1、生理系統的建模與仿真(fn zhn)的定義生理系統的建模與仿真方法：即是為了研究、分析生理系統而建立的一個與真實系統具有某種相似性的模型，然后(rnhu)利用這一模型對生理系統進行一系列實驗，這種在模型上進行實驗的過程就稱為系統仿真。醫學(yxu)儀器的定義國際標準化組織ISO的定義(一) 為下列目的，用于人體的，不論是單獨使用還是組合使用的，包括使用所需軟件在內的任何儀器、設備、器具、材料、或者其他物品，這些目的是：(1) 疾病的診斷、預防、監護、治療或緩解；(2) 損傷或殘疾的診斷、監護、治療、緩解或者補償；(3) 解剖或生理學過程的研究替代或者調節。(4) 妊娠控制。(二) 其對于人體體

2、表及體內的主要預防作用不是用藥理學、免疫學或代謝的手段獲得，但可能有這些手段參與并起一定輔助作用。生理系統的模型有哪幾種，各自具有的特點；系統仿真的分類及各自的特點(一) 模型可分為物理模型和數學模型：物理模型是指實體的模型，物理模型的特點：形象，接近于實際情況。缺點：花費大，周期長；靈活性較差，且受到材料、加工等條件的限制。 數學模型：用數學表達式來描述研究對象的生理特性，要求較好地刻劃生理系統內在的數量關系，從而可探求客觀實體的變化規律。特點：凡是具有數學表達式的事物，都可編成計算機程序，而且使數學模型更加直觀和動態化，從而動態的模擬整個生理過程的活動。 根據所建立模型的不同，系統仿真相應

3、的分成兩大類：物理仿真、數學仿真（計算機仿真）計算機仿真優越性：（1）可實現時空的伸縮：可在幾小時內仿真實驗出數百年中的事件（2）可實現極端條件下的實驗：高溫（高寒）下人體器官的耐受性實驗；（3）可作為一種預研的手段，為真實系統運行奠定基礎。生物醫學材料的定義；生物醫學材料必須滿足什么樣的要求；ISO定義，生物醫學材料是指“以醫療為目的，用于與組織接觸以形成功能的無生命的材料”。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。 臨床醫學(ln chun y xu)對生物醫學材料有以下基本要求：無毒性、不致癌、不致畸、不引起人體細胞的突變(tbin)和組織細胞的反應；與人體組織相容性

4、好，不引起(ynq)中毒、溶血凝血、發熱和過敏等現象；化學性質穩定，抗體液、酶的作用；具有與天然組織相適應的物理機械特性；針對不同的使用目的具有特定的功能。 高壓發生器的作用；一方面提供x線球管所需要的高壓電場。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百倍，再經整流，為X線管提供產生X線所 需的直流高壓。2、把X線管燈絲初級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線產生的過程X線的產生是能量轉換的結果：電能轉換為陰極電子的動能；在陽極的阻止下，陰極電子的動能99%以上轉換為熱能，不到1%的動能轉換為X

5、線。X線產生必須具備的3個條件：（1）電子源：通過X線管燈絲通電加熱而獲得在燈絲周圍形成的空間電荷。（2）電子高速運動：必須使電子高速運動具有動能。通過球管兩端施以定向直流高壓和維持X線管內高真空來滿足。（3）高速電子驟然減速：是陽極阻止的結果；陽極的作用：一是阻止高速電子產生X線，二是形成高壓電路的回路。陽極上接受電子撞擊的范圍稱為靶面；陽極靶一般用高原子序數、高熔點的鎢制成。生物信號的定義、特點生物醫學信號包括生物體各層次的生理和生物化學信號，如：生物電信號：心電、腦電、肌電、眼電等生物磁信號：心磁、腦磁、眼磁等非電磁生理信號：血壓、體溫、呼吸、血流、脈搏等，生物化學量信號：血液、尿液、血

6、氣中各種酶、抗體、抗原、受體、激素、神經遞質等特點：頻帶在低頻和超低頻范圍內； 生物電信號幅度較低，只有mV級甚至V級； 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。 生物醫學信號的一般特點是信號微弱，隨機性很強，噪聲和干擾背景強（是指其他信號對所研究對象信號的干擾），動態變化和個體差異大，因此要求檢測傳感器和系統的靈敏度高，噪聲小，抗干擾能力強，分辨力強，動態特性好。由于以人體為對象，故應有良好的對人體內環境的適應性，對人體生理狀態擾動小，尤其對傳感器系統的可靠性和安全性有特別嚴格的要求。（一般處理方法：想干平均(pngjn)算法、相關技術、頻域分析技術、信號額濾波、

7、參數模型） 均勻(jnyn)物質對X線的衰減形式是什么？濾過(l u)器的作用X線管發射的x線是由不同波長組成的連續光譜，所以從球管發出x線必須進行過濾，濾過器的作用：1、吸收軟射線；2、使X射線變為能量分布均 勻的硬射線。影像增強器的工作原理；由X線管發出的X線，透過被照體在影像增強器輸入屏形成X線影像，經過與輸入屏相接的光電面（光電陰極），轉換為電子信號（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換成可見影像，輸出屏的亮度與影響縮小率的平方及陽極電壓成正比，產生密度增益和電子能量增益，輸出屏的光學影像由光

8、學系統進行分配，傳到CRT或其他觀察器上。CT斷層成像的基本原理；CT：是探測穿過人體組織前后的X線強度，然后利用計算機數學算法進行運算，顯示組織斷層結構的醫用診斷設備。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線束對人體某部一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉變為可見光后，由光電轉換變為電信號，再經模擬/數字轉換器轉為數字，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如對選定層面分成若干個體積相同的長方體，稱之為體素。掃描所得信息經計算而獲得每個體素的X線衰減系數或吸收系數，再排列成矩陣，即數字矩陣，數字矩陣可存貯于磁盤或光盤中。經數字/模擬轉換器把數字矩陣中

9、的每個數字轉為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素，并按矩陣排列，即構成CT圖像。所以，CT圖像是重建圖像。每個體素的X線吸收系數可以通過不同的數學方法算出。PET成像原理；首先向患者注射經過標記了的正電子放射性核素的藥物，它在衰變時產生的正電子在人體組織中運動很短距離之后和電子相遇發生湮滅，產生兩個(lin )能量相等(xingdng)（511keV）的伽馬光子，根據人體不同部位吸收標記化合物能力的不同，同位素在人體內各部位的濃聚程度不同，湮滅反應產生光子的強度也不同，測量兩個伽馬光子就可以(ky)確定電子對湮滅的位置、時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

10、些？產生星狀偽跡的原因在于：反投影重建的本質是把取自有限物體空間的射線投影均勻地回抹(反投影)到射線所及的無限空間的各點之上，包括原先像素值為零的點濾波反投影算法：兩種方法：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）取投影反投影重建 輸入圖像（原圖像）一維濾波器 （b）第一種方法中的二維濾波器較難實現。 第二種方法交換了濾波與反投影的順序，此時投影數據是一維的，易于實現。此方法的理論基礎就是中心切片定理。窗口技術（窗寬和窗位）的定義以及對CT圖像顯示有哪些影響？窗體技術是CT檢查中用以觀察不同密度組織的一種顯示技術，包括窗寬和窗位。窗寬

11、：表示所顯示的CT值的范圍。影響圖像對比度：窗寬越大，對比對越小； 窗寬越小，對比度 越大。窗位：是指對應于灰度級中心位置的某一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，各具備什么特點放射治療是利用放射線 (X、和中子流等) 對惡性腫瘤進行照射使其生長受到抑制而致死的一種療法。放射治療的基本原理：當射線達到一定劑量時，射線照射對病變細胞有抑制和殺傷作用。使用的射線種類:(1)放射性同位素發射出的、射線 (2)X射線治療機和各類加速器產生的不同能量的X射線 (3)各類加速器產生(chnshng)的電子

12、束、質子束、中子束、負介子(jiz)和重 離子束等放射治療計劃(jhu)設計的步驟放射治療計劃系統(TPS)是由計算機軟、硬件組成的對 腫瘤放療進行最優化設計的系統。是實現臨床劑量學四原則 的先進措施之一。在先進國家，要求對每個放療病人都要做治 療計劃。在病人多、醫療費困難的發展中國家，至少也應對疑 難及復雜、特殊放療病人做治療計劃的設計。治療計劃設計步驟是：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。目的是確定射線經過處的 體輪廓，腫瘤、重要器官和組織的準確 位置、大小和密度等。治療計劃設計階段：利用先進的計算機軟、硬件，輸 入、計算、比較、優化 得到最理

13、想的治療用數據。如：最合適的 射線種類(X線或電子線)、能量大 小、機架角度i照射野大小、 每個射野分別照多少量、是否需要加楔形板、 擋塊和大小等。計劃的證實和確認階段：這要用模擬定位機來完成。 這種機器除射線能量低、 可起透視、照相作用外，其它尺寸條 件可與加速器、鈷一60治療機等完全相 同，所以可在透視條件 下證實治療計劃是否最優。若不理想還需修改計劃， 直到證實 確認滿意為止。執行階段：即正式實施治療階段。這時的主要根據 是治療單，而治療單上的 數據是前3個階段的努力最后確定 下來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、放射反應等，必要時要及時調整治療方案， 直至

14、較好地完成治療。放療計劃執行過程中測量體內劑量需要用到的劑量儀的種類點劑量驗證：空腔電離室、半導體劑量儀、熱釋光劑量儀二維劑量驗證：膠片劑量儀、電子射野影像系統（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年瑞典神經科學家Leksell先提出放射外科學理論：利用立體定向技術，使用大劑量的高能量射線束(X、質子、中子等)定向照射，一次性摧毀靶點的病變組織。立體定向放射外科治療裝置：(1)-刀 (Gamma-knife)、X-刀(X-knife) (2) 質子刀 (3)中子立體定向放療裝置 傳感器的定義（國家標準）傳感器是能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號

15、的器件或裝置，它通常由敏感元件和轉換元件組成。生物電電極的分類(fn li)；生物電檢測電極的分類；刺激電極的作用生物電電極(dinj)有兩類：刺激電極和檢測電極生物電檢測(jin c)電極的分類：宏電極：體表電極和體內電極 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：臨床醫學根據生物體的電生理活動原理，對生物體導入各種不 同的電信號，以調節和治療疾病，使肌體獲得康復。各類溫度傳感器的測溫原理熱電偶溫度傳感器：將當兩種不同材質的導體，接成閉合電路，然后對某個連接點加熱，那么加熱點與不加熱點之間就會出現電位差。這個電位差的數值大小與：不加熱部位測量點的溫度以及這兩種導體的材質有關。

16、這種現象被稱為熱電效應，也稱Seeback（賽貝克）效應。熱電偶效應可以在很寬的溫度范圍內出現，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。熱敏電阻溫度傳感器：是一種對溫度反應較敏感、阻值會隨著溫度的變化而變化的非線性電阻器。PN結溫度傳感器：PN結溫度傳感器是利用半導體PN結上正向電壓降的溫度效應設計而成。紅外熱輻射式溫度傳感器：普朗克輻射定律：當物體的溫度高于熱力學溫度零度（-273.16）時，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。紅外輻射測溫裝置就是通過檢測人體表面輻射的紅外線能量而確定體溫科氏音法間接測量血壓的原理利用袖

17、帶在體外對動脈血管加以變化的壓力，通過體表檢測出脈管內血流與外部壓力之間相對應的關系，進而測出脈管內的血壓值。超聲的分辨力有哪些(nxi)？超聲成像的分辨力有橫向分辨力和縱向(zn xin)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，縱向分辨力總是優于橫向分辨力。而且，垂直于波束軸的兩個維上的橫向分辨力也往往不同。超聲換能器產生(chnshng)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-電轉換，制造原理來自于壓電效應。工作原理：探頭向被檢人體組織發射超聲波，并接收反射回的回波；信息處理系統檢測出回波中物理量的變化

18、（幅度、頻率等），再通過某種方式（A型、B型、D型等）在顯示器上顯示。應用了什么效應：壓電效應超聲成像的基礎基本原理：探頭發射超聲聲束進入人體內，在傳播過程中，遇到介質的不均勻界面時發生反射與折射現象，人體組織和臟器具有不同的聲速和聲阻抗，因而界面會反射聲波稱為回波，將回波收集，并檢出其所攜帶的有關目標的信息，用以確定目標的方位和距離，由于界面兩邊的聲學差異通常不是很大，故大部分超聲能量穿過界面繼續向前傳播到達第二界面時又產生回波并仍有大部分超聲能量透過該界面繼續行進。將每次回波信號接收放大，加到監示器的Z軸上進行輝度調制，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

19、影像，根據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：超聲探頭發射的聲束在水平方向上，以快速電子掃描的方法(相當于快速等間隔改變A超探頭在人體上的位置)，逐次獲得不同位置的深度方向所有界面的反射回波，當一幀掃描完成，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：通過改變探頭的角度(機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，被探測方向不同深度所有界面的反射回波，都以亮點的形式顯示在對應的掃描線上，便可形成一幅由探頭擺動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。

20、人工器官(qgun)的定義、分類(fn li)、用途人工(rngng)器官:以人工材料和電子技術制成，用于模擬人體器官的結構和功能，部分或全部替代人體自然器官功能的機械、電子裝置。人工心臟瓣膜：人工心臟瓣膜是可植入心臟內代替心臟瓣膜(主動脈瓣、肺動脈瓣、三尖瓣、 二尖瓣)，能使血液單向流動，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，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等，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。人工肝：作為肝移植前的暫時維持手段、移植后的肝臟最初無功能狀態時的暫時替代、用

21、于 急慢性肝功能衰竭的支持治療。人工心臟：利用機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，能將聲能轉換成電能，通過植人鼓階、圓窗或耳囊內的電 極，直接刺激耳蝸內殘余的聽神經纖維，使聾人產生聽覺。人工胰腺：人工胰是用人工方法取代正常胰腺內分泌功能的一種機械裝置，是糖尿病患者的 胰島素分泌不足時的一種補充。人工皮膚：人工皮膚是在受創傷皮膚治療過程中使用的一種暫時性的創面保護性覆蓋材料。人工肺：人工肺系指用血氣交換，調節血內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充正常激發和控制心臟收縮的生理電子系統。它通過周 期

22、性發放的電脈沖刺激心臟，引起心搏，并實現生物機能控制。生物力學研究的內容及其在醫學中的應用？生物力學：研究力與生物體運動、生理、病理之間關系的科學，也就是研究生物與力學有關的問題，或者說從力學的觀點研究生物學的問題。范疇：心肺系統、量化生理學（骨力學、軟組織力學、血液動力學、血液流變學等）。研究內容：利用力學基本原理，結合生理學、醫學和生物學來研究生物體，特別是人體功能、生長、消亡及運動的規律。骨力學：研究骨和骨骼系統在運動過程中和受外界作用時的變化規律，主要研究骨的生長、 吸收與應變的關系；軟組織力學(l xu)：研究肌肉、血管、皮膚(p f)、腱和各種內臟等軟組織的應力和應變的關系，研究其

23、 生長(shngzhng)、吸收與應力的關系；血液動力學：研究血流在心臟、動脈、微血管和靜脈中的流動規律，研究血液與血管壁的相 互作用；血液流變學：研究血液的流動與變形規律；生物力學在醫學中的應用：a. 外科：外傷生物力學、傷口復原分析b. 植入學：義肢材料、生物相容性c. 骨科、牙科：骨及韌帶之力學、關節磨損、人工關節、骨科植入物d. 人造義肢：人工義肢設計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. 職業安全與衛生：肺之生物力學、黑肺病診斷、運動生物力學h. 高速公路安全：頭顱傷研究、安全帶氣囊、撞擊分析、汽車設計i. 飛行安全：人體振動及撞擊分析補充：生物

24、醫學工程的經典的研究領域生物力學、生物材料學、人工器官、生物系統建模和仿真、生物醫學信號與傳感器、生物醫學信息處理、醫學圖像技術、物理因子在治療中的應用與生物學效應、放射醫學。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、熒光效應和感光效應；另一方面是基于人體組織之間有密度和厚度的差別。當X線透過人體不同組織結構時，被吸收的程度不同，所以到達熒屏或膠片上的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比不同的影像。設備：電源、控制臺、高壓發生器、高壓電纜、X線球管、機械裝置及輔助設備X線成像基本原理（簡答）（數字(shz)X線成像的

25、原理）根據成像原理的不同可分為：CR（computed radiography）：計算X線攝影。CR是用存儲(cn ch)屏IP板記錄X線影像，通過激光掃描使存儲信號轉換成光信號，再用光電倍增管轉換成電信號，然后經A/D轉換后，輸入計算機處理，成為高質量的數字圖像。DR（digital radiography）：數字(shz)X線攝影。分為直接數字X線攝影DDR，和間 接數字X線攝影IDR。DDR指采用一維或二維X線探測器直接將X線轉換為電信號再形成數字信號的方法。IDR指X線影像經X線膠片或影像增強器電視（II-TV）成像鏈先獲得X線信息的模擬影像，再轉換為數字信號的方法。 X線球管的作用：

26、產生X線的裝置，包括固定陽極、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陽極與靶電子相互作用，分為電離、激發、彈性散射和韌致輻射四個物理過程有一部分能量轉變成x線光子發射出來，為一束波長不等的連續光譜。4. PET成像的基本過程正電子發射型計算機斷層顯像。正電子放射性核素在衰變時會發射正電子，原子核中的質子釋放正電子和中微子，并衰變為中子，正電子在人體內移動大約1-3mm后與人體內的負電子結合發生湮滅現象。過程：需在病人身上注射放射性藥物，放射性藥物在病人體內釋出訊號，而被體外的PET掃瞄儀所接收，重建，形成斷層影像。具體過程：引入體內的示蹤劑放射出正電子，迅速轉變為r光子對，被一對

27、探測器捕捉，并由符合電路判定其直線位置。因為探測器的空間位置固定，經計算便可直接按其空間位置將這一對光子的信息以直線形式反投影入假想空間，逐條反投影線累計疊加便產生出體層圖像。應該注意，正電子核素的壽命很短，故PET的數據采集過程中應加以衰變修正。5. 大型醫療(ylio)應用成像設備有哪些和工作原理甲類：X線正電子發射(fsh)型電子計算機斷層掃描儀（PET-CT，包括(boku)PET） 伽瑪射線立體定位治療系統（刀） 醫用電子回旋加速治療系統（MM50） 質子治療系統乙類：X線電子計算機斷層掃描裝置（CT） 醫用核磁共振成像設備（MRI） 數字減影血管造影X線機（DSA） 醫用電子直線加

28、速器（LA） 單光子發射型電子計算機斷層掃描裝置（SPECT）彩超不屬于乙類大型醫療設備。6. 調強放療（intensity modulated radiation therapy，IMRT）為達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)的投影的形狀一致;(2)要使靶區內及表面的劑量處處相等，必須要求每個射野內諸點的輸出劑量率能按要求的方式進行調整。同時滿足上述兩個必要條件的三維適形放療稱之為調強適形放射治療(Intensity Modulation Radiation Therapy，IMRT)。7. 正壓電效應、逆壓電效應正壓電效應：在

29、某些晶體的一定方向上，受到應力（拉力或壓力）而形變時，在晶體的兩個受力界面上，引起內部介質正負電荷中心相對位移，從而產生符號相反的束縛電荷，其電荷密度與所施加的外力成正比例，這種由于機械力的作用而激起電介質晶體表面電荷的效應，稱為正壓電效應（Direct Piezoelectric Effect)逆壓電效應：如果在晶體表面沿著電軸方向施加電壓，則由于電場作用，引起內部電介質正負電荷中心相對位移（受到電場拉曳而分離），而這一極化位移又導致晶體的幾何形變這種相反的壓電效應，稱為逆壓電效應（converse piezoelectric effect)8. 核醫學的設備(shbi)ECTSPECT單光子發射(fsh)計算機斷層掃描儀PET正電子發射(fsh)計算機斷