīng)； C.過敏反應(yīng)：與全身毒性反應(yīng)相同； D.致癌、致畸、致突變反應(yīng)：因材料中含有致癌物質(zhì)或材料在體內(nèi)降解中產(chǎn)生的致癌物質(zhì)所致； E.適應(yīng)性反應(yīng)：屬于慢性和長期性反應(yīng)； ②、材料反應(yīng)的類型： A.生理腐蝕：材料在生理環(huán)境作用下的一種腐蝕。這種生理腐蝕對醫(yī)用金屬材料尤為重要； B.吸收材料：在體液或血液中吸收某些成分而改變其性能的過程。這種吸收過程是慢性和遠(yuǎn)期反應(yīng)； C.降解與失效：降解是材料在生理環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞與性質(zhì)蛻變的一個過程；失效是指材料在生物環(huán)境的作用下而喪生其應(yīng)有功能； （2）生物功能性：指生物材料具備或完成某種生物功能時應(yīng)該具有的一系列性能。 根據(jù)用途主要分為： ①承受或傳遞負(fù)載功能：如人造骨骼、關(guān)節(jié)和牙等，占主導(dǎo)地位； ②控制血液或體液流動功能：如人工瓣膜、血管等； ③電、光、聲傳導(dǎo)功能。如心臟起博器、人工晶狀體、耳蝸等； ③填充功能。如整容手術(shù)用填充體等； （3）生物相容性：指生物材料有效和長期在生物體內(nèi)或體表行使其功能的能力。用于表征生物材料在生物體內(nèi)與有機(jī)體相互作用的生物學(xué)行為。根據(jù)材料與生物體接觸部位分為： ①血液相容性。材料用于心血管系統(tǒng)與血液接觸，主要考察與血液的相互作用； ②與心血管外的組織和器官接觸。主要考察與組織的相互作用，也稱一般生物相容性； ③力學(xué)相容性。考察力學(xué)性能與生物體的一致性；8.參考答案:工業(yè)機(jī)器人（主要理論是力學(xué)和經(jīng)典控制論）→遙控機(jī)器人（主要用于危險性大、環(huán)境惡劣的場合）→智能機(jī)器人（將人工智能等成果融入機(jī)器人系統(tǒng)中）→進(jìn)化機(jī)器人（設(shè)計原理側(cè)重于生物運動學(xué)、遺傳學(xué)與進(jìn)化論等）9.參考答案:研究表明激光對組織的生物效應(yīng)主要包含熱效應(yīng)、光化學(xué)效應(yīng)、壓強(qiáng)作用、電磁場效應(yīng)和生物刺激效應(yīng)，其中壓強(qiáng)作用和電磁場效應(yīng)主要由中等功率以上的激光所產(chǎn)生、光化學(xué)效應(yīng)在低功率激光照射時特別重要，熱效應(yīng)存在于所有的激光照射，而生物刺激作用則只發(fā)生在弱激光照射時。10.參考答案: ①有限功能目標(biāo)的選擇和合理確定； ②先進(jìn)的總體（系統(tǒng)）設(shè)計思想； ③系統(tǒng)可靠性保證； ④使用操作簡便； ⑤耐受性和魯棒性。11.參考答案: （1）定義：將殘疾人使用的、特別生產(chǎn)或一般有效地防止、補(bǔ)償、抵銷殘損（Impairment，病損）、殘疾（Disablity）“失能”或殘障（Handicap）的任何產(chǎn)品、器械、設(shè)備或技術(shù)系統(tǒng)均稱為殘疾人輔助器具。一般又稱為康復(fù)器械。 （2）分類： ①治療和訓(xùn)練輔助器具； ②矯形器和假肢； ③生活自理及防護(hù)輔助器具； ④個人移動輔助器具； ⑤家務(wù)管理輔助器具； ⑥家庭及其他場所使用的家具及配件； ⑦通訊、信息及信號輔助器具； ⑧產(chǎn)品及物品管理輔助器具； ⑨環(huán)境改善輔助器具和設(shè)備、工具及機(jī)器； ⑩休閑娛樂輔助器具。12.參考答案: 作用：生物組織屬于渾濁介質(zhì)，具有高散射和低吸收的光學(xué)特性，這種高散射特性限制光在組織的穿透深度和成像的對比度，使得很多光學(xué)成像技術(shù)只能用于淺表組織，制約了光學(xué)手段檢測診斷及治療技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。生物組織光透明技術(shù)的作用就是通過向生物組織中引入高滲透、高折射、生物相容的化學(xué)試劑，來改變組織的光學(xué)特性，以此來暫時降低光在組織中的散射、提高光在組織中的穿透深度，從而提高光學(xué)成像的成像深度，推動成像技術(shù)的發(fā)展和新方法的產(chǎn)生。 前景： 1、應(yīng)用骨組織使得骨組織變得光透明，進(jìn)而對骨組織下的組織成像，避免手術(shù)開骨窗照成的傷害，如應(yīng)用于顱骨，用得當(dāng)?shù)某上穹椒ǐ@得皮層神經(jīng)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)與微血管信息； 2、解決皮膚角質(zhì)層的天然阻擋作用，促進(jìn)透皮給藥系統(tǒng)的研究和應(yīng)用； 3、皮膚光透明劑的發(fā)展推動光學(xué)相干斷層成像技術(shù)的發(fā)展； 4、光透明劑使得光輻射能在生物組織達(dá)到一定深度之后，可以極大地推動光學(xué)顯微成像、光學(xué)手段檢測診斷及治療技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。推進(jìn)無損光學(xué)成像技術(shù)在臨床上的發(fā)展。13.參考答案: （1）對于運動器官或不自主運動（如胃腸道）部位不宜做DSA。 （2）靜脈法DSA顯示細(xì)小血管不夠清楚。 （3）視野小，球管包含的范圍不夠大。14.參考答案: 心室的舒張和收縮類似于活塞式的發(fā)動機(jī)。在一個心搏周期內(nèi)，心動過程經(jīng)歷了4個時期： ①心室充盈期：心臟舒張，心肌松弛。心室內(nèi)壓力變化不大，心室容積變大。 ②等容收縮期：心肌收縮，心室內(nèi)壓力迅速提高。等容收縮期末端打開主動脈瓣。 ③射血期：受到高壓的血液經(jīng)主動脈瓣流入主動脈，心室容積逐漸變小。射血期末端關(guān)閉主動脈瓣。 ④等容舒張期：心肌松弛，心室內(nèi)壓力下降。等容舒張期末端打開二尖瓣。15.參考答案:1.穿透作用：X射線波長短、能量大、能穿透一般光線不能穿透的物質(zhì)； 2.熒光作用：當(dāng)X射線照射某些物質(zhì)（如磷、鎢酸鈉等）時能產(chǎn)生熒光； 3.電離作用：具有足夠能量的X射線光子能擊脫物質(zhì)原子軌道上的電子而使之產(chǎn)生電離； 4.生物效應(yīng)：生物細(xì)胞在受到X射線的電離輻射后有可能會造成損傷甚至壞死。16.參考答案: 人工心肺機(jī)主要包括：血泵（又稱人工心）；氧合器（又稱人工肺）；變溫器；濾血器；儲血器；管路以及監(jiān)測系統(tǒng)等。 （1）血泵（人工心）：通過機(jī)械方法驅(qū)動血液流動以臨時代替心室的搏出功能以及術(shù)中失血的回收，以維持機(jī)體的血液循環(huán)。還用于心臟停搏液的灌注?？煞譃橹笁菏健⒛沂?、滾柱式和離心式。 （2）氧合器（人工肺）：在體外循環(huán)中完成血液和外部氧和二氧化碳的交換。一般可分為轉(zhuǎn)碟式、鼓泡式和膜式。 ①鼓泡式：血液被氧氣（或氧與二氧合碳混合氣）吹散過程中進(jìn)行氣體交換，血液中形成的氣泡用硅類除泡劑消除，根據(jù)形態(tài)有筒式和袋式，是目前應(yīng)用最廣的。 ②膜式：用高分子滲透膜制成，血液和氣體通過半透膜進(jìn)行氣體交換，血、氣互相不直接接觸，血液有形成分破壞少，其外形有平膜式和中空纖維式。 （3）濾血器； （4）變溫水箱：用于在手術(shù)開始時降低病人基礎(chǔ)體溫，以減少組織代謝，而在手術(shù)結(jié)束時恢復(fù)體溫。17.參考答案: （1）最大程度地利用現(xiàn)有技術(shù)，以提高疾病的診斷和手術(shù)治療的質(zhì)量。 （2）拓寬手術(shù)治療的范圍，使原來無法進(jìn)行的手術(shù)在新設(shè)備新的支持下能夠進(jìn)行。 （3）拓寬微創(chuàng)手術(shù)治療范圍，縮短病人術(shù)后恢復(fù)時間。 （4）降低手術(shù)中的作用的放射性設(shè)備或藥品對醫(yī)患的傷害。 （5）縮短手術(shù)時間，降低醫(yī)療成本。 （6）提高手術(shù)的可視化程度，使手術(shù)安全性得到提高。18.參考答案:①按聲速和阻抗的不同，人體組織可分成三類：氣體和充氣的肺、液體和軟組織、骨骼和礦物化后的組織。?②不同種類的人體組織存在著較大的阻抗差別，超聲很難從某一類材料傳到另一類材料區(qū)域中去，因此使得超聲成像只能用于那些有液體和軟組織的、且聲波傳播通路上沒有氣體或骨骼阻擋的那些區(qū)域。在液體和軟組織中，聲速和阻抗變化不大，使得聲反射量適中，既保證了界面回波的顯像觀察，亦保證了聲波可穿透足夠的深度，而且接收回波的時延與目標(biāo)深度成近似的正比關(guān)系，這是B超診斷圖像成功應(yīng)用必要的物理基礎(chǔ)。19.參考答案: （1）符合生物安全性要求 （2）合適的可生物降解吸收性 （3）合適的孔尺寸、高孔隙率和相連的孔形態(tài) （4）特定的三維外形 （5）高表面積和合適的表面理化性質(zhì) （6）與植入部位組織力學(xué)性能相匹配的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度20.參考答案: （1）無機(jī)基生物醫(yī)用復(fù)合材料：無機(jī)基復(fù)合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基體，通過不同方式引入顆粒、晶片、晶須或纖維等形狀的增強(qiáng)體材料而獲得的一類復(fù)合材料。 （2）高分子基生物醫(yī)用復(fù)合材料： ①碳纖維增強(qiáng)生物醫(yī)用高分子復(fù)合材料主要用作骨水泥、人工關(guān)節(jié)和接骨板等。 ②碳纖維增強(qiáng)HDPE復(fù)合材料用作承受復(fù)雜應(yīng)力和摩擦作用的髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)。 ③碳纖維增強(qiáng)聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）復(fù)合材料用作顱骨缺損修復(fù)。 ④四氟乙烯纖維與碳纖維復(fù)合制備成多孔復(fù)合材料用于牙槽骨、下頜骨、關(guān)節(jié)軟骨的修復(fù)。 （3）金屬基生物醫(yī)用復(fù)合材料：具有較好的綜合力學(xué)性能和優(yōu)良的加工性能，但與機(jī)體的親和性、生物相容性較差，在體液中存在材料腐蝕等問題。21.參考答案: 臨床上，無機(jī)生物材料主要用于肌肉-骨骼系統(tǒng)的修復(fù)和替換，也可用于心血管系統(tǒng)的修復(fù)、制作藥物釋放和傳遞的載體。復(fù)合型生物陶瓷還可用于制造人工健、韌帶。 （1）能承受負(fù)載的矯形材料，用在骨科、牙科及領(lǐng)面上：AI2O3陶瓷、穩(wěn)定ZrO2陶瓷、生物活性玻璃、生物微晶玻璃等； （2）種植齒、牙齒增高：AI2O3陶瓷、氟聚合物/金屬基復(fù)合材料、生物活性玻璃、自固化磷酸鹽水泥和玻璃水泥、活性涂層材料等； （3）耳鼻喉代用材料：AI2O3陶瓷、生物活性玻璃、生物活性微晶玻璃、磷酸鹽陶瓷； （4）人工肌鍵和韌帶：PLA-碳纖維復(fù)合材料； （5）人工心臟瓣膜：熱解碳涂層，玻璃碳； （6）可供組織長入的涂層（心血管、矯形、牙、額面修復(fù)）：多用AI2O3陶瓷； （7）骨充填料：磷酸鈣及磷酸鈣鹽粉末或顆粒； （8）脊椎外科：生物活性玻璃或生物活性玻璃陶瓷； （9）眼：生物玻璃、羥基磷灰石；22.參考答案:生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的內(nèi)容十分廣泛。主要內(nèi)容包括：有關(guān)各種醫(yī)學(xué)新技術(shù)的原理、方法和相應(yīng)儀器設(shè)備，各種醫(yī)學(xué)儀器的原理、設(shè)計、制造、改進(jìn)和創(chuàng)新，各種醫(yī)用生物工程、醫(yī)用材料和人工器官的研究和應(yīng)用，生物系統(tǒng)論、信息論和控制論，以及生物力學(xué)（如軟組織力學(xué)、骨骼力學(xué)和生物流體力學(xué)等）、生物電磁學(xué)等基礎(chǔ)研究內(nèi)容，甚至還包括醫(yī)學(xué)信息處理技術(shù)和醫(yī)院管理工程等。23.參考答案:1.大跨度的、多學(xué)科的綜合性應(yīng)用學(xué)科。 2.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)學(xué)科本身是各學(xué)科在高水平上交叉、結(jié)合的產(chǎn)物，是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展到一定時期的必然結(jié)果。 3.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)依賴于各個相關(guān)學(xué)科，但是又有自己的獨特方法學(xué)，既有基礎(chǔ)理論的交叉也有技術(shù)方法的交叉結(jié)合，最后達(dá)到在應(yīng)用對象上的融合。 4.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是工程技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域里的一名新兵，但又不同于一般的工程學(xué)，而是以工程學(xué)為主要手段，專門研究和解決醫(yī)學(xué)方法問題的一門獨立的學(xué)科。 5.生物醫(yī)學(xué)與工程學(xué)相結(jié)合后形成生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)，不僅用工程技術(shù)對生物醫(yī)學(xué)的作用包括人體生理、病理個方面功能的研究，人體結(jié)構(gòu)的研究，人體信息傳遞的研究、各種疾病的診斷、治療、預(yù)防的研究等各個方面。而且反過來還促進(jìn)工程學(xué)科的發(fā)展。24.參考答案:生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的重要領(lǐng)域主要包括生物力學(xué)、生物材料學(xué)、生物技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)信號檢測與傳感器、生物醫(yī)學(xué)信號處理、醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)、物理因子在治療中的應(yīng)用及其生物效應(yīng)、人工器官等八個方面。25.參考答案: （1）概念：金屬材料是指一類用作生物材料的金屬或合金，又稱外科用金屬材料。 （2）特性：它是一類生物惰性材料，除具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗疲勞性能，具有良好的生物力學(xué)性能及相關(guān)的物理性質(zhì)外，還必須具有優(yōu)良的抗生理腐蝕性、生物相容性、無毒性和簡易可行及確切的手術(shù)操作技術(shù)。 （2）分類：不銹鋼、鈷基合金、鈦及其合金、形狀記憶合金和貴金屬，此外還有純金屬鉭、鈮、鉻等。第3卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: 三維超聲成像分為靜態(tài)三維成像和動態(tài)三維成像，動態(tài)三維成像在靜態(tài)超聲成像的基礎(chǔ)上加上時間因素。成像的基本原理主要有立體幾何構(gòu)成法、表現(xiàn)輪廓提取法和體元模型法。立體幾何構(gòu)成法是將人體臟器假設(shè)為多個不同形態(tài)的幾何組合，需要大量的幾何原型，因而對于描述人體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)并不完全適合，現(xiàn)已很少應(yīng)用。表面輪廓提取法是將三維超聲空間中一系列坐標(biāo)點相互連接，形成若干簡單直線來描述臟器的輪廓。體元模型法是目前最為理想的動態(tài)三維超聲成像技術(shù)。在體元模型法中，三維物體被劃分成依次排列的小立方體，一個小立方體就是一個體元，一定數(shù)目的體元按相應(yīng)的空間位置排列即可構(gòu)成三維立體圖像，重建得到體元的值就可得到結(jié)構(gòu)的所有組織信息。 三維超聲成像方法有散焦鏡法、計算機(jī)輔助成像和實時超聲束跟蹤技術(shù)。 （一）散焦鏡方法也稱厚層三維圖像，方法簡單，費用低。裝置僅需在凸陣或線陣探頭上套上一個散焦鏡。用此方法可以對胎兒進(jìn)行實時觀察，然而胎體緊貼宮壁時圖像就會重疊，使胎兒圖像辨別困難。 （二）計算機(jī)輔助成像是目前首選的三維成像方法，成像處理過程包括：獲取三維掃查數(shù)據(jù)；建立三維容積數(shù)據(jù)庫；應(yīng)用三維數(shù)據(jù)進(jìn)行三維圖像重建。 （三）實時超聲束跟蹤技術(shù)是三維超聲的最新技術(shù)，其過程類似于三維計算機(jī)技術(shù)但可以立即成像。僅僅需要定下感興趣部位的容積范圍就可以住掃查過程中實時顯示出三維圖像，可以提供連續(xù)的宮內(nèi)胎兒的實時三維圖像，例如可以看到胎兒哈欠樣張口動作等。 基本原理三維超聲成像分為靜態(tài)三維成像（staticthree2?dimensionalimaging）和動態(tài)三維成像（dynamicthree2dimensionalimaging），動態(tài)三維成像由于參考時間因素（心動周期），用整體顯像法重建感興趣區(qū)域準(zhǔn)實時活動的三維圖像，則又稱之為四維超聲心動圖。靜態(tài)與動態(tài)三維超聲成像重建的原理基本相同。?111?立體幾何構(gòu)成法該法將人體臟器假設(shè)為多個不同形態(tài)的幾何體組合，需要大量的幾何原型，因而對于描述人體復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)并不完全適合，現(xiàn)已很少應(yīng)用。 112?表面輪廓提取法是將三維超聲空間中一系列坐標(biāo)點相互連接，形成若干簡單直線來描述臟器的輪廓的方法，曾用于心臟表面的三維重建。該技術(shù)所需計算機(jī)內(nèi)存少，運動速度較快。 缺點是： （1）需人工對臟器的組織結(jié)構(gòu)勾邊，既費時又受操作者主觀因素的影響； （2）只能重建比較大的心臟結(jié)構(gòu)（如左、右心腔），不能對心瓣膜和腱索等細(xì)小結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建； （3）不具灰階特征，難以顯示解剖細(xì)節(jié)，故未被臨床采用。 113體元模型法（votelmode）是目前最為理想的動態(tài)三維超聲成像技術(shù)，可對結(jié)構(gòu)的所有組織信息進(jìn)行重建。在體元模型法中，三維物體被劃分成依次排列的小立方體，一個小立方體就是一個體元。任一體元（v）可用中心坐標(biāo)（x，y，z）確定，這里x，y，z分別被假定為區(qū)間中的整數(shù)。二維圖像中最小單元為像素，三維圖像中則為體素或體元，體元素可以認(rèn)為是像素在三維空間的延伸。與平面概念不同，體元素空間模型表示的是容積概念，與每個體元相對應(yīng)的數(shù)V（v）叫做“體元值”或“體元容積”，一定數(shù)目的體元按相應(yīng)的空間位置排列即可構(gòu)成三維立體圖像。描述一個復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)所需體元數(shù)目很大，而體元數(shù)目的多少（即體元素空間分辨率）決定模型的復(fù)雜程度。2.參考答案: （1）概念：又稱人工透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球的過濾作用，在體外循環(huán)的情況下，去除人體血液內(nèi)過剩的含氮化合物、新陳代謝產(chǎn)物或逾量藥物等，調(diào)節(jié)水和電解質(zhì)平衡，以使血液凈化的一種高技術(shù)醫(yī)療儀器 （2）組成部分：主要包括血液透析機(jī)、透析器、透析液、水處理裝置。 ①血液透析機(jī)：血透機(jī)的主要功能是維持體外循環(huán)、超濾脫水、制備透析液并提供給透析器、生理監(jiān)測等。 ②透析器：經(jīng)過透析器濾膜進(jìn)行物質(zhì)交換，血液中的代謝產(chǎn)物通過擴(kuò)散和對流的原理經(jīng)過透析器濾膜進(jìn)入透析液，機(jī)體所需要的物質(zhì)經(jīng)過透析器濾膜進(jìn)入血液。 ③透析液：糾正透析患者電解質(zhì)和酸堿平衡紊亂，沖走從血液中濾過出來的代謝物。 ④水處理裝置（連續(xù)性血液透析系統(tǒng)一般沒有水處理裝置）：制備高純度水供給血透機(jī)配制透析液。 （3）透析療法：包括血液透析、血液濾過、血液灌流和腹膜透析。3.參考答案:1.良好的生物相容性 2.可調(diào)控的生物降解速度 3.易于修飾 4.設(shè)計的可塑性 5.結(jié)構(gòu)的可控性4.參考答案:大體可分為激光手術(shù)治療、激光非手術(shù)治療和激光光敏治療。5.參考答案:1.B型結(jié)構(gòu)成像 2.譜圖多普勒血流測量 3.超聲彩色血流圖 4.三維超聲成像6.參考答案:1.功能多樣化 2.微型化 3.智能化與集成化7.參考答案: （1）傳統(tǒng)產(chǎn)品與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，形成機(jī)電一體化或人工智能化產(chǎn)品。 （2）將生物材料技術(shù)用于人體康復(fù)，形成“人機(jī)一體化”產(chǎn)品。 （3）根據(jù)人體功能的可塑性，設(shè)計一些裝置，促進(jìn)功能的恢復(fù)和再生。8.參考答案: （1）幾種主要的應(yīng)用： （2）特性：生物陶瓷材料在生物體內(nèi)極為穩(wěn)定，與生物組織有良好的親和性，特別適于作人體硬組織如骨和齒的替換修補(bǔ)材料，能與人體骨生長在一起，形成化學(xué)結(jié)合。目前臨床上應(yīng)用最多的為氧化鋁、羥基磷灰石兩種。9.參考答案:基本原理： 激發(fā)光經(jīng)過照明針孔形成光源，通過激發(fā)濾光片被分束器反射，由顯微物鏡聚焦到三維樣品內(nèi)，并在垂直于光軸的焦點平面上掃描。焦平面和焦平面上下被照射的區(qū)域所發(fā)出的熒光又被物鏡收集，通過分束器和發(fā)射濾光片。在探測器前方有一共焦針孔，照明針孔和共焦針孔相對于物鏡焦平面是共軛的，因此只有焦平面發(fā)出的熒光能聚焦于共焦針孔并通過針孔到達(dá)探測器PMT或CCD。焦平面以上或以下的點不能在探測針孔處成像，所以焦平面以為發(fā)出的光被針孔擋住，對共焦圖像的貢獻(xiàn)很小。這樣得到的共聚焦圖像基本上僅來自于焦平面上的光信息，即被焦平面切割的斷層。如果逐步調(diào)節(jié)樣品縱軸的位置，可產(chǎn)生樣品的多幅斷層圖像，細(xì)胞或組織各個橫截面的圖像都能清楚的顯示。這種成像方法稱為共焦掃描顯微鏡層析成像方法。通過圖像的三維重建技術(shù)，則能得到樣品的三維立體圖像。 特點： 1.散射背景小，圖像對比度好，探測靈敏度高，成像質(zhì)量好； 2.可進(jìn)行三維掃描成像； 3.采用激光光源； 4.配備了功能強(qiáng)大的圖像處理軟件。 應(yīng)用領(lǐng)域： 由于激光掃描共聚焦顯微鏡結(jié)合先見的數(shù)據(jù)采集、記錄與處理技術(shù)，使使其在生命科學(xué)的研究中成為最先進(jìn)的分子細(xì)胞生物學(xué)的分析儀器，用于觀察或細(xì)胞結(jié)構(gòu)及特定分子、離子的生物學(xué)變化，定量分析，以及實時定量測定等，并衍生出黏附細(xì)胞的分選、激光細(xì)胞顯微外科技術(shù)、熒光漂白后恢復(fù)技術(shù)、細(xì)胞通訊技術(shù)、細(xì)胞黏膜流動性測定以及光活化技術(shù)等多個新技術(shù)和新方法。現(xiàn)在激光掃描共聚焦顯微鏡已經(jīng)被廣泛的用于生物學(xué)、生物化學(xué)、生理學(xué)、藥理學(xué)、病理學(xué)、遺傳學(xué)和組胚學(xué)以及免疫學(xué)、環(huán)境學(xué)和營養(yǎng)學(xué)等領(lǐng)域。10.參考答案: （1）概念：是包含多種技術(shù)并相互交叉融合的一門科學(xué)。它綜合了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)與工程學(xué)的理論和方法，研究生命體的構(gòu)造、功能、狀態(tài)和變化，研究新材料、新技術(shù)、新儀器設(shè)備，用于防病、治病、保護(hù)人民健康和提高醫(yī)學(xué)水平。 （2）內(nèi)涵：是工程科學(xué)原理和方法與生命科學(xué)的原理和方法相結(jié)合，認(rèn)識并解決人類心身健康的問題，并使有限的衛(wèi)生資源為全社會共享。 ①、是大跨度、多學(xué)科和多種技術(shù)的深度交叉、結(jié)合。不僅要發(fā)現(xiàn)規(guī)律，解釋現(xiàn)象，還解決實際問題。 而且后者更為重要。 ②、是科學(xué)研究、技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)品開發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，密切結(jié)合。這里，不僅有經(jīng)濟(jì)效益的追求（市場導(dǎo)向），更重要的是，它必須服從全社會醫(yī)療保健系統(tǒng)整體目標(biāo)的需要。 （3）特點：是工程科學(xué)的原理和方法與生命科學(xué)的原理和方法相結(jié)合，從不同的層次（整體、系統(tǒng)、器官、組織、細(xì)胞、亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生物大分子等）研究人的生命運動的規(guī)律（定量）并發(fā)展相應(yīng)的技術(shù)和裝置，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)和保健，維持和促進(jìn)人類的健康。11.參考答案: （1）分類：膠原蛋白、纖維蛋白；甲殼素、殼聚糖、淀粉、纖維素海藻酸鈉衍生物； （2）應(yīng)用：可吸收縫線；藥物控釋載體；人工皮膚；12.參考答案:納米光學(xué)探針中的如隨著小動物成像技術(shù)的發(fā)展，成像探針種類越來越多，功能越來越強(qiáng)大。其中的量子點熒光標(biāo)記是納米技術(shù)和體內(nèi)熒光成像技術(shù)結(jié)合的一種新技術(shù)，將直徑只有15納米的熒光粒子附著到DNA的特殊部分，隨后分析熒光信號的強(qiáng)度以及其它特性。這些粒子稱為量子點，具有獨特的光電性質(zhì)，使其比生物醫(yī)學(xué)研究中常用的傳統(tǒng)熒光標(biāo)簽更易檢測到。NIST?的研究小組證明量子點釋放的信號強(qiáng)度比另外兩種傳統(tǒng)熒光標(biāo)簽強(qiáng)2到11倍，暴露于光下時穩(wěn)定性也更好。除了能夠?qū)罴?xì)胞進(jìn)行長時間動態(tài)熒光觀測與成像，對細(xì)胞間、細(xì)胞內(nèi)及其細(xì)胞器間的各種相互作用的原位實時動態(tài)示蹤外，還可以標(biāo)記在其他需要研究的物質(zhì)上，在長時間生命活動監(jiān)測及活體示蹤上有獨到的應(yīng)用優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的熒光標(biāo)記方法比較，該方法在穩(wěn)定性、靈敏度、應(yīng)用范圍等方面都有重要突破。13.參考答案: （1）特性：是一種金屬或合金，如金子具有極高的抗氧化性和抗腐蝕性。貴金屬具有獨特穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能、優(yōu)異的加工特性、對人體組織無毒副作用、刺激小等優(yōu)良的生物學(xué)性能。 （2）應(yīng)用：主要用于口腔科的齒科修復(fù)，也可用于小型植入式電子醫(yī)療器械。14.參考答案: （1）概念：又稱人工肝支持系統(tǒng)（ArtificialLiversupportsystem，ALSS）。就是借助人工干預(yù)使肝臟功能得以暫時替代，從而為患者自身細(xì)胞再生及功能恢復(fù)創(chuàng)造較好的內(nèi)環(huán)境及寶貴的時間。 （2）分類：人工肝可分為非生物型人工肝、生物型人工肝、混合型人工肝三類。15.參考答案: （1）定義：手術(shù)機(jī)器人，是一種自動的、位置可控的、具有可編程能力的多功能機(jī)械手。在人的控制下，機(jī)械手借助計算機(jī)，施行外科手術(shù)、靶點定位、藥物注入、損毀病灶等任務(wù)。 （2）構(gòu)成： ①控制臺：3D成像系統(tǒng)，影像控制腳踏，機(jī)械手操作桿； ②機(jī)械臂平臺：控制機(jī)械臂； ③成像系統(tǒng)：將攝像