2024年大學試題(醫(yī)學)-生物醫(yī)學工程筆試歷年真題薈萃含答案

2024年大學試題(醫(yī)學)-生物醫(yī)學工程筆試歷年真題薈萃含答案（圖片大小可自由調整）第1卷一.參考題庫(共30題)1.組織工程的概念、基本原理和方法？2.人體的動態(tài)性主要包括哪些內容？3.簡述生物軟組織的黏彈性？4.目前，PACS系統(tǒng)研究主要集中在哪些領域？5.碳素材料的性能、優(yōu)點、分類及其應用？6.人體系統(tǒng)工程的概念和研究目標？7.簡述電化學療法治療腫瘤的兩種方式。8.什么是生物材料的生物相容性？9.結合所熟悉的研究方向，談談你對于生物醫(yī)學工程專業(yè)的認識與了解？10.數字減影血管造影11.簡述微波對人體和動物作用的兩重性。12.分子仿生13.X射線的性質有哪些？14.什么是蛋白質組？15.組織工程研究的主要內容？16.氧化鋁及羥基磷灰石的特性及應用？17.生物醫(yī)學圖像的質量評價指標有哪些？18.簡述生物材料的性能是什么？19.生物醫(yī)學工程學涵蓋的主要學科？20.什么是人體系統(tǒng)和其組成模型？21.簡述心臟搏動的力學過程？22.生物醫(yī)學工程學的研究對象有哪些？23.數字減影血管造影DSA有三種基本方法？24.生物醫(yī)學工程學發(fā)展的戰(zhàn)略原則？25.簡述組織工程的原理，并舉例說明在組織工程中運用數字化制造技術的優(yōu)勢？26.人工心臟瓣膜的分類及其演進過程？27.簡述DSA的優(yōu)點是什么？28.現代生物材料的發(fā)展分為哪三個階段？29.光學分子成像的特點是什么？可用于活體小動物光學成像的技術主要有哪幾種？主流的分子成像技術有哪些？結合自己的研究方向，描述分子成像在本領域的應用及其發(fā)展前景。30.生物傳感器的概念、工作原理？第1卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: （1）概念：應用工程學和生命科學的原理與方法，將在體外培養(yǎng)、擴增的功能相關的活細胞種植于多孔支架上，細胞在支架上增殖、分化，構建生物替代物，然后將之移植到組織病損部位，達到修復、維持或改善損傷組織功能一門科學。 （2）基本原理：如下圖所示： （3）方法：只有獲得足夠量的、具有特定生物學活性的種子細胞，配以合適的生物支架材料，通過特定的構建技術，才有可能在體外制造出具有正常生理結構與功能器官、組織。2.參考答案:人體屬于生命運動，不同于物理運動和社會運動，其組織、結構和功能是自然的建立產生，有序的生長演化，而且具有高度的自組織、自調節(jié)和自控制機能，所以人體系統(tǒng)工程既關心狀態(tài)，更關心過程。3.參考答案: ①應力松弛：當材料發(fā)生應變時，若保持應變一定，則相應的應力將隨時間的增加而下降。 ②蠕變：若令應力保持一定，物體的應變隨時間的增加而增大。 ③滯后：對物體做周期性的加載和卸載，則加載時的應力應變曲線同卸載時的應力應變曲線不重合。4.參考答案: （1）提高系統(tǒng)互連性：如采用ACR-NEMA/DICOM標準； （2）提高整個系統(tǒng)的智能化和協(xié)同處理能力：通用信息處理模型研究； （3）醫(yī)學信息庫：包括醫(yī)學圖像數據庫管理和服務器結構、高性能圖像分析工作站、基于內容的醫(yī)學圖像檢索、分布式計算及圖像和記錄的真實性驗證等； （4）提高系統(tǒng)負載：采用高速網絡、大容量存儲設備、多級存儲算法、數據壓縮算法及快速計算； （5）簡化系統(tǒng)維護：使用圖形化計算機輔助軟件工程工具，包括處理模型和系統(tǒng)設計； （6）提高系統(tǒng)可靠性：研究中心系統(tǒng)監(jiān)視和恢復軟件； （7）提高臨床可操作性：臨床質量控制。5.參考答案: （1）性能：指作為生物醫(yī)學使用的各種碳素及其復合材料。具有極好的抗血栓性，作為生物醫(yī)學材料使用的主要有三種：玻璃碳、低溫各向同性碳和超低溫各向同性碳。這三種碳在生理環(huán)境中化學性質穩(wěn)定，也不發(fā)生疲勞破壞，是生物相容性非常好的一類惰性材料。 （2）優(yōu)點： ①質輕且具有良好的潤滑性和抗疲勞特性； ②彈性模量和致密度與人骨人致相同； ③生物相容性好，特別是抗凝血性佳，與血細胞中的元素相容性極好，不影響血漿中的蛋自質和酶的活性。 ④在人體內不發(fā)生反應和溶解，生物親和性良好，耐蝕，對人體組織的力學刺激小。 （3）分類： ①玻璃碳：玻璃碳是一種透明的碳，為近年發(fā)展起來的碳素材料它是由聚合物（如酚醛樹脂）加熱至2000℃裂解碳化而得。其力學性能接近于人骨，有優(yōu)良的抗血栓性及化學穩(wěn)定性，可用以制作人工心瓣膜，人工齒根等。 ②可吸收生物陶瓷： A.降解效應—植人人體后材料逐漸被吸收，同時新生骨逐漸長入而替代之，該效應稱為降解效應。 B.具有降解效應的陶瓷材料—可吸收生物陶瓷。 C.主要應用：臉部和額部的骨缺損，填補牙周的空洞，還可作為藥物的載體。 D.石膏：石膏的相容性雖好，但吸收速度太快，通常在新骨未長成就消耗殆盡而造成塌陷。 ③低溫各向同性碳和超低溫各向同性碳；6.參考答案: （1）、概念：用系統(tǒng)分析、計算數學、最優(yōu)化方法構筑模型，研究人體系統(tǒng)的結構與功能狀態(tài)，使各組成部分維持平衡、協(xié)調、有序，從而達到整體最佳功能狀態(tài)的應用技術。 （2）、研究目標：保證人的身心健康，提高人體素質，使人們高水平工作和生活。7.參考答案:1.利用脈沖電場使藥物分子進入細胞內，使腫瘤組織攝取的藥物量增加數倍。 2.利用直流電流引起的化學變化殺死腫瘤細胞。8.參考答案:生物相容性是指植入材料與機體之間的相互適應性?？煞譃榻M織相容性和血液相容性。9.參考答案:生物材料與組織工程是學校重點建設的新型交叉學科，以提高人類生活質量為目標。學科組與基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學等學科的研究人員和專家醫(yī)生緊密合作，發(fā)揮理、工、生、醫(yī)相結合的優(yōu)勢，開展高分子生物材料、先進藥物釋放系統(tǒng)、納米材料、組織工程與再生醫(yī)學、生物分子工程領域的基礎和應用研究，培養(yǎng)跨學科高水平研究和開發(fā)人才。學科組特別重視在物理、化學、材料、生物、醫(yī)學、工程交叉領域的原始創(chuàng)新性基礎和應用研究，重視有產業(yè)化前景和社會價值的高技術開發(fā)。包括生物可吸收內固定材料、防術后組織粘連材料、聚電解質復合物、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，包括整形彌補材料、高透氧隱型眼鏡材料。10.參考答案:利用計算機處理數字化的影像信息，通過減影處理，消除骨骼和軟組織影像，從而得到清楚血管影像的一種成像技術。11.參考答案:一方面，如果輻射劑量控制適當，對人體和動物可以產生良好的刺激作用：加速血液循環(huán)，血管擴張；刺激器官功能，促進新陳代謝，改善局部營養(yǎng)，從而促進機體的修復與再生；甚至選擇性殺滅腫瘤細胞，增強機體抗電離輻射的能力。 另一方面，高強度微波輻射或低強度的長時間照射都有可能對人體健康產生不良影響，形成所謂的“無線電波作用綜合癥”。12.參考答案:分子仿生”即是在分子水平上，對生物體的某一組成，結構單元或功能，用化學的方法進行模擬組裝，人為地構造新型的體系，以模仿其生物功能或性質。例如：納米機器人、生物制藥。13.參考答案: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； 2.熒光作用：當X射線照射某些物質（如磷、鎢酸鈉等）時能產生熒光； 3.電離作用：具有足夠能量的X射線光子能擊脫物質原子軌道上的電子而使之產生電離； 4.生物效應：生物細胞在受到X射線的電離輻射后有可能會造成損傷甚至壞死。14.參考答案:蛋白質組（proteome）是一個基因組在特定細胞內所表達的全部蛋白質。15.參考答案: （1）細胞體系的研究： ①種子細胞（SeedCell）干細胞（StemCells）定向分化（Directeddifferentiation）。 ②適于組織工程需要的種子細胞應解決的問題。 （2）生物材料： ①細胞外基質（extracelluarmatrix，ECM）：ECM是細胞附著的基本框架和代謝場所，其形態(tài)和功能直接影響所構成的組織形態(tài)和功能。 ②組織工程材料種類： A.天然ECM：膠原、脫細胞技術 B.人工的ECM：聚乳酸、聚羥基乙酸、兩者的共聚物（PGA-PLA）、聚β-羥基丁酯（PHB）；聚乳酸-已內酯的共聚物（PLC）、聚原酸酯、聚磷本酯、聚酸酐等。 C.天然高分子同合成高分子的復合物 膠原-PCA的復合物等 D.有機材料同無機材料的復合物：羥基磷灰石-甲殼素的復合物，羥基磷灰石PLA的復合物等。 （3）組織器官的構建：形成具有生命力的活體組織用最少量的組織細胞修復大塊組織缺損任意塑形。16.參考答案: （1）氧化鋁： ①優(yōu)點：生物相容性良好，在人體內穩(wěn)定性高，機械強度較大。 ②缺點： A.與骨不發(fā)生化學結合，長時間后與骨的固定會發(fā)生松弛； B.機械強度不高； C.楊氏模量過高（380GPa）； D.摩擦系數、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合。但這樣做也有缺點：采用多孔氧化鋁會降低陶瓷的機械強度，多孔氧化鋁陶瓷的強度隨空隙率的增加而急劇降低。只能用于不負重或負重輕的部位。如果將金屬與氧化鋁復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節(jié)頭，無釩鈦合金制備關節(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生牢固的化學健結合，即骨性結合。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、強度不高，不能直接用于承受載荷大的種植體。 ②應用：修復骨組織；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固定材料，抗彎強度≥120MPa，植入體內無需二次手術取出，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。適用于人體松質骨骨折、截骨術和關節(jié)融合術的骨塊（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，可與聚合物復合用于人造骨，當人骨組織長入羥基磷灰石孔洞中時，可起到加強作用，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。17.參考答案:1.信/噪比 2.對比度 3.空間分辨率 4.調制傳遞函數18.參考答案: （1）宿主反應與材料反應： ①宿主反應的類型： A.局部組織反應：機體組織對植入手術創(chuàng)傷的一種急性或炎性反應，是最早的宿主反應； B.毒性反應：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物在機體內滲出或因生理降解所產生的毒性物質所引發(fā)的一種反應； C.過敏反應：與全身毒性反應相同； D.致癌、致畸、致突變反應：因材料中含有致癌物質或材料在體內降解中產生的致癌物質所致； E.適應性反應：屬于慢性和長期性反應； ②、材料反應的類型： 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期反應； C.降解與失效：降解是材料在生理環(huán)境作用下發(fā)生結構破壞與性質蛻變的一個過程；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該具有的一系列性能。 根據用途主要分為： ①承受或傳遞負載功能：如人造骨骼、關節(jié)和牙等，占主導地位； 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或體表行使其功能的能力。用于表征生物材料在生物體內與有機體相互作用的生物學行為。根據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力學相容性?？疾炝W性能與生物體的一致性；19.參考答案:人體系統(tǒng)工程；生物醫(yī)學傳感器；醫(yī)學圖像技術與儀器；生物材料；人工器官；組織工程學；康復工程；家庭醫(yī)療保健工程；遠程醫(yī)療系統(tǒng)；仿生學；醫(yī)用機器人。20.參考答案: （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)境進行著物質和能量的交換，通過視聽、語言、動作進行著信息的交流。 ②復雜性：表現在各組成部分具有多層次、高級功能、復雜結構且密切相關等特性。 ③巨系統(tǒng)：“巨”是指構成人體系統(tǒng)的器官、組織、細胞及大分子在數量上是巨大的。21.參考答案: 心室的舒張和收縮類似于活塞式的發(fā)動機。在一個心搏周期內，心動過程經歷了4個時期： ①心室充盈期：心臟舒張，心肌松弛。心室內壓力變化不大，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：受到高壓的血液經主動脈瓣流入主動脈，心室容積逐漸變小。射血期末端關閉主動脈瓣。 ④等容舒張期：心肌松弛，心室內壓力下降。等容舒張期末端打開二尖瓣。22.參考答案:生物醫(yī)學工程學的重要領域主要包括生物力學、生物材料學、生物技術、生物醫(yī)學信號檢測與傳感器、生物醫(yī)學信號處理、醫(yī)學圖像技術、物理因子在治療中的應用及其生物效應、人工器官等八個方面。23.參考答案: 時間減影、能量減影、混合減影。24.參考答案: ①“醫(yī)學應該努力使其目的適應經濟現實”； ②“公正的和公平的醫(yī)學”； ③“供得起的和可持續(xù)的醫(yī)學”；25.參考答案: 組織工程基本原理和方法： 是將體外培養(yǎng)擴增的正常組織細胞吸附于一種具有優(yōu)良細胞相容性并可被機體降解吸收的生物材料上形成復合物，然后將細胞——生物材料復合物植入人體組織、器官的病損部位，在作為細胞生長支架的生物材料逐漸被機體降解吸收的同時，細胞不斷增殖、分化，形成新的并且其形態(tài)、功能方面與相應組織、器官一致的組織，從而達到修復創(chuàng)傷和重建功能的目的。 組織工程主要包括兩方面內容： （1）構建具有良好組織相容性的生物學支架，以提供移植細胞定向生長和器官修復的微環(huán)境。 （2）將細胞在體外擴增并使其在新生組織中進行定向分化與生長。 例如快速原型（RP）技術：與傳統(tǒng)工藝相比，快速原型技術可以在較短的時間內完成，過程中無需人工參與，患者也可以在幾個小時后看到相應的修復體的形態(tài)，節(jié)省了時間，提高了效率。另外，工程師利用CAD軟件可以很快設計一個產品，而RP設備的快速性允許設計師在很短時間內多次驗證并修改其設計，這樣就在設計過程中節(jié)約了時間和金錢從而實現高通量的“面向市場設計”。再者，運用RP技術，設計師可以根據特定病人的CT或MRI數據而非標準的解剖學幾何數據來設計并制作種植體，減少出錯空間的同時，為患者提供了適合他本身解剖結構的更好的手術，也為外科醫(yī)生縮短手術時間給予了有力的保證。?總的來說RP技術提高了診斷和手術水平，提高了效率，節(jié)省了金錢和時間。 組織工程中運用數字化技術的優(yōu)勢包括：快速、高效、高通量、更精密、低成本、可以為不同患者定制專屬治療等。26.參考答案: （1）分類：根據使用材料而分為兩大類： 機械瓣：全部用人造材料制成的； 生物瓣：全部或部分用生物組織制成的。 （2）演變過程： ①球型瓣：球型瓣是植入人體的第一種人工心臟瓣膜，包括一個支架和球體，是臨床使用最早的心臟瓣膜。他們是一組最可靠及持久的瓣膜設計。 ②不縫合瓣：采用不縫合的技術植入人體內。在瓣膜緣的四周有小的鉤子，手術者將其安置在合適位置后，用小鉤子固定?？赡茉斐汕蝮w移位，球體隨脂質吸收后體積增加，有可能造成流出道阻塞。 ③碟型瓣：分單頁和雙頁碟瓣，雙葉瓣的血流為平流，有效開口面積相對更大些，單葉瓣為偏心血流，另外雙葉瓣的雜音普遍比單葉瓣要小。 ④生物瓣：生物瓣由采用的材料來源為動物或人體組織。組織類型可以是瓣膜組織，也可以不是瓣膜組織。人體組織瓣無排斥反應：同種異體移植；自身移植。27.參考答案: （1）圖像中沒有原來的骨與軟組織影，使血管顯示清楚。（祛除偽影） （2）減少了造影劑濃度與用量，減少了造影劑的并發(fā)癥。（減少劑量和并發(fā)癥） （3）運用圖像處理技術進行造影后處理，提高了圖像質量與增強了更多信息。（提高質量） （4）由于實時顯示，使結果很快顯示，有利于立即做介入性處理。（節(jié)約時間）28.參考答案:1.1950~1980年，第一代生物材料即生物惰性材料（bioinertmaterials）研究； 2.1980~1990年，第二代生物材料即生物活性材料（bioactivematerials）研究； 3.1990年至今，第三代生物材料即細胞、蛋白質和基因活化材料（cell-，proteinandgene-activatingmaterials）研究。29.參考答案: 光學成像具有分辨率高、靈敏度高、價格低等優(yōu)點，特別是近紅外線（near?infrared，NIR）熒光成像分辨率1~2mm，可以穿透厚8?cm的組織，熒光成像信號強，可直接發(fā)出明亮的信號。此外，光學對比劑發(fā)展迅速，特別是隨著納米技術的深入，基于納米顆粒、納米殼和量子點研發(fā)出各種生物特異的分子探針。這些都使得光學分子影像學在生物學、醫(yī)學和藥學領域中有廣泛的應用。 活體小動物體內光學成像主要采用生物發(fā)光與熒光兩種技術。生物發(fā)光是用熒光素酶（luciferase）基因標記細胞或DNA，而熒光技術則采用熒光報告基團（GFP、RFP、Cyt及dyes等）進行標記。利用靈敏的光學檢測儀器，可以直接檢測活體生物體內的細胞活動和基因行為。? 分子影像技術主要有磁共振成像（magneticresonance?imaging，MRI）、核醫(yī)學成像和光學成像三種成像方法。近年來，光學分子影像學被用來研究在體情況下胚胎發(fā)育過程中的細胞和分子變化，通過揭示這些變化，可以直觀地看到胚胎在經歷細胞遷移和細胞分化過程中的細胞分子層面的變化。一些自發(fā)熒光蛋白已經被用作報告基因來跟蹤發(fā)育過程中的表達類型。一個熒光蛋白家族可以被激發(fā)發(fā)射出各種不同波長的光從而可以實現多標記。另外熒光染料和量子點等也被用來在這些研究中提供對比。轉基因檢測可利用分子成像技術開發(fā)合適的新探針，對轉基因動物體內的轉基因表達或內源性基因的活性和功能進行檢測，可以對啟動子或增強子的組織特異性及可誘導性進行評價。30.參考答案: （1）概念：使用固定化的生物分子（immobilizedbiomolecules）結合換能器，用來偵測生物體內或生物體外的環(huán)境化學物質或與之起特異性交互作用后產生響應的一種裝置。 （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，發(fā)生生物化學反應，產生離子、質子、氣體、光、熱、質量變化等信號。在一定條件下，信號的大小與樣品中被測物質的量存在定量關系。這些信號通過換能器轉換成電信號或光信號，再經信號處理放大系統(tǒng)處理后，在儀器上顯示或記錄下來。第2卷一.參考題庫(共30題)1.舉例說明生理功能的神經調節(jié)？2.家庭保健設備的應用方面？3.康復工程新技術的發(fā)展趨勢？4.激光對組織的生物效應都有哪些？5.仿生材料學的當前研究熱點？6.三維超聲有哪些成像方式？每種方式的主要優(yōu)缺點是什么？7.家庭保健工程的概念、目標和服務對象？8.簡述手術導航的基本原理？9.簡述對心臟起搏器的要求？10.簡述手術導航的基本步驟？11.生物醫(yī)學傳感器總體上可以分為哪幾類？12.簡述人工耳蝸的概念、原理？13.簡述仿生學的研究方法？14.什么是基因組？15.肌電圖的作用是什么？16.人工心臟的概念、原理及分類？17.無機生物材料的特性及分類？18.生物醫(yī)學工程學的發(fā)展趨勢？19.舉例說明生物醫(yī)學傳感器在醫(yī)學中的主要用途。20.手術機器人的定義、構成及其不足之處？21.遠程醫(yī)療的意義和潛在的效益？22.影響人體組成的主要因素有哪些？23.人體外部功能障礙的種類及康復途徑？24.簡述肌肉的成分及在人體中的比重。25.簡述生物體構成的基本成分（類生命物質）。26.生物敏感物質的固定化方法及優(yōu)點？27.膠原的概述、特點及應用？理想的皮膚修復材料應具備哪些特點？28.簡述臨床數字制造技術的研究目標、內容？29.簡述人工心臟的組成及其特性？30.簡述X線成像的原理？第2卷參考答案一.參考題庫1.參考答案: ①神經調節(jié)是指由神經系統(tǒng)的活動調節(jié)生理功能的調節(jié)方式。神經調節(jié)具有快速、局限、準確、精確、協(xié)調的特點。神經調節(jié)的基本過程是反射，反射的結構基礎是反射弧。反射弧包括五個基本環(huán)節(jié)：感受器、傳入神經、神經中樞、傳出神經和效應器。 ②例如，當血液中氧分壓下降時，頸動脈體等化學感受器發(fā)生興奮，通過傳入神經將信息傳至呼吸中樞導致中樞興奮，再通過傳出神經使呼吸肌運動加強，吸入更多的氧使血液中氧分壓回升，維持內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)。2.參考答案: （1）診斷與監(jiān)護儀器：能夠經常檢測患者的生理指標，幫助醫(yī)生及時掌握病情。循環(huán)系統(tǒng)功能信息，如心電、血壓、心率等；呼吸功能信息，如呼吸曲線、動脈血氧飽和度等；其它的生理信息，如體溫、膀胱儲尿量等。目前，我國市場上的家用診斷和生理信息監(jiān)測的設備主要有血壓（包括電子血壓計）、溫度、血氧飽和度、心電圖等監(jiān)測儀。 （2）家庭保健、治療、康復、急救設備：家用理療儀器是HHCE中量大面廣較容易進入家庭應用的部分，用于家庭經常性的保健和康復治療。這類設備還包括用于冠心、呼吸功能、慢性腎功能等疾病常見的需要長期護理治療的慢性病癥的家庭專用的醫(yī)療設備、簡易的康復器械和輕便的急救復蘇設備等。在少數病人家里，已經裝備了一些類似的儀器，如紅外理療儀、氧氣袋等。然而普及面不是很大。主要的原因，一方面是因為這類設備不屬于公費醫(yī)療的范疇，另外與我國的經濟水平及家庭保健意識有關需要患者自己負擔。 （3）家庭患者病理信息的通信與傳遞系統(tǒng)：這類系統(tǒng)主要包括遙測監(jiān)護系統(tǒng)，將患者的生理功能檢測系統(tǒng)與通信傳遞系統(tǒng)一體化，用于將檢測到的病人生理信息數據直接從家中送到有醫(yī)生值班的醫(yī)療中心機構，以得到及時的醫(yī)療指導。這類系統(tǒng)屬于網絡系統(tǒng)，涉及到家庭配置、通信網絡以及醫(yī)療中心工作站。3.參考答案: （1）傳統(tǒng)產品與計算機技術相結合，形成機電一體化或人工智能化產品。 （2）將生物材料技術用于人體康復，形成“人機一體化”產品。 （3）根據人體功能的可塑性，設計一些裝置，促進功能的恢復和再生。4.參考答案:研究表明激光對組織的生物效應主要包含熱效應、光化學效應、壓強作用、電磁場效應和生物刺激效應，其中壓強作用和電磁場效應主要由中等功率以上的激光所產生、光化學效應在低功率激光照射時特別重要，熱效應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。5.參考答案: （1）貝殼結構及其仿生材料； （2）竹子結構及其仿生材料； （3）骨骼結構及其仿生材料； （4）蜘蛛絲結構及其仿生材料； （5）納米仿生材料；6.參考答案: 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)超聲成像的基礎上加上時間因素。成像的基本原理主要有立體幾何構成法、表現輪廓提取法和體元模型法。立體幾何構成法是將人體臟器假設為多個不同形態(tài)的幾何組合，需要大量的幾何原型，因而對于描述人體復雜結構的三維形態(tài)并不完全適合，現已很少應用。表面輪廓提取法是將三維超聲空間中一系列坐標點相互連接，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。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，一定數目的體元按相應的空間位置排列即可構成三維立體圖像，重建得到體元的值就可得到結構的所有組織信息。 三維超聲成像方法有散焦鏡法、計算機輔助成像和實時超聲束跟蹤技術。 （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：獲取三維掃查數據；建立三維容積數據庫；應用三維數據進行三維圖像重建。 （三）實時超聲束跟蹤技術是三維超聲的最新技術，其過程類似于三維計算機技術但可以立即成像。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?立體幾何構成法該法將人體臟器假設為多個不同形態(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雜結構的三維形態(tài)并不完全適合，現已很少應用。 112?表面輪廓提取法是將三維超聲空間中一系列坐標點相互連接，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。該技術所需計算機內存少，運動速度較快。 缺點是： （1）需人工對臟器的組織結構勾邊，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構（如左、右心腔），不能對心瓣膜和腱索等細小結構進行三維重建； （3）不具灰階特征，難以顯示解剖細節(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，可對結構的所有組織信息進行重建。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（x，y，z）確定，這里x，y，z分別被假定為區(qū)間中的整數。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，與每個體元相對應的數V（v）叫做“體元值”或“體元容積”，一定數目的體元按相應的空間位置排列即可構成三維立體圖像。描述一個復雜的人體結構所需體元數目很大，而體元數目的多少（即體元素空間分辨率）決定模型的復雜程度。7.參考答案: （1）概念：家庭保?。℉omeHealthCare，HHC）工程是生物醫(yī)學工程中專門致力于研究、開發(fā)和生產面向家庭的，與個人身心保健相關的各種醫(yī)用技術和產品的新的分支領域。 （2）目標：改變以醫(yī)院為基礎的院內臨床醫(yī)療為主的方式，逐步建立起以家庭為基礎的院前預防、急救，院內診斷、治療，院外監(jiān)測、康復，及與日常家庭保健相結合的多元化、多層次的現代醫(yī)療衛(wèi)生保障體系。 （3）服務對象： ①手術后在家中恢復的病人； ②殘疾和老年人； ③高發(fā)病人群的家庭監(jiān)護； ④健康人的家庭監(jiān)護。8.參考答案: （1）光學手術導航的基本原理：用光學定位系統(tǒng)把手術部位的組織結構和手術器械同時登陸到計算機中，并精確的跟蹤他們的位置變化，事醫(yī)生通過觀察屏幕上的器械與手術路徑，精確實施手術。 醫(yī)學圖像處理→建模與手術規(guī)劃→導航儀與紅外光學定位系統(tǒng)→患者坐標架與手術器械坐標架。 （2）基于C形臂X光影像手術導航系統(tǒng)概述：在手術現場獲取若干幅患部X線圖像，手術過程中可實時提供患部與手術工具相對空間位置的直觀視覺信息。從而可以引導醫(yī)生調整手術工具的方位，以協(xié)助醫(yī)生完成高質量手術。9.參考答案: （1）材料問題：它的電極、導線及外殼材料不能與肌肉組織發(fā)生有害化學反應； （2）電池壽命問題：電池壽命也就是起搏器的壽命，一定要長壽命?，F在使用鋰電池，壽命可達8~10年。要求體積小、容量大、緩慢釋放能量、密封性能好、性能可靠。 （3）體積盡可能要?。嚎墒褂么笠?guī)模集成電路以縮小體積，現在其厚度可達10～16mm，重量僅40～60克； （4）控制技術：一般采用微處理器，進行按需式程序控制；10.參考答案: （1）建立一個支持骨關節(jié)外科手術導航技術開發(fā)的平臺； （2）建立手術導航模擬實驗室； （3）開發(fā)一個骨關節(jié)外科手術導航系統(tǒng)：如基于開放型手術的人工膝關節(jié)置換手術導航系統(tǒng)TBNavis——TKRSS； （4）在導航輔助下確定股骨頭中心，建立力線； （5）點取解剖標志點； （6）實施手術導航；11.參考答案:根據所用敏感物質的不同，分為酶傳感器、免疫傳感器、微生物傳感器、組織傳感器和細胞傳感器等；根據所用的信號轉換器的不同，又可將生物傳感器分為電化學生物傳感器、半導體生物傳感器、測熱型生物傳感器、測光型生物傳感器和測聲型生物傳感器。為了更明確反映傳感器的敏感特性和轉換特性，實用中常綜合使用上述兩種分類法，如酶傳感器中常分酶電極、酶熱敏電阻、酶光極等。12.參考答案: （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，能將聲能轉換成電能，通過植人鼓階、圓窗或耳囊內的電極，直接刺激耳蝸內殘余的聽神經纖維，使聾人產生聽覺。 （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：接收外界聲能并轉換成電信號； B.言語處理器：根據特殊信號處理方案調制信號，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：經電磁感應方式或經射頻發(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。 B.電極：電極植入耳蝸之鼓室階內，直接刺激殘余的耳蝸神經成分。13.參考答案: （1）從生物體出發(fā)，通過觀察、研究它的某種結構和功能，排除一些無關因素并加以簡化，提出一個生物模型。 （2）將有關生物模型的實驗資料翻譯成數學語言，用數學公式來表示，變成具有普遍意義的數學模型。 （3）根據數學模型或直接根據生物模型，用各種手段（電子線路、機械結構、化學結構等）制作出可以在工程技術上進行實驗的實物模型，再經過反復驗證，發(fā)展成技術模型，最終制作成技術裝置。 整個過程就實現對生物系統(tǒng)的工程模擬。14.參考答案:基因組（genome）指生物體遺傳物質的全部序列，它包括每一條染色體和任何亞細胞器的DNA的序列。15.參考答案:實驗證明，當運動單位發(fā)生各種病理變化時，會出現異常的肌電圖，故臨床上可利用肌電圖判斷神經肌肉的功能是否正常以及神經肌肉疾病發(fā)生的部位、性質和程度等。肌電圖已成為神經肌肉病變的主要診斷工具。16.參考答案: （1）概念：在人體心臟因病損而部分或完全喪失功能，不能維持全身正常循環(huán)時，可移植一種用人工材料制造的機械裝置以暫時或永久地部分或完全代替心臟功能、推動血液循環(huán)，這種裝置即人工心臟。 （2）原理：利用機械的方法把血液輸送到全身各器官以代替心臟的功能的裝置。 （3）分類： ①按用途分類： A.全人工心臟 B.長時間心室輔助循環(huán)：左心室輔助循環(huán)；右心室輔助循環(huán)；雙心室輔助循環(huán) ②按時限分類： A.暫時性：即部分取代心臟的輔助性人工心臟 B.長期性：即取代整個心臟的安全人工心臟17.參考答案: （1）特性：無毒、與生物體組織有良好的生物相容性、耐腐蝕。基本都是脆性材料，容易破裂，發(fā)展方向應向開發(fā)復合（多相）生物材料以及在金屬基體上加涂無機生物陶瓷涂層（薄膜）材料的方面引導。 （2）分類：包括生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料三大類，主要用于齒科、骨科修復和植入材料。18.參考答案: ①從宏觀向微觀深入，宏觀與微觀相結合。 ②在生物醫(yī)學工程科學研究的方法上，分析與綜合相結合來解決實際問題。 ③東方傳統(tǒng)醫(yī)學（非常規(guī)醫(yī)學或替代醫(yī)學等等） ④生物醫(yī)學工程和生物化學工程正在交匯、融合。 ⑤幾乎各個學科領域的新發(fā)現、新技術都有可能被引入生物醫(yī)學工程領域，而應用于醫(yī)學。19.參考答案:1.提供診斷信息：如心音、血壓、脈搏、血流、體溫、呼吸等信息，以提供臨床診斷和研究。 2.監(jiān)護儀器：手術后，病人需要被監(jiān)視體溫、心電等生理參數，以便了解病人的恢復情況。 3.臨床檢驗：利用化學傳感器和生物傳感器從人體的各種體液獲取生化信息，是診斷疾病的重要依據。20.參考答案: （1）定義：手術機器人，是一種自動的、位置可控的、具有可編程能力的多功能機械手。在人的控制下，機械手借助計算機，施行外科手術、靶點定位、藥物注入、損毀病灶等任務。 （2）構成： ①控制臺：3D成像系統(tǒng)，影像控制腳踏，機械手操作桿； ②機械臂平臺：控制機械臂； ③成像系統(tǒng)：將攝像頭信號轉化為圖像信號； ⑥顯示器； （3）缺點： ①系統(tǒng)龐大，需要占用較大的面積。除了機器手器械及其固定系統(tǒng)占用較大空間外，手術醫(yī)師還需要在專用的控制臺通過手柄和腳踏板操作，控制臺含有若干臺電腦、顯示器和傳輸設備。 ②在人體內操作空間小，機器手器械之間容易發(fā)生碰撞。 ③由于是通過操縱手柄和腳踏板進行間接操作，所以觸覺感知差。 ④系統(tǒng)支持最多3個機器手器械通道，除了視覺感像系統(tǒng)外只有2個操作通道，在出現炎癥出血等情況時處理困難。 ⑤手術操作前建立系統(tǒng)的時間長，經常超過手術時間。 ⑥設備昂貴，目前平均每套設備超過100萬美元，每年的維護費用達到10萬美元，國內僅北京、上海、濟南和深圳等地的極少數大型醫(yī)院擁有這類手術系統(tǒng)。21.參考答案: （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狀。 ②緩解了偏遠地區(qū)的患者轉診比例高、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當地的社區(qū)醫(yī)院可以有較高的收入； ④病人在家中接收遠程醫(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理和醫(yī)療標準； ⑥醫(yī)生在會診中業(yè)務水平得以提高； ⑦能提高急救診治水平等。22.參考答案:社會環(huán)境因素；天體和地理因素；物理因素；化學因素；生物因素；行為因素。23.參考答案: （1）種類： ①運動功能障礙：主要指由于截肢、腦癱、截癱、偏癱、兒麻病引起的肢體活動功能障礙。以及外科手術后引起的運動功能障礙。 ②腦功能障礙：主要指先天性、腦損傷以及老年性腦疾引起的包括學習能力、記憶能力、平衡能力等方面的缺陷。 ③感觀功能障礙：主要指視覺、聽覺障礙。 ④交流功能障礙：主要指由于先天或后天疾病引起語言能力障礙。 （2）康復途徑： ①通過一些裝置使功能得到部分或全部恢復：例如最常見的視力缺陷（近視、遠視、老花）可通過適當選配眼鏡得以恢復。 ②通過科學的訓練，使功能得到逐步恢復：如骨科術后關節(jié)活動能力的恢復，中風后的體療、理療使肌肉活動能力得到恢復等。 ③采用專門裝置代償失去的功能：如導盲裝置可代償眼睛辨別障礙物的功能。輪椅代償截癱者步行功能，截肢者可以通過安裝假肢實現行走或取物功能等。 ④環(huán)境改造與控制例：如對老年行動不便者的居室安裝助行的