1、1、生物材料：提高生物材料的生物相容性人工器官和人工肢體：由體外向體內型過渡，由大型向小型化、微型化發展，由暫時應用向永久替代置換、長期應用發展，功能逐步完善，可靠性不斷提高。遠程診療系統：遠程放射學和圖像歸檔與通信系統，遠程會議和遠程診斷，遠程治療，遠程監護和家庭護理技術，遠程教育、醫學咨詢，網上公共衛生和醫學數據庫建立，國際醫療聯網技術，應用人機工程學發展多媒體醫學信息管理數據庫，為遠程醫療研究服務等。運動與康復機械：研究一種集康復訓練、集功能測試、運動療法和心理療法為一體的康復器械。醫療器械：新型醫學儀器、設備的研究，醫學影像設備，醫學電子設備，醫學物理化學分析裝置，診斷裝置，治療裝置，

2、監護裝置，檢測裝置，診斷治療聯合裝置，醫學生無信號遙測、遙感裝置，醫學影像顯示、識別裝置，醫學數據處理裝置，家庭個人保健裝置，康復器材等。醫用機器人：臨床運用、微驅動機器人技術，“智能藥丸”式機器人、仿真、圖形導航、虛擬臨床、多媒體通信、遙控操作研究、抱起機器人、背運機器人、人工眼及視覺替代裝置、障礙物識別裝置、導盲犬機器人、點字翻譯機器人、護理機器人、會話用機器人。2、 器官移植的需求增加而器官來源十分緊缺和生物醫學材料學的發展導致人工器官的出現3、 人工器官發展史：維持生命最低限度功能的人工器官，在病人需要時只起到暫時性的輔助作用如：人工心肺機。能代替主要部分或自然器官功能的人工器官。如：

3、人工關節。完全代替自然器官功能的人工器官。如：人工心臟瓣膜、人工血管、人工心臟起搏器等。具有超自然器官功能的人工器官。如：人工機械手。總之，人工器官總的發展趨勢大致可以分為由體外型向體內型過渡；由大型向小型、微型發展；由暫時應用向永久性替代裝置、長期應用發展，其功能逐步完善，可靠性不斷提高。4、 人工器官的分類：支持運動功能的人工器官，如人工關節、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌電控制人工假肢血液循環功能的人工器官，如人工心臟及其輔助循環裝置、人工心臟瓣膜、人工血管、人工血液等。呼吸功能的人工器官，如人工肺（人工心肺機）、人工氣管、人工喉等。血液凈化功能的人工器官，如人工腎（血液透析機）、人工肺

4、等。消化功能的人工器官，如人工食管、人工膽管、人工腸等。排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工輸尿管、人工尿道等。 內分泌功能的人工器官，如人工胰、人工胰島細胞。 生殖功能的人工器官，如人工子宮、人工輸卵管、人工睪丸等。神經傳導功能的人工器官，如心臟起搏器、膈起搏器等。 感覺功能的人工器官，如人工視覺、人工聽覺（人工耳蝸）、人工晶體、人工角膜、人工聽骨、人工鼻等。 其他類，人工硬脊膜、人工皮膚等。 5、 腎元是組成腎的基本單位，其包括腎小球和腎小管。腎小球毛細血管與腎小管連在一起，血液中的尿酸、尿素、水、無機鹽、葡萄糖等進入腎小管形成原尿。原尿經過腎小管時，其中的大部分水、全部葡萄糖、部分無機鹽

5、被重吸收，形成尿液。6、 人工腎（定義）：又稱人工透析機，人工腎是一種透析治療設備。是用人工方法模仿人體腎小球的過濾作用，在體外循環的情況下，去除人體血液內過剩的含氮化合物、新陳代謝產物或逾量藥物，調節水和電解質平衡，以使血液凈化的一種高技術醫療儀器。7、 透析療法：透析療法包括血液透析、血液濾過、血液灌流和腹膜透析，是分別應用血液透析機、血濾機、血液灌流器和腹膜透析管對病人進行治療的技術。8、 人工腎的工作機理：需從病人動脈將血液引，在人工腎經過透析后在從經脈輸入病人體內。它的核心部分是一種用高分子材料（稱為膜材料）制成的透析器。這種膜材料具有半通透性，可以替代腎小球以實現其毛細血管壁的濾過

6、功能，以達凈化血液的目的9、 膜材料：現用的膜材料有用化學方法從棉花中提取的再生纖維素和改良纖維素，以及一些高分子聚合物，如聚丙烯腈、聚酰胺、乙烯乙烯醇共聚物、聚甲基丙烯酸甲脂等。當今世界上有300多種產品的人工腎，所用透析膜材料有30多種。10、 人工腎的工作原理： 人工腎是利用膜分離原理。根據Gibbs-Donnan膜平衡原理，用半透膜將引出人體外的血液與專門配制的透析液隔開。由于血液與透析液所含溶質濃度不用，及所形成的滲透濃度差，使包含代謝產物的溶質（如尿素、尿酸以及廢物硫酸鹽、酚和過剩離子Na+、K+、Cl-），在濃度梯度的驅動下從濃度高的血液一側移動到濃度低的透析液一側（彌散作用）；

7、而水分則從濃度低的透析液一側向濃度高的一側轉移（滲透作用），最終實現動態平衡，達到清除人體代謝廢物和糾正水、電解質和酸堿平衡的治療目的11、 人工腎的構成： 當代人工腎由微機控制，可自動檢測和控制滲透壓（經脈回路壓力和透析液壓力之差）、透析液的溫度及濃度，并能進行靜脈口氣泡檢測及報警，漏血檢測及報警，以及透析液低電導檢測及報警。12、 血液透析過程：將兩根針插入永久性血管入口。一根導出血液，一根將清洗干凈的血液輸回體內。約一杯量的血液留在體外。血液從體內被抽出；向血管或人工腎注入防凝劑，防止凝結；血液流經人工腎，廢物與多余水分被清除；清潔后的血液通過氣壓指示器；血液通過靜脈回到人體內。 血液濾

8、過：是通過機器或病人自身的血壓，使血液流經體外回路中的一個濾器，在濾過壓的作用下濾出大量液體和溶質，即超濾液；同時補充與血漿液體成分相似的電解質溶液，即置換液，以達到血液凈化的目的。整個過程模擬腎小球的濾過功能，但并未模仿腎小管的重吸收及排泌功能，而是通過補充置換液來完成腎小管的部分功能。 血液濾過與血液透析的原理上不同：前者通過對流作用及跨膜清除溶液及部分溶質，其溶質清除率取決于超濾量及濾過膜的篩漏系數；后者則是通過彌散作用清除溶質，其溶質清除率與溶質的當量成正比。因此血液透析比血液濾過有更高的小分子物質清除率，而血液濾過對中分子物質清除率高于血液透析。血液濾過是模仿腎單位的濾過和腎小管的重

9、吸收及排泌功能，將動脈血引入血濾器，水及溶質被濾出，清除體內過多的水分及毒素13、 人工肝：人工肝臟是借助體外機械、化學或生物性裝置，暫時及部分替代肝臟功能，從而協助治療肝功能不全、肝衰竭或相關肝臟疾病的方法14、 血液透析（ HD）：利用半透膜使中、小分子物質借助濃度梯度彌散，從而清除血中毒物，能清除大量氨和有效地去除尿素、肌苷及無機磷酸鹽等小分子物質，對中、大分子物質清除率較低。但對暴發型肝炎進入肝昏迷的病人效果不明顯。故僅用于暴發性肝功能衰竭伴隨腎功能不全的治療血液濾過（ HF）：利用液體靜壓力差作為垮膜壓，使血中毒物經膜濾除，對中分子量物質的清除較有效。15、血液灌流：確切含義是血液吸

10、附，即溶解在血液的物質被吸附到具有豐富表面積的固態物質上藉以從血液中清除毒物。血液灌流設備主要由血液灌注機，附件（動脈和靜脈管路等）及血液灌流器組成。常用的灌流器有兩種：一類是活性炭，一類是合成樹脂16、 人工胰腺：也叫閉環式胰島素泵系統，由胰島素泵、連續血糖監測裝置和微型電腦組成，并由智能程序控制的根據患者血糖水平自動調節胰島素劑量的電子生化儀器系統利用復雜的計算機算法，將現有的胰島素泵療法和實時連續血糖監測(CGM) 技術整合在一起，有助預防出現危險的或潛在地危機生命的低血糖情況，并預防由于高血糖引起的并發癥。CGM系統可以向胰島素泵發送無線信號，如果CGM系統監測到血糖水平高，人工胰臟系

11、統就會指令胰島素泵增大胰島素劑量；如果監測到血糖水平低，人工胰臟系統就會指令胰島素泵停止供應胰島素。17、人工血管：人工血管是以尼龍、滌綸、聚四氟乙烯等合成材料人工制造的血管代用品，適用于全身各處的血管轉流術。近年來絕大多數是采取醫用高分子材料進行編織。我國在50年代末，60年代初，才開始進行研究，起初是用尼龍織成，后因尼龍降解，在生體內植入后發生破裂而被淘汰。此外，還有膨體聚四氟乙烯纖維材料織成的人工血管，內徑可達6mm。最近國外報道用彈性聚氨酯制成的人工血管，管壁無孔隙，內壁光滑，可隨血壓改變而仲縮，內徑能達到4mm，此種材料制成的人工血管是很有前途的。此外，還行人研究用化學方法處理的人臍

12、靜脈，牛頸動脈作為人工血管等等。1950年以來，由于高分子化學的發達，促進了合成高分子材料的研制，因此，在50年代末，60年代初，采用高分子合成纖維編織人工血管，經實驗研究而用于臨床，到目前為止，世界各國已普遍采用。目前用機器編織的人工血管有兩種：一種是平織，又稱機織；另一種是針織，又稱線圈編織最初的材料為尼龍，后因其穩定性差，在機體內易被破壞，缺點很多而被廢棄。目前普遍采用的人工血管材料為滌綸及聚四氟乙烯，大多數使用的是針織人工血管。1960年以后，國際市場上出售無縫帶有皺紋加工的人工血管。最受歡迎的是 DeBakey的滌綸針織人工血管及Edwards的聚四氟乙烯人工血管。幾種新型的人工血管

13、：（1）碳涂層血管：可以顯著顯著提高血管開通率。均勻鑲嵌于血管內壁的碳原子與血管壁有機的結合成一體，具有良好的生物相容性，與組織無反應。碳涂層微弱的負電荷排斥血小板在管壁的沉積，有效減少血栓形成機會；碳涂層不利于平滑肌細胞生長和播散，減少間質增生，可以顯著顯著提高血管開通率。（2） 蛋白或明膠涂層血管：由于一般合成人工血管的生物相容性尚未達到理想狀態，所以可以在這些高分子材料表面接上一層生物材料，以進一步提高其生物相容性，這就是生物混合型人工血管。（3） 袖狀血管：特別的袖狀由電腦三維立體模型設計，優化流出道血流動力學，減少吻合口處內膜增生，顯著增加開通率。且內膜附碳涂層，減少血小板沉積。18

14、、 運動系統人工器官： 運動系統人工器官可以幫助運動系統有缺陷的殘疾人恢復肢體的運動功能。它主要包括人工關節和假肢。19、 人工關節，顧名思義，就是一種具有關節功能的器官。目前人工關節的置換包括髖、膝、肩、肘、腕、踝等關節。 材料要求：生物相容性：材料本身部劇本毒性；不刺激人體組織；不引起過敏；不致癌；與組織酶長期接觸后不出現老化；對血液成分無不良影響；不改變組織的PH值。生物力學相容性：人體植入物與周圍組織在力學上的反應要和諧，即人工關節與人體骨骼應有近似的彈性模量，其強度也不能有過大的差異，熱膨脹性能也應盡量一致，且植入物在循環載荷下不產生疲勞，耐磨性好。生物結合型：即植入物與周圍的組織彼

15、此依附結合。如人體骨長入人工關節的HA多孔涂層，并在兩者間形成穩固的結合。植入必須血很少使用附加材料固定。常用人工關節材料：1） 離散分析法 2）信息分析法3）動作負荷分析法4）頻率分析法5）危象分析法6）相關分析法7）調查分析法簡答題：1、 電子舌定義：電子舌是一種由低選擇性、非特異性的交互敏感傳感器陣列，配以合適的模式識別方式/多元統計方法的定性定量分析的現代化分析檢測儀器。工作原理：使用類似于生物系統的材料作傳感器的敏感脂膜，當類脂薄膜的一側與味覺物質接觸時，膜電勢發生變化，從而產生響應，檢測出各類味覺物質量化關系，同人的味覺感覺相匹配而分析出酸、甜、苦、咸、鮮等味覺指標) 來分析。這類

16、儀器具有很高的靈敏度、可靠性和重復性，它可以對樣品的感官指標進行量化，從而客觀的衡量了樣品的感官狀態。電子舌基本結構:1）、傳感器陣列：非特異性傳感器具有一定的特異性，同時具有一定交互感應2）、信號激發采集系統：與傳感器陣列的設計有關與被測對象的性質相關3）多元數理統計系統：PCA、PLS、SIMCA、DFA2、電子鼻（Artificial Olfactory system, AOS）定義：是由多個性能彼此重疊的氣體傳感器和適當的模式分類方法組成的具有識別單一和復雜氣味能力的裝置。電子鼻的工作原理:人的嗅覺形成過程大致可分為3個部分： 咖啡或玫瑰花的芳香物分子經空氣擴散到達鼻腔，與嗅覺細胞表皮

17、纖毛上的G受體結合蛋白作用，產生信號； 信號在嗅覺細胞神經網絡和嗅球中經一系列加工放大后輸入大腦； 大腦接受輸入的信號做出判斷，聞到的是咖啡、玫瑰、還是其他的氣味，而大腦的判斷識別功能是由孩提時代至長大不斷與外界長期接觸的過程中學 習、記憶、積累、總結而形成的。電子鼻系統結構：由氣味取樣操作器、氣體傳感器陣列和信號處理系統三種功能器件組成。3. 人工腎與人工肝比較： 人工透析機，即人工腎定義：是一種透析治療設備。是用人工方法模仿人體腎小球的過濾作用，在體外循環的情況下，去除人體血液內過剩的含氮化合物、新陳代謝產物或逾量藥物，調節水和電解質平衡，以使血液凈化的一種高技術醫療儀器。分類：標準平板型

18、人工腎（又稱Kiil型透析器）；卷管型（或稱Coil型）；中空纖維型人工腎。人工腎是利用膜分離原理。根據Gibbs-Donnan膜平衡原理，用半透膜將引出人體外的血液與專門配制的透析液隔開。由于血液與透析液所含溶質濃度不用，及所形成的滲透濃度差，使包含代謝產物的溶質（如尿素、尿酸以及廢物硫酸鹽、酚和過剩離子Na+、K+、Cl-），在濃度梯度的驅動下從濃度高的血液一側移動到濃度低的透析液一側（彌散作用）；而水分則從濃度低的透析液一側向濃度高的一側轉移（滲透作用），最終實現動態平衡，達到清除人體代謝廢物和糾正水、電解質和酸堿平衡的治療目的。人工肝臟是借助體外機械、化學或生物性裝置，暫時及部分替代肝

19、臟功能，從而協助治療肝功能不全、肝衰竭或相關肝臟疾病的方法。人工肝分類：目前根據其組成和性質主要可分為三類：非生物型，又稱物理型，主要通過物理或機械的方法進行治療，包括血漿置換、血漿膽紅素、氨及藥物灌流吸附、血液濾過（hf）等均屬次類。生物型，將生物部分，如同種及異種肝細胞與合成材料相結合組成特定的裝置，患者的血液或血漿通過該裝置進行物質交換和解毒轉化等混合型，由生物與非生物型結合組成的具有兩者功能的人工肝支持系統。也有人認為，象血漿置換等方法，在去除有害物質的同時，補充了凝血因子等生物活性成分，可單獨歸為一類，即中間型或過渡型人工肝，但三型分類法可能更簡明和被普遍認可。4. 血液透析與血液濾

20、過血液透析過程：將兩根針插入永久性血管入口。一根導出血液，一根將清洗干凈的血液輸回體內。約一杯量的血液留在體外。血液從體內被抽出；向血管或人工腎注入防凝劑，防止凝結；血液流經人工腎，廢物與多余水分被清除；清潔后的血液通過氣壓指示器；血液通過靜脈回到人體內。血液濾過（hemofiltration，HF）是通過機器（泵）或病人自身的血壓，使血液流經體外回路中的一個濾器，在濾過壓的作用下濾出大量液體和溶質，即超濾液（ultrafiltrate）；同時補充與血漿液體成分相似的電解質溶液，即置換液（substitute），以達到血液凈化的目的。整個過程模擬腎小球的濾過功能，但并未模仿腎小管的重吸收及排泌

21、功能，而是通過補充置換液來完成腎小管的部分功能血液濾過與血液透析的原理上不同：前者通過對流作用及跨膜（trans-membrane pressure , TMP)清除溶液及部分溶質，其溶質清除率取決于超濾量及濾過膜的篩漏系數（sieving coefficient)；后者則是通過彌散作用清除溶質，其溶質清除率與溶質的當量成正比。 因此血液透析比血液濾過有更高的小分子物質清除率，而血液濾過對中分子物質清除率高于血液透析。 血液濾過是模仿腎單位的濾過和腎小管的重吸收及排泌功能，將動脈血引入血濾器，水及溶質被濾出，清除體內過多的水分及毒素5. 人工血管人工血管：人工血管是以尼龍、滌綸、聚四氟乙烯等合

22、成材料人工制造的血管代用品，適用于全身各處的血管轉流術。近年來絕大多數是采取醫用高分子材料進行編織。我國在50年代末，60年代初，才開始進行研究，起初是用尼龍織成，后因尼龍降解，在生體內植入后發生破裂而被淘汰。此外，還有膨體聚四氟乙烯纖維材料織成的人工血管，內徑可達6mm。最近國外報道用彈性聚氨酯制成的人工血管，管壁無孔隙，內壁光滑，可隨血壓改變而仲縮，內徑能達到4mm，此種材料制成的人工血管是很有前途的。用化學方法處理的人臍靜脈，牛頸動脈作為人工血管等等。目前用機器編織的人工血管有兩種：一種是平織，又稱機織；另一種是針織，又稱線圈編織最初的材料為尼龍，后因其穩定性差，在機體內易被破壞，缺點很多而被廢棄。目前普遍采用的人工血管材料為滌綸及聚四氟乙烯，大多數使用的是針織人工血管。1960年以后，國際市場上出售無縫帶有皺紋加工的人工血管。最受歡迎的是 DeBakey的滌綸針織人工血管及Edwards的聚四氟乙烯人工血管。幾種新型的人工血管：（1）碳涂層血管：可以顯著顯著提高血管開通率。均勻