2024年大学试题(医学)-生物医学工程笔试参考题库含答案

“人人文库”水印下载源文件后可一键去除，请放心下载！（图片大小可任意调节）2024年大学试题(医学)-生物医学工程笔试参考题库含答案“人人文库”水印下载源文件后可一键去除，请放心下载！第1卷一.参考题库(共75题)1.常用的生物传感器有哪些？2.数字减影血管造影DSA有三种基本方法？3.与骨骼肌相比，心肌的特点有哪些？4.简述人工心肺机的基本结构？5.生物医学工程学所包括的内容有哪些？6.什么是生物材料的生物相容性？7.生物医学工程学发展的战略原则？8.X射线的性质有哪些？9.传统的投影X射线成像方法有哪两种？10.纯金属钽（Ta）、铌（Nb）、铬（Cr）的特性及其应用？（以钽为例）11.激光治疗的手段有哪三种？12.人体——环境系统是如何定义的？13.人体系统工程的概念和研究目标？14.简述生物材料的性能是什么？15.无机生物材料在临床上的几种应用？16.简述生物医学工程的层次结构？17.药物控释系统的优缺点？18.生物医学传感器总体上可以分为哪几类？19.生命的基本特征有哪些？20.简述人工胰腺的概念、原理及其优点？21.简述基因工程载体的基本要求和特点？22.生物医学信号的特点有哪些？23.简述人工心脏的组成及其特性？24.静脉血流和动脉血流的区别是什么？25.简述对心脏起搏器的要求？26.简述生物医学工程学的概念。27.激光对组织的生物效应都有哪些？28.简述生物材料的分类？29.什么是生物传感器？30.简述“机器人三守则”？31.细胞三维生长的条件？32.简述X线成像的原理？33.生物医学图像的质量评价指标有哪些？34.手术机器人的定义、构成及其不足之处？35.试述组织光透明技术在生物医学成像的作用及应用前景？36.生物医学工程的概念、内涵和特点？37.简述人工耳蜗的概念、原理？38.简述X射线的产生过程及其性质？39.真核细胞核和原核细胞的区别是什么？40.简述生物医用复合材料按基分类？41.简述现代医学仪器系统的组成及其工作原理？42.人工肽类生物材料的优点有哪些？43.简述X线放射防护？44.结合所熟悉的研究方向，谈谈你对于生物医学工程专业的认识与了解？45.简述生物传感器的分类？46.简述生物玻璃的特性、分类？47.肌电图的作用是什么？48.人工肾的概念、组成部分？透析疗法包括哪些？49.康复机械的的定义及残疾人辅助器械的分类？50.家庭保健设备的应用方面？51.生物医学工程学的特点有哪些？52.远程医疗的意义和潜在的效益？53.远程医疗的几个重要的应用领域？54.简述生物软组织的黏弹性？55.使用医疗外科机器人的目的？56.简述手术导航的基本步骤？57.简述生物体构成的基本成分（类生命物质）。58.简述超声多普勒方法测量血流的基本原理？59.氧化铝及羟基磷灰石的特性及应用？60.人体的动态性主要包括哪些内容？61.简述临床数字制造技术的研究目标、内容？62.金属材料的概念、特性及常用金属材料分类？63.人工肺的概念、原理及人工心肺机的设计要求？64.甲壳素、壳聚糖及其衍生物在医药敷料中的应用？65.天然可降解高分子材料的分类及其应用？66.血流形态（层流、紊流）对血管壁的影响有哪些？67.简述组织工程的原理，并举例说明在组织工程中运用数字化制造技术的优势？68.什么是人体系统和其组成模型？69.简述生物医学工程的定义？70.简述人工肝的概念、分类？71.光学分子成像的特点是什么？可用于活体小动物光学成像的技术主要有哪几种？主流的分子成像技术有哪些？结合自己的研究方向，描述分子成像在本领域的应用及其发展前景。72.简述心脏搏动的力学过程？73.组织工程支架的要求？74.简述心脏起搏器的工作原理、分类？75.生物体的磁场主要来自哪三个方面？第2卷一.参考题库(共75题)1.药用高分子材料的分类及其应该具备的基本性能？2.动物的肌肉有哪几类？3.X-CT图像重建问题的本质是什么？4.简述透视X射线成像系统的工作原理？5.简述肌肉的成分及在人体中的比重。6.医学图像的未来发展趋势是什么？7.简述人工器官的概念、分类及特点？8.胶原的概述、特点及应用？理想的皮肤修复材料应具备哪些特点？9.基因组生物技术具体包括哪些？10.生物材料区别于其它材料的一个显著特征是什么？简述生物材料与组织工程、再生医学的联系与区别。11.生物传感器的特点？12.钴（Co）基合金的特性及其应用？13.试简答神经成像的主要仪器及其原理？14.在医学上，红血球的浓度用什么表示？15.什么是毫米波，毫米波在医学应用中有哪些特色与优点？16.简述DSA的优点是什么？17.简述电化学疗法治疗肿瘤的两种方式。18.简述仿生学的研究方法？19.目前，PACS系统研究主要集中在哪些领域？20.生物医学工程学涵盖的主要学科？21.简述机器人进化是什么？22.康复工程的概念、任务和目标？23.简述超声成像的种类是什么？24.简述生物陶瓷的应用、特性？25.为什么WHO将心血管病列为21世纪危害人类的头号疾病？26.生物敏感物质的固定化方法及优点？27.组织工程的概念、基本原理和方法？28.简述激光扫描共聚焦显微镜的基本原理、特点及应用领域。29.简述CT的优点及局限性？30.人工心脏的概念、原理及分类？31.简述PACS概念的提出？32.什么是激光光动力疗法？33.生物医学工程学的研究对象有哪些？34.简述生物材料的概念？35.超声应用于医学可以分为哪两大类，具体是什么？36.神经——肌肉系统康复设备与功能训练器械？37.举例说明生理功能的神经调节？38.康复工程的研究方法？39.组织工程研究的主要内容？40.简述高分子载体药物的优点？41.远程医疗的概念、目标和基础？42.三维超声有哪些成像方式？每种方式的主要优缺点是什么？43.请举例论述荧光蛋白标记技术在神经科学中应用的原理？44.简述生物传感器的发展趋势。45.简述人体肌纤维的特征。46.合成高分子材料的概念、分类及各类的特点及应用？47.简述复合生物材料的性能特点？48.简述微波对人体和动物作用的两重性。49.人工心脏瓣膜的分类及其演进过程？50.举例说明生物医学传感器在医学中的主要用途。51.影响人体组成的主要因素有哪些？52.简述生物医学材料的基本要求？53.光在人体组织中传播的理论模型中，典型的三种是什么？54.发展“省钱”的生物医学工程学的重点？55.康复工程新技术的发展趋势？56.生物材料表面改性的方法有哪几种？57.按声速和阻抗的不同，人体组织可分成哪几类？简述B超图像诊断的物理基础？58.生物传感器的概念、工作原理？59.简述多层面CT的临床应用优势？60.请论述纳米光学探针在活体动物成像中的应用？61.钛（Ti）基合金的特性及其应用？62.生物医学工程学的发展趋势？63.简述CT系统的工作原理？CT机的发展概况？64.简述手术导航的基本原理？65.超声的生物效应有哪些，具体是什么？66.简述数字医学图像的标准？67.简述脉冲回波成像的基本原理？68.简述DSA的缺点是什么？69.磁共振信号的采集方式是什么？70.蛋白质组生物技术包括哪些？71.仿生材料学的当前研究热点？72.贵金属（noblemetal）的特性及其应用？73.碳素材料的性能、优点、分类及其应用？74.简述PCR的步骤。PCR是如何使得特异性DNA片段以几何级数倍增的？75.脑电图的作用和特征是什么？第1卷参考答案一.参考题库1.参考答案： （1）电化学传感器：传感电极通过电化学仪器将化学和物理信号转化为电信号（电流、电压、电量、阻抗）。 电化学传感器分类： ①电流型化学传感器； ②电位型化学传感器； ③电阻型化学传感器； （2）光导纤维生物传感器：光导纤维生物传感器（fiberopticalbiosensor）是近年来随着光导纤维技术的发展而出现的新型传感器，具有抗电磁干扰能力强、安全性能高、灵巧轻便、使用方便等特点。 （3）酶传感器（enzymesensor）：酶传感器的基本原理是用电化学装置检测在酶催化反应过程中产生或消耗的化学物质，将其转变为电信号输出。 特点： ①稳定性好，分析精度高。 ②分析成本最低。 ③品种多，应用范围广，适用于许多生物技术产业过程监控和科学研究。 ④分析速度快，不到20秒可以获得准确的分析结果，这在临 床急症室、某些重症病人的监护等许多场合都很重要。 （4）生物芯片：生物芯片是生物传感器的阵列和集成化。生物芯片是指包被在硅片、尼龙膜等固相支持物上的高密度的组织、细胞、蛋白质、核酸、糖类以及其它生物组分的微点阵。芯片与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号即可实现对生物样品的分析。 （5）组织传感器（tissuesensor）：组织传感器是利用天然动植物组织中酶的催化作用，本质上也属于酶传感器。 优点： ①酶存在于天然的动植物组织中，与其他生物分子协同作用，性质非常稳定，制备成的传感器的寿命较长；②组织细胞中酶处于天然状态和理想环境，可发挥最佳的催化功效，催化效率高； ③生物组织通常有一定的膜结构和机械性，适于直接固定做膜。所以，组织传感器制作简便、价格便宜； ④生物组织可提供丰富的酶源，有利于工作。 （6）微生物传感器：微生物传感器（MicrobialSensor）是把经过培养的细菌细胞（或固定化细胞）覆盖于相应的电化学元件（电极或FET）表面而构成的生物传感器。 （7）免疫传感器：免疫传感器是利用抗体和抗原的特效性结合，检测膜上生成抗体和抗原的复合物的电位改变，从而获得不同的响应的装置。2.参考答案： 时间减影、能量减影、混合减影。3.参考答案：1.心肌在动物的整个生命阶段都要不停的进行收缩和扩张运动，所以它的氧气和营养供应是非常重要的。心肌中的毛细血管较多。 2.在正常情况下，一个心脏全部心肌细胞的收缩和松弛是同步的，心肌张弛节律性很强，不同于骨骼肌，它不允许挛缩。 3.研究心肌时不仅要研究收缩状态下的应力-应变关系，还要研究松弛状态下心肌的应力-应变关系。4.参考答案： 人工心肺机主要包括：血泵（又称人工心）；氧合器（又称人工肺）；变温器；滤血器；储血器；管路以及监测系统等。 （1）血泵（人工心）：通过机械方法驱动血液流动以临时代替心室的搏出功能以及术中失血的回收，以维持机体的血液循环。还用于心脏停搏液的灌注。可分为指压式、囊式、滚柱式和离心式。 （2）氧合器（人工肺）：在体外循环中完成血液和外部氧和二氧化碳的交换。一般可分为转碟式、鼓泡式和膜式。 ①鼓泡式：血液被氧气（或氧与二氧合碳混合气）吹散过程中进行气体交换，血液中形成的气泡用硅类除泡剂消除，根据形态有筒式和袋式，是目前应用最广的。 ②膜式：用高分子渗透膜制成，血液和气体通过半透膜进行气体交换，血、气互相不直接接触，血液有形成分破坏少，其外形有平膜式和中空纤维式。 （3）滤血器； （4）变温水箱：用于在手术开始时降低病人基础体温，以减少组织代谢，而在手术结束时恢复体温。5.参考答案：生物医学工程学的内容十分广泛。主要内容包括：有关各种医学新技术的原理、方法和相应仪器设备，各种医学仪器的原理、设计、制造、改进和创新，各种医用生物工程、医用材料和人工器官的研究和应用，生物系统论、信息论和控制论，以及生物力学（如软组织力学、骨骼力学和生物流体力学等）、生物电磁学等基础研究内容，甚至还包括医学信息处理技术和医院管理工程等。6.参考答案：生物相容性是指植入材料与机体之间的相互适应性。可分为组织相容性和血液相容性。7.参考答案： ①“医学应该努力使其目的适应经济现实”； ②“公正的和公平的医学”； ③“供得起的和可持续的医学”；8.参考答案：1.穿透作用：X射线波长短、能量大、能穿透一般光线不能穿透的物质； 2.荧光作用：当X射线照射某些物质（如磷、钨酸钠等）时能产生荧光； 3.电离作用：具有足够能量的X射线光子能击脱物质原子轨道上的电子而使之产生电离； 4.生物效应：生物细胞在受到X射线的电离辐射后有可能会造成损伤甚至坏死。9.参考答案：传统的投影X射线成像方法有透视与摄影。10.参考答案： （1）物理性质：质地坚硬、熔沸点高、延展性好。钽的质地十分坚硬，硬度可以达到6-6.5。它的熔点高达2996℃，仅次于钨和铼，位居第三。钽富有延展性，可以拉成细丝式制薄箔。其热膨胀系数很小，韧性很强，比铜还要优异。医疗上用来制成薄片或细线，缝补破坏的组织。 （2）化学性质：耐酸性，但不耐碱。 钽还有非常出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性。无论是在冷和热的条件下，对盐酸、浓硝酸及“王水”都不反应。在175度的浓硫酸中1年，被腐蚀的厚度为0.0004毫米，将钽放入200℃的硫酸中浸泡一年，表层仅损伤0.006毫米。 在250度时，腐蚀速度有所增加，为每年被腐蚀的厚度为0.116毫米.但是钽更害怕强碱，在110度40%浓度的烧碱溶液里，钽会被迅速溶解。 （3）生物学性质： ①结构疏松、利于生长。在显微镜下该材料结构如同松质骨，其空隙大小在400-600μm之间，整体互联的孔隙率高达75%-85%a多孔担所具有的三维多孔结构更有利于成骨细胞薪附、分化和生长，促进骨长入，从而加强植入体与骨之间的链接，实现生物固定，同时它也更有利于水分和营养物质在植入体内的传输，促进骨组织再生和重建，加快愈合过程。 ②抗生理腐蚀性和可塑性。独特的表面负电性使其具有优良的抗血栓性能和生物相容性，还有很高的抗缺口裂纹能力。植入骨内能和周围的新骨形成骨性结合；植入软组织中，肌肉等组织可依附在钽条上正常生长。 （5）应用： ①退火后的纯钽很软，可加工成板、带、箔、丝等使用； ②主要用作接骨板、颅骨板、骨螺钉、种植牙根、颌面修复体、义齿及外科手术缝线和缝合针； ③钽网可用于肌肉缺损修补； ④钽丝和箔用于缝合修补受损的神经、肌腱和血管； ⑤钽还可以用于血管内支架及人工心脏、植入型电子装置；钽的同位素可用于放射治疗。 ⑥只是由于资源少、价格较高，使其推广受很大限制。11.参考答案：大体可分为激光手术治疗、激光非手术治疗和激光光敏治疗。12.参考答案：人体与自然环境、社会环境的相互作用，构成了人体系统的开放性，构成了人体-环境系统。13.参考答案： （1）、概念：用系统分析、计算数学、最优化方法构筑模型，研究人体系统的结构与功能状态，使各组成部分维持平衡、协调、有序，从而达到整体最佳功能状态的应用技术。 （2）、研究目标：保证人的身心健康，提高人体素质，使人们高水平工作和生活。14.参考答案： （1）宿主反应与材料反应： ①宿主反应的类型： A.局部组织反应：机体组织对植入手术创伤的一种急性或炎性反应，是最早的宿主反应； B.毒性反应：由于植入器件在加工和消毒过程中吸收或形成的低分子量产物在机体内渗出或因生理降解所产生的毒性物质所引发的一种反应； C.过敏反应：与全身毒性反应相同； D.致癌、致畸、致突变反应：因材料中含有致癌物质或材料在体内降解中产生的致癌物质所致； E.适应性反应：属于慢性和长期性反应； ②、材料反应的类型： A.生理腐蚀：材料在生理环境作用下的一种腐蚀。这种生理腐蚀对医用金属材料尤为重要； B.吸收材料：在体液或血液中吸收某些成分而改变其性能的过程。这种吸收过程是慢性和远期反应； C.降解与失效：降解是材料在生理环境作用下发生结构破坏与性质蜕变的一个过程；失效是指材料在生物环境的作用下而丧生其应有功能； （2）生物功能性：指生物材料具备或完成某种生物功能时应该具有的一系列性能。 根据用途主要分为： ①承受或传递负载功能：如人造骨骼、关节和牙等，占主导地位； ②控制血液或体液流动功能：如人工瓣膜、血管等； ③电、光、声传导功能。如心脏起博器、人工晶状体、耳蜗等； ③填充功能。如整容手术用填充体等； （3）生物相容性：指生物材料有效和长期在生物体内或体表行使其功能的能力。用于表征生物材料在生物体内与有机体相互作用的生物学行为。根据材料与生物体接触部位分为： ①血液相容性。材料用于心血管系统与血液接触，主要考察与血液的相互作用； ②与心血管外的组织和器官接触。主要考察与组织的相互作用，也称一般生物相容性； ③力学相容性。考察力学性能与生物体的一致性；15.参考答案： 临床上，无机生物材料主要用于肌肉-骨骼系统的修复和替换，也可用于心血管系统的修复、制作药物释放和传递的载体。复合型生物陶瓷还可用于制造人工健、韧带。 （1）能承受负载的矫形材料，用在骨科、牙科及领面上：AI2O3陶瓷、稳定ZrO2陶瓷、生物活性玻璃、生物微晶玻璃等； （2）种植齿、牙齿增高：AI2O3陶瓷、氟聚合物/金属基复合材料、生物活性玻璃、自固化磷酸盐水泥和玻璃水泥、活性涂层材料等； （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、磷酸盐陶瓷； （4）人工肌键和韧带：PLA-碳纤维复合材料； （5）人工心脏瓣膜：热解碳涂层，玻璃碳； （6）可供组织长入的涂层（心血管、矫形、牙、额面修复）：多用AI2O3陶瓷； （7）骨充填料：磷酸钙及磷酸钙盐粉末或颗粒； （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、羟基磷灰石；16.参考答案： 生物医学工程的研究对象是生物体，尤其是人体。人体是一个多层次的复杂的巨系统。因此，生物医学工程学必定具有层次结构。从目前情况来看，大体上可以分为三个层次，即整体层次、器官和组织层次以及微观层次。 ①整体层次 把人看作一个整体，或者把人和环境（自然的和人为的）看作一个整体，考虑人的生命运动规律和影响因素，进而进行能动的协调和控制。如：人-机环境系统工程研究人和工作环境之间的相互关系。 ②系统、器官、组织层次 1.发展人体器官、组织的某些功能的补偿技术或代用装置及人工生物医学材料。 2.发展医用传感器和人体参数测量技术，特别是无创诊断技术和装置。如生物传感技术和各种成像技术。 3.发展新型的医疗技术制备的系统监测装置。 系统、器官、组织层次的研究涉及现代科学技术，同时又需要生理学、材料科学、生物力学和信息科学的相应进展。 ③微观层次 主要是指细胞和生物大分子层次上的生物医学工程问题。涉及生物技术、生化（生物化学）、分子生物学等。17.参考答案： （1）优点： ①持续释放并保持有效浓度； ②释放位点特异可控； ③可保护药物活性； ④可实现多种因子的递送。 （2）缺点：体系复杂，控制较难。18.参考答案：根据所用敏感物质的不同，分为酶传感器、免疫传感器、微生物传感器、组织传感器和细胞传感器等；根据所用的信号转换器的不同，又可将生物传感器分为电化学生物传感器、半导体生物传感器、测热型生物传感器、测光型生物传感器和测声型生物传感器。为了更明确反映传感器的敏感特性和转换特性，实用中常综合使用上述两种分类法，如酶传感器中常分酶电极、酶热敏电阻、酶光极等。19.参考答案：新陈代谢，繁殖，遗传、变异与进化，应激性与活动性。20.参考答案： （1）概念：由血糖传感器、测量电路、微机控制系统、胰岛素储存器、注射器及能源组成，佩带在病人前肢上。这种人工胰运用生物控制技术，可实时检测患者血液中的血糖含量，用微处理器自动分析并控制注射器向患者输入胰岛素的量。 （2）原理：模拟正常胰腺的分泌方式输注胰岛素。分为基础率和餐前大剂量两种方式：基础率是24小时持续微量输注的胰岛素，以控制两餐之间和夜间的血糖稳定；餐前大剂量是针对进餐食物而输注的胰岛素，以控制餐后的血糖稳定。 （3）优点：胰岛素泵使用者血糖波动幅度小，趋于正常水平。21.参考答案： ①载体DNA是单个复制单元，在宿主细胞内应具有DNA独立复制能力。 ②分子量尽可能的小，以便容易从细胞中分离纯化，便于离体条件下操作。 ③含有多种限制性内切酶单一切点。在切点内可以与外源DNA进行连接、重组。 ④载体内有不影响其复制、生长的非必要区域，在此区域内可以插入、接受外源DNA，外源DNA与载体分子一起复制、扩增。 ⑤具有多种选择性标志，如营养缺陷型、抗药性、形成噬菌斑的能力、外源性蛋白的产生等，作为区分重组的转化子与非转化子的指标。22.参考答案：1.随机性 2.强噪声 3.非线性23.参考答案： （1）血泵：原理结构上大体可分膜式血泵、囊型血泵、管型血泵及螺形血泵等四种。目前制造血泵常用以下几种材料：硅橡胶、甲基硅橡胶、嵌段硅橡胶、聚氨酯、聚氯乙烯和复合材料等。 （2）驱动装置：它是供给人工心脏血泵工作的动能。形式多样，大致可分为，机械、电动、磁力、气压、液压五种形式。 （3）监控系统：监控人工心脏工作状态，使之适应实验动物循环生理的需要，是保障人工心脏置入实验动物长期存活的重要条件。监控系统基本上从血泵机能，驱动装置各项指标及血液循环生理参数变化三个方面进行监控。 （4）能源：高能电池（核能电池）、高效储电瓶（代表产品为锂电）、经皮充电（研究最热、最有希望 的技术之一）。24.参考答案：1.血液在静脉内的压力低于同一高度动脉内的压力，甚至低于大气压力； 2.管壁较薄，管截面的面积变化与动脉相比较大 3.静脉血流方向都是从外周流向心脏的； 4.除腔静脉外，静脉内有瓣膜，以防止血液倒流。25.参考答案： （1）材料问题：它的电极、导线及外壳材料不能与肌肉组织发生有害化学反应； （2）电池寿命问题：电池寿命也就是起搏器的寿命，一定要长寿命。现在使用锂电池，寿命可达8~10年。要求体积小、容量大、缓慢释放能量、密封性能好、性能可靠。 （3）体积尽可能要小：可使用大规模集成电路以缩小体积，现在其厚度可达10～16mm，重量仅40～60克； （4）控制技术：一般采用微处理器，进行按需式程序控制；26.参考答案：生物医学工程学是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学的角度，在多层次上研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象，研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统的工程原理的学科。27.参考答案：研究表明激光对组织的生物效应主要包含热效应、光化学效应、压强作用、电磁场效应和生物刺激效应，其中压强作用和电磁场效应主要由中等功率以上的激光所产生、光化学效应在低功率激光照射时特别重要，热效应存在于所有的激光照射，而生物刺激作用则只发生在弱激光照射时。28.参考答案： （1）按材料属性分类： ①医用金属材料：包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等，广泛应用于人工假体、人工关节、医疗器械等； ②医用无机材料：主要是生物陶瓷； ③医用高分子材料：根据来源分为天然的和合成的，用于人体器官、组织、关节、药物载体等； ④医用复合材料：不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点，可获得性能更优的材料。 （2）按材料的功能分类： ①硬组织相容性材料：如医用金属、聚乙烯、生物陶瓷等，主要用于生物机体的关节、牙齿及其他骨组织等； ②软组织相容性材料：主要用于人工皮肤、人工气管、人工食道、人工输尿管、软组织修补等领域，如隐形眼睛片的高分子材料，人工晶状体、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、人工心脏、血浆分离膜、血液灌流用吸附剂、细胞培养基材等； ④生物降解材料：如甲壳素、聚乳酸等，主要用于吸收型缝合线、药物载体、愈合材料、粘合剂以及组织缺损用修复材料； ⑤高分子药物：多肽、胰岛素、人工合成疫苗等，用于糖尿病、心血管、癌症以及炎症等； （3）按材料来源分类： ①自体组织：如人体听骨、血管等替代组织； ②同种异体器官及组织：如不同人体之间的器官移植； ③异种器官及组织：如动物骨、肾替换人体器官； ④天然生物材料：如动物骨胶原、甲壳素、珊瑚等； ⑤人工合成材料：如各种人工合成的新型材料； （4）按使用部位分类： ①硬组织材料：骨、牙齿用材料； ②软组织材料：软骨、脏器用材料； ③心血管材料：心血管以及导管材料； ④血液代用材料：人工红血球、血浆等； ⑤分离、过滤、透析膜材料：血液净化、肾透析以及人工肺气体透过材料等；29.参考答案：利用生物活性物质具有的选择识别待测生物化学物质的能力制成的传感器是生物传感器，它以固定化得生物体成分（如酶、抗原、抗体、激素）或生物体本身（如组织、细胞、细胞器）作为敏感元件。30.参考答案： 1950年，美国著名科学幻想小说家可西莫夫在他的小说《我是机器人》中，提出了有名的“机器人三守则”： （1）、机器人必须不危害人类，也不允许它眼看人类将受害而袖手旁观； （2）、机器人必须绝对服从于人类，除非这种服从有害于人类； （3）、机器人必须保护自身不受伤害，除非为了保护人类或者是人类命令它作出牺牲。 这三条守则，给机器人社会赋以新的伦理性，并使机器人概念通俗化，更易于为人类社会所接受。至今，它仍为机器人研究人员、设计制造厂家和用户提供了十分有意义的指导方针。31.参考答案： （1）以经过特定的表面处理的生物可降解材料网络或多孔介质为生长构架，在适当的环境条件（物理的和化学的）进行细胞培养； （2）利用空间微重力条件，避免重力沉降，进行三维培养。32.参考答案： （1）穿透效应：X线能够穿透吸收或反射可见光的物质。 （2）荧光效应：当X线被吸收时，可导致某些物质发出荧光，也就是说，发出低能量的辐射（可见光和紫外光） （3）感光效应：象光线一样，X线可以在感光胶片上产生影像，如照相胶卷或X线胶片，通过冲洗能够显影。 （4）电离效应：由于能量较高，X线能产生离子，也就是说，能使电子从原子逃逸出来形成正离子和负离子。以可控制的方式形成和收集时，这些离子用来测量和控制X线成像曝光。 X.线的这些特性应用于医学和工业X线摄影、放射治疗和研究。33.参考答案：1.信/噪比 2.对比度 3.空间分辨率 4.调制传递函数34.参考答案： （1）定义：手术机器人，是一种自动的、位置可控的、具有可编程能力的多功能机械手。在人的控制下，机械手借助计算机，施行外科手术、靶点定位、药物注入、损毁病灶等任务。 （2）构成： ①控制台：3D成像系统，影像控制脚踏，机械手操作杆； ②机械臂平台：控制机械臂； ③成像系统：将摄像头信号转化为图像信号； ⑥显示器； （3）缺点： ①系统庞大，需要占用较大的面积。除了机器手器械及其固定系统占用较大空间外，手术医师还需要在专用的控制台通过手柄和脚踏板操作，控制台含有若干台电脑、显示器和传输设备。 ②在人体内操作空间小，机器手器械之间容易发生碰撞。 ③由于是通过操纵手柄和脚踏板进行间接操作，所以触觉感知差。 ④系统支持最多3个机器手器械通道，除了视觉感像系统外只有2个操作通道，在出现炎症出血等情况时处理困难。 ⑤手术操作前建立系统的时间长，经常超过手术时间。 ⑥设备昂贵，目前平均每套设备超过100万美元，每年的维护费用达到10万美元，国内仅北京、上海、济南和深圳等地的极少数大型医院拥有这类手术系统。35.参考答案： 作用：生物组织属于浑浊介质，具有高散射和低吸收的光学特性，这种高散射特性限制光在组织的穿透深度和成像的对比度，使得很多光学成像技术只能用于浅表组织，制约了光学手段检测诊断及治疗技术的发展和应用。生物组织光透明技术的作用就是通过向生物组织中引入高渗透、高折射、生物相容的化学试剂，来改变组织的光学特性，以此来暂时降低光在组织中的散射、提高光在组织中的穿透深度，从而提高光学成像的成像深度，推动成像技术的发展和新方法的产生。 前景： 1、应用骨组织使得骨组织变得光透明，进而对骨组织下的组织成像，避免手术开骨窗照成的伤害，如应用于颅骨，用得当的成像方法获得皮层神经亚细胞结构与微血管信息； 2、解决皮肤角质层的天然阻挡作用，促进透皮给药系统的研究和应用； 3、皮肤光透明剂的发展推动光学相干断层成像技术的发展； 4、光透明剂使得光辐射能在生物组织达到一定深度之后，可以极大地推动光学显微成像、光学手段检测诊断及治疗技术的发展和应用。推进无损光学成像技术在临床上的发展。36.参考答案： （1）概念：是包含多种技术并相互交叉融合的一门科学。它综合了生物学、医学与工程学的理论和方法，研究生命体的构造、功能、状态和变化，研究新材料、新技术、新仪器设备，用于防病、治病、保护人民健康和提高医学水平。 （2）内涵：是工程科学原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，认识并解决人类心身健康的问题，并使有限的卫生资源为全社会共享。 ①、是大跨度、多学科和多种技术的深度交叉、结合。不仅要发现规律，解释现象，还解决实际问题。 而且后者更为重要。 ②、是科学研究、技术发展、产品开发和产业发展，密切结合。这里，不仅有经济效益的追求（市场导向），更重要的是，它必须服从全社会医疗保健系统整体目标的需要。 （3）特点：是工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合，从不同的层次（整体、系统、器官、组织、细胞、亚细胞结构和生物大分子等）研究人的生命运动的规律（定量）并发展相应的技术和装置，应用于医学和保健，维持和促进人类的健康。37.参考答案： （1）概念：人工耳蜗，又称电子耳蜗，或耳蜗埋植，人工电子耳。是植入式电子装置，能将声能转换成电能，通过植人鼓阶、圆窗或耳囊内的电极，直接刺激耳蜗内残余的听神经纤维，使聋人产生听觉。 （2）原理：人工耳蜗是模拟耳蜗的生理功能的电子装置，由体内和体外两部分组成。 ①体外部分：像助听器一样戴在外部。 A.微型话筒：接收外界声能并转换成电信号； B.言语处理器：根据特殊信号处理方案调制信号，处理过的信号被放大到一定幅度，送到发射线圈上； C.信号发送装置：经电磁感应方式或经射频发射方式，将信号传送到植入部分的接收线圈上。 ②体内部分 A.接收器／刺激器：将信号放大，再传送到电极上，放于颞骨上磨出之凹槽内。 B.电极：电极植入耳蜗之鼓室阶内，直接刺激残余的耳蜗神经成分。38.参考答案： X.射线由旋转阳极X射线管产生。X射线管由阴极、阳极和真空玻璃管等部分组成。阳极由一个带倾斜角的圆盘构成，四周嵌有环状钨面，圆盘后壁与转子轴相连，可以旋转。给阴极的灯丝加一个低电压，灯丝加热后就能发射电子。再给X射线管的阳极与阴极间加上高压，自由电子群就会在电场的作用下高速向阳极端靶面撞击。当高速运动的电子突然受阻时，其中的一部分能量转换成了X射线。 X.射线具有下列性质： ①穿透作用：X射线波长短、能量大、能穿透一般光线不能穿透的物质。 ②荧光作用：当X射线照射某些物质（如磷、钨酸钙等）时能产生荧光。 ③电离作用：具有足够能量的X射线光子能击脱物质原子轨道上的电子而使之产生电离。 ④生物效应：生物细胞在受到X射线的电离辐射后有可能会造成损伤甚至坏死。39.参考答案：在原核细胞中，细胞核没有膜包围，没有细胞器等特定结构，它是原核生物的基本*单位如细菌、蓝藻等。 真核细胞中有定性的核、完备的细胞器等，它是真核细胞生物的基本构成单位。40.参考答案： （1）无机基生物医用复合材料：无机基复合材料是以陶瓷、玻璃或玻璃陶瓷基体，通过不同方式引入颗粒、晶片、晶须或纤维等形状的增强体材料而获得的一类复合材料。 （2）高分子基生物医用复合材料： ①碳纤维增强生物医用高分子复合材料主要用作骨水泥、人工关节和接骨板等。 ②碳纤维增强HDPE复合材料用作承受复杂应力和摩擦作用的髋关节和膝关节。 ③碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）复合材料用作颅骨缺损修复。 ④四氟乙烯纤维与碳纤维复合制备成多孔复合材料用于牙槽骨、下颌骨、关节软骨的修复。 （3）金属基生物医用复合材料：具有较好的综合力学性能和优良的加工性能，但与机体的亲和性、生物相容性较差，在体液中存在材料腐蚀等问题。41.参考答案：现代医学仪器系统总以计算机为核心。生理信号首先从人体的特定部位通过电极或传感器提取出来。如果得到的是模拟电信号，通常需要经过放大、滤波等模拟电子技术处理，经过模数转换器转换为数字信号，传到单片机或通用计算机。如果得到的是数字信号，则可直接传送至单片机或通用计算机中。在单片机或通用计算机中，利用计算机技术和数字信号处理技术执行放大、滤波、抑制干扰和计算分析处理。然后，信息流至显示器、记录器和分配器。分配器可以通过Internet分配到其他更远的地方，显示器可以具体地显示出诊断的结果。最后，经处理后的数据流人控制器去控制病人的治疗或刺激病人，达到治疗的目的。42.参考答案：1.良好的生物相容性 2.可调控的生物降解速度 3.易于修饰 4.设计的可塑性 5.结构的可控性43.参考答案： 我们在使用X线时要遵循下列原则： （1）时间防护：指尽可能减少在X线场内的时间，尽量缩短照射时间； （2）距离防护：指X线机工作时，应尽可能使工作人员远离X线源； （3）屏蔽防护：指在X线源和人员间放置一种能吸收X线的物质，如铅玻璃、混凝土。44.参考答案：生物材料与组织工程是学校重点建设的新型交叉学科，以提高人类生活质量为目标。学科组与基础医学、临床医学等学科的研究人员和专家医生紧密合作，发挥理、工、生、医相结合的优势，开展高分子生物材料、先进药物释放系统、纳米材料、组织工程与再生医学、生物分子工程领域的基础和应用研究，培养跨学科高水平研究和开发人才。学科组特别重视在物理、化学、材料、生物、医学、工程交叉领域的原始创新性基础和应用研究，重视有产业化前景和社会价值的高技术开发。包括生物可吸收内固定材料、防术后组织粘连材料、聚电解质复合物、生物活性组织工程支架、高分子水凝胶、生物纤维，以及具有特殊功能的不可吸收高分子生物材料，包括整形弥补材料、高透氧隐型眼镜材料。45.参考答案： （1）根据生物传感器中分子识别元件（即敏感元件）可分为五类：酶传感器，生物传感器，细胞传感器，组织传感器，免疫传感器。显而易见，所应用的敏感材料依次为酶、微生物个体、细胞器、动植物组织、抗原和抗体。 （2）根据生物传感器的换能器（即信号转换器）分类：生物电极传感器，半导体生物传感器，光生物传感器，热生物传感器，压电晶体生物传感器，换能器依次为电化学电极、半导体、光电转换器、热敏电阻、压电晶体等。 （3）以被测目标与分子识别元件的相互作用方式进行分类：生物亲合型生物传感器。46.参考答案： （1）特性：生物玻璃经特别设计的化学组成可诱发生物活性的含氧化硅化合物。如将某些玻璃在适当的高温进行晶化处理，则玻璃中可析出大量微小晶体，这样的玻璃称为微晶玻璃、结晶化玻璃或玻璃陶瓷。 （2）分类：生物玻璃材料大致可分为非活性的和生物活性的两类。 ①非活性的主要包括人工骨用生物医学玻璃、人工齿冠用生物医学玻璃陶瓷、治疗用生物医学玻璃。 ②活性玻璃陶瓷组织含有磁铁矿的生物活性玻璃陶瓷，具有高的饱和磁感应，利用它在磁场中产生的热，可抑制骨瘤的重新生长。这种陶瓷在种植8周后能在表面形成富Ca-P层，并与骨紧密结合。47.参考答案：实验证明，当运动单位发生各种病理变化时，会出现异常的肌电图，故临床上可利用肌电图判断神经肌肉的功能是否正常以及神经肌肉疾病发生的部位、性质和程度等。肌电图已成为神经肌肉病变的主要诊断工具。48.参考答案： （1）概念：又称人工透析机，是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物等，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一种高技术医疗仪器 （2）组成部分：主要包括血液透析机、透析器、透析液、水处理装置。 ①血液透析机：血透机的主要功能是维持体外循环、超滤脱水、制备透析液并提供给透析器、生理监测等。 ②透析器：经过透析器滤膜进行物质交换，血液中的代谢产物通过扩散和对流的原理经过透析器滤膜进入透析液，机体所需要的物质经过透析器滤膜进入血液。 ③透析液：纠正透析患者电解质和酸碱平衡紊乱，冲走从血液中滤过出来的代谢物。 ④水处理装置（连续性血液透析系统一般没有水处理装置）：制备高纯度水供给血透机配制透析液。 （3）透析疗法：包括血液透析、血液滤过、血液灌流和腹膜透析。49.参考答案： （1）定义：将残疾人使用的、特别生产或一般有效地防止、补偿、抵销残损（Impairment，病损）、残疾（Disablity）“失能”或残障（Handicap）的任何产品、器械、设备或技术系统均称为残疾人辅助器具。一般又称为康复器械。 （2）分类： ①治疗和训练辅助器具； ②矫形器和假肢； ③生活自理及防护辅助器具； ④个人移动辅助器具； ⑤家务管理辅助器具； ⑥家庭及其他场所使用的家具及配件； ⑦通讯、信息及信号辅助器具； ⑧产品及物品管理辅助器具； ⑨环境改善辅助器具和设备、工具及机器； ⑩休闲娱乐辅助器具。50.参考答案： （1）诊断与监护仪器：能够经常检测患者的生理指标，帮助医生及时掌握病情。循环系统功能信息，如心电、血压、心率等；呼吸功能信息，如呼吸曲线、动脉血氧饱和度等；其它的生理信息，如体温、膀胱储尿量等。目前，我国市场上的家用诊断和生理信息监测的设备主要有血压（包括电子血压计）、温度、血氧饱和度、心电图等监测仪。 （2）家庭保健、治疗、康复、急救设备：家用理疗仪器是HHCE中量大面广较容易进入家庭应用的部分，用于家庭经常性的保健和康复治疗。这类设备还包括用于冠心、呼吸功能、慢性肾功能等疾病常见的需要长期护理治疗的慢性病症的家庭专用的医疗设备、简易的康复器械和轻便的急救复苏设备等。在少数病人家里，已经装备了一些类似的仪器，如红外理疗仪、氧气袋等。然而普及面不是很大。主要的原因，一方面是因为这类设备不属于公费医疗的范畴，另外与我国的经济水平及家庭保健意识有关需要患者自己负担。 （3）家庭患者病理信息的通信与传递系统：这类系统主要包括遥测监护系统，将患者的生理功能检测系统与通信传递系统一体化，用于将检测到的病人生理信息数据直接从家中送到有医生值班的医疗中心机构，以得到及时的医疗指导。这类系统属于网络系统，涉及到家庭配置、通信网络以及医疗中心工作站。51.参考答案：1.大跨度的、多学科的综合性应用学科。 2.生物医学工程学学科本身是各学科在高水平上交叉、结合的产物，是现代科学技术发展到一定时期的必然结果。 3.生物医学工程学依赖于各个相关学科，但是又有自己的独特方法学，既有基础理论的交叉也有技术方法的交叉结合，最后达到在应用对象上的融合。 4.生物医学工程学是工程技术科学领域里的一名新兵，但又不同于一般的工程学，而是以工程学为主要手段，专门研究和解决医学方法问题的一门独立的学科。 5.生物医学与工程学相结合后形成生物医学工程学，不仅用工程技术对生物医学的作用包括人体生理、病理个方面功能的研究，人体结构的研究，人体信息传递的研究、各种疾病的诊断、治疗、预防的研究等各个方面。而且反过来还促进工程学科的发展。52.参考答案： （1）意义： ①在一定程度上缓解了我国专家资源、中国人口分布极不平衡的现状。 ②缓解了偏远地区的患者转诊比例高、费用昂贵的问题。 （2）潜在效益： ①人们能够享有更好的医疗保健，特别是偏远地区； ②可降低保健费用（交通、工资、床位费、早诊断早治疗）； ③当地的社区医院可以有较高的收入； ④病人在家中接收远程医疗可减轻许多医院就医时的思想压力 ⑤容易建立跨越国界的护理和医疗标准； ⑥医生在会诊中业务水平得以提高； ⑦能提高急救诊治水平等。53.参考答案： （1）应用于战争前线伤病员的诊治； （2）应用于诸如地震等自然灾害时的医疗咨询； （3）继续医学教育； （4）实时远程医疗咨询及医疗交流； （5）交互式外科手术； （6）急救远程医疗； （7）区域远程家庭保健； （8）远程医疗会诊； （9）远程医疗国际会议。54.参考答案： ①应力松弛：当材料发生应变时，若保持应变一定，则相应的应力将随时间的增加而下降。 ②蠕变：若令应力保持一定，物体的应变随时间的增加而增大。 ③滞后：对物体做周期性的加载和卸载，则加载时的应力应变曲线同卸载时的应力应变曲线不重合。55.参考答案： （1）最大程度地利用现有技术，以提高疾病的诊断和手术治疗的质量。 （2）拓宽手术治疗的范围，使原来无法进行的手术在新设备新的支持下能够进行。 （3）拓宽微创手术治疗范围，缩短病人术后恢复时间。 （4）降低手术中的作用的放射性设备或药品对医患的伤害。 （5）缩短手术时间，降低医疗成本。 （6）提高手术的可视化程度，使手术安全性得到提高。56.参考答案： （1）建立一个支持骨关节外科手术导航技术开发的平台； （2）建立手术导航模拟实验室； （3）开发一个骨关节外科手术导航系统：如基于开放型手术的人工膝关节置换手术导航系统TBNavis——TKRSS； （4）在导航辅助下确定股骨头中心，建立力线； （5）点取解剖标志点； （6）实施手术导航；57.参考答案：生物体得主要构成成分是有机化合物，主要是糖类、脂类、蛋白质和核酸即四大类生命物质，另外也包括许多种简单的有机物。58.参考答案：由探头对着血管发射频率为f0的超声波，血管内运动的红血球产生的后向散射信号就会出现多普勒频偏。多普勒频偏fD取决于入射超声的频率、超声波在人体中的传播速度c、血流运动的速度v以及声束与流速之间的夹角θ。如果已知f0、c、θ，那么就可根据fD得到v。当血流运动的方向朝向探头时（定义为正向流），多普勒频偏为正；当血流运动的方向背离探头时（定义为反向流），多普勒频偏为负。因此，利用超声多普勒方法可以测量血流的速度大小及方向，进而可以获得血流的其它信息。59.参考答案： （1）氧化铝： ①优点：生物相容性良好，在人体内稳定性高，机械强度较大。 ②缺点： A.与骨不发生化学结合，长时间后与骨的固定会发生松弛； B.机械强度不高； C.杨氏模量过高（380GPa）； D.摩擦系数、磨耗速度较大。 ③措施：若采用多孔氧化铝，把氧化铝陶瓷制成多孔质形态，使骨组织长入其孔隙而使植入体固定，保证植入物与骨头的良好结合。但这样做也有缺点：采用多孔氧化铝会降低陶瓷的机械强度，多孔氧化铝陶瓷的强度随空隙率的增加而急剧降低。只能用于不负重或负重轻的部位。如果将金属与氧化铝复合在金属表面形成多孔性氧化铝薄层，这个问题就解决了。比如：氧化铝生物陶瓷，采用高纯氧化铝生物陶瓷制备关节头，无钒钛合金制备关节柄，并在柄部涂覆生物活性陶瓷涂层，有效地解决了人工关节易磨损、生物相容性不佳、松动、下沉等问题，提高了其使用寿命。 （2）羟基磷灰石：分子式为Ca10（PO4）6（OH）2，简称HA。 ①特性：HA植入骨组织后，通过外延生长和骨产生牢固的化学健结合，即骨性结合。具有非常好的生物活性、生物降解性，并能被人体吸收，它的单位晶胞与人体骨组织相同，但其性脆、强度不高，不能直接用于承受载荷大的种植体。 ②应用：修复骨组织；置换听小骨；覆盖钛合金假牙。比如：采用羟基磷灰石和聚-DL-乳酸制备成可吸收内固定材料，抗弯强度≥120MPa，植入体内无需二次手术取出，对组织无刺激，能被人体完全吸收，最终代谢为二氧化碳、水、钙和磷矿物质排出体外，部分钙和磷参与成骨，无任何毒副作用。适用于人体松质骨骨折、截骨术和关节融合术的骨块（段）固定。 （3）羟基磷灰石陶瓷：羟基磷灰石具有非常好的生物活性，可与聚合物复合用于人造骨，当人骨组织长入羟基磷灰石孔洞中时，可起到加强作用，效果更好。羟基磷灰石作为金属种植体表面涂层，能大大提高人体骨长入孔洞的速度。60.参考答案：人体属于生命运动，不同于物理运动和社会运动，其组织、结构和功能是自然的建立产生，有序的生长演化，而且具有高度的自组织、自调节和自控制机能，所以人体系统工程既关心状态，更关心过程。61.参考答案： （1）目标：将医学图像处理与三维重建、逆向工程、快速成型、CAD/CAM/CAE现代制造技术集成，针对临床需要构建专业的数字制造系统，快速制造临床手术需求的个性化内植物或手术器械，满足现代医学向个性化发展的需求。 （2）目标： ①面向临床的CAD/CAM/CAE单元技术； ②医学快速成型技术； ③逆向工程技术； ④基于网络的交互式手术方案与内植物设计、远程制造等；62.参考答案： （1）概念：金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。 （2）特性：它是一类生物惰性材料，除具有较高的机械强度和抗疲劳性能，具有良好的生物力学性能及相关的物理性质外，还必须具有优良的抗生理腐蚀性、生物相容性、无毒性和简易可行及确切的手术操作技术。 （2）分类：不锈钢、钴基合金、钛及其合金、形状记忆合金和贵金属，此外还有纯金属钽、铌、铬等。63.参考答案： （1）概念：利用特殊人工装置将回心静脉血引出体外，进行气体交换、调节温度和过滤后，输回体内动脉的生命支持技术。由于这种特殊人工装置取代了人体心肺功能，又称为心肺转流，这种人工装置称为人工心肺机（artificialheart-lungmachine），即体外循环（Extracorporealcirculation）。 （2）原理：将人体的静脉血通过管道引入氧合器进行O2和CO2气体的交换，代替人体肺脏进行血液氧合，氧合后的血液再通过血泵注入人体主动脉供应全身组织，完成身体的供氧代谢。反复地在体外的血液循环，代替了人体心脏和肺脏的功能，这样就可以将心脏和肺的血液循环从体内隔开，使得切开心脏或近心段大血管时无血液涌出，因而得到非常清晰的手术野。 （3）设计要求： ①能高效地进行气体交换； ②能简便而精确地调节循环流量； ③对血液的破坏极小； ④预充血量少； ⑤无血栓形成； ⑥容易拆卸、消毒，操作简便等。64.参考答案： 甲壳素主要用于：吸收型手术缝合线、伤口包扎材料、人造皮肤材料。 （1）治疗外伤、创伤：甲壳素、壳聚糖等产品生物相容性好，且具有止血、止痛、抑菌、促进肉芽组织和上皮组织的形成等作用，是外伤、创伤治疗的理想产品。 （2）治疗烧伤、烫伤：壳聚糖的线型分子链结构使其具有优良的成纤性，其纤维可作为可吸收医用手术缝合线、人造皮肤、止血材料、手术包扎材料等。壳聚糖与胶原、明胶、抗菌药物等复合，改善物理性能和功能特性，可应用于烧伤、烫伤病人的治疗。 （3）治疗溃疡； （4）治疗褥疮；65.参考答案： （1）分类：胶原蛋白、纤维蛋白；甲壳素、壳聚糖、淀粉、纤维素海藻酸钠衍生物； （2）应用：可吸收缝线；药物控释载体；人工皮肤；66.参考答案：血流，特别是形成紊流以后，对血管壁将施加较高的剪应力和交变的正压力。这有可能引起血管壁的增长或萎缩。剪应力较大时还会引起血管壁的损伤。67.参考答案： 组织工程基本原理和方法： 是将体外培养扩增的正常组织细胞吸附于一种具有优良细胞相容性并可被机体降解吸收的生物材料上形成复合物，然后将细胞——生物材料复合物植入人体组织、器官的病损部位，在作为细胞生长支架的生物材料逐渐被机体降解吸收的同时，细胞不断增殖、分化，形成新的并且其形态、功能方面与相应组织、器官一致的组织，从而达到修复创伤和重建功能的目的。 组织工程主要包括两方面内容： （1）构建具有良好组织相容性的生物学支架，以提供移植细胞定向生长和器官修复的微环境。 （2）将细胞在体外扩增并使其在新生组织中进行定向分化与生长。 例如快速原型（RP）技术：与传统工艺相比，快速原型技术可以在较短的时间内完成，过程中无需人工参与，患者也可以在几个小时后看到相应的修复体的形态，节省了时间，提高了效率。另外，工程师利用CAD软件可以很快设计一个产品，而RP设备的快速性允许设计师在很短时间内多次验证并修改其设计，这样就在设计过程中节约了时间和金钱从而实现高通量的“面向市场设计”。再者，运用RP技术，设计师可以根据特定病人的CT或MRI数据而非标准的解剖学几何数据来设计并制作种植体，减少出错空间的同时，为患者提供了适合他本身解剖结构的更好的手术，也为外科医生缩短手术时间给予了有力的保证。 总的来说RP技术提高了诊断和手术水平，提高了效率，节省了金钱和时间。 组织工程中运用数字化技术的优势包括：快速、高效、高通量、更精密、低成本、可以为不同患者定制专属治疗等。68.参考答案： （1）人体系统：人体是一个包括在宇宙这个超级系统中的、开放的、复杂的巨系统。 （2）组成： ①开放：指人体每日每时通过呼吸、饮食、排泄等与外界环境进行着物质和能量的交换，通过视听、语言、动作进行着信息的交流。 ②复杂性：表现在各组成部分具有多层次、高级功能、复杂结构且密切相关等特性。 ③巨系统：“巨”是指构成人体系统的器官、组织、细胞及大分子在数量上是巨大的。69.参考答案： 美国国立卫生研究院（NIH）对生物医学工程的定义： 生物医学工程学是结合物理学、化学、数学和计算机科学与工程学原理，从事生物学、医学、行为学和卫生学的研究；提出基本概念，产生从分子水平到器官水平的知识，开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法，用于疾病预防、诊断和治疗，病人康复，改善卫生状况等目的。 人们习惯理解为：生物医学工程学是综合运用工程技术的相应理论和方法，深入研究人体结构和功能，解决医学中出现有关问题的一门新兴边缘学科。70.参考答案： （1）概念：又称人工肝支持系统（ArtificialLiversupportsystem，ALSS）。就是借助人工干预使肝脏功能得以暂时替代，从而为患者自身细胞再生及功能恢复创造较好的内环境及宝贵的时间。 （2）分类：人工肝可分为非生物型人工肝、生物型人工肝、混合型人工肝三类。71.参考答案： 光学成像具有分辨率高、灵敏度高、价格低等优点，特别是近红外线（near infrared，NIR）荧光成像分辨率1~2mm，可以穿透厚8 cm的组织，荧光成像信号强，可直接发出明亮的信号。此外，光学对比剂发展迅速，特别是随着纳米技术的深入，基于纳米颗粒、纳米壳和量子点研发出各种生物特异的分子探针。这些都使得光学分子影像学在生物学、医学和药学领域中有广泛的应用。 活体小动物体内光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶（luciferase）基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP、Cyt及dyes等）进行标记。利用灵敏的光学检测仪器，可以直接检测活体生物体内的细胞活动和基因行为。  分子影像技术主要有磁共振成像（magneticresonance imaging，MRI）、核医学成像和光学成像三种成像方法。近年来，光学分子影像学被用来研究在体情况下胚胎发育过程中的细胞和分子变化，通过揭示这些变化，可以直观地看到胚胎在经历细胞迁移和细胞分化过程中的细胞分子层面的变化。一些自发荧光蛋白已经被用作报告基因来跟踪发育过程中的表达类型。一个荧光蛋白家族可以被激发发射出各种不同波长的光从而可以实现多标记。另外荧光染料和量子点等也被用来在这些研究中提供对比。转基因检测可利用分子成像技术开发合适的新探针，对转基因动物体内的转基因表达或内源性基因的活性和功能进行检测，可以对启动子或增强子的组织特异性及可诱导性进行评价。72.参考答案： 心室的舒张和收缩类似于活塞式的发动机。在一个心搏周期内，心动过程经历了4个时期： ①心室充盈期：心脏舒张，心肌松弛。心室内压力变化不大，心室容积变大。 ②等容收缩期：心肌收缩，心室内压力迅速提高。等容收缩期末端打开主动脉瓣。 ③射血期：受到高压的血液经主动脉瓣流入主动脉，心室容积逐渐变小。射血期末端关闭主动脉瓣。 ④等容舒张期：心肌松弛，心室内压力下降。等容舒张期末端打开二尖瓣。73.参考答案： （1）符合生物安全性要求 （2）合适的可生物降解吸收性 （3）合适的孔尺寸、高孔隙率和相连的孔形态 （4）特定的三维外形 （5）高表面积和合适的表面理化性质 （6）与植入部位组织力学性能相匹配的结构强度74.参考答案： （1）原理：起搏器在需要的时候通过起搏电极导线向心脏发出微小的电脉冲，刺激心脏跳动，帮助改善心动过缓的症状，以满足身体对氧的需求。 （2）分类： ①根据应用时间分类： A.临时性起搏：一般起搏时间为4周，应用于临时体外起搏； B.永久性体内起搏：将起搏器埋植于体内，可连续工作8至12年。 ②按放置的位置分类： A.体内起搏器：起搏器置入人体皮下。它体积小，携带方便，安全，用于永久性起搏，但在电池耗尽时需手术切开囊袋更换整个起搏器。 B.体外起搏器：起搏器置于体外。它体积较大，但能随时更换电池及调整起搏频率，另外若出现快速心律失常，尚可进行超速抑制，但携带不方便，再者导线入口处易感染，现多用于临时起搏。75.参考答案：1.生物电流是引起生物磁场的源泉。 2.由生物磁性材料产生的感应场。 3.生物体本身含有的磁性物质产生的磁场。第2卷参考答案一.参考题库1.参考答案： （1）分类：药用高分子按其应用目的不同分为药用辅助材料和高分子药物两类。 （2）药用高分子应具备的基本性能： ①高分子药物本身以及它们的分解产物都应是无毒的，不会引起炎症和组织变异反应，无致癌性； ②进入血液系统的药物，不会引起血栓； ③具有水溶性或亲水性，能在生物体内水解下有药理活性的基团。 ④能有效地到达病灶处，并在病灶处积累，保持一定浓度。 ⑤对于口服的药剂，聚合物主链应不会水解，以便高分子残骸能通过排泄系统被排出体外。如果是导入循环系统的药物，为避免其在体内积累，聚合物主链必须是易分解的，才能排出人体或被人体所吸收。2.参考答案：动物的肌肉有3类：骨骼肌、心肌和平滑肌。3.参考答案：X-CT图像重建问题实际上就是如何从投影数据中解算出成像平面上各像素点的衰减系数。4.参考答案：整个系统在计算机的控制下协调工作。由X射线管产生的X射线先通过影像增强管得以增强，其输出的图像由摄像管采集后送入对数放大器。之后，经过模拟/数字转换器，将模拟信号转换为数字信号，并送入图像存储器。所采集的数字图像经过各种处理后可以再经过数字/模拟转换器送到监视器上显示，也可以用各种存储媒体将它们保存起来。5.参考答案：肌肉里约有20%是蛋白质，其余80%是水。人的全身有600多块肌肉，总总量约占体重的40%。6.参考答案：1.多维图像 2.功能成像 3.多模式图像的融合 4.图像归档与通信系统 5.分子影响学7.参考答案： （1）概念：主要研究模拟人体器官的结构和功能，用人工材料和电子技术制成部分或全部替代人体自然器官功能的机械装置和电子装置。 （2）分类： ①按原理分类： A.机械式装置（如人工心脏瓣膜、人工气管、人工晶体等）； B.电子式装置（如人工耳蜗、人工胰、人工肾、心脏起搏器等）； ②按使用方式分类： A.植入式：如人工关节、人工心脏瓣膜、心脏起搏器； B.体外式：如人工肾、人工肺、人工胰。这些体外式人工器官实际上都是由电子控制的精密机械装置。 （3）特点： 人工器官是多种学科研究的结晶，该学科是生物材料、生物力学、组织工程学、电子学（包括计算机）特别是微电子学以及临床医学相结合的多学科的交叉学科。8.参考答案： （1）概述：胶原是人体组织中最基本的蛋白质类物质，至今已经鉴别出13种胶原，其中I～III、V和XI型胶原为成纤维胶原。I型胶原在动物体内含量最多，已被广泛应用于生物医用材料和生化试剂。 （2）特点： ①优点：胶原材料具有生物力学性能好，免疫原性低等优点，被制造成为各种生物医学材料，在医疗器械产品制造领域有着不可替代的优势和相当广泛的应用。 ②缺点：要通过对实际生产过程的严格控制才能达到动物源性胶原的人用标准。 （3）应用：用于制造心脏瓣膜、支架、血管修复材料、止血海绵、创伤辅料、明胶、化妆品、人工皮肤、手术缝合线、组织工程基质等。 （4）理想的皮肤修复材料应该具备的特点： ①无毒、无刺激、不会引起免疫反应； ②具有相容性以及类似天然皮肤的透湿性、柔软性和润湿性； ③能与创面组织紧贴，起到防止创面的水分、体液损失和吸收创面渗出液的作用； ④易于在皮肤愈合后自动脱落、易于消毒的材料。9.参考答案：1.DNA测序技术 2.DNA文库的构建 3.体外DNA扩增技术 4.功能蛋白质基因的分离技术 5.基因工程载体及其构建 6.重组DNA导入受体细胞技术 7.重组子的筛选技术10.参考答案： 生物材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料，即用于取代、修复活组织的天然或人造材料，其作用药物不可替代。生物材料能执行、增进或替换因疾病、损伤等失去的某种功能，而不能恢复缺陷部位。 生物医用材料最基本的要求是它必须与生物系统直接结合，生物医用材料都必须具备生物学性能，即生物相容性，尽量将受体对植入器械的异物反应降到最低，这是生物医用材料区别于其它功能材料的最重要的特征，并且要求这种材料不会因与生物系统直接结合而降低其效能与使用寿命。 再生医学是利用人类的自然治愈能力，使受到巨大创伤的机体组织或器官获得自己再生能力为目的的医学，主要包括干细胞与克隆技术、组织工程、组织器官代用品、异种器官移植。新的生物材料具有生物活性和降解两种性能，在植入体内后可促进机体的再生能力，从而达到治疗效果。干细胞具有很强的分化能力，再生性强；同时由于处于低分化状态，它还具有分化成多种细胞、组织和器官的能力。再生医学，利用机体细胞重新制作损伤的组织、器官，使其恢复自然状态。即通过干细胞移植，将胚胎干细胞或多能干细胞移植于体内损伤部位从而达到组织器官重建和再生的目的。新一代的生物材料将生物活性材料与可降解材料这两个独立的概念结合起来，在可降解材料上进行分子修饰，引起细胞整合素的相互作用，诱导细胞的增殖、分化，以及细胞外基质的合成与组装，从而启动机体的再生系统，属于再生医学的范畴。 组织工程是应用生命科学与工程的原理和方法构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态结构和功能的重建并达到永久性替代。组织工程的基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞吸附于一种具有优良细胞相容性并可以被机体降解吸收的生物材料上面形成复合物，然后将细胞（生物材料复合物植入人体组织、器官的病损部位，在作为细胞生长支架的生物材料逐渐被机体降解吸收的同时细胞不断增殖、分化，形成新的并且其形态、功能方面与相应组织、器官一致的组织，从而达到修复创伤和重建功能的目的。11.参考答案： （1）生物传感器由选择性好的主体材料构成的分子一识别元件，因此，一般不需要进行样品的预处理，它利用优异的选择性把样品中被测组分的分离和检测统一为一体。测定时一般不需要另加试剂。 （2）体积小，可实现连续在位监测。 （3）响应快、样品用量少，且由于敏感材料是固化的，可以反复多次使用。 （4）传感器连同测定仪的成本远低于大型的分析仪器，因而便于推广普及。12.参考答案： （1）特性：含有较高的铬和钼，又称钴铬钼合金，具有极为优异的耐腐蚀性（比不锈钢高40倍）和耐磨性，综合力学性能和生物相容性良好。钴基合金的耐磨性是所有医用金属材料中最好的，与不锈钢相比，更适于制造体内承载苛刻的长期植入件. （2）应用：临床上主要用于：人工关节（特别是人体中受载荷最大的髋关节）；人工骨及骨科内处固定器件的制造；齿科修复中的义齿，各种铸造冠、嵌体及固定桥的制造；心血管外科及整形科等。由于其价格较高，加工困难，应用尚不普及。如人造髋关节的头杆部分。13.参考答案： 神经成像（Neuroimaging）泛指能够直接或间接对神经系统（主要是脑）的功能，结构，和药理学特性进行成像的技术。根据成像的模式，神经成像可以分为结构成像，用来展现脑的结构，从而辅助对一些脑疾病（例如脑肿瘤或脑外伤）的诊断。功能成像，用来展现脑在进行某种任务（包括感觉，运动，认知等功能）时的代谢活动。功能成像主要用于神经科学和心理学研究，不过近来正逐步成为医学神经科诊断的新途径。 计算机断面成像：计算机断面成像（CT）的基本原理是利用不同方向上的X射线。计算机用来对这些来自不同方向的数据进行整合，来重建断面内的图像。这类图像内的数值反应的是物质对X射线的通透率。CT技术主要用来对脑进行快速成像，来观察外伤引起的组织水肿和脑室扩张。 扩散光学成像：扩散光学成像（Diffusion Optical Imaging， DOI）是一种利用近红外光的神经成像方法。这种方法主要基于血红蛋白对近红外光的吸收。该方法可通过测量吸收光谱来计算血液中的氧含量。该技术可以用来测量脑组织对外部刺激或在执行某种功能时的代谢变化，称为事件相关光学信号（Event-related Optical Signal，EROS）。EROS的长处在于它较高的空间（毫米量级）和时间（毫秒量级）分辨率，缺点在于它无法观测深部脑组织的活动。 核磁共振成像：核磁共振成像（MRI）的基本原理是对原子核自旋的射频激发以及对随后弛豫过程中的射频信号的采集和处理。MRI设备有一个大磁体产生的较大静磁场，使得样本原子核（主要是[[氢]原子核）磁矩排列一致。设备的射频线圈在Larmor频率激发这些原子核，使它们偏离这个方向，并随后发生弛豫现象。接受线圈可以拾取弛豫过程中产生的电磁信号。设备的梯度磁场用来产生随空间变化的磁场强度，从而实现空间编码。通过二维傅立叶变换等方法，计算机可重建样本的图像。MRI图像中的数值的含义（即对比度）由于MRI激发和采集模式的不同而不同。常用的对比度有T1对比度，T2对比度，T2*对比度等。不同对比度的图像有不同的生理学或解剖学含义。 M.RI可以产生脑的高清晰度结构或功能图像。MRI结构图像可用于神经科对于脑肿瘤，脑血管疾病（例如中风）等的诊断。功能核磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）的基本原理是氧化血红蛋白和去氧血红蛋白在磁性质上的差别以及伴随脑神经活动的脑血流变化。fMRI可以用来展现各种感觉，运动，和认知活动过程中的激活脑区。目前fMRI的空间分辨率多在2-3毫米左右。 脑磁图：脑磁图（Magnetoencephalography，MEG）的基本原理是脑的神经活动时产生的电信号所产生的磁信号。超导量子干涉设备（SQUID）可以用来测量这种微弱的磁信号。与fMRI不同，MEG直接测量神经活动。fMRI测量的是伴随神经活动的代谢变化。而且磁信号基本不受周边组织的影响。 正电子发射成像：正电子发射成像（Position Emission Tomography，PET）使用人工引入的放射性代谢物质。这种放射性代谢物质被注射入血管。PET设备检测改物质在脑内衰变时产生的正电子，来产生脑功能图像。常用的放射性标注物质包括含氧-15的水和含氟-18的氯代脱氧葡萄糖。 单光子发射计算机断面成像：单光子发射计算机断面成像（Single photon emission computer tomography， SPECT）的基本原理与PET相似，但是改技术检测的是放射性物质衰变时产生的伽玛射线。与MRI相比，PET和SPECT的共同缺点是较低的空间分辨率，以及对放射性物质的使用。他们的主要优点在于使用不同放射性标注物质的灵活性。14.参考答案：在医学上，红血球的浓度常用血球比积H来表示，它是血液中红血球体积与血样总体积之比。15.参考答案：毫米波是指自由空间波长在1~10mm的电磁波，相应的频率范围是30~300GHz，处于微波波段的高频段。 特色和优点： 1.具有非侵入性，对机体无损伤，易于配合药物或其他疗法进行治疗。 2.治疗剂量小，基本无变态反应，无副作用和远期后遗症。 3.毫米波能提高机体的总紧张度，从而使患者有舒服的感觉；有抗应激因子的作用，能提高机体的免疫力；还可以镇定止疼。毫米波对多种疾病有综合治疗的作用，而且治疗过程中病人无痛苦，因此易于被患者接受。 4.能改善人体的耐毒状态，提高血液的质量，而且有明显的升白作用。16.参考答案： （1）图像中没有原来的骨与软组织影，使血管显示清楚。（祛除伪影） （2）减少了造影剂浓度与用量，减少了造影剂的并发症。（减少剂量和并发症） （3）运用图像处理技术进行造影后处理，提高了图像质量与增强了更多信息。（提高质量） （4）由于实时显示，使结果很快显示，有利于立即做介入性处理。（节约时间）17.参考答案：1.利用脉冲电场使药物分子进入细胞内，使肿瘤组织摄取的药物量增加数倍。 2.利用直流电流引起的化学变化杀死肿瘤细胞。18.参考答案： （1）从生物体出发，通过观察、研究它的某种结构和功能，排除一些无关因素并加以简化，提出一个生物模型。 （2）将有关生物模型的实验资料翻译成数学语言，用数学公式来表示，变成具有普遍意义的数学模型。 （3）根据数学模型或直接根据生物模型，用各种手段（电子线路、机械结构、化学结构等）制作出可以在工程技术上进行实验的实物模型，再经过反复验证，发展成技术模型，最终制作成技术装置。 整个过程就实现对生物系统的工程模拟。19.参考答案： （1）提高系统互连性：如采用ACR-NEMA/DICOM标准； （2）提高整个系统的智能化和协同处理能力：通用信息处理模型研究； （3）医学信息库：包括医学图像数据库管理和服务器结构、高性能图像分析工作站、基于内容的医学图像检索、分布式计算及图像和记录的真实性验证等； （4）提高系统负载：采用高速网络、大容量存储设备、多级存储算法、数据压缩算法及快速计算； （5）简化系统维护：使用图形化计算机辅助软件工程工具，包括处理模型和系统设计； （6）提高系统可靠性：研究中心系统监视和恢复软件； （7）提高临床可操作性：临床质量控制。20.参考答案：人体