四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)綱要

1、生物醫(yī)學(xué)工程基礎(chǔ)復(fù)習(xí)綱要一、儀器部分歷年考題：7、描述有創(chuàng)測量和無創(chuàng)測量的定義，并說明其特點(diǎn)。（15分）六、描述有創(chuàng)測量方法的分類和定義，并舉出實(shí)際的例子。（30分）七、請描述生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng)的基本組成，并舉一具體儀器加以說明。（20分）7、是列舉出3個(gè)生物醫(yī)學(xué)測量的特點(diǎn)，并對其中一個(gè)舉實(shí)例加以說明。（15分）8、描述無創(chuàng)測量的定義，說明其特點(diǎn)。舉一無創(chuàng)測量實(shí)例說明。（15分）1 生物醫(yī)學(xué)測量的范圍l 對象：具有生命的生物體，其基本的對象是人體（的生命現(xiàn)象）。l 范圍：分子水平、細(xì)胞水平、器官水平、系統(tǒng)水平各層次的信息按性質(zhì)分類：生物電及生物磁測量、非電磁生理參數(shù)測量、生物化學(xué)量測量2 生物醫(yī)

2、學(xué)測量的基本特點(diǎn)l 基本屬于弱信號測量（A.需從大量干擾和無用信息中提取有用信息）l 生物體內(nèi)的噪聲對測量有重要影響（A）噪聲：無關(guān)信號（肌電信號之于心電信號）l 信息測量中容易因如外界環(huán)境的干擾（A）1. 電場干擾（造成生物電信號提取過程的主要干擾：近場50Hz的干擾源）（人體表面形成容性耦合）2. 磁場干擾（導(dǎo)聯(lián)線形成容性耦合）3. 高頻電磁場干擾（空中的電磁波、高頻電刀）4. 外界刺激對測量的干擾（聲、光刺激影響自發(fā)腦電位；較強(qiáng)的音響和冷熱刺激引發(fā)應(yīng)激反應(yīng)；觸碰和其他物理刺激引起肌肉收縮；心理性誘導(dǎo)和干擾）（生理和心理因素的影響）5. （環(huán)境的限制：CT光電倍增管的穩(wěn)定性問題、光電磁屏蔽

3、）l 生物醫(yī)學(xué)信息的多變性（空間多變性、時(shí)間多變性）l 生物醫(yī)學(xué)測量的安全要求1. 電安全性：電擊（宏電擊：經(jīng)皮膚、高壓大電流的傷害；微電擊：不經(jīng)皮膚、微弱電流、直接流過體內(nèi)臟器；微電擊允許極限：10A）2. 機(jī)械安全性3. 化學(xué)安全性（便于消毒或采用一次性；植入體內(nèi)還要考慮生物相容性等）l 被測對象具有閉環(huán)特性l 生物系統(tǒng)的多變量特性l 新方法建立和評估困難（測試模型的片面性，缺乏正確、有效的評估措施）l 對生物醫(yī)學(xué)先驗(yàn)知識的應(yīng)用l 適應(yīng)性問題（研究方法與技術(shù)的適用性）3 生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng) Ø 信息獲?。河脕硪龑?dǎo)與感知被測對象的某些生理和生化量，并使之變?yōu)楸阌跍y量與加工的電信號，通

4、常通過測量電極及傳感器來完成。Ø 信息加工：對獲取的電信號進(jìn)行放大、處理及變換，以適于對測量結(jié)果的分析與識別。Ø 顯示和記錄：4 生物醫(yī)學(xué)測量系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)（“有效性、安全性和適用性”三方面要重視 ） 精確度、準(zhǔn)確度、靈敏度、非線性系數(shù)、滯環(huán)誤差、穩(wěn)定性、分辨力、頻率特性、輸入阻抗、輸出阻抗等等 5 生物醫(yī)學(xué)測量方法的分類1. 按測量對象分：在體測量、離體測量l 離體測量(in vitro)：對離體的血、尿、活體組織或病理標(biāo)本之類的生物樣品進(jìn)行的測量方法與技術(shù)、稱為離體測量。1. 要求：保持生物標(biāo)本的活性、使離體樣本處在接近體內(nèi)環(huán)境的條件 下測量、盡量微量化（為減少損傷）、

5、響應(yīng)快、成本低2. 特點(diǎn)：測量精度和準(zhǔn)確性高、易于控制、穩(wěn)定、不適合連續(xù)測量和觀察l 在體測量(in vivo)：在生物活體的原位對組織結(jié)構(gòu)和功能狀態(tài)進(jìn)行的測量 1. 要求：避免測量系統(tǒng)與生物體相耦合時(shí)對被測生理狀態(tài)的擾動，以防被測信號失真；注意防止和抑制體內(nèi)噪聲和外界環(huán)境干擾對測量的影響，以確保測量的穩(wěn)定性和可靠性；特別注意測量的安全性，以防止對生物體造成不應(yīng)有的損傷。2. 特點(diǎn)：保持生物體自然生理狀態(tài)、實(shí)時(shí)反映被測參數(shù)2. 按測量條件分：無創(chuàng)測量、有創(chuàng)測量、微創(chuàng)測量l 無創(chuàng)測量：又稱為非侵入式測量，測量系統(tǒng)的探測部分不侵入生物體組織，不造成機(jī)體的創(chuàng)傷。1. 不侵入人體、安全性好適用于長時(shí)間

6、連續(xù)測量和多次重復(fù)性測量2. 多為間接測量信號幅度被衰減，信號形態(tài)發(fā)生畸變，穩(wěn)定性較低，需要深入研究和評價(jià)例：高頻、低頻、多型非常規(guī)心電信息的檢測胎兒心電圖胎兒心電圖是經(jīng)孕母腹壁或胎兒體表所記錄的胎兒心臟動作電位及其在心臟內(nèi)傳導(dǎo)過程的圖形。整個(gè)孕期胎兒生長在孕母子宮腔內(nèi)封閉的羊膜囊里，此期一般只能將電極置于母體腹壁表面，間接地記錄到胎兒的心電圖，故稱間接胎兒心電圖(indirect fetal electrocardiogram)；而臨產(chǎn)胎膜破裂后，宮頸口擴(kuò)張到一定程度，電極方可直接地置于胎兒自身體表記錄其心臟電活動，稱直接胎兒心電圖(direct fetal electrocardiogra

7、m)。直接胎兒心電圖不受孕母心電干擾，信噪比值較高，P-QRS-T波均可清晰顯示，能反映胎兒缺氧和酸中毒，為臨床上產(chǎn)時(shí)胎兒監(jiān)護(hù)的可靠方法，也是胎兒心電活動實(shí)驗(yàn)研究的重要手段。間接胎兒心電圖則為無創(chuàng)性操作，方法簡便，容易掌握，對母兒均不構(gòu)成任何威脅，孕期中可多次測定隨訪，故在國內(nèi)已有較多應(yīng)用。l 有創(chuàng)測量：又稱為侵入式測量，由于測量系統(tǒng)的探測部分侵入生物體組織，會造成機(jī)體不同程度的創(chuàng)傷1. 特點(diǎn)：由于探測部分侵入機(jī)體，對機(jī)體會造成一定程度的創(chuàng)傷，給患者帶來一定的痛苦，但其信息失真小、原理明確、方法可靠、測量數(shù)據(jù)精確，因此也可用于手術(shù)過程及術(shù)后的監(jiān)測，以及作為無創(chuàng)測量方法的對照評估；操作復(fù)雜，對安

8、全性要求較高 2. 分類：通過手術(shù)的測量方法、導(dǎo)管測量方法、植入式測量方法（微創(chuàng)）3. 植入式測量：測量裝置埋入人體內(nèi)部。測量時(shí)人體可在無拘束的自然狀態(tài)，測量結(jié)果準(zhǔn)確，可進(jìn)行實(shí)時(shí)、動態(tài)、長期監(jiān)測，是生物醫(yī)學(xué)測量發(fā)展的方向之一 ；對電學(xué)性能和生物相容性要求嚴(yán)格4. 實(shí)例：電磁流量計(jì)；位移、壓力的測量；液耦式導(dǎo)管心臟測壓；導(dǎo)管心腔內(nèi)心電圖和房室束電圖的測量；創(chuàng)傷性動脈血壓監(jiān)測l 微創(chuàng)測量：植入式測量、內(nèi)鏡檢查（基本不損傷皮膚，不侵入機(jī)體的組織，只會引起輕微的組織擦傷和不適）等。3. 按測量結(jié)果表達(dá)形式分：一維信息測量、多維信息測量二、圖像部分歷年考題8、磁共振成像（MRI）中存在哪三種磁場，它們的

9、作用分別是什么？（6分）9、試從圖像空間分辨率、功能（圖像所提供的信息）和主要的應(yīng)用領(lǐng)域幾個(gè)反方面對X射線斷層成像（XCT）、磁共振成像（MRI）、正電子發(fā)射斷層成像（PET）和超聲成像進(jìn)行綜合比較。（12分）10、（1）醫(yī)學(xué)圖像處理中的醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)的目的是什么？（2）空域和頻域增強(qiáng)的方法主要有哪些？試分別舉例說明。（8分）七、CT成像的原理可以用以下三個(gè)主要的公式來描述，請說明每個(gè)公式的含義及其在XCT中的實(shí)現(xiàn)方法。（10分）八、試述圖像變換在醫(yī)學(xué)圖像增強(qiáng)、醫(yī)學(xué)圖像壓縮和醫(yī)學(xué)圖像分析中的作用。（10分）五、試從診斷、治療和基礎(chǔ)與臨床研究三個(gè)方面說明醫(yī)學(xué)圖像的作用。（15分）六、二維XCT圖像

10、重建主要有哪幾種方法（至少列舉三種方法）？試根據(jù)下圖說明XCT中用傅里葉變換法重建圖像的基本原理。（15分）9、什么是輻射？什么是電離輻射？什么是射頻輻射?射頻輻射是否對機(jī)體有不良影響，影響大小與哪些因素有關(guān)，有哪些表現(xiàn)？MRI的輻射屬于店里輻射還是射頻輻射？降低MRI中被檢測者所受電磁損傷的核心是什么？（10分）10、什么是反投影重建？反投影重建的缺點(diǎn)是什么？CT重建中為什么采用濾波反投影法？已知一個(gè)四像素圖像（2*2），分別獲得六個(gè)投影數(shù)據(jù)，包括兩個(gè)水平方向，兩個(gè)垂直方向和兩個(gè)對角線方向，分別是11、9、7、13、12和8，如圖所示，解出這四個(gè)像素各像素值。（10分）11、醫(yī)學(xué)圖像的研究包

11、括哪三個(gè)方面的內(nèi)容？試分別予以說明。（10分）一 X射線與X-CT(Computed Tomography)1 x射線的產(chǎn)生² 加熱的燈絲發(fā)射出電子² 30200千伏高壓作用² 燈絲射出電子² 吸引到陽極靶子上² 電子與靶內(nèi)的原子相互作用產(chǎn)生X射線(少于1%的入射電子能量轉(zhuǎn)換成了X射線，旋轉(zhuǎn)陽極)² X射線穿過管壁發(fā)射出來 2 X射線成像的優(yōu)缺點(diǎn)（非掌握）Ø 設(shè)備價(jià)格低廉Ø 密度分辨率低，對軟組織的分辨能力差。Ø 空間分辨率高，多用于小的鈣化灶的診斷。Ø 銳利度差（相鄰組織密度的變化是逐漸的還是

12、明確的程度）。Ø 影像重疊，深度方向的信息重疊在一起3 圖像重建方法之迭代法：用逐次近似法來求解聯(lián)立方程組 l 目的：尋找二維分布度函數(shù)f(x,y)l 具體做法為：先假設(shè)一個(gè)最初的密度分布(如假設(shè)所有各點(diǎn)的值為0)，根據(jù)這個(gè)假設(shè)得出相應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，然后與實(shí)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如果不符，就根據(jù)所使用的迭代程序進(jìn)行修正，得出一個(gè)修正后的分布。這就是第一次迭代過程。以后，就可以把前一次迭代的結(jié)果作為初始值，進(jìn)行下一次迭代。在進(jìn)行了一定次數(shù)的迭代后，如果認(rèn)為所得結(jié)果已足夠準(zhǔn)確，則圖像重建過程就到此結(jié)束。4 圖像重建方法之反投影法：l 基本做法：把每次測得的投影數(shù)據(jù)原路反投影到射線經(jīng)過的各個(gè)象

13、素上。也就是說，指定投影線上所有各象素點(diǎn)的值等于所測得的投影值。l 直接反投影法的缺點(diǎn)：邊緣失銳（星狀偽跡）l 校正卷積反投影法：將測得的投影數(shù)據(jù)與一個(gè)“核函數(shù)”作卷積運(yùn)算，然后再用所得的結(jié)果作反投影。l 5 第3代CT機(jī)：由于是在旋轉(zhuǎn)中進(jìn)行掃描，同一角度的物體投影數(shù)據(jù)檢測要由不同的檢測器來完成，這就要求每個(gè)檢測器的性能要十分一致，稍有誤差，就會導(dǎo)致圖像中出現(xiàn)同心圓影的環(huán)形偽形（第三代機(jī)的最主要的缺點(diǎn)）；對相鄰檢測器的差異十分敏感。第一代第二代第三代第四代第五代掃描方式平移-旋轉(zhuǎn)平移-旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電子束掃描線束單路筆形多路筆形或扇形束脈沖扇形束連續(xù)脈沖扇形束扇形角度03-2621-4548-1

14、200探測器數(shù)/層13-52300-800600-1500864掃描層數(shù)1-21-2118掃描時(shí)間/s240-30020-1203-51-5應(yīng)用范圍頭頭全身全身動態(tài)器官5 XCT優(yōu)缺點(diǎn)（非掌握）l 優(yōu)點(diǎn)：1)能鑒別出較小的衰減系數(shù)差，從而提高了對軟組織的診斷能力。從CT圖像上能識別出與周圍組織的衰減系數(shù)只差0.5%的病灶。2)能精確地測定出組織的X射線衰減系數(shù)值，從而對組織性質(zhì)做出判斷。3)可做出人體任意部位的斷面圖像，并利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)構(gòu)造出人體結(jié)構(gòu)的三維圖像。l 缺點(diǎn)：軟組織之間的分辨能力較MRI差；對人體有輻射；只給出解剖結(jié)構(gòu)信息，幾乎無功能信息二 核磁共振成象（MRI）1 MRI

15、突出優(yōu)點(diǎn)Ø 對人體無創(chuàng)傷、無電離輻射，安全；Ø 可以較容易地獲得人體組織不同斷面的圖像Ø 圖像分辨率高（分辨率可達(dá)0.5mm）Ø 可以不注射造影劑,對血管成像Ø 對人體可以做出形態(tài)和功能兩方面的診斷（fMRI：磁共振功能成像）2 輻射、射頻輻射（非掌握）l 輻射：輻射指的是能量以電磁波或粒子（如阿爾法粒子、貝塔粒子等）的形式向外擴(kuò)散。l 射頻輻射：射頻輻射是非電離輻射的一部分，頻率在100kHz300GHz的電磁輻射。l 射頻輻射對機(jī)體會產(chǎn)生不同程度的不良影響，其影響的大小主要與輻射頻率、電磁場強(qiáng)度，波的性質(zhì)(脈沖或連續(xù)波)、暴露時(shí)間、機(jī)體與輻

16、射源的距離和方位、暴露部位和大小、組織含水量、有無脂肪層、散熱能力以及有無防護(hù)措施等因素有關(guān)，其中頻率是個(gè)主要的因素。 Ø 不同頻率的射頻電磁波，對機(jī)體的不良影響也不同，其危害隨頻率的加大而遞增。射頻電磁波按波長主要分為：中、短波頻段(俗稱高頻電磁場)和超短波與微波。高頻輻射對機(jī)體的影響較小，主要影響表現(xiàn)在：引起神經(jīng)衰弱綜合征和心血管系統(tǒng)的植物神經(jīng)功能失調(diào) Ø 微波輻射對機(jī)體的影響較大，其影響主要表現(xiàn)在熱作用和非熱作用兩個(gè)方面。 3 磁共振現(xiàn)象3.1 凈自旋Ø 原子核中包含高速自旋的中子和質(zhì)子Ø 自旋的帶電粒子能夠產(chǎn)生磁場Ø 質(zhì)子具有自旋的性質(zhì)

17、，由于質(zhì)子是帶正電的，它的自旋將產(chǎn)生一個(gè)小小的磁場，稱為磁矩。Ø 中子具有自旋的性質(zhì)，中子雖然為電中性的，但在它的體積內(nèi)各電荷分量的分布是不均勻的，因此當(dāng)它自旋時(shí)，也能產(chǎn)生磁矩。Ø 當(dāng)原子核中含有奇數(shù)個(gè)中子或奇數(shù)個(gè)質(zhì)子或兩者都為奇數(shù)時(shí)，這個(gè)原子核就存在一個(gè)凈自旋。要想產(chǎn)生磁共振現(xiàn)象，所觀察樣本的原子核必須具有凈自旋。Ø 氫的主要同位素（質(zhì)子）在人體中豐度大，而且它的磁矩便于檢測，因此，常用它來獲得磁共振圖像。3.2 進(jìn)動與極化Ø 氫核（質(zhì)子）自旋產(chǎn)生一個(gè)小小的磁場，產(chǎn)生磁矩矢量Ø 無外界作用時(shí)，質(zhì)子自旋，磁矢量朝向隨機(jī)Ø 有外界磁場

18、B0作用時(shí)，質(zhì)子會繞著磁場方向進(jìn)動（極化）。進(jìn)動的相位存在兩種情況：Ø 平行（與B0同向）: 低能量, 原子數(shù)目多Ø 反平行（與B0同向） : 高能量, 原子數(shù)目少Ø 對齊后產(chǎn)生凈磁矩M3.3 Larmor頻率Ø 在外磁場作用下，自旋的質(zhì)子產(chǎn)生進(jìn)動Ø 進(jìn)動頻率稱為Larmor 頻率 Ø =*B0Ø 為旋磁比,是質(zhì)子的固有特性Ø B0=1T, =42.58 MHzØ Larmor頻率在 射頻（RF）范圍3.4 凈磁矩Ø 不同原子的自旋方向是不同的，故不同原子的磁化方向也不同Ø 將M 分解

19、為Mz 和 MxyØ 不同原子磁矩的平均值稱為凈磁矩Ø 若Mxy相互抵消，凈磁矩由Mz給出Ø 若Mz=0, 凈磁矩為Mxy3.5 核磁共振（NMR）Ø 在外加磁場B0作用的同時(shí)，施加脈沖射頻場的作用Ø 當(dāng)RF的頻率合適（取決于B0）時(shí)，進(jìn)動的相位趨向一致，當(dāng)完全一致時(shí)就發(fā)生核磁共振，原子由低能態(tài)激發(fā)到高能態(tài)Ø 共振時(shí)，質(zhì)子大量吸收交變場的能量，同時(shí)向外輻射能量，此即為成像信號Ø 兩種可能的激發(fā)Ø 90°脈沖: 自旋從平行方向至垂直方向 (lower RF)Ø 180°脈沖: 自旋從平行

20、方向至反平行方向 (higher RF)4 馳豫時(shí)間Ø 脈沖B1作用之后, 被激發(fā)的自旋漸漸恢復(fù)到低能態(tài)，同時(shí)向外輻射RF信號，此過程稱為馳豫。Ø MRI通過測量兩個(gè)馳豫時(shí)間信號成像Ø T1: 90°RF作用之后，Mz恢復(fù)到平衡態(tài)的63% 所需要的時(shí)間Ø T2: 90°RF作用之后，Mxy衰減到原始靜磁矩的37% 所需要的時(shí)間Ø T1和T2對不同的組織是不同的，因此可以反映解剖結(jié)構(gòu)的信息5 核磁共振成像（MRI）原理（掌握）Ø 將人體置入一個(gè)強(qiáng)磁場中；Ø 對人體施加一個(gè)一定頻率的交變射頻場，使被探測的質(zhì)子

21、共振并向外輻射能量；Ø 在人體周圍的接收線圈中就會有感應(yīng)電勢產(chǎn)生；Ø 接收到電信號經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理后，得到人體的斷層圖像；Ø 圖像灰度代表磁共振信號的強(qiáng)度及弛豫時(shí)間T1和T2Ø 典型的MRI對氫核（或質(zhì)子）成像Ø 氫核在人體組織中普遍存在Ø 氫核產(chǎn)生強(qiáng)的磁共振信號6 MRI的三大磁場及作用Ø 靜磁場Ø 射頻電磁場Ø 梯度磁場靜磁場：使自旋質(zhì)子進(jìn)動。在靜磁場B0的作用下，磁軸原為任意取向的自旋質(zhì)子，將依外磁場的方向重新取向，并依拉摩爾方程的規(guī)律以新的角速度自旋，產(chǎn)生自旋質(zhì)子的“進(jìn)動”運(yùn)動。射頻電磁場：產(chǎn)生磁共

22、振。具有一定進(jìn)動頻率的自旋質(zhì)子，當(dāng)受到相應(yīng)頻率的脈沖射頻場B1呈一定的方向進(jìn)行“激勵(lì)”時(shí)，部分低能態(tài)的自旋質(zhì)子，則可吸收脈沖射頻場的能量，“逆轉(zhuǎn)”為高能態(tài)質(zhì)子；一旦射頻脈沖處于暫停的瞬時(shí)，由低能態(tài)“逆轉(zhuǎn)”為高能態(tài)的自旋質(zhì)子，將會回復(fù)為低能態(tài)質(zhì)子，并將它們所吸收的能量，以電磁波的形式，重新釋放到質(zhì)子的周圍環(huán)境。這時(shí)，在質(zhì)子周圍的探測器便可檢測到電磁波信號，即磁共振信號。梯度磁場：實(shí)現(xiàn)磁共振信號源的空間定位。為了檢測3D空間中每一點(diǎn)的T1和 T2，施加梯度磁場定位空間點(diǎn)，并使B0 沿z軸方向。在z方向施加線性梯度場Gz (與B0相比很小)，Z方向的不同點(diǎn)受到不同的磁場(B0+Gz)作用，受激后產(chǎn)生

23、不同的射頻信號，從而定位來自不同空間點(diǎn)（Z方向）的信號。同理，在X、Y方向也施加線性梯度場，以全面實(shí)現(xiàn)信號源的空間定位。7 MRI的組成：磁鐵、射頻線圈、梯度線圈三、超聲成像1 超聲成象原理Ø 進(jìn)入人體的超聲波遇到密度變化的組織界面時(shí)，產(chǎn)生較強(qiáng)的回波信號Ø 反射波的延遲確定界面位置，根據(jù)接收到的回波成象，反映人體斷面結(jié)構(gòu)Ø 對多普勒回波信號頻移的分析，可以得到血流（組織）運(yùn)動方向和速度信息2 超聲醫(yī)學(xué)圖象的特點(diǎn)Ø 無傷害性（可用于胎兒）Ø 可以動態(tài)顯示體內(nèi)器官的活動情況Ø 血流顯示Ø 目前心臟功能評價(jià)和心臟疾病診斷的主要手段

24、Ø 分辨率低（空間分辨率）Ø 圖象質(zhì)量差 3 超聲探頭產(chǎn)生與探測超聲波原理Ø 采用壓電換能法，發(fā)射、接收超聲波l 正壓電效應(yīng)（壓電效應(yīng)）l 逆壓電效應(yīng)（電致伸縮效應(yīng)）Ø 正壓電效應(yīng)：形變電荷一些離子型晶體的電介質(zhì)(如石英、酒石酸鉀鈉、鈦酸鋇等)不僅在電場力作用下，而且在機(jī)械力作用下，都會產(chǎn)生極化現(xiàn)象Ø 逆壓電效應(yīng)：電壓（電場）形變 當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向施加電場，這些電介質(zhì)就在一定方向上產(chǎn)生機(jī)械變形或機(jī)械壓力，當(dāng)外加電場撤去時(shí)，這些變形或應(yīng)力也隨之消失的現(xiàn)象。Ø 如果施加較小的交變電場，壓電陶瓷的長度就會周期變化，這種變化的頻率與外加交

25、變電場的頻率一致。超聲發(fā)射探頭就是這種電致伸縮效應(yīng)，將電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槁晧海⑾蛉梭w發(fā)射而利用壓電效應(yīng)接收超聲波。4對壓電材料特性要求（？）Ø 轉(zhuǎn)換性能。要求具有較大壓電常數(shù)。Ø 機(jī)械性能。壓電元件作為受力元件，希望它的機(jī)械強(qiáng)度高、剛度大，以期獲得寬的線性范圍和高的固有振動頻率。Ø 電性能。希望具有高電阻率和大介電常數(shù)，以減弱外部分布電容的影響并獲得良好的低頻特性。Ø 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。溫度和濕度穩(wěn)定性要好，要求具有較高的居里點(diǎn)，獲得較寬的工作溫度范圍。Ø 時(shí)間穩(wěn)定性。要求壓電性能不隨時(shí)間變化5多普勒血流測量原理Ø 當(dāng)發(fā)射超聲傳入人體某一血液流

26、動區(qū)，被紅細(xì)胞散射返回探頭，回聲信號的頻率可增可減，朝向探頭運(yùn)動的血流，探頭接收到的頻率較發(fā)射頻率增高，背離探頭的血流則頻率減低。這種接收頻率與發(fā)射頻率之差稱多普勒頻移或差頻。Ø 多普勒頻移（Fd）與(發(fā)射頻率（fo）、血流速度（V）、超聲束與血流間夾角（）的余弦)成正比，與聲速（C）成反比，公式為：Ø 式中Fd、cos均可測得，fo及C為已知，可以計(jì)算出V；聲束與血流方向平行時(shí)可記錄到最大血流速度，聲束與血流方向垂直時(shí)則測不到血流信號。四 放射性核素成象（RI, Radionuclide Imaging）1 放射性核素成象原理Ø 把放射性同位素標(biāo)記在藥物上引入病

27、人體內(nèi)，當(dāng)它被吸收后，人體自身便成了放射源。Ø 放射性同位素在衰變過程中，將向體外輻射g射線。Ø 用核子探測器在體外定量地觀察這些放射性同位素在體內(nèi)的分布情況，以此成象。2 放射性核素成象設(shè)備（主要是功能成像）Ø g射線照相機(jī)Ø 發(fā)射型CT（ECT: Emission Computed Tomography）Ø 單光子發(fā)射型CT（Single Photon SPECT）Ø 正電子發(fā)射型CT（Positron PET）3 ECT的優(yōu)缺點(diǎn)Ø 可給出血流灌注情況Ø 可反映功能和代謝狀態(tài)Ø 受體的分布與活體

28、16; 造價(jià)高4 放射性同位素成像的特點(diǎn)Ø 不僅能看到器官的形態(tài)，可以得到臟器的代謝情況Ø 可反映血流灌注情況Ø 受體評價(jià)Ø 分辨率較低：1cmØ PET設(shè)備價(jià)格昂貴、不易于維護(hù)5 醫(yī)學(xué)成像方式功能比較五 圖像處理1 醫(yī)學(xué)圖象研究Ø 醫(yī)學(xué)成象 (Medical Imaging)Ø 圖象形成的過程Ø 成象機(jī)理、成象設(shè)備、成象系統(tǒng)分析Ø 醫(yī)學(xué)圖象處理 (Medical Image Processing)Ø 對已獲得的圖象，采用各種算法進(jìn)一步處理Ø 增強(qiáng)、特征提取、模式分類、分割、識別等&#

29、216; 醫(yī)學(xué)圖象應(yīng)用研究（Medical Application）Ø 臨床Ø 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)2 醫(yī)學(xué)圖象處理目的（？）Ø 將醫(yī)學(xué)圖象解讀這個(gè)復(fù)雜的、經(jīng)驗(yàn)性的、定性的過程變成計(jì)算機(jī)自動識別、定量的過程。Ø 利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對生物醫(yī)學(xué)圖象進(jìn)行具有臨床醫(yī)學(xué)意義的處理和分析。Ø 以人為最終的信息接收者，其主要目的是改善圖像的質(zhì)量。Ø 以機(jī)器為對象，其主要目的是圖像識別。Ø 以人和機(jī)器為目標(biāo)，其主要目的是圖像理解。Ø “圖像分割”之前的所有步驟成為圖像預(yù)處理3 直方圖l 直方圖是用來表達(dá)一幅圖像灰度級分布情況的統(tǒng)計(jì)表。 l 橫坐標(biāo)

30、：灰度rl 縱坐標(biāo)：為某一灰度值ri的像素個(gè)數(shù)ni或是灰度出現(xiàn)的概率P(r)4 卷積Ø 用模板（Template、 Filter、 mask）和圖象參加運(yùn)算Ø 模板是一幅小圖象、其值稱為權(quán)重Ø 權(quán)重改變象素之間的關(guān)系Ø 卷積運(yùn)算可以濾除噪音，起到均衡化的作用三、材料部分一、緒論1.1生物醫(yī)學(xué)工程的定義1 一般定義生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)是綜合生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程學(xué)的理論和方法而發(fā)展起來的邊緣學(xué)科，它應(yīng)用物理學(xué)和工程學(xué)的技術(shù)來解決生命系統(tǒng)中的問題，突出強(qiáng)調(diào)人類疾病的診斷、治療和預(yù)防。2生物醫(yī)學(xué)工程的目標(biāo)（基本任務(wù)？）生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的目標(biāo)是運(yùn)用工程技術(shù)手段，研究和解決生

31、物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的有關(guān)問題3現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的主要任務(wù)：(1)、疾病預(yù)防v 病毒與細(xì)菌的隔離v 病毒與細(xì)菌的殺滅v 有毒、有害物質(zhì)的清除(2)、醫(yī)學(xué)診斷v 醫(yī)學(xué)圖像：超聲圖像、CT、X-光片v 生物信號：心電、腦電v 醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)：核磁共振、內(nèi)窺檢驗(yàn)(3)、醫(yī)學(xué)治療激光手術(shù)、-刀、超聲碎石、癌癥的放射治療與化學(xué)治療、靶向藥物與生物導(dǎo)彈、器官修復(fù)中的組織工程、微創(chuàng)手術(shù)(4)、醫(yī)學(xué)康復(fù)畸形矯正、人工義肢、可視義眼、人工耳膜1.2 BME的研究內(nèi)容和研究方法1 研究內(nèi)容（研究目標(biāo)？）v 探索人類正常生理學(xué)v 表征組織與器官的病變機(jī)理v 給出研究和技術(shù)開發(fā)的最佳手段v 提供治療與預(yù)防的有效方法1.3 生物醫(yī)學(xué)工程的特

32、點(diǎn)新興、綜合、交叉與邊緣科學(xué)A.生物醫(yī)學(xué)工程是在近幾十年才從醫(yī)學(xué)中分離而形成一門獨(dú)立學(xué)科。當(dāng)代高新科技的飛速發(fā)展，為它提供基礎(chǔ)B. 醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、材料學(xué)、制造學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，甚至涉及社會、倫理、道德、法律等；非生命科學(xué)到生命科學(xué)，自然科學(xué)到人文科學(xué)C.生物醫(yī)學(xué)工程是醫(yī)學(xué)和生物學(xué)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?；一方面生物醫(yī)學(xué)工程為醫(yī)學(xué)、生物學(xué)提供技術(shù)與裝備，另一方面又為醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展開辟新路D. 生物醫(yī)學(xué)工程是社會效益與經(jīng)濟(jì)效益的綜合；醫(yī)學(xué)重于社會效益，工程重于經(jīng)濟(jì)效益，生物醫(yī)學(xué)工程是醫(yī)學(xué)與工程學(xué)的結(jié)合，則是社會效益與經(jīng)濟(jì)效益必然的結(jié)合2.1 生物醫(yī)學(xué)材料概論生物

33、醫(yī)學(xué)工程的物質(zhì)基礎(chǔ)1 生物材料和生物醫(yī)學(xué)材料的定義Ø 生物材料 (Biomaterials)60s:“植入活體內(nèi)或與活體結(jié)合而設(shè)計(jì)的與活體系統(tǒng)不起藥物反應(yīng)的惰性物質(zhì)”特征：人造、非生命、醫(yī)用、生物相容隨著生物材料的發(fā)展，該定義已明顯不適應(yīng)生物材料的功能與范疇的飛速發(fā)展 載藥生物材料、生物活性材料載藥生物材料：在材料中復(fù)合治療藥物，植入人體后緩慢釋放，進(jìn)行輔助治療生物活性材料：植入后，按照預(yù)先設(shè)計(jì)進(jìn)行生物降解或與生物系統(tǒng)發(fā)生一定作用，促使生理功能的恢復(fù)（如：BMP/TCP骨修復(fù)材料）Ø 生物醫(yī)學(xué)材料80s：“生物醫(yī)學(xué)材料是用于取代、修復(fù)活體組織的人造或天然的材料”不限制：人造

34、/天然，體內(nèi)/體外，活性/惰性，長期/短期范 圍：醫(yī)用、生物相容2生物醫(yī)學(xué)材料的應(yīng)用特征：生物醫(yī)學(xué)材料很少單獨(dú)使用，通常是結(jié)合在醫(yī)學(xué)裝置中替代發(fā)生病變或失去功能的生命體器官3生物醫(yī)學(xué)材料的基本性能要求A、生物功能性 (Biofunctionability)指生物醫(yī)學(xué)材料在植入后行使功能的能力，或?yàn)榱藞?zhí)行功能，其自身和植入位置應(yīng)當(dāng)滿足的適當(dāng)?shù)奈锢砘瘜W(xué)要求；生物醫(yī)學(xué)材料能否有效行使功能，除與其自身物理化學(xué)性質(zhì)相關(guān)外，還和其所處的生物環(huán)境相關(guān) 人工心臟瓣膜耐磨、耐蝕 骨修復(fù)材料硬度、強(qiáng)度、彈性模量 顱骨修復(fù)材料強(qiáng)度、導(dǎo)熱性 齒科修復(fù)材料硬度、耐磨、導(dǎo)熱性 血管修復(fù)材料柔性、化學(xué)穩(wěn)定性B、生物相容性

35、(Biocompatibility)生物相容性是指生命體組織與非生命材料產(chǎn)生合乎要求的反應(yīng)的一種性能，決定于材料與活體間的相互作用材料與活體間相互作用：l 宿主反應(yīng)：包括局部和全身反應(yīng)，其結(jié)果導(dǎo)致對機(jī)體的毒副作用和機(jī)體對材料的排斥（炎癥、細(xì)胞毒性、凝血、溶血、刺激性、致敏、致癌等）l 材料反應(yīng)：主要來自生物環(huán)境對材料的腐蝕和降解，可能使材料性質(zhì)腐蝕變化，甚至破壞生物醫(yī)學(xué)材料植入人體后，其宿主反應(yīng)和材料反應(yīng)必須保持在可接受的水平材料的生物相容性與其使用的環(huán)境和條件密切相關(guān)l 與血液直接接觸的材料主要考察其與血液的相互作用，稱為血液相容性l 與肌肉、骨骼、皮膚等長期接觸材料的生物相容性，稱為組織相

36、容性 C、生物安全性 (Biological Safety) 采用生物學(xué)方法檢測材料對受體的毒副作用，從而預(yù)測該材料在醫(yī)學(xué)實(shí)際應(yīng)用中的安全性（材料對受體局部組織、血液和整體的反應(yīng)，對受體的遺傳效應(yīng)等）4 生物醫(yī)學(xué)材料的分類A、按材料化學(xué)組份劃分(1)、無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料（生物陶瓷）（生物玻璃、生物玻璃陶瓷、氧化鋁/鋯陶瓷）(2)、金屬及合金生物醫(yī)學(xué)材料（主要為不銹鋼、鈷基合金、鈦及鈦合金等）(3)、高分子生物醫(yī)學(xué)材料（聚醚、聚砜、聚乳酸等）(4)、復(fù)合生物醫(yī)學(xué)材料l 多種不同類型材料復(fù)合而成的生物相容性材料l 復(fù)合體系：有機(jī)/有機(jī)復(fù)合、有機(jī)/無機(jī)復(fù)合、無機(jī)/無機(jī)復(fù)合、金屬/無機(jī)復(fù)合l 復(fù)合方式：

37、表面復(fù)合、整體復(fù)合、多層復(fù)合l 復(fù)合目的：增強(qiáng)、改性、功能化l 舉例：聚乳酸/磷酸三鈣復(fù)合可生物降解人骨修復(fù)材料，鈦合金表面噴涂羥基磷灰石制作人工骨、人工關(guān)節(jié)(5)、生物功能材料l 采用物理或化學(xué)的方法將生物活性分子如酶、抗體、抗原、多糖類、酯類、藥物及細(xì)胞等固定在材料表面或內(nèi)部，構(gòu)成具有生理功能的生物醫(yī)學(xué)材料l 該類材料是活體材料與非活體材料雜化組成的新型復(fù)合生物醫(yī)學(xué)材料，也稱為雜化生物醫(yī)學(xué)材料l 舉例：骨形態(tài)發(fā)生蛋白BMP復(fù)合TCP/PLLA可生物降解、可誘導(dǎo)成骨的骨修復(fù)材料B、按材料來源劃分（未考）(1)、天然生物醫(yī)學(xué)材料（包括天然生物材料及以此為基礎(chǔ)的生物衍生材料）l 天然生物材料是來

38、自人體自身組織、同種或異種同類器官與組織的材料l 天然生物材料主要為天然高分子材料l 直接使用天然生物材料可能引起免疫反應(yīng)，采用物理和化學(xué)方法進(jìn)行處理(改性)所形成的生物醫(yī)用材料稱為生物衍生材料或生物再生材料l 兩種處理方式：維持組織原有構(gòu)型而進(jìn)行的固定、滅菌和消除抗原性的輕微處理；拆散原有構(gòu)型，重建新的物理形態(tài)的強(qiáng)烈處理(2)、合成生物醫(yī)學(xué)材料l 人工制取的生物醫(yī)學(xué)材料，如硅膠、聚氨酯、生物陶瓷、醫(yī)用合金等C、按材料使用要求劃分（未考） ª 植入與非植入材料 ª 血液接觸材料 ª 一次性使用材料與重復(fù)使用材料 ª 生物活性與生物惰性材料 ª

39、生物降解材料與非生物降解材料等2.2 生物材料表面與血液及組織成分的相互作用l 生物材料的表面界面性能對于其生物相容性起著至關(guān)重要的作用1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及對材料表面的吸附l 蛋白質(zhì)在生物材料科學(xué)中的重要意義在于其固有的對材料表面的強(qiáng)烈吸附趨勢以及吸附作用對細(xì)胞與材料表面相互作用的巨大影響l 由于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，對外來材料表面的親和性質(zhì)亦會有較大差異，由此造成不同的蛋白質(zhì)在不同的外來材料表面上的吸附能力與吸附程度各不相同，進(jìn)而產(chǎn)生不同的作用后果l 蛋白質(zhì)在固體表面的吸附一般是分階段進(jìn)行；蛋白質(zhì)在材料表面吸附的另一特征是吸附相的選擇性，從而導(dǎo)致某些蛋白質(zhì)相對其它蛋白質(zhì)的富集l 重要意義

40、：蛋白質(zhì)吸附對生物材料血液相容性的影響1. 血液與材料表面接觸，首先發(fā)生的是血漿蛋白在表面上的吸附：由于血液中蛋白濃度大于血小板，其擴(kuò)散也快于血小板，所以最先在材料表面沉積一層蛋白。表面吸附的蛋白包括白蛋白、球蛋白和纖維蛋白原 2. 材料表面對蛋白的吸附速度與蛋白的種類、材料表面性質(zhì)、吸附條件等有關(guān)，其吸附曲線都屬于Langmuir型3. 這三種蛋白在材料表面的吸附對其血液相容性的影響非常大：白蛋白的吸附使表面變得更相容，而球蛋白和纖維蛋白原的吸附則加速了凝血 4. 材料表面性質(zhì)對蛋白的吸附量有明顯影響，親水性表面比疏水性表面吸附蛋白量少2 細(xì)胞表面及與材料的相互作用3 材料的生物相容性：生物

41、相容性的定義實(shí)際上取決于植入的目的2.3 金屬材料的毒理學(xué)一般認(rèn)為，任何金屬材料植入人體后，由于腐蝕作用和摩擦磨損作用的存在，金屬離子或金屬顆粒將會被釋放進(jìn)入組織，從而在機(jī)體組織中聚積l 金屬材料的生物相容性取決于植入物與組織細(xì)胞的相互作用l 金屬材料的生物相容性取決于金屬離子的釋放速率與金屬材料的毒性組織細(xì)胞的反應(yīng)依賴于釋放物質(zhì)的質(zhì)與量金屬材料植入人體后所關(guān)注的問題：1、金屬材料在人體內(nèi)的腐蝕與摩擦磨損；2、釋放金屬在組織中的正常水平3、釋放金屬對機(jī)體平衡的影響；4、釋放金屬的局部及全身毒性1 金屬元素及其毒性分布規(guī)律 純金屬的毒性與其在元素周期表中的位置有關(guān)；有毒的純金屬中加入某些金屬形成

42、合金后，可以減小甚至消除毒性ª II 族金屬毒性強(qiáng)ª III 族、IV 族(除Pb外)無毒性ª I、V 和 VIII 族中，同族中原子量小的有毒，而原子量大的無毒2 人體中金屬的分布、代謝和作用 機(jī)體中，絕大多數(shù)金屬都是以絡(luò)合物的形式存在，由一個(gè)金屬原子或離子與有機(jī)配體(氨基酸、肽、蛋白、核酸等)結(jié)合而成，從而嚴(yán)重影響配體的性質(zhì)l 氨基酸結(jié)構(gòu)通式中，不同的側(cè)鏈基團(tuán) R 形成不同的氨基酸。其中的羧基團(tuán)能同金屬離子結(jié)合形成金屬絡(luò)合物l 多肽可以和金屬離子結(jié)合，但比與氨基酸的結(jié)合慢l 金屬離子存在時(shí)，可能由于絡(luò)合物的形成，破壞蛋白質(zhì)中的副鍵，使蛋白質(zhì)性質(zhì)發(fā)生改變l 金屬

43、離子可能激活或抑制酶活性：有些金屬元素是機(jī)體所必需的，它們至少是機(jī)體內(nèi)某些酶的不可分割部分；由于這些金屬主要起催化作用，只需微量，一般細(xì)胞機(jī)能不會受到影響；而過量的攝入，則有可能顯示毒性效應(yīng)；此外，必需金屬元素之間可能發(fā)生競爭性的相互作用，從而減少某些過量金屬的毒性。如：銅的毒性可因鉬的存在而降低l 很多金屬離子能與核酸結(jié)合，對RNA和DNA結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用3 金屬毒性作用的一般原理l 金屬致毒的原因是由于金屬復(fù)合物干擾了機(jī)體重要的生化反應(yīng)所致l 不同的金屬產(chǎn)生不同的毒性效應(yīng)，是由于金屬形成的復(fù)合物的不同和復(fù)合物的濃度不同所致l 金屬可在體內(nèi)積蓄，通過排泄被排出體外A、劇毒金屬鎘Cd、汞Hg、鉛

44、Pb(1)鎘：口服攝入過量鎘引起急性中毒(胃腸炎、重癥為腹瀉與休克)；吸入鎘則引起肺損傷(肺水腫或肺炎)(2)汞：吸入的汞蒸氣可被肺泡有效吸收，積蓄在腦內(nèi)（引發(fā)呼吸道疾病）；汞的烷基衍生物的危害最大，主要影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，引起大腦皮層的損傷(3)鉛：急性鉛中毒表現(xiàn)為腹絞痛2.4 陶瓷材料的毒理學(xué)陶瓷是由一種或多種金屬氧化物或非金屬氧化物構(gòu)成的復(fù)合體陶瓷材料具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)根據(jù)植入后的材料反應(yīng)，可將生物陶瓷分為三類：¨ 接近惰性的生物陶瓷（化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，如氧化鋁、氧化鋯）¨ 可吸收性陶瓷（可溶解，部分被吸收，如磷酸三鈣、羥基磷灰石陶瓷）¨ 表面活性可

45、控性陶瓷（會發(fā)生表面離子交換和堿性離子移動，表面形成大量凝膠）釋放離子價(jià)態(tài)的影響是一個(gè)不容忽視的重要問題。同種元素以不同價(jià)態(tài)離子形式存在時(shí)，所表現(xiàn)的毒性差異甚大在討論生物陶瓷釋放離子毒性時(shí)另一個(gè)重要的問題是陶瓷中微量雜質(zhì)的釋放的重要影響2.5 材料在體內(nèi)的生物降解l 在生理環(huán)境中，通常情況下發(fā)生的材料降解不能認(rèn)為是生物降解，只有在某種特殊的、具有生命力的環(huán)境中發(fā)生的降解，才能認(rèn)為是生物降解l 例如：金屬材料在水溶液中，當(dāng)存在氯離子等時(shí)，會發(fā)生金屬的腐蝕，這種腐蝕效應(yīng)在體外也同樣可以模擬l 真正的生物降解必然發(fā)生在體內(nèi)，通過新陳代謝活動中某些成份而進(jìn)行。1 酶控制聚合物降解的假設(shè)體內(nèi)聚合物的降解

46、完全是由水解作用控制。在聚合物降解時(shí)，沒有其它外界因素(紫外線、加熱等)的參與大多數(shù)聚合物在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境中都將發(fā)生降解，但均需一定的激活能量才能進(jìn)行。Ø 酶可大大降低降解反應(yīng)所需的激活能量，促進(jìn)聚合物的降解Ø 材料降解產(chǎn)物可與酶形成不溶性復(fù)合物，從而抑制酶的活性Ø 酶對聚合物的降解具有選擇性 一般認(rèn)為，酶可嚴(yán)重影響聚合物的降解，其作用機(jī)制主要包括兩個(gè)方面： ¨ 首先是酶與細(xì)菌對聚合物的影響有關(guān) ¨ 其次是酶對合成多肽的破壞2 酶控制聚合物降解的體外、體內(nèi)研究2.6 生物醫(yī)學(xué)材料的免疫學(xué)v 廣義的免疫反應(yīng)含機(jī)體對抗原產(chǎn)生免疫應(yīng)答的全過程，包括抗原對

47、機(jī)體的免疫誘導(dǎo)，免疫細(xì)胞間相互作用以及免疫效應(yīng)物質(zhì)(致敏淋巴細(xì)胞、抗體)介導(dǎo)的效應(yīng)反應(yīng)v 狹義的免疫反應(yīng)指免疫應(yīng)答的效應(yīng)階段，即指免疫應(yīng)答過程中所產(chǎn)生抗體和致敏淋巴細(xì)胞與相應(yīng)抗質(zhì)特異性結(jié)合所發(fā)生的一系列反應(yīng)v 當(dāng)病原體或異物侵入人體后,激化人體內(nèi)的淋巴細(xì)胞產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫v 體液免疫是指體內(nèi)的B淋巴細(xì)胞被抗原刺激后產(chǎn)生全身或局部性的抗體。所說的免疫反應(yīng)實(shí)質(zhì)上就是抗原抗體反應(yīng)v 細(xì)胞免疫是指體內(nèi)的T淋巴細(xì)胞被抗原刺激后產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用v 兩種免疫，前者能消滅病原體，后者可中和毒素v 動物體的防御系統(tǒng)表現(xiàn)：炎性反應(yīng)，高度特異性的免疫過程和免疫記憶。1 免疫特性直接特異性的異物反應(yīng)；機(jī)體對異物

48、留下免疫記憶4 免疫學(xué)效應(yīng)A、體液反應(yīng) 在這種類型的反應(yīng)中，效應(yīng)物是抗體，它由漿細(xì)胞產(chǎn)生并釋放到血液中，在血清蛋白中可發(fā)現(xiàn)它們的存在 抗體的主要類型是免疫球蛋白IgG。B、細(xì)胞介導(dǎo)免疫細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)中，參與的細(xì)胞可產(chǎn)生各種效應(yīng)物。這些效應(yīng)物不是特異性地直接作用于抗原，而是可能引起自身組織的紊亂和損害5 對生物材料免疫學(xué)反應(yīng)的影響許多用于組織結(jié)構(gòu)的合成材料，其自身作為抗原，或作為半抗原在與其它成分結(jié)合后，都可能引起免疫反應(yīng)；在決定免疫反應(yīng)是否被啟動時(shí)，釋放或暴露于植入物表面的免疫原量起著決定性的作用；雖然免疫反應(yīng)的主要效應(yīng)物并不直接作用于植入材料，但對其周圍組織可產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致機(jī)體對植入

49、物的排斥；在植入?yún)^(qū)域，由激活的淋巴細(xì)胞產(chǎn)生的巨噬細(xì)胞抑制因子和巨噬細(xì)胞活化因子能引起巨噬細(xì)胞在組織中的聚積；若有從植入物中排出的碎片，將被巨噬細(xì)胞吞噬；如果被吞噬的物質(zhì)是有毒的，這些細(xì)胞將被毒死，導(dǎo)致組織壞死；此外，還應(yīng)注意的是，還有一種遺傳因子決定個(gè)體對材料的免疫反應(yīng)敏感性。這種因素決定機(jī)體對一種特殊材料是否會引免疫反應(yīng)；l 因此，免疫反應(yīng)既取決于材料的形式，也取決于宿主2.7 無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料（生物陶瓷）l 無機(jī)生物醫(yī)學(xué)材料是用于醫(yī)學(xué)、具有生理功能的高技術(shù)陶瓷，亦稱為生物陶瓷l 接近惰性的生物陶瓷A、氧化鋁陶瓷氧化鋁陶瓷的硬度約為金屬的510倍，楊氏模量為金屬的2倍以上，抗壓強(qiáng)度高，不易變形；與生物體有優(yōu)良的親和性；具有較低的摩擦系數(shù)應(yīng)用于人工關(guān)節(jié)的基礎(chǔ)B、氧化鋯陶瓷其顯著特征是具有高斷裂韌性、高斷裂強(qiáng)度和低彈性模量C、碳素生物材料l 生物活性陶瓷生物活性材料是一類能在材料界面上誘發(fā)出特殊生物反應(yīng)的材料，這種反應(yīng)導(dǎo)致組織與材料之間形成鍵合，植入后，按照預(yù)先設(shè)計(jì)進(jìn)行生物降解或與生物系統(tǒng)發(fā)生一定作用，促使生理功能的恢復(fù)。生物活性陶瓷的組成中含有能夠通過人體正常新陳代謝途徑進(jìn)行置換的鈣、磷等元素，或含有能與人體組織發(fā)生鍵合的羥基(OH-)等基團(tuán)A. 生物活性陶瓷l 生物活性玻璃及玻璃陶瓷最顯著的特征是植入人體