打印,生物醫(yī)學(xué)工程

1、生理系統(tǒng)的建模與仿真的定義生理系統(tǒng)的建模與仿真方法：即是為了研究、分析生理系統(tǒng)而建立的一個(gè)與真實(shí)系統(tǒng)具有某種相似性的模型，然后利用這一模型對(duì)生理系統(tǒng)進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，這種在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程就稱為系統(tǒng)仿真。醫(yī)學(xué)儀器的定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的定義(一) 為下列目的，用于人體的，不論是單獨(dú)使用還是組合使用的，包括使用所需軟件在內(nèi)的任何儀器、設(shè)備、器具、材料、或者其他物品，這些目的是：(1) 疾病的診斷、預(yù)防、監(jiān)護(hù)、治療或緩解；(2) 損傷或殘疾的診斷、監(jiān)護(hù)、治療、緩解或者補(bǔ)償；(3) 解剖或生理學(xué)過(guò)程的研究替代或者調(diào)節(jié)。(4) 妊娠控制。(二) 其對(duì)于人體體表及體內(nèi)的主要預(yù)防作用不是用藥理學(xué)、免

2、疫學(xué)或代謝的手段獲得，但可能有這些手段參與并起一定輔助作用。生理系統(tǒng)的模型有哪幾種，各自具有的特點(diǎn)；系統(tǒng)仿真的分類及各自的特點(diǎn)(一) 模型可分為物理模型和數(shù)學(xué)模型：物理模型是指實(shí)體的模型，物理模型的特點(diǎn)：形象，接近于實(shí)際情況。缺點(diǎn)：花費(fèi)大，周期長(zhǎng)；靈活性較差，且受到材料、加工等條件的限制。 數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述研究對(duì)象的生理特性，要求較好地刻劃生理系統(tǒng)內(nèi)在的數(shù)量關(guān)系，從而可探求客觀實(shí)體的變化規(guī)律。特點(diǎn)：凡是具有數(shù)學(xué)表達(dá)式的事物，都可編成計(jì)算機(jī)程序，而且使數(shù)學(xué)模型更加直觀和動(dòng)態(tài)化，從而動(dòng)態(tài)的模擬整個(gè)生理過(guò)程的活動(dòng)。 根據(jù)所建立模型的不同，系統(tǒng)仿真相應(yīng)的分成兩大類：物理仿真、數(shù)學(xué)仿真（計(jì)算

3、機(jī)仿真）計(jì)算機(jī)仿真優(yōu)越性：（1）可實(shí)現(xiàn)時(shí)空的伸縮：可在幾小時(shí)內(nèi)仿真實(shí)驗(yàn)出數(shù)百年中的事件（2）可實(shí)現(xiàn)極端條件下的實(shí)驗(yàn)：高溫（高寒）下人體器官的耐受性實(shí)驗(yàn)；（3）可作為一種預(yù)研的手段，為真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。生物醫(yī)學(xué)材料的定義；生物醫(yī)學(xué)材料必須滿足什么樣的要求；ISO定義，生物醫(yī)學(xué)材料是指“以醫(yī)療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無(wú)生命的材料”。另有定義是：具有天然器官組織的功能或天然器官部分功能的材料。 臨床醫(yī)學(xué)對(duì)生物醫(yī)學(xué)材料有以下基本要求：無(wú)毒性、不致癌、不致畸、不引起人體細(xì)胞的突變和組織細(xì)胞的反應(yīng)；與人體組織相容性好，不引起中毒、溶血凝血、發(fā)熱和過(guò)敏等現(xiàn)象；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，抗體液、酶的作用；具

4、有與天然組織相適應(yīng)的物理機(jī)械特性；針對(duì)不同的使用目的具有特定的功能。 高壓發(fā)生器的作用；一方面提供x線球管所需要的高壓電場(chǎng)。另一方面供給x線球管電流使燈絲加熱。把變壓器輸入的交流電壓升高數(shù)百倍，再經(jīng)整流，為X線管提供產(chǎn)生X線所 需的直流高壓。2、把X線管燈絲初級(jí)電路輸入的交流電壓降低，為X線管提供加熱電壓。3、如配有兩只以上X線管，還要完成管電壓和燈絲加熱電壓的切換。X線產(chǎn)生的過(guò)程X線的產(chǎn)生是能量轉(zhuǎn)換的結(jié)果：電能轉(zhuǎn)換為陰極電子的動(dòng)能；在陽(yáng)極的阻止下，陰極電子的動(dòng)能99%以上轉(zhuǎn)換為熱能，不到1%的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為X線。X線產(chǎn)生必須具備的3個(gè)條件：（1）電子源：通過(guò)X線管燈絲通電加熱而獲得在燈絲周圍形成

5、的空間電荷。（2）電子高速運(yùn)動(dòng)：必須使電子高速運(yùn)動(dòng)具有動(dòng)能。通過(guò)球管兩端施以定向直流高壓和維持X線管內(nèi)高真空來(lái)滿足。（3）高速電子驟然減速：是陽(yáng)極阻止的結(jié)果；陽(yáng)極的作用：一是阻止高速電子產(chǎn)生X線，二是形成高壓電路的回路。陽(yáng)極上接受電子撞擊的范圍稱為靶面；陽(yáng)極靶一般用高原子序數(shù)、高熔點(diǎn)的鎢制成。生物信號(hào)的定義、特點(diǎn)生物醫(yī)學(xué)信號(hào)包括生物體各層次的生理和生物化學(xué)信號(hào)，如：生物電信號(hào)：心電、腦電、肌電、眼電等生物磁信號(hào)：心磁、腦磁、眼磁等非電磁生理信號(hào)：血壓、體溫、呼吸、血流、脈搏等，生物化學(xué)量信號(hào)：血液、尿液、血?dú)庵懈鞣N酶、抗體、抗原、受體、激素、神經(jīng)遞質(zhì)等特點(diǎn)：頻帶在低頻和超低頻范圍內(nèi)； 生物電信

6、號(hào)幅度較低，只有mV級(jí)甚至V級(jí)； 工頻干擾：主要是市電50Hz的干擾； 信噪比低，噪聲掩蓋了有用信號(hào)。 生物醫(yī)學(xué)信號(hào)的一般特點(diǎn)是信號(hào)微弱，隨機(jī)性很強(qiáng)，噪聲和干擾背景強(qiáng)（是指其他信號(hào)對(duì)所研究對(duì)象信號(hào)的干擾），動(dòng)態(tài)變化和個(gè)體差異大，因此要求檢測(cè)傳感器和系統(tǒng)的靈敏度高，噪聲小，抗干擾能力強(qiáng)，分辨力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)特性好。由于以人體為對(duì)象，故應(yīng)有良好的對(duì)人體內(nèi)環(huán)境的適應(yīng)性，對(duì)人體生理狀態(tài)擾動(dòng)小，尤其對(duì)傳感器系統(tǒng)的可靠性和安全性有特別嚴(yán)格的要求。（一般處理方法：想干平均算法、相關(guān)技術(shù)、頻域分析技術(shù)、信號(hào)額濾波、參數(shù)模型） 均勻物質(zhì)對(duì)X線的衰減形式是什么？濾過(guò)器的作用X線管發(fā)射的x線是由不同波長(zhǎng)組成的連續(xù)光譜，所

7、以從球管發(fā)出x線必須進(jìn)行過(guò)濾，濾過(guò)器的作用：1、吸收軟射線；2、使X射線變?yōu)槟芰糠植季?勻的硬射線。影像增強(qiáng)器的工作原理；由X線管發(fā)出的X線，透過(guò)被照體在影像增強(qiáng)器輸入屏形成X線影像，經(jīng)過(guò)與輸入屏相接的光電面（光電陰極），轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)（光電子）。帶有影信息的光電子在集束電極（電子透鏡）作用下，聚集加速后，在輸出屏形成了縮小的電子影像，電子影像再由輸出屏的熒光體轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)影像，輸出屏的亮度與影響縮小率的平方及陽(yáng)極電壓成正比，產(chǎn)生密度增益和電子能量增益，輸出屏的光學(xué)影像由光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行分配，傳到CRT或其他觀察器上。CT斷層成像的基本原理；CT：是探測(cè)穿過(guò)人體組織前后的X線強(qiáng)度，然后利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)

8、算法進(jìn)行運(yùn)算，顯示組織斷層結(jié)構(gòu)的醫(yī)用診斷設(shè)備。主要包括圖像掃描階段、圖像重建階段、圖像顯示階段。原理：CT是用X線束對(duì)人體某部一定厚度的層面進(jìn)行掃描，由探測(cè)器接收透過(guò)該層面的X線，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光后，由光電轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為數(shù)字，輸入計(jì)算機(jī)處理。圖像形成的處理有如對(duì)選定層面分成若干個(gè)體積相同的長(zhǎng)方體，稱之為體素。掃描所得信息經(jīng)計(jì)算而獲得每個(gè)體素的X線衰減系數(shù)或吸收系數(shù)，再排列成矩陣，即數(shù)字矩陣，數(shù)字矩陣可存貯于磁盤(pán)或光盤(pán)中。經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器把數(shù)字矩陣中的每個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構(gòu)成CT圖像。所以，CT圖像是重建圖像。每個(gè)體素的X線吸收系

9、數(shù)可以通過(guò)不同的數(shù)學(xué)方法算出。PET成像原理；首先向患者注射經(jīng)過(guò)標(biāo)記了的正電子放射性核素的藥物，它在衰變時(shí)產(chǎn)生的正電子在人體組織中運(yùn)動(dòng)很短距離之后和電子相遇發(fā)生湮滅，產(chǎn)生兩個(gè)能量相等（511keV）的伽馬光子，根據(jù)人體不同部位吸收標(biāo)記化合物能力的不同，同位素在人體內(nèi)各部位的濃聚程度不同，湮滅反應(yīng)產(chǎn)生光子的強(qiáng)度也不同，測(cè)量?jī)蓚€(gè)伽馬光子就可以確定電子對(duì)湮滅的位置、時(shí)間和能量信息為了抑制星形偽影，CT重建采用了什么重建方法？該方法的步驟有哪些？產(chǎn)生星狀偽跡的原因在于：反投影重建的本質(zhì)是把取自有限物體空間的射線投影均勻地回抹(反投影)到射線所及的無(wú)限空間的各點(diǎn)之上，包括原先像素值為零的點(diǎn)濾波反投影算法

10、：兩種方法：反投影重建 輸出圖像（同原圖像）二維濾波器反投影重建 輸出圖像（同原圖像）二維濾波器 取投影 輸入圖像（原圖像） （a） 輸出圖像（同原圖像）取投影 輸出圖像（同原圖像）取投影反投影重建 輸入圖像（原圖像）一維濾波器一維濾波器 （b）第一種方法中的二維濾波器較難實(shí)現(xiàn)。 第二種方法交換了濾波與反投影的順序，此時(shí)投影數(shù)據(jù)是一維的，易于實(shí)現(xiàn)。此方法的理論基礎(chǔ)就是中心切片定理。窗口技術(shù)（窗寬和窗位）的定義以及對(duì)CT圖像顯示有哪些影響？窗體技術(shù)是CT檢查中用以觀察不同密度組織的一種顯示技術(shù)，包括窗寬和窗位。窗寬：表示所顯示的CT值的范圍。影響圖像對(duì)比度：窗寬越大，對(duì)比對(duì)越??； 窗寬越小，對(duì)比

11、度 越大。窗位：是指對(duì)應(yīng)于灰度級(jí)中心位置的某一CT值。窗位的高低影響圖像的亮度： 窗位低，圖像亮度高成白色；窗位高，圖像亮度低成黑色。放射治療的定義、基本原理、所使用的射線種類有哪些，各具備什么特點(diǎn)放射治療是利用放射線 (X、和中子流等) 對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行照射使其生長(zhǎng)受到抑制而致死的一種療法。放射治療的基本原理：當(dāng)射線達(dá)到一定劑量時(shí)，射線照射對(duì)病變細(xì)胞有抑制和殺傷作用。使用的射線種類:(1)放射性同位素發(fā)射出的、射線 (2)X射線治療機(jī)和各類加速器產(chǎn)生的不同能量的X射線 (3)各類加速器產(chǎn)生的電子束、質(zhì)子束、中子束、負(fù)介子和重 離子束等放射治療計(jì)劃設(shè)計(jì)的步驟放射治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)是由計(jì)算機(jī)軟

12、、硬件組成的對(duì) 腫瘤放療進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)。是實(shí)現(xiàn)臨床劑量學(xué)四原則 的先進(jìn)措施之一。在先進(jìn)國(guó)家，要求對(duì)每個(gè)放療病人都要做治 療計(jì)劃。在病人多、醫(yī)療費(fèi)困難的發(fā)展中國(guó)家，至少也應(yīng)對(duì)疑 難及復(fù)雜、特殊放療病人做治療計(jì)劃的設(shè)計(jì)。治療計(jì)劃設(shè)計(jì)步驟是：體模階段：方法是做CT或拍X線片，或用石膏繃帶 脫出患者病灶斷面身體 的外輪廓。目的是確定射線經(jīng)過(guò)處的 體輪廓，腫瘤、重要器官和組織的準(zhǔn)確 位置、大小和密度等。治療計(jì)劃設(shè)計(jì)階段：利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟、硬件，輸 入、計(jì)算、比較、優(yōu)化 得到最理想的治療用數(shù)據(jù)。如：最合適的 射線種類(X線或電子線)、能量大 小、機(jī)架角度i照射野大小、 每個(gè)射野分別照多少量、是否需

13、要加楔形板、 擋塊和大小等。計(jì)劃的證實(shí)和確認(rèn)階段：這要用模擬定位機(jī)來(lái)完成。 這種機(jī)器除射線能量低、 可起透視、照相作用外，其它尺寸條 件可與加速器、鈷一60治療機(jī)等完全相 同，所以可在透視條件 下證實(shí)治療計(jì)劃是否最優(yōu)。若不理想還需修改計(jì)劃， 直到證實(shí) 確認(rèn)滿意為止。執(zhí)行階段：即正式實(shí)施治療階段。這時(shí)的主要根據(jù) 是治療單，而治療單上的 數(shù)據(jù)是前3個(gè)階段的努力最后確定 下來(lái)的最滿意的治療條件。在放療期間， 還需定期檢查患者的 治療效果、放射反應(yīng)等，必要時(shí)要及時(shí)調(diào)整治療方案， 直至較好地完成治療。放療計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中測(cè)量體內(nèi)劑量需要用到的劑量?jī)x的種類點(diǎn)劑量驗(yàn)證：空腔電離室、半導(dǎo)體劑量?jī)x、熱釋光劑量?jī)x二

14、維劑量驗(yàn)證：膠片劑量?jī)x、電子射野影像系統(tǒng)（EPID）立體定向放射外科治療裝置有哪些？立體定向放射治療：1949年瑞典神經(jīng)科學(xué)家Leksell先提出放射外科學(xué)理論：利用立體定向技術(shù)，使用大劑量的高能量射線束(X、質(zhì)子、中子等)定向照射，一次性摧毀靶點(diǎn)的病變組織。立體定向放射外科治療裝置：(1)-刀 (Gamma-knife)、X-刀(X-knife) (2) 質(zhì)子刀 (3)中子立體定向放療裝置 傳感器的定義（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。生物電電極的分類；生物電檢測(cè)電極的分類；刺激電極的作用生物電電極有兩類：刺

15、激電極和檢測(cè)電極生物電檢測(cè)電極的分類：宏電極：體表電極和體內(nèi)電極 微電極：金屬微電極和充填電解液的玻璃微電極刺激電極的作用：臨床醫(yī)學(xué)根據(jù)生物體的電生理活動(dòng)原理，對(duì)生物體導(dǎo)入各種不 同的電信號(hào)，以調(diào)節(jié)和治療疾病，使肌體獲得康復(fù)。各類溫度傳感器的測(cè)溫原理熱電偶溫度傳感器：將當(dāng)兩種不同材質(zhì)的導(dǎo)體，接成閉合電路，然后對(duì)某個(gè)連接點(diǎn)加熱，那么加熱點(diǎn)與不加熱點(diǎn)之間就會(huì)出現(xiàn)電位差。這個(gè)電位差的數(shù)值大小與：不加熱部位測(cè)量點(diǎn)的溫度以及這兩種導(dǎo)體的材質(zhì)有關(guān)。這種現(xiàn)象被稱為熱電效應(yīng)，也稱Seeback（賽貝克）效應(yīng)。熱電偶效應(yīng)可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測(cè)量這個(gè)電位差，再測(cè)出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準(zhǔn)確知

16、道加熱點(diǎn)的溫度。熱敏電阻溫度傳感器：是一種對(duì)溫度反應(yīng)較敏感、阻值會(huì)隨著溫度的變化而變化的非線性電阻器。PN結(jié)溫度傳感器：PN結(jié)溫度傳感器是利用半導(dǎo)體PN結(jié)上正向電壓降的溫度效應(yīng)設(shè)計(jì)而成。紅外熱輻射式溫度傳感器：普朗克輻射定律：當(dāng)物體的溫度高于熱力學(xué)溫度零度（-273.16）時(shí)，都要以電磁波的形式向周圍輻射能量，其輻射頻率和能量隨物體的溫度而定。紅外輻射測(cè)溫裝置就是通過(guò)檢測(cè)人體表面輻射的紅外線能量而確定體溫科氏音法間接測(cè)量血壓的原理利用袖帶在體外對(duì)動(dòng)脈血管加以變化的壓力，通過(guò)體表檢測(cè)出脈管內(nèi)血流與外部壓力之間相對(duì)應(yīng)的關(guān)系，進(jìn)而測(cè)出脈管內(nèi)的血壓值。超聲的分辨力有哪些？超聲成像的分辨力有橫向分辨力和

17、縱向分辨力之分。前者是指垂直于超聲脈沖束方向上的分辨力，后者是沿波束軸方向上的分辨力。這兩種分辨力的大小差別很大，縱向分辨力總是優(yōu)于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個(gè)維上的橫向分辨力也往往不同。超聲換能器產(chǎn)生和接受超聲波的原理超聲探頭又稱超聲換能器，完成電-聲和聲-電轉(zhuǎn)換，制造原理來(lái)自于壓電效應(yīng)。工作原理：探頭向被檢人體組織發(fā)射超聲波，并接收反射回的回波；信息處理系統(tǒng)檢測(cè)出回波中物理量的變化（幅度、頻率等），再通過(guò)某種方式（A型、B型、D型等）在顯示器上顯示。應(yīng)用了什么效應(yīng)：壓電效應(yīng)超聲成像的基礎(chǔ)基本原理：探頭發(fā)射超聲聲束進(jìn)入人體內(nèi)，在傳播過(guò)程中，遇到介質(zhì)的不均勻界面時(shí)發(fā)生反射與折射現(xiàn)象，人

18、體組織和臟器具有不同的聲速和聲阻抗，因而界面會(huì)反射聲波稱為回波，將回波收集，并檢出其所攜帶的有關(guān)目標(biāo)的信息，用以確定目標(biāo)的方位和距離，由于界面兩邊的聲學(xué)差異通常不是很大，故大部分超聲能量穿過(guò)界面繼續(xù)向前傳播到達(dá)第二界面時(shí)又產(chǎn)生回波并仍有大部分超聲能量透過(guò)該界面繼續(xù)行進(jìn)。將每次回波信號(hào)接收放大，加到監(jiān)示器的Z軸上進(jìn)行輝度調(diào)制，再配以聲束的掃描，使橫軸表示聲掃描方向，縱軸表示深度，從而得到超聲體層影像，根據(jù)掃描方式的不同可將影像分為線形掃描斷層影像和扇形掃描斷層影像。線形掃描斷層影像：超聲探頭發(fā)射的聲束在水平方向上，以快速電子掃描的方法(相當(dāng)于快速等間隔改變A超探頭在人體上的位置)，逐次獲得不同位

19、置的深度方向所有界面的反射回波，當(dāng)一幀掃描完成，便可得到一幅由超聲聲束掃描方向決定的垂直平面二維超聲斷層影像，稱之為線形掃描斷層影像。扇形掃描斷層影像：通過(guò)改變探頭的角度(機(jī)械的或者電子的方法)，使超聲波束指向方位快速變化，使每隔一定小角度，被探測(cè)方向不同深度所有界面的反射回波，都以亮點(diǎn)的形式顯示在對(duì)應(yīng)的掃描線上，便可形成一幅由探頭擺動(dòng)方向決定的垂直扇面二維超聲斷影像，稱之為扇形掃描斷層影像。人工器官的定義、分類、用途人工器官:以人工材料和電子技術(shù)制成，用于模擬人體器官的結(jié)構(gòu)和功能，部分或全部替代人體自然器官功能的機(jī)械、電子裝置。人工心臟瓣膜：人工心臟瓣膜是可植入心臟內(nèi)代替心臟瓣膜(主動(dòng)脈瓣、

20、肺動(dòng)脈瓣、三尖瓣、 二尖瓣)，能使血液?jiǎn)蜗蛄鲃?dòng)，具有天然心臟瓣膜功能的人工器官。人工腎：又稱血液透析機(jī)，是用人工方法模仿人體腎小球的過(guò)濾作用，在體外循環(huán)的情況下， 去除人體血液內(nèi)過(guò)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。人工肝：作為肝移植前的暫時(shí)維持手段、移植后的肝臟最初無(wú)功能狀態(tài)時(shí)的暫時(shí)替代、用于 急慢性肝功能衰竭的支持治療。人工心臟：利用機(jī)械的方法把血液輸送到全身各器官以代替心臟功能的裝置。人工耳蝸：一種植入式電子裝置，能將聲能轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)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(tīng)神經(jīng)纖維，使聾人產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。人工胰腺：

21、人工胰是用人工方法取代正常胰腺內(nèi)分泌功能的一種機(jī)械裝置，是糖尿病患者的 胰島素分泌不足時(shí)的一種補(bǔ)充。人工皮膚：人工皮膚是在受創(chuàng)傷皮膚治療過(guò)程中使用的一種暫時(shí)性的創(chuàng)面保護(hù)性覆蓋材料。人工肺：人工肺系指用血?dú)饨粨Q，調(diào)節(jié)血內(nèi)O2和CO2含量，取代人體肺功能的裝置，又 稱氧合器。心臟起搏器：心臟起搏器能替代或補(bǔ)充正常激發(fā)和控制心臟收縮的生理電子系統(tǒng)。它通過(guò)周 期性發(fā)放的電脈沖刺激心臟，引起心搏，并實(shí)現(xiàn)生物機(jī)能控制。生物力學(xué)研究的內(nèi)容及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用？生物力學(xué)：研究力與生物體運(yùn)動(dòng)、生理、病理之間關(guān)系的科學(xué)，也就是研究生物與力學(xué)有關(guān)的問(wèn)題，或者說(shuō)從力學(xué)的觀點(diǎn)研究生物學(xué)的問(wèn)題。范疇：心肺系統(tǒng)、量化生理學(xué)（

22、骨力學(xué)、軟組織力學(xué)、血液動(dòng)力學(xué)、血液流變學(xué)等）。研究?jī)?nèi)容：利用力學(xué)基本原理，結(jié)合生理學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)來(lái)研究生物體，特別是人體功能、生長(zhǎng)、消亡及運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。骨力學(xué)：研究骨和骨骼系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中和受外界作用時(shí)的變化規(guī)律，主要研究骨的生長(zhǎng)、 吸收與應(yīng)變的關(guān)系；軟組織力學(xué)：研究肌肉、血管、皮膚、腱和各種內(nèi)臟等軟組織的應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系，研究其 生長(zhǎng)、吸收與應(yīng)力的關(guān)系；血液動(dòng)力學(xué)：研究血流在心臟、動(dòng)脈、微血管和靜脈中的流動(dòng)規(guī)律，研究血液與血管壁的相 互作用；血液流變學(xué)：研究血液的流動(dòng)與變形規(guī)律；生物力學(xué)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：a. 外科：外傷生物力學(xué)、傷口復(fù)原分析b. 植入學(xué)：義肢材料、生物相容性c. 骨科、牙科

23、：骨及韌帶之力學(xué)、關(guān)節(jié)磨損、人工關(guān)節(jié)、骨科植入物d. 人造義肢：人工義肢設(shè)計(jì)e. 人造器官：人工腎、人工肝、人工心臟f. 輪椅及病床：癱瘓病人用輪椅g. 職業(yè)安全與衛(wèi)生：肺之生物力學(xué)、黑肺病診斷、運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)h. 高速公路安全：頭顱傷研究、安全帶氣囊、撞擊分析、汽車設(shè)計(jì)i. 飛行安全：人體振動(dòng)及撞擊分析補(bǔ)充：生物醫(yī)學(xué)工程的經(jīng)典的研究領(lǐng)域生物力學(xué)、生物材料學(xué)、人工器官、生物系統(tǒng)建模和仿真、生物醫(yī)學(xué)信號(hào)與傳感器、生物醫(yī)學(xué)信息處理、醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)、物理因子在治療中的應(yīng)用與生物學(xué)效應(yīng)、放射醫(yī)學(xué)。2. X線成像基本原理：X線之所以能使人體組織在熒屏上或膠片上形成影像，一方面是基于X線的穿透性、熒光效應(yīng)和感

24、光效應(yīng)；另一方面是基于人體組織之間有密度和厚度的差別。當(dāng)X線透過(guò)人體不同組織結(jié)構(gòu)時(shí)，被吸收的程度不同，所以到達(dá)熒屏或膠片上的X線量即有差異。這樣，在熒屏或X線片上就形成明暗或黑白對(duì)比不同的影像。設(shè)備：電源、控制臺(tái)、高壓發(fā)生器、高壓電纜、X線球管、機(jī)械裝置及輔助設(shè)備X線成像基本原理（簡(jiǎn)答）（數(shù)字X線成像的原理）根據(jù)成像原理的不同可分為：CR（computed radiography）：計(jì)算X線攝影。CR是用存儲(chǔ)屏IP板記錄X線影像，通過(guò)激光掃描使存儲(chǔ)信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再用光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入計(jì)算機(jī)處理，成為高質(zhì)量的數(shù)字圖像。DR（digital radiography

25、）：數(shù)字X線攝影。分為直接數(shù)字X線攝影DDR，和間 接數(shù)字X線攝影IDR。DDR指采用一維或二維X線探測(cè)器直接將X線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)再形成數(shù)字信號(hào)的方法。IDR指X線影像經(jīng)X線膠片或影像增強(qiáng)器電視（II-TV）成像鏈先獲得X線信息的模擬影像，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的方法。 X線球管的作用：產(chǎn)生X線的裝置，包括固定陽(yáng)極、陰極和真空玻璃管。燈絲加熱電子從陰極射出電子加速到達(dá)陽(yáng)極與靶電子相互作用，分為電離、激發(fā)、彈性散射和韌致輻射四個(gè)物理過(guò)程有一部分能量轉(zhuǎn)變成x線光子發(fā)射出來(lái)，為一束波長(zhǎng)不等的連續(xù)光譜。4. PET成像的基本過(guò)程正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像。正電子放射性核素在衰變時(shí)會(huì)發(fā)射正電子，原子核中的質(zhì)子釋

26、放正電子和中微子，并衰變?yōu)橹凶?，正電子在人體內(nèi)移動(dòng)大約1-3mm后與人體內(nèi)的負(fù)電子結(jié)合發(fā)生湮滅現(xiàn)象。過(guò)程：需在病人身上注射放射性藥物，放射性藥物在病人體內(nèi)釋出訊號(hào)，而被體外的PET掃瞄儀所接收，重建，形成斷層影像。具體過(guò)程：引入體內(nèi)的示蹤劑放射出正電子，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閞光子對(duì)，被一對(duì)探測(cè)器捕捉，并由符合電路判定其直線位置。因?yàn)樘綔y(cè)器的空間位置固定，經(jīng)計(jì)算便可直接按其空間位置將這一對(duì)光子的信息以直線形式反投影入假想空間，逐條反投影線累計(jì)疊加便產(chǎn)生出體層圖像。應(yīng)該注意，正電子核素的壽命很短，故PET的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中應(yīng)加以衰變修正。5. 大型醫(yī)療應(yīng)用成像設(shè)備有哪些和工作原理甲類：X線正電子發(fā)射型電子計(jì)算

27、機(jī)斷層掃描儀（PET-CT，包括PET） 伽瑪射線立體定位治療系統(tǒng)（刀） 醫(yī)用電子回旋加速治療系統(tǒng)（MM50） 質(zhì)子治療系統(tǒng)乙類：X線電子計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置（CT） 醫(yī)用核磁共振成像設(shè)備（MRI） 數(shù)字減影血管造影X線機(jī)（DSA） 醫(yī)用電子直線加速器（LA） 單光子發(fā)射型電子計(jì)算機(jī)斷層掃描裝置（SPECT）彩超不屬于乙類大型醫(yī)療設(shè)備。6. 調(diào)強(qiáng)放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）為達(dá)到劑量分布的三維適形，必須滿足下述的必要條件:(1)在照射方向上，照射野的形狀必須與病變(靶區(qū))的投影的形狀一致;(2)要使靶區(qū)內(nèi)及表面的劑量處處相等，必須要求每個(gè)射野內(nèi)諸點(diǎn)的輸出劑量率能按要求的方式進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)滿足上述兩個(gè)必要條件的三維適形放療稱之為調(diào)強(qiáng)適形放射治療(Intensity Modulation Radiation Therapy，IMRT)。7. 正壓電效應(yīng)、逆壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)：在某些晶體的一定方向上，受到應(yīng)力（拉力或壓力）而形變時(shí)，在晶體的兩個(gè)受力界面上，引起內(nèi)部介質(zhì)正負(fù)電荷中心相對(duì)位移，從而產(chǎn)生符號(hào)相反的束縛電荷，其電荷密度與所施加的外力成正比例，這種由于機(jī)械力的作用而激起電介質(zhì)晶體表面電荷的效應(yīng)，稱為正壓電效應(yīng)（Direct Piezoelectric Effe