生物医学工程学复习提纲(完整版)
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2013医学生物学复习提纲第一章绪论一、基本概念:iPS细胞,细胞,同化作用,异化作用。
二、基础知识:生命的基本特征三、问答题:举例说明生物学研究的成就对医学发展的影响。
第二章生命的化学基础一、基本概念:蛋白质的一、二、三、四级结构,必需氨基酸,磷酸二酯键。
二、基础知识:各种重要功能基团的化学结构,糖的结构通式,氨基酸的结构通式,核苷酸的结构通式,核糖核糖和脱氧核糖的结构式,8种必需氨基酸,DNA的二级结构。
三、问答题:1.多糖、蛋白质、核酸的基本结构分别是什么?各自的生理功能是什么?2.试述在生物体内水的重要性。
3.写出有机化合物中的羟基、羧基、氨基的结构式。
第三章:生命的细胞学基础一、基本概念:细胞学说,流动镶嵌模型,脂筏,被动运输、主动运输,膜泡运输,调节型外排途径,信号分子,受体,G蛋白,核酶,内膜系统,自噬溶酶体,异噬溶酶体,信号肽,半自主性细胞器,染色质,核小体,螺线管,常染色质,异染色质,端粒酶,细胞周期,G0期细胞,偶线期DNA(Z-DNA),细胞分化,组织特异性基因,当家基因,细胞全能性,干细胞,细胞凋亡,Caspase,复制衰老。
二、基础知识:细胞发现的历史、显微镜发明的历史,细胞学说的内容,细胞的共性,原核细胞的结构特征和种类,原核细胞与真核细胞的主要区别,细胞膜、核糖体,内膜系统(内质网、高尔基体、溶酶体)、线粒体(功能,半自主性)、细胞骨架(微管,微丝,中间纤维),细胞核(核膜,染色质与染色体、核纤层,核仁),细胞增殖(细胞周期、有丝分裂、减数分裂,胞质分裂),细胞分化(全能性,干细胞),细胞衰老与死亡(衰老、凋亡、坏死)。
三、问答题:1.细胞学说的主要内容。
2.所有细胞的共性有哪些?3. 原核细胞与真核细胞结构上的主要区别是?4.流动镶嵌模型是如何解释细胞膜的结构的?有哪些优点和缺陷?5.内质网的主要功能有?6高尔基体的主要功能有?7溶酶体的主要功能有?8信号假说的主要内容。
生物医学工程(Biomedical Engineering,BME),是用自然科学和工程技术的理论方法,研究解决医学防病治病,增进人民健康的一门理、工、医相结合的边缘科学。
它综合运用工程学的理论和方法,深入研究、解释、定义和解决医学上的有关问题。
生物传感器应有以下几个条件:①高可靠;②少损伤或无损伤;③微型化;④重复性好;⑤数字信号输出;⑥组织相容性好;⑦寿命长;⑧容易制造。
生物工程(bioengineering)亦称生物技术(biotechnology) , 它是通过工程技术手段,利用生物有机体或生物过程,生产有经济价值的产品的技术科学。
它的实际应用包括对生物有机体及其亚细胞组分在制造业、服务性工业以及环境管理等方面的应用。
细胞工程(cell engineering)是应用细胞生物学和分子生物学技术,按照预定的设计改变或创造细胞遗传物质,使之获得新的遗传性状,通过体外培养,提供细胞产品,或培育出新的品种,甚至新的物种。
细胞工程的三个发展阶段:第一阶段:~70年代中期,确立了细胞培养技术、核型分析技术、细胞融合技术及其应用第二阶段:70年代后期~80年代后期,基因工程与细胞工程结合,应用DNA 导入技术分析了人体基因的微细结构。
第三阶段:80年代后期~,基因打靶为基础,胚胎发生工程与基因工程结合作为新的研究发展趋势。
即在培养细胞水平上同源基因重组的“基因打靶”“基因打靶”是指利用基因转移方法,将外源DNA序列导入靶细胞后通过外源DNA序列与靶细胞内染色体上同源DNA序列间的重组,将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的点,或对某一预先确定的靶位点进行定点突变的技术细胞融合(cell fusion)是指用自然或人工方法,使两个或更多个不同的细胞融合成一个细胞的过程。
它包括质膜的连接与融合,胞质合并,细胞核、细胞器和酶等互成混合体系。
应用:淋巴细胞杂交瘤技术,其产物为单克隆抗体单克隆抗体(monoclonal antibody, McAb)是由单一克隆(clone)的B淋巴细胞产生的抗单一抗原的高度特异性抗体。
生物医学工程综合浙大考试纲要
1.生物医学工程基础知识:介绍生物医学工程的定义、发展历程、研究内容等基础知识,并介绍生物医学工程与其他学科的关系。
2. 生物医学信号处理:介绍生物信号的种类、特征、采集技术和处理方法,以及常用的生物医学信号处理软件和工具。
3. 生物医学成像技术:介绍常用的生物医学成像技术,包括X 射线成像、CT成像、MRI成像、超声成像等,以及它们的原理、优缺点和应用领域。
4. 生物医学传感技术:介绍生物医学传感技术的基本原理、分类和应用,并重点介绍血氧饱和度传感器、心电传感器和脑电传感器等常用传感器的原理和应用。
5. 生物医学光学技术:介绍生物医学光学技术的基本原理、种类和应用,并重点介绍光纤光谱仪、光学微镜和荧光显微镜等常用光学仪器的原理和应用。
6. 生物医学信号分析与识别:介绍生物医学信号分析与识别的基本原理、方法和技术,包括滤波、时频分析、模式识别等,以及它们在生物医学工程领域的应用。
7. 生物医学控制与仿真:介绍生物医学控制与仿真的基本原理、方法和技术,包括生物医学控制系统的设计与实现、仿真模型的建立和验证等。
8. 生物医学工程应用:介绍生物医学工程在医学、生物科学、农业、环境保护等领域的应用,以及未来发展趋势和前景。
本考试纲要旨在全面、系统地介绍生物医学工程的基本知识和应用技术,对于生物医学工程专业学生和从事相关研究工作的人员具有重要的参考价值。
考试要求:闭卷;主要题型与分值分布:填空(20 分)、判断(20 分)、选择(20 分)、问答(40 分);考试时间:120 分钟。
注意事项:(1)复习提纲中知识占考试知识面的80% ,考察考生基础知识。
参考书目《生物医学工程学》,科学出版社,邓玉林李勤主编(可由杨迪老师代购)。
(2)另20%知识为医学生物学、医学工程学、医学生理学等领域的基础知识或常识,用于考察考生的推断和知识的扩展应用能力。
复习提纲绪论1、生物医学工程学的概念答: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。
2、生物医学工程学所包括的内容有哪些答: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。
3、生物医学工程学的特点答: 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。
生物医学工程基础知识点总结生物医学工程是一门融合了生物学、医学和工程学的交叉学科,旨在通过工程技术手段解决医学领域中的问题,促进医疗保健水平的提高。
以下是对生物医学工程基础知识点的总结。
一、生物力学生物力学是研究生物体的力学特性和力学行为的学科。
它涉及到骨骼、肌肉、心血管系统等多个方面。
在骨骼方面,了解骨骼的结构和力学性能对于骨折治疗、假肢设计等至关重要。
骨骼具有一定的强度和刚度,能够承受日常活动中的载荷,但在受到过大外力时可能会发生骨折。
通过研究骨骼的材料特性和力学行为,可以设计更合适的内固定装置和康复方案。
肌肉的力学特性对于运动分析和康复治疗也具有重要意义。
肌肉能够产生力量和收缩,其收缩特性受到神经控制和肌肉纤维类型的影响。
研究肌肉的力学模型可以帮助我们理解肌肉的功能,并为康复训练提供理论依据。
心血管系统中的血流动力学是生物力学的另一个重要研究领域。
了解血液在血管中的流动规律、血压的形成和调节机制,对于心血管疾病的诊断和治疗具有重要价值。
例如,通过分析血管狭窄处的血流速度和压力变化,可以评估疾病的严重程度,并制定相应的治疗方案。
二、生物材料生物材料是用于与生物体接触并相互作用的材料,包括金属、陶瓷、高分子材料等。
金属材料如钛合金,具有良好的强度和耐腐蚀性,常用于骨科植入物,如人工关节。
陶瓷材料如氧化铝和氧化锆,具有优异的硬度和耐磨性,适用于牙科修复和关节置换。
高分子材料如聚乙烯和聚乳酸,具有良好的生物相容性和可加工性,可用于制造人工血管、药物载体等。
选择合适的生物材料需要考虑多个因素,如材料的生物相容性、力学性能、降解性等。
生物相容性是指材料与生物体之间相互适应的程度,包括血液相容性、组织相容性等。
力学性能要与植入部位的要求相匹配,以确保材料在体内能够正常发挥功能。
对于一些暂时使用的医疗器械,如可吸收缝线,材料的降解性就显得尤为重要。
三、生物信号处理生物信号是生物体产生的各种物理、化学和生理信号,如心电信号、脑电信号、血压信号等。
考研生物医学工程知识点梳理生物医学工程是生物学、医学和工程学的交叉领域,通过应用工程学的原理和技术解决医学和生物学领域的问题。
考研生物医学工程知识点涉及到医学、生物学和工程学的一系列概念、理论和实践技术。
本文将对考研生物医学工程的关键知识点进行梳理和介绍。
一、生物医学信号与传感器1.信号与系统的基本概念:信号的定义、信号的分类、连续信号与离散信号、系统的定义、线性系统与非线性系统等。
2.生物电信号:脑电图(EEG)、心电图(ECG)、肌电图(EMG)等常见生物电信号的特点及其在医学工程中的应用。
3.生物医学传感器:温度传感器、压力传感器、湿度传感器等生物医学传感器的原理、结构和应用。
二、医学成像技术1.X射线成像技术:X射线的产生与特性、传统X射线摄影、计算机断层扫描(CT)等。
2.核磁共振成像技术(MRI):核磁共振的基本原理、MRI仪器的构成和工作原理、MRI图像重建等。
3.超声成像技术:超声的产生与特性、超声传感器、超声成像的基本原理及其在医学工程中的应用。
三、人工器官与生物材料1.人工心脏起搏器:心脏起搏器的基本原理、种类、植入方式、调节方法等。
2.人工关节:人工关节的种类、材料选择、植入手术、功能恢复等。
3.生物材料:生物材料的分类、生物相容性、生物材料的表面改性等。
四、医学图像分析与处理1.数字图像处理基础:图像的获取与表示、图像的增强与恢复、图像的压缩与编码等。
2.医学图像分割:图像分割方法、基于阈值的分割、边缘检测等。
3.医学图像配准:图像配准的概念、配准方法、应用领域等。
五、人工智能在生物医学工程中的应用1.机器学习算法:监督学习与非监督学习、支持向量机、人工神经网络等基本机器学习算法。
2.深度学习算法:卷积神经网络、循环神经网络、生成对抗网络等深度学习算法及其在医学图像分析、疾病诊断和药物设计中的应用。
六、生物医学工程中的伦理与法规1.伦理概念与原则:医学伦理的基本概念、伦理原则(尊重个体自主权、善意与利益平衡、公正等)。
“生物医学工程概论”考试大纲目录I考查目标II考试形式和试卷结构III考查范围1)生物医学工程基本原理2)医疗器械与医学仪器3)生物材料4)组织工程IV试题示范V参考书I 考查目标生物医学工程概论考试主要考察学生对生物医学工程定义、地位作用及研究范围,以及关于生物医学工程的基本概念、原理和方法学习掌握的情况。
在理解方面、分析能力所达到的程度。
以及具体在医疗器械/医学仪器,生物材料,组织工程方面的基本原理、方法和应用等情况。
能运用这些基本原理对生物医学工程领域相关理论和实际问题提出解决思路。
II考试形式和试卷结构考试形式:闭卷考试,180分钟,总分150分。
试卷内容结构1)生物医学工程定义和基本原理50分2)医疗器械与医学仪器40分3)生物材料30分4)组织工程30分试卷形式名词解释35分填空题30分选择题50分问答题45分III考查范围1)生物医学工程基本原理考查目标考查目标掌握生物医学工程定义、地位作用及主要研究领域,生物医学工程的基本概念、了解生物医学工程应用于医学领域的主要方式和途径。
生物医学工程的定义和主要内容生物医学工程与第三代医疗生物医学工程与医药的关系生物医学工程在临床医学中的主要应用2)医疗器械与医学仪器考查目标为医疗器械与医学仪器主要技术及其技术基础与器件,以及有关应用技术和系统等。
主要要求掌握有关技术的基本原理,技术类型特点和优缺点,主要应用范围等。
主要内容生物医学信号处理生物传感器,生物医学电子学,微系统—微米纳米技术,医用器械,生物阻抗,激光生物医学,医学影像3)生物材料考查目标掌握生物材料的基本概念、分类,利用生物材料工程的原理和方法,设计用于医学的主要制品和人工器官,了解生物材料应用于医学领域的主要方式和途径。
主要内容一、生物材料的定义和发展阶段生物惰性生物活性组织再生支架二、无机生物材料的分类和应用领域无机非金属生物材料金属生物材料碳基生物材料复合生物材料三、有机生物材料的分类和应用领域合成高分子天然高分子复合生物材料四、生物材料主要应用领域-人工器官和制品人工关节(髋关节)人工皮肤药物载体4)组织工程考查目标掌握组织工程的基本概念,利用组织工程的原理和方法,掌握用于医学的组织或器官的设计思路,了解组织工程应用于医学领域的新进展。
医学生物学复习提纲一、细胞生物学1.细胞的基本结构和功能2.细胞的增殖和分化3.细胞的代谢和能量供应4.细胞的运动和排泄5.细胞的生长和死亡二、组织学1.上皮组织的结构和功能2.结缔组织的结构和功能3.肌组织的结构和功能4.神经组织的结构和功能三、器官学1.心血管系统的结构和功能2.呼吸系统的结构和功能3.消化系统的结构和功能4.泌尿系统的结构和功能5.生殖系统的结构和功能6.免疫系统的结构和功能四、生理学1.神经生理学2.呼吸生理学3.消化生理学4.循环生理学5.泌尿生理学6.内分泌生理学7.生殖生理学8.免疫生理学五、遗传学1.遗传物质的结构2.遗传信息的传递3.遗传变异和突变4.细胞的分裂和遗传性状的遗传六、生物化学1.生物大分子的结构和功能2.生物能量的代谢3.氨基酸的代谢4.脂肪和脂质的代谢5.糖类的代谢七、微生物学1.细菌的形态和结构2.细菌的生长和繁殖3.细菌的分类和鉴定4.细菌的致病机制和防治八、免疫学1.免疫系统的基本原理2.免疫反应和免疫记忆3.免疫调节和免疫疾病九、病理学1.细胞损伤和适应2.炎症和免疫反应3.代谢性疾病和遗传病4.恶性肿瘤和良性肿瘤5.损伤和修复通过对以上复习提纲的学习,可以全面回顾医学生物学相关知识,并理解人体结构和功能的基本原理。
同时,还应按照医学学科的逻辑顺序对各个章节进行深入学习。
为了更好地记忆和理解知识点,可以结合实际例子和病例进行学习和讨论,这样可以将理论知识和临床应用相结合,帮助提高学习效果。
另外,要在复习中注重理解和思考,而不仅仅是死记硬背。
可以通过解析习题和实际案例,加深对知识点的理解,并学会应用知识解决实际问题。
最后,定期进行复习和总结,将各个章节的知识点进行整理和归纳。
可以制作复习笔记、思维导图等工具,帮助加深记忆和理解。
希望以上提纲对你的医学生物学复习有所帮助,祝你学业顺利!。
生物医学工程一、名词解释(4×5)1、什么是生物医学工程生物医学工程(BME)是以工程科学技术的思维、方法、原理与技术,研究生命科学、支持生命科学、服务生命对象而形成的一门跨学科的、新兴的、综合性学科广义性的定义:生物医学工程学是综合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。
由NIH有关名词命名专家给出专业性的定义: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、行为学或健康科学的研究;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,改善健康状况等目的。
2.什么是生物技术制药?答:采用现代生物技术,如:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、生化工程、蛋白质工程、抗体工程等,借助某些微生物、植物、动物生产医药品,叫作生物技术制药。
3.什么是超声医学?答:超声医学是研究超声(每秒超过2万赫兹的高频声波)对人体的作用与反作用规律,并加以利用以达到诊断、治疗、保健等目的的学科。
是声学、医学和电子工程技术相结合的科学。
4、什么是生物信息学?答:在人类基因组计划第一个五年总结报告中,给出了一个较为完整的生物信息学定义:生物信息学是一门交叉科学,它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义。
5、现代生物技术主要内容?答:现代生物技术包括:⑴重组DNA技术⑵细胞和原生质体融合技术⑶酶和细胞的固定化技术⑷植物脱毒和快速繁殖技术⑸动物和植物细胞的大量培养技术⑹动物胚胎工程技术⑺现代微生物发酵技术⑻现代生物反应工程和分离工程技术⑼蛋白质工程技术⑽海洋生物技术二、简答题:(4×10)1、现代生物技术主要包括哪些技术:(10)答:(重复)2、医疗仪器有哪五大特点(10)现代医疗仪器通常都是集电子、机械于一体的非常复杂的装置,是非常精密的、可靠性和安全性要求都非常高的自动或半自动系统。
⽣物医学⼯程学复习提纲(完整版)绪论⼀、本章学习⽬标:1、掌握⽣物医学⼯程学(BME)概念。
2、了解⽣物医学⼯程学的近代发展史。
3、熟悉BME涵盖的学科内容及学科分⽀。
4、了解BME研究的重⼤课题及研发趋势。
⼆、本章纲要:1、掌握⽣物医学⼯程的概念、特点、发展中国⽣物医学⼯程学科的战略原则。
2、了解⽣物医学⼯程的发展史、研究现状、未来的展望。
3、熟悉⽣物医学⼯程涵盖的学科内容及学科分⽀。
三、思考题:1、⽣物医学⼯程的概念、内涵和特点?答:(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。
2、⽣物医学⼯程学涵盖的主要学科?答:⼈体系统⼯程;⽣物医学传感器;医学图像技术与仪器;⽣物材料;⼈⼯器官;组织⼯程学;康复⼯程;家庭医疗保健⼯程;远程医疗系统;仿⽣学;医⽤机器⼈。
3、⽣物医学⼯程学发展的战略原则?答: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”;4、⽣物医学⼯程学的发展趋势?答:①、从宏观向微观深⼊,宏观与微观相结合。
天津市考研生物医学工程学复习资料医学成像原理重点知识点速记生物医学工程学是一门融合了医学和工程学知识的学科,旨在应用工程学的原理和技术来解决医学问题。
医学成像是生物医学工程学中的一个重要领域,它利用不同的成像技术来获取人体内部结构、功能和异常的信息,为医学诊断和治疗提供支持。
以下是天津市考研生物医学工程学复习资料中医学成像原理的重点知识点速记。
一、X射线成像X射线成像是一种常用的医学成像技术,它利用X射线的穿透性能和组织对X射线的吸收能力来获取人体内部结构的影像。
X射线成像的原理是,当X射线通过人体时,不同组织对X射线的吸收程度不同,形成了不同的强度影像。
X射线成像常用于检查骨骼和内脏器官的病变。
二、CT成像CT成像是计算机断层成像的简称,它是一种通过旋转X射线源和探测器围绕患者进行扫描得到的影像技术。
CT成像利用X射线通过身体的吸收程度差异,通过计算机处理来获得人体内部的断层影像。
CT成像具有高分辨率和对软组织的显示能力,广泛应用于肿瘤诊断、颅脑损伤评估等方面。
三、MRI成像MRI成像是磁共振成像的简称,它利用核磁共振原理来获取人体组织的影像。
MRI成像不使用X射线,因此辐射剂量较低,对人体无损伤。
MRI成像通过对人体内部组织中的氢原子进行磁共振激发和接收信号,利用计算机处理获得高对比度的影像。
MRI成像适用于脑部、胸部和骨关节等部位的检查。
四、超声成像超声成像是利用超声波在人体组织中传播和反射的原理来获取影像的技术。
超声成像可以非常清晰地显示人体内部组织和器官的结构,广泛应用于妇产科、心脏病学、肝脏等方面的检查。
超声成像安全无害、操作简单,并且可以实时观察,是一种常用的医学成像方法。
五、核医学成像核医学成像是一种利用放射性同位素来获取人体内部器官和组织功能信息的影像技术。
核医学成像通过给患者注射放射性同位素,利用其在体内的分布情况来检测器官的功能状态。
核医学成像适用于心脏、骨骼、甲状腺等疾病的诊断和治疗监测。
江西省考研生物医学工程复习重点一、绪论生物医学工程是交叉学科,涉及生物学、医学和工程学等多个领域。
其研究目标是将工程技术与医学科学相结合,在预防、诊断、治疗和康复等方面提供创新解决方案。
本文将重点介绍江西省考研生物医学工程的复习内容。
二、基础知识1. 生物学基础知识- 细胞生物学:细胞结构与功能、细胞分裂与增殖等。
- 分子生物学:DNA、RNA、蛋白质的结构和功能、基因表达调控等。
- 生物化学:酶的性质和作用机制、代谢途径、生物大分子结构与功能等。
2. 医学基础知识- 人体解剖学:主要器官和组织的结构与功能。
- 生理学:人体各系统的功能与调节机制。
- 病理学:常见疾病的发病机制和病理变化。
3. 工程学基础知识- 电子学与仪器学:电路原理、信号处理、仪器设备使用与维护等。
- 材料学与力学:生物材料的性能与应用、生物力学基础知识等。
三、生物信号处理与医学图像处理1. 生物信号处理- 生物信号采集与放大:心电图、脑电图、肌电图等生物信号的采集、放大与滤波技术。
- 生物信号特征提取:时间域特征、频域特征、小波分析等信号处理方法。
2. 医学图像处理- 医学图像获取与分析技术:X射线、CT扫描、MRI、超声成像等医学影像的获取与分析。
- 影像处理与分割:图像增强、去噪、边缘检测、区域生长等图像处理与分割技术。
四、生物医学信号与图像的模拟与仿真1. 信号模拟与仿真- 生物信号模型的建立:心电信号、脑电信号、肌电信号等生物信号的模拟与仿真。
- 信号的数字化与量化:模拟信号的采样、量化与编码等数字信号处理技术。
2. 图像模拟与仿真- 医学图像模型的建立:CT图像、MRI图像、超声图像等医学影像的模拟与仿真。
- 图像的数字化与量化:模拟图像的采样、量化与编码等数字图像处理技术。
五、生物医学仪器与设备1. 生物信号测量与监测仪器- 心电图仪、脑电图仪、超声诊断仪等生物信号检测与监测设备的工作原理与应用。
2. 医学影像设备- X射线机、CT扫描仪、磁共振仪等医学影像设备的工作原理与应用。
1.狭义地讲,只有那些替换了原来自然器官的位置,并能发挥其全部功能的和具有生物活性的人造装置才是真正的人工器官2.广义地讲,不论体内的还是体外的、短期的还是长期的、局部的还是全部的补偿、替代或修复人体天然器官或其功能的人造装置。
3.人工器官常用材料:金属材料、无机材料、高分子材料、复合材料、杂化材料、生物活性材料等。
金属材料…以不锈钢和钛合金为主;无机材料…包括羟基磷灰石、生物陶瓷、生物玻璃、碳、碳纤维等;高分子材料…包括硅橡胶、聚氨酯、涤纶、尼龙、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚飒、聚醍飒、纤维素等;复合材料…碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料等;杂化材料…由生物组织或细胞与人造材料组成的一种复合材料;生物活性材料…未来发展方向。
1.生物流体力学有自己独特的方法,虽然不是流体力学在生命现象中的简单应用,但流体力学的基本方程仍然可以应用于生物流体力学中,它们是:W 3 心八3〃,. 3〃,. 厂—-=—L + —: + —- = 0 p一- + pu . —1 2 3 4- = pf i + —旦8X3 d t dx fBE 3E)3z/ d (. 37p ——+ u- --- =(T. —- + ----- k ------- + Q2,血液中血小板是极敏感的细胞,当环境发生微笑变化时,血小板就会发生一系列活化反应,比如,黏附反应、变形反应、释放反应、聚集反应。
3.“听觉灵敏”的两层含义:(1)作为频率分辨器官,耳对于频率具有高度灵敏的鉴别能力;(2)对振动幅度亦具有高度灵敏的鉴别能力。
2 生物医学工程:是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学角度,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科学。
3 人工器官:狭义地讲,只有那些替换了原来自然器官的位置,并能发挥其全部功能的和具有生物活性的人造装置才是真正的人工器官。
绪论一、本章学习目标:1、掌握生物医学工程学(BME)概念。
2、了解生物医学工程学的近代发展史。
3、熟悉BME涵盖的学科内容及学科分支。
4、了解BME研究的重大课题及研发趋势。
二、本章纲要:1、掌握生物医学工程的概念、特点、发展中国生物医学工程学科的战略原则。
2、了解生物医学工程的发展史、研究现状、未来的展望。
3、熟悉生物医学工程涵盖的学科内容及学科分支。
三、思考题:1、生物医学工程的概念、内涵和特点?答:(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。
2、生物医学工程学涵盖的主要学科?答:人体系统工程;生物医学传感器;医学图像技术与仪器;生物材料;人工器官;组织工程学;康复工程;家庭医疗保健工程;远程医疗系统;仿生学;医用机器人。
3、生物医学工程学发展的战略原则?答: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”;4、生物医学工程学的发展趋势?答:①、从宏观向微观深入,宏观与微观相结合。
②、在生物医学工程科学研究的方法上,分析与综合相结合来解决实际问题。
③、东方传统医学(非常规医学或替代医学等等)④、生物医学工程和生物化学工程正在交汇、融合。
⑤、几乎各个学科领域的新发现、新技术都有可能被引入生物医学工程领域,而应用于医学。
5、发展“省钱”的生物医学工程学的重点?答:①、有限功能目标的选择和合理确定;②、先进的总体(系统)设计思想;③、系统可靠性保证;④、使用操作简便;⑤、耐受性和鲁棒性。
第一讲人体系统工程1、人体系统工程的概念和研究目标?答:(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。
2、什么是人体系统和其组成模型?答:(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。
3、人体的动态性主要包括哪些内容?答: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。
4、人体——环境系统是如何定义的?答: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。
5、影响人体组成的主要因素有哪些?答:社会环境因素;天体和地理因素;物理因素;化学因素;生物因素;行为因素。
第二讲生物传感器1、生物传感器的概念、工作原理?答:(1)、概念:使用固定化的生物分子(immobilizedbiomolecules)结合换能器,用来侦测生物体内或生物体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一种装置。
(2)、工作原理:通过感受器的分子识别作用,生物传感器中的生物敏感材料和样品中的待测物质,发生生物化学反应,产生离子、质子、气体、光、热、质量变化等信号。
在一定条件下,信号的大小与样品中被测物质的量存在定量关系。
这些信号通过换能器转换成电信号或光信号,再经信号处理放大系统处理后,在仪器上显示或记录下来。
2、生物敏感物质的固定化方法及优点?答:(1)、概念:生物活性物质的固定化技术是指通过物理或化学的方法,将酶、抗体、抗原等生物物质限制在一定的区间内,使其只能在特定的区间进行生化反应,但不妨碍底物的自由扩散的技术。
(2)、方法:夹心法;吸附法;包埋法;交联法;共价结合法;微胶囊法。
(3)、优点:①、生物材料固定化后,热稳定性提高;②、可以重复使用;③、不需要在反应完成后进行生物材料和敏感物质的分离;④、能避免外源微生物对生物敏感物质的污染和降解。
3、生物传感器的特点?答:(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。
4、生物传感器的分类?答:(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(enzymesensor),生物传感器(microbialsensor),细胞传感器(organallsensor),组织传感器(tissuesensor),免疫传感器(immunolsensor)。
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(bioelectrode)传感器,半导体生物传感器(semiconductbiosensor),光生物传感器(opticalbiosensor),热生物传感器(calorimetricbiosensor),压电晶体生物传感器(piezoelectricbiosensor),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(affinitybiosensor)。
5答:(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(fiber opticalbiosensor)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(enzyme sensor):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(tissue sensor):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(Microbial Sensor)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。
第三讲组织工程学1、组织工程的概念、基本原理和方法?答:(1)、概念:应用工程学和生命科学的原理与方法,将在体外培养、扩增的功能相关的活细胞种植于多孔支架上,细胞在支架上增殖、分化,构建生物替代物,然后将之移植到组织病损部位,达到修复、维持或改善损伤组织功能一门科学。
(2)、基本原理:如下图所示:(3)、方法:只有获得足够量的、具有特定生物学活性的种子细胞,配以合适的生物支架材料,通过特定的构建技术,才有可能在体外制造出具有正常生理结构与功能器官、组织。
2、组织工程研究的主要内容?答:(1)、细胞体系的研究:①、种子细胞( Seed Cell)干细胞(Stem Cells)定向分化(Directeddifferentiation)。
②、适于组织工程需要的种子细胞应解决的问题。
(2)、生物材料:①、细胞外基质(extracelluarmatrix,ECM):ECM是细胞附着的基本框架和代谢场所,其形态和功能直接影响所构成的组织形态和功能。
②、组织工程材料种类:a、天然ECM:胶原、脱细胞技术b、人工的ECM:聚乳酸、聚羟基乙酸、两者的共聚物(PGA-PLA)、聚β-羟基丁酯(PHB);聚乳酸-已内酯的共聚物(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复合物胶原-PCA的复合物等d、有机材料同无机材料的复合物:羟基磷灰石-甲壳素的复合物,羟基磷灰石PLA的复合物等。
(3)、组织器官的构建:形成具有生命力的活体组织用最少量的组织细胞修复大块组织缺损任意塑形。
3、细胞三维生长的条件?答:(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。
4、组织工程支架的要求?答:(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5、药物控释系统的优缺点?答:(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。