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13级硕士《生物医学工程进展》课程复习题库
1. 举例简述荧光蛋白标记技术在神经生物学研究中的应用。
2. 试简答神经成像的主要仪器及其原理
3. 请阐述纳米荧光标记技术在生物医学中的应用
4. 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。
5. 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。
6. 在PET系统中，需要对数据进行多种校正？请列举至少两种校正方法，给出他们的名称，校正的目的和实现的原理？
7. 试述组织光透明技术在生物医学成像的作用及应用前景？
8. 结合你所从事的专业领域，谈谈你对生物医学工程的认识与了解
9. 三维超声与二维超声有何区别？列举至少一种三维超声成像方式，并简述其主要工作原理。
《Progress in Biomedical Engineering》
1. Please exemplify the application of fluorescent protein labeling technology to neurobiological study.
2. Please describe main neuroimaging devices and their working principle.
3. Please expound the application of fluorescent labeling technology to biomedical engineering.
4. What is the remarkable characteristics that differentiates biomaterials from the rest? Please describe the relationship and difference among biomaterial, tissue engineering and regenerative medicine.
5. Please illustrate how to realize super-resolution optical microscopy by means of monomolecular localization.
6. In the PET system, various calibration methods are needed for acquired data. Please list at least two calibration methods, provide their name, purpose of calibration and implementation principle.
7. Please describe the role of tissue optical clearing technique in biomedical imaging and its application prospect.
8. Please describe your understanding of biomedical engineering according to the specialty you are pursuing.
9. What is the difference between 3D ultrasound and 2D ultrasound? Please list at least one kind of 3D ultrasound imaging method and describe its working principle.
1. 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。
2. 试简答神经成像的主要仪器及其原理
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。
（1）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。（2）扩散光学成像（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（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。
（3）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。
功能核磁共振成像（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。
（4）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。（5）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。
（6）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。
3. 请阐述纳米荧光标记技术在生物医学中的应用
作为新一代荧光纳米标记物的量子点，在生命科学中的应用是一个有极为广阔发展前景的领域。效率高、稳定性好、一定程度上抵抗组织对可见光的吸收和散射。
（1）量子点应用于细胞成像及活细胞动态过程的实时示踪量子点应用于细胞成像方面的工作主要分为以下两大类：a固定细胞的成像（细胞和组织的成像）
b离体活细胞成像（膜表面受体的显像，细胞器及胞内特定大分子的示踪）
（2）量子点应用于活体动物标记成像
（3）量子点在生物大分子相互作用及相互识别中的应用。信号转导和配体- 受体相互作用
（4）量子点在微生物检测中的应用
