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生物医学工程试题在研究生物医学工程方面，试题是常见的评估学生知识和技能水平的方式。
试题设计既需要考察学生对生物医学工程理论的理解，也需要测试学生在实际应用中的能力。
本文将介绍一些典型的生物医学工程试题类型，并以此为基础解析其答案。
一、选择题1. 下列哪个方法可以用于评估人体肺功能？a) X射线检查b) 血液检测c) 吸入试验d) 手术切除答案：c) 吸入试验。
吸入试验是评估人体肺功能的一种常见方法，通过测量被试者对吸入气体的反应，来评估其肺功能状况。
2. 生物医学工程中的超声技术常用于下列哪个领域？a) 心脏病诊断b) 癌症治疗c) 胃肠道手术d) 骨折复位答案：a) 心脏病诊断。
超声技术在生物医学工程中广泛应用于心脏病的诊断，可以通过超声波的反射和回波来生成图像，检测心脏结构和功能。
二、问答题1. 请简要说明生物医学工程的定义和应用范围。
答案：生物医学工程是将工程学原理和方法应用于医学领域的学科，旨在提高医疗保健的现状。
它涵盖了医学、生物学和工程学等多个学科，应用范围广泛，包括医疗设备的设计和制造、健康监测和诊断技术的研发、医学影像处理等。
2. 请列举生物医学工程中常用的生物材料，并简要说明其应用领域。
答案：常用的生物材料包括金属、陶瓷、聚合物等。
金属材料常用于人工关节、植入器件等医疗设备中，具有良好的强度和耐腐蚀性；陶瓷材料常用于牙科修复和人工耳蜗等领域，具有良好的生物相容性和美观性；聚合物材料常用于人工血管、心脏瓣膜等领域，具有良好的弹性和可塑性。
三、实例分析题请根据以下情景，分析研究生物医学工程所需要展示的能力。
情景：你被指派参与设计一款可穿戴式健康监测设备，能够实时监测心率、体温和血氧饱和度等参数。
分析：1. 生物医学工程知识：需要了解人体生理参数的测量原理和标准范围，了解传感器器件的选择和设计方法。
2. 工程设计能力：需要进行硬件设计，包括传感器的选型、电路的设计和电池的选取等；同时需要进行软件设计，以实现数据采集、处理和显示。
Ｄｆ《生物医学工程进展》试题库１. 试述组织光透明技术在生物医学成像得作用及应用前景？作用:生物组织属于浑浊介质,具有高散射与低吸收得光学特性,这种高散射特性限制光在组织得穿透深度与成像得对比度,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得发展与应用、生物组织光透明技术得作用就就是通过向生物组织中引入高渗透、高折射、生物相容得化学试剂,来改变组织得光学特性,以此来暂时降低光在组织中得散射、提高光在组织中得穿透深度,从而提高光学成像得成像深度,推动成像技术得发展与新方法得产生、前景:１、应用骨组织使得骨组织变得光透明,进而对骨组织下得组织成像,避免手术开骨窗照成得伤害,如应用于颅骨,用得当得成像方法获得皮层神经亚细胞结构与微血管信息;2、解决皮肤角质层得天然阻挡作用,促进透皮给药系统得研究与应用;3、皮肤光透明剂得发展推动光学相干断层成像技术得发展;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得发展与应用。
推进无损光学成像技术在临床上得发展。
2、请结合图示,描述如何通过单分子定位得方法,实现超分辨光学显微成像。
要通过单分子定位实现超分辨光学显微成像,首先需要利用光激活／光切换得荧光探针标记感兴趣得研究结构、成像过程中,利用激光对高标记密度得分子进行随机稀疏点亮,进而进行单分子荧光成像与漂白;不断重复这种分子被漂白、新得稀疏单分子不断被点亮、荧光成像得过程,将原本空间上密集得荧光分子在时间上进行充分得分离。
随后,利用单分子定位算法对采集到得单分子荧光图像进行定位,可以准确得到分子发光中心位置;最后,利用这些分子位置信息,结合图像重建算法,获得最终得超分辨图像。
超分辨图像质量得关键在于二点:一就是找到有效得方法控制发光分子得密度,使同一时间内只有稀疏得荧光分子能够发光;二就是高精度地确定每个荧光分子得位置。
以分辨两个相距20nm 得点光源为例、如下图7, 当两个点光源相距２0nm 时,由于衍射极限(一个理想点物经光学系统成像,由于衍射得限制,不可能得到理想像点,而就是得到一个艾里斑,这样每个物点得像就就是一个弥散斑,两个弥散斑靠近后就不好区分,这样就限制了系统得分辨率,这个斑越大,分辨率越低)得限制,使得每一个点光源经过显微系统所成得像为一个光斑。
生物医学工程技术考试试题1. 题目一：请简述生物医学工程技术的发展历程及其在医疗领域的应用。
生物医学工程技术是应用工程学原理和方法研究和解决生物医学问题的学科。
其发展历程可以追溯到20世纪50年代，当时类似于医学物理学的学科开始在美国大学兴起。
随着科学技术的不断发展，生物医学工程技术逐渐成为一个独立的学科领域，并迅速发展起来。
生物医学工程技术在医疗领域的应用广泛而多样化。
例如，它在医学影像学方面的应用，可以通过开发新的成像技术和设备提高临床诊断的准确性。
另外，生物医学工程技术也在医疗器械设计和生产方面起到了重要作用。
通过研究和开发新的医疗器械和设备，可以改善普通人的生活质量。
此外，生物医学工程技术还对医疗信息系统和健康管理领域的发展做出了贡献。
通过利用信息技术和生物医学工程技术的结合，可以实现电子病历的管理和储存，提供更好的医疗服务。
2. 题目二：试述生物医学工程技术在心脑血管疾病治疗中的应用及其主要技术手段。
心脑血管疾病是影响人类健康的重要因素之一。
生物医学工程技术在心脑血管疾病治疗中的应用主要体现在以下几个方面。
首先，生物医学工程技术在心脑血管疾病的诊断方面发挥了重要作用。
通过研究和应用心电图、超声心动图以及其他非侵入性检查手段，可以帮助医生准确地诊断心脑血管疾病并制定科学的治疗方案。
其次，生物医学工程技术在心血管介入治疗方面得到了广泛应用。
心脑血管疾病的治疗包括血运重建、动脉内治疗、心脏电生理治疗等。
通过介入治疗技术，可以帮助病人快速恢复并减轻手术创伤。
另外，生物医学工程技术还在心脑血管疾病的药物治疗方面发挥了重要作用。
通过研发新型药物和药物控制释放系统，可以提高药物的疗效，并减少不良反应。
总之，生物医学工程技术在心脑血管疾病的治疗中发挥了至关重要的作用。
通过不断创新和应用新技术，有助于提高心脑血管疾病的治疗效果，提高生存率并改善患者的生活质量。
3. 题目三：探讨生物医学工程技术在人工器官研究与发展中的应用及挑战。
临床生物医学工程技术考试题库目录1. [章节一](#章节一)2. [章节二](#章节二)3. [章节三](#章节三)4. [章节四](#章节四)5. [章节五](#章节五)章节一1. 什么是临床生物医学工程技术？2. 临床生物医学工程技术在医学领域中起到什么作用？3. 列举一些临床生物医学工程技术的应用领域。
4. 临床生物医学工程技术的发展历史是怎样的？5. 临床生物医学工程技术的未来发展趋势有哪些？章节二1. 简述医学影像学在临床生物医学工程技术中的应用。
2. 临床生物医学工程技术如何与生物信号处理相结合？3. 什么是医学信号处理，它对临床生物医学工程技术有什么影响？4. 临床生物医学工程技术在康复医学中的应用是怎样的？5. 生物传感器在临床生物医学工程技术中有什么作用？章节三1. 列举并解释一些常见的生物医学传感器。
2. 什么是电生理记录和脑机接口技术？3. 详细介绍一种临床生物医学工程技术中的图像分析方法。
4. 什么是生物医学图像配准，它在哪些领域有应用？5. 解释一下临床生物医学工程技术中的形态学特征提取。
章节四1. 什么是生物医学信号处理中的特征提取算法？2. 解释一下生物医学信号处理中的滤波方法。
3. 什么是时间频率分析，在生物医学信号处理中有何作用？4. 临床生物医学工程技术中的机器研究应用有哪些？5. 解释一下模拟与数字信号处理在临床生物医学工程技术中的区别与联系。
章节五1. 详细介绍一种临床生物医学工程技术中的数据挖掘方法。
2. 什么是生物医学信号分类，有哪些常见的分类算法？3. 解释一下生物医学信号处理中的特征选择方法。
4. 临床生物医学工程技术中的大数据分析有何重要性？5. 生物医学图像处理中的图像融合有哪些方法？以上题目仅供参考，可根据实际需要进行适当调整和增删。
每个题目可以根据需要给出适当的解答要求和参考文献。
--广西医科大学２010级本科生物医学工程专业(25班) 《生物医学工程概论》期考试题（本试卷正文共6页)考试日期:2011年6月2５日考试时间：120分钟班组姓名学号（为了使您的成绩统计无误，请按以上内容认真、正确填写）题项得分评卷者一、单项选择题(30分)二、多项选择题ﻫ(１5分）三、问答题（2５分) 1 2 34 5四、计算题（30分）１2 ３合计（第一～第四题）统分者注意:请一定填写试卷上的姓名、学号，以便备查!一、单项选择题：每题只有一个最佳答案。
(每题２分，共3０分）1．以下手段不属于生物医学诊断手段的是：．以下手段不属于生物医学诊断手段的是：A．超声影像．超声影像 ﻩﻩﻩB.血液生化学ﻩﻩﻩﻩC.免疫激素免疫激素D.细胞计数切脉细胞计数 ﻩﻩﻩE.切脉以下哪个方向不属于生物力学研究方向：２.以下哪个方向不属于生物力学研究方向：A.生物固体力学ﻩﻩB．生物流体力学ﻩﻩC．生物运动力学．生物运动力学D.生物材料结构生物材料力学生物材料结构 ﻩE.生物材料力学３．以下关于生物固体力学说法错误的是:A.骨骼的压缩强度比拉伸强度高骨骼的压缩强度比拉伸强度高B．软组织具有非线性力学特性．软组织具有非线性力学特性C.血管径向的弹性模量是轴向弹性模量的二分之一血管径向的弹性模量是轴向弹性模量的二分之一D.所有的肌肉在刺激达到一定频率以上时都会产生痉挛现象所有的肌肉在刺激达到一定频率以上时都会产生痉挛现象E．骨骼径向的扭转强度比轴向的拉伸强度要低．骨骼径向的扭转强度比轴向的拉伸强度要低４．血清的主要构成部分中包括下列哪个成分:A．水ﻩﻩﻩ B.纤维蛋白原血红蛋白纤维蛋白原 ﻩﻩﻩ C.血红蛋白D.白细胞白细胞 ﻩﻩﻩE.血小板血小板以下关于血液的哪一种说法是正确的：５.以下关于血液的哪一种说法是正确的：Ａ．主要由血细胞和血清构成Ａ．主要由血细胞和血清构成B.随着血细胞的增多，黏度随之增大随着血细胞的增多，黏度随之增大C.血液的黏度主要由纤维蛋白原决定血液的黏度主要由纤维蛋白原决定D.全血是一种牛顿液体全血是一种牛顿液体Ｅ．血液的流速在径向各个位置都相同Ｅ．血液的流速在径向各个位置都相同6．一个病人经过免疫排查之后,接受了她姐姐的右侧肝脏移植手术，请问这样的移植属于: A．aｌloｇrａｆｔﻩﻩﻩＢ.autograft ﻩ C.ｘenｏgraftD.awｌgｒａftﻩﻩﻩE．ｂuｄgraft7．材料的原子排列结构可以用下列哪种方法进行检测：．材料的原子排列结构可以用下列哪种方法进行检测：A.ＦTＩR ﻩﻩＢ．NMRﻩﻩﻩﻩC．X-rａy dｉfｆractograｐhｙD.ｃontａct aｎgleﻩﻩﻩＥ.zeta－poｔenｔiometer８．表面蚀刻常用的酸性蚀刻剂不包括下列哪种：８．表面蚀刻常用的酸性蚀刻剂不包括下列哪种：A．氢氟酸ﻩﻩB.硫酸ﻩﻩC.盐酸盐酸D．双氧水ﻩﻩﻩE.硝酸硝酸9．心电传导的起点始于:节间束．房室结 ﻩ C.节间束Ａ.窦房结窦房结 ﻩﻩB．房室结D.希氏束普肯杰纤维希氏束 ﻩﻩE.普肯杰纤维1０.以下关于生物电信号测量的说法不正确的是:Ａ．细胞膜钳技术适用于测量细胞膜电位Ａ．细胞膜钳技术适用于测量细胞膜电位导联的导联方法Ｂ.心电导联分3导联,5导联,12导联的导联方法C.脑电导联分参考导联和双极导联两种方法脑电导联分参考导联和双极导联两种方法肌电导联可以运用表面电极也可以运用穿刺电极Ｄ.肌电导联可以运用表面电极也可以运用穿刺电极Ｅ.心电导联的参考电极就是人的四肢,全部用黑色电极表示全部用黑色电极表示 1１.当通过人体的电流超过多少毫安时,会引起致命性的心肌悸动：会引起致命性的心肌悸动：A ．５0 mA ﻩＢ．６0 mA ﻩ C ．80 ｍＡｍＡD.1０0 mA ﻩﻩE.2０0 mA1２．氢的半电池电位是：２．氢的半电池电位是：A.-1.706 mV ﻩ ﻩB ．-0.409 mV ﻩ Ｃ．0 mV Ｄ.0．799 m ＶﻩﻩﻩＥ．1.４２0 mV13．荧光发射的原理是来源于:Ａ.荧光剂吸收激发光源光子的能量，进行能级跃变最终发射荧光光子并返回低能级ﻩB ．荧光剂自身分子热运动,碰撞之后进行能级跃变最终发射荧光光子并返回低能级碰撞之后进行能级跃变最终发射荧光光子并返回低能级Ｃ．荧光剂发生氧化还原反应之后进行能级跃变最终发射荧光光子并返回低能级Ｃ．荧光剂发生氧化还原反应之后进行能级跃变最终发射荧光光子并返回低能级D.荧光剂吸收激发光源光子部分能量,促使激发光源光子能级变低,成为为长波长光成为为长波长光ﻩE.荧光剂吸收激发光源光子的能量，能级跃迁过程中发射荧光光子并维持高能级14．下列成像技术和成像信号匹配不对的是:A.超声成像:超声波ﻩB.CT 成像：X 射线射线C ．核磁成像:核磁共振信号核磁共振信号D ．正电子断层成像：电子ﻩＥ.单光子断层成像:伽马射线伽马射线１5. 下列属于生物医学生物传感器的是:A.湿度传感器ﻩ ﻩＢ．葡萄糖传感器Ｂ．葡萄糖传感器 ﻩC ．一氧化氮传感器．一氧化氮传感器D.血压传感器血压传感器 ﻩＥ.加速度传感器加速度传感器二、多项选择题：每题有多个正确答案（每题1.5分,共15分)1.生物医学工程所涵盖的学科包括：生物医学工程所涵盖的学科包括：A ．数学科学．数学科学ﻩ Ｂ.物理化学ﻩ ﻩ ﻩC ．生物学．生物学 D ．临床医学ﻩ ﻩE ．工程学．工程学2. 生物医学工程研究方向包括下列哪些：生物医学工程研究方向包括下列哪些：A.生物物理学ﻩﻩﻩB.生物力学ﻩﻩ ﻩC ．生物细胞工程学．生物细胞工程学D ．生物材料．生物材料ﻩﻩﻩE ．生物医学传感器．生物医学传感器 3. 生物材料的特性包括以下哪些: A ．化学构成ﻩ B.化学键能ﻩ ﻩC.物理结构物理结构Ｄ.表面电荷ﻩﻩﻩﻩE 。
生物医学工程基础1 .简述生物力学的研究对象、内容、基本方法和主要特点（20’）定义：生物力学是解释生命及其活动的力学，是力学与医学，生物学等多种学科相互结合、相互渗透而形成的一门新兴交叉学科。
研究对象：力与生物体运动、生理、病理之间的关系。
研究目的：通过生物力学的研究，用力学分析的手段了解、学习、利用、治疗、保护并配合创造生物。
另有仿生学、听诊器、血压计等都利用了生物力学的原理。
研究内容：（1）生物运动学：任务是分析动物的运动。
用一个有限的自由度系统的运动模拟动物的运动，在此基础上研究动物的能量，力与位移、速度与加速度之间的关系。
（2）生物流体力学：研究血液、各种体液等流体的特性及生物体内的流体情况，研究生物与空气、水之间的相对运动。
（3）生物固体力学：研究生物体内形状稳定部分的受力特性和变形性，以及一些医疗体育器械的强度和变形情况。
（4）综合问题：同时考虑多项介质的相关影响。
研究方法：用解析方法或数值方法求解数学模型。
用试验方法测定物理模型或实物试件。
对现场进行分析研究。
特点：另外，生物力学在研究方法上有有别于其他各种物理问题或工程问题的研究方法：①生物力学的试验有“在体”和“离体”之分。
②一部分生物材料（如肌肉）能产生主动力，因此不能用常规的材料试验方法对他们进行研究。
③在体实验分麻醉态和非麻醉态。
2.简述细胞力学的研究内容、实验手段及其应用和发展趋势。
（10’）研究内容：实验手段：应用：①仿生学。
在对生物了解的基础上学习生物的优点，进行发明创造。
②体育竞技等。
通过对生物所做的力学分析，可以更好地发挥生物的效能。
③对疾病的治疗：听诊器、血压计、人体器官（人工心脏、假肢）等基于生物力学。
④从力学的角度改造生物，可以指导运动员的训练等。
发展趋势：主要集中在细胞-分子力学、骨力学、血液动力学、组织工程方面。
宏-微观结合的趋势明显，如骨力学，生物流变学，组织工程等研究开始深入到细胞-分子水平。
3.试述下肢假肢接受腔与残端之间存在哪些生物力学问题。
生物医学工程试题及答案一、单项选择题（每题2分，共40分）1. 生物医学工程是综合运用哪些学科的理论和方法来研究和解决医学和健康问题的？A. 生物学、医学、工程学B. 物理学、化学、生物学C. 工程学、管理学、经济学D. 数学、物理、化学答案：A2. 生物医学工程的主要研究领域不包括以下哪一项？A. 医学影像B. 生物材料C. 纳米技术D. 法律学答案：D3. 下列哪项不是生物医学工程中常用的生物材料？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 聚合物材料D. 玻璃材料答案：D4. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于组织工程？A. 细胞培养技术B. 生物反应器技术C. 基因工程技术D. 热力学分析技术答案：D5. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于药物递送系统？A. 纳米技术B. 微流控技术C. 基因工程技术D. 热力学分析技术答案：D6. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物信号处理？A. 滤波技术B. 傅里叶变换C. 神经网络D. 热力学分析技术答案：D7. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学成像？A. 磁共振成像（MRI）B. 计算机断层扫描（CT）C. 超声成像D. 热力学分析技术答案：D8. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物传感器？A. 电化学传感器B. 光学传感器C. 热力学传感器D. 基因工程技术答案：D9. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于人工器官？A. 生物相容性评估B. 机械设计C. 材料科学D. 热力学分析技术答案：D10. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于康复工程？A. 机器人技术B. 神经工程C. 生物反馈D. 热力学分析技术答案：D11. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物信息学？A. 基因组学B. 蛋白质组学C. 代谢组学D. 热力学分析技术答案：D12. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物统计学？A. 描述性统计B. 推断性统计C. 贝叶斯统计D. 热力学分析技术答案：D13. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物力学？A. 有限元分析B. 流体力学C. 材料力学D. 热力学分析技术答案：D14. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物材料的表面改性？A. 等离子体处理B. 化学镀膜C. 热力学分析技术D. 激光表面处理答案：C15. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学仪器？A. 电子技术B. 传感器技术C. 微电子机械系统（MEMS）D. 热力学分析技术答案：D16. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学信号处理？A. 滤波技术B. 傅里叶变换C. 神经网络D. 热力学分析技术答案：D17. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物医学成像？A. 磁共振成像（MRI）B. 计算机断层扫描（CT）C. 超声成像D. 热力学分析技术答案：D18. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于生物传感器？A. 电化学传感器B. 光学传感器C. 热力学传感器D. 基因工程技术答案：C19. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于人工器官？A. 生物相容性评估B. 机械设计C. 材料科学D. 热力学分析技术答案：D20. 生物医学工程中，下列哪项技术不用于康复工程？A. 机器人技术B. 神经工程C. 生物反馈D. 热力学分析技术答案：D二、多项选择题（每题3分，共30分）21. 生物医学工程的主要研究领域包括哪些？A. 生物材料B. 生物力学C. 生物信息学D. 热力学分析技术答案：ABC22. 生物医学工程中，哪些技术可以用于药物递送系统？A. 纳米技术B. 微流控技术C. 基因工程技术D. 热力学分析技术答案：ABC23. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物信号处理？A. 滤波技术B. 傅里叶变换C. 神经网络D. 热力学分析技术答案：ABC24. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物医学成像？A. 磁共振成像（MRI）B. 计算机断层扫描（CT）C. 超声成像D. 热力学分析技术答案：ABC25. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物传感器？A. 电化学传感器B. 光学传感器C. 热力学传感器D. 基因工程技术答案：ABD26. 生物医学工程中，哪些技术可以用于人工器官？A. 生物相容性评估B. 机械设计C. 材料科学D. 热力学分析技术答案：ABC27. 生物医学工程中，哪些技术可以用于康复工程？A. 机器人技术B. 神经工程C. 生物反馈D. 热力学分析技术答案：ABC28. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物信息学？A. 基因组学B. 蛋白质组学C. 代谢组学D. 热力学分析技术答案：ABC29. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物统计学？A. 描述性统计B. 推断性统计C. 贝叶斯统计D. 热力学分析技术答案：ABC30. 生物医学工程中，哪些技术可以用于生物力学？A. 有限元分析B. 流体力学C. 材料力学D. 热力学分析技术答案：ABC三、判断题（每题2分，共20分）31. 生物医学工程是一个跨学科领域，涉及生物学、医学和工程学等多个学科。
生物医学工程导论考试试题题一：简答题（20分）1. 什么是生物医学工程？它与医学和工程学的关系是什么？生物医学工程是将工程学原理、技术和方法应用于医学领域，旨在解决医学问题和改善人类健康的学科。
它将工程学的原理与医学科学相结合，既有工程学的创新思维和技术手段，又关注医学的临床需求和人类健康。
2. 生物医学工程的主要研究领域有哪些？请举例说明。
生物医学工程的主要研究领域包括生物传感器技术、生物成像技术、生物材料与组织工程、生物信号处理与分析等。
例如，生物传感器技术研究开发了能够检测生物体内各种生理指标的传感器，如血糖仪和心电图仪。
生物成像技术则专注于利用无创或低创的方式对人体内部进行影像学检测，如X光、MRI和超声等。
生物材料与组织工程致力于开发和应用具有生物相容性和生物活性的材料，用于修复和替代受损组织。
3. 生物医学工程在医学领域有哪些应用？举例说明。
生物医学工程在医学领域有广泛的应用。
例如，医学影像学领域，通过生物医学工程的技术，可以实现对疾病和异常情况的早期检测和诊断。
医疗器械方面，生物医学工程的发展使得手术操作更加精确、安全，例如机器人辅助手术系统。
另外，生物医学工程也在药物研发与传递、疾病治疗和康复工程等方面发挥着重要的作用。
题二：论述题（40分）从机械设计的角度分析生物医学工程中的仿生设计理念，并说明其在医学领域的应用。
生物医学工程中的仿生设计理念是指通过模仿生物体的结构、功能和运动特性，将其应用于机械设计中，以达到更好的医学效果和治疗效果。
仿生设计通过对生物体结构和功能的深入研究，将其转化为工程设计中的解决方案，并结合医学需求进行优化。
在医学领域，仿生设计理念的应用具有广泛的前景和意义。
首先，仿生设计可以解决人工器官和假肢的设计与制造问题。
通过仿生设计，可以模拟人体的器官结构和功能，并将其应用于人工器官的制造，以提高其相容性和功能性。
其次，仿生设计在医学影像学领域有重要的应用。
通过模仿生物体的特性，可以设计出更加高效和准确的医学影像学设备，如高分辨率MRI和超声成像装置。
Df《生物医学工程进展》试题库1. 试述组织光透明技术在生物医学成像的作用及应用前景？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。
2. 请结合图示，描述如何通过单分子定位的方法，实现超分辨光学显微成像。
要通过单分子定位实现超分辨光学显微成像，首先需要利用光激活/光切换的荧光探针标记感兴趣的研究结构。
成像过程中，利用激光对高标记密度的分子进行随机稀疏点亮，进而进行单分子荧光成像和漂白；不断重复这种分子被漂白、新的稀疏单分子不断被点亮、荧光成像的过程，将原本空间上密集的荧光分子在时间上进行充分的分离。
随后，利用单分子定位算法对采集到的单分子荧光图像进行定位，可以准确得到分子发光中心位置；最后，利用这些分子位置信息，结合图像重建算法，获得最终的超分辨图像。
超分辨图像质量的关键在于二点：一是找到有效的方法控制发光分子的密度，使同一时间内只有稀疏的荧光分子能够发光；二是高精度地确定每个荧光分子的位置。
以分辨两个相距20nm 的点光源为例。
如下图7, 当两个点光源相距20nm 时，由于衍射极限（一个理想点物经光学系统成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像点，而是得到一个艾里斑，这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低）的限制，使得每一个点光源经过显微系统所成的像为一个光斑。
为了简化起见，假定光斑为一个半径300nm 的圆斑（实际情况下，光斑不是均匀分布的，而是满足方程(1)）。
则在荧光显微镜下，两个点光源所成的像为图7（a）所示。
在这个时候，两个点光源r1，r2 由于半径都在300nm，是无法区分的，几乎重叠在一起。
所以分辨率为300nm。
但是如果第一时刻，只有r1 光源发光，如图7（b）所示，这时，r1 是可以分辨的，我们可以对r1 这个光源做中心定位，算出r1 实际的位置如图7（C）。
此时相当于排除了衍射极限的限制，得到了点光源r1 的较精确的位置，如图7（d）。
这时，设法使r1 不再发光（进入暗态），并使得r2 光源发光，其发光所成的像为一个圆斑（与图7（b）形状相同，位置偏移了约20nm），这时点光源r2 是可分辨的。
我们再用同样的方法可以得到点光源r2 的位置，从而得到了以上两个点的位置，如图7（f）。
这时两个点就可以分辨出来。
3.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。
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。
4.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。
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1~2 mm,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(magnetic resonance 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5. 请论述纳米光学探针在活体动物成像中的应用纳米光学探针中的如随着小动物成像技术的发展，成像探针种类越来越多，功能越来越强大。
其中的量子点荧光标记是纳米技术和体内荧光成像技术结合的一种新技术，将直径只有15纳米的荧光粒子附着到DNA的特殊部分，随后分析荧光信号的强度以及其它特性。
这些粒子称为量子点，具有独特的光电性质，使其比生物医学研究中常用的传统荧光标签更易检测到。
NIST 的研究小组证明量子点释放的信号强度比另外两种传统荧光标签强2到11倍，暴露于光下时稳定性也更好。
除了能够对活细胞进行长时间动态荧光观测与成像，对细胞间、细胞内及其细胞器间的各种相互作用的原位实时动态示踪外，还可以标记在其他需要研究的物质上，在长时间生命活动监测及活体示踪上有独到的应用优势。
与传统的荧光标记方法比较，该方法在稳定性、灵敏度、应用范围等方面都有重要突破。
6. 请举例论述荧光蛋白标记技术在神经科学中应用的原理。
荧光蛋白的出现使得进行非侵入性的活体细胞成像成为了可能。
使用这种荧光蛋白标志物，我们可以研究目的基因的表达情况，蛋白质运输情况以及各种细胞内动态的生物化学信号通路。
使用经过遗传修饰的小分子有机荧光标志物构建的混合系统，我们还可以对蛋白质的寿命进行研究，如果再结合电镜技术和快速光淬灭技术（rapid photoinactivation）还可以对蛋白质的定位情况进行研究。
荧光蛋白标记如GFP，在神经标记中的运用原理。
GFP是源于水母的生物发光蛋白，其野生型GFP基因由3个外显子组成。
GFP在紫外光或蓝光激发下发出绿色荧光的最大吸收峰在395纳米，另一小的吸收峰为470nm，其荧光发射峰为509nm。
利用DNA重组技术，将GFP 基因嵌入质粒，并以病毒为载体，得到GFP基因重组病毒，然后将带有GFP基因的病毒注入动物脑内的某一区域，使病毒增殖，GFP基因随之到达感染神经元的胞体和突起，并表达出附着于细胞膜的GFP，再经固定和切片后便可在荧光显微镜、激光共聚焦显微镜下观察，从而显示神经元完整轮廓的目的。
7. 三维超声有哪些成像方式？每种方式的主要优缺点是什么？三维超声成像分为静态三维成像和动态三维成像，动态三维成像在静态超声成像的基础上加上时间因素。
成像的基本原理主要有立体几何构成法、表现轮廓提取法和体元模型法。
立体几何构成法是将人体脏器假设为多个不同形态的几何组合，需要大量的几何原型，因而对于描述人体复杂结构的三维形态并不完全适合，现已很少应用。
表面轮廓提取法是将三维超声空间中一系列坐标点相互连接，形成若干简单直线来描述脏器的轮廓。
体元模型法是目前最为理想的动态三维超声成像技术。
在体元模型法中，三维物体被划分成依次排列的小立方体，一个小立方体就是一个体元，一定数目的体元按相应的空间位置排列即可构成三维立体图像，重建得到体元的值就可得到结构的所有组织信息。
三维超声成像方法有散焦镜法、计算机辅助成像和实时超声束跟踪技术。
(一)散焦镜方法也称厚层三维图像，方法简单，费用低。
装置仅需在凸阵或线阵探头上套上一个散焦镜。
用此方法可以对胎儿进行实时观察，然而胎体紧贴宫壁时图像就会重叠，使胎儿图像辨别困难。
(二)计算机辅助成像是目前首选的三维成像方法，成像处理过程包括：获取三维扫查数据；建立三维容积数据库；应用三维数据进行三维图像重建。
(三)实时超声束跟踪技术是三维超声的最新技术，其过程类似于三维计算机技术但可以立即成像。
仅仅需要定下感兴趣部位的容积范围就可以住扫查过程中实时显示出三维图像，可以提供连续的宫内胎儿的实时三维图像，例如可以看到胎儿哈欠样张口动作等。
基本原理三维超声成像分为静态三维成像(staticthree2 dimensionalimaging)和动态三维成像(dynamicthree2dimensionalimaging),动态三维成像由于参考时间因素(心动周期),用整体显像法重建感兴趣区域准实时活动的三维图像,则又称之为四维超声心动图。
静态与动态三维超声成像重建的原理基本相同。
