安徽医科大学临床工程课程考试范围.doc

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1、生物材料：

提高生物材料的生物相容性

人工器官和人工肢体：

由体外向体内型过渡，由大型向小型化、微型化发展，由暂时应用向永久替代置换、长期应用发展，功能逐步完善，可靠性不断提高。

远程诊疗系统：

远程放射学和图像归档与通信系统，远程会议和远程诊断，远程治疗，远程监护和家庭护理技术，远程教育、医学咨询，网上公共卫生和医学数据库建立，国际医疗联网技术，应用人机工程学发展多媒体医学信息管理数据库，为远程医疗研究服务等。

运动与康复机械：

研究一种集康复训练、集功能测试、运动疗法和心理疗法为一体的康复器械。

医疗器械：

新型医学仪器、设备的研究，医学影像设备，医学电子设备，医学物理化学分析装置，诊断装置，治疗装置，监护装置，检测装置，诊断治疗联合装置，医学生无信号遥测、遥感装置，医学影像显示、识别装置，医学数据处理装置，家庭个人保健装置，康复器材等。

医用机器人：

临床运用、微驱动机器人技术，“智能药丸”式机器人、仿真、图形导航、虚拟临床、多媒体通信、遥控操作研究、抱起机器人、背运机器人、人工眼及视觉替代装置、障碍物识别装置、导盲犬机器人、点字翻译机器人、护理机器人、会话用机器人。

2、器官移植的需求增加而器官来源十分紧缺和生物医学材料学的发展导致人工器官的出现

3、人工器官发展史：

维持生命最低限度功能的人工器官，在病人需要时只起到暂时性的辅助作用如：

人工心肺机。

能代替主要部分或自然器官功能的人工器官。

如：

人工关节。

完全代替自然器官功能的人工器官。

如：

人工心脏瓣膜、人工血管、人工心脏起搏器等。

具有超自然器官功能的人工器官。

如：

人工机械手。

总之，人工器官总的发展趋势大致可以分为由体外型向体内型过渡；由大型向小型、微型发展；由暂时应用向永久性替代装置、长期应用发展，其功能逐步完善，可靠性不断提高。

4、人工器官的分类：

支持运动功能的人工器官，如人工关节、人工脊椎、人工骨、人工肌腱、肌电控制人工假肢

血液循环功能的人工器官，如人工心脏及其辅助循环装置、人工心脏瓣膜、人工血管、人工血液等。

呼吸功能的人工器官，如人工肺（人工心肺机）、人工气管、人工喉等。

血液净化功能的人工器官，如人工肾（血液透析机）、人工肺等。

消化功能的人工器官，如人工食管、人工胆管、人工肠等。

排尿功能的人工器官，如人工膀胱、人工输尿管、人工尿道等。

内分泌功能的人工器官，如人工胰、人工胰岛细胞。

生殖功能的人工器官，如人工子宫、人工输卵管、人工睾丸等。

神经传导功能的人工器官，如心脏起搏器、膈起搏器等。

感觉功能的人工器官，如人工视觉、人工听觉（人工耳蜗）、人工晶体、人工角膜、人工听骨、人工鼻等。

其他类，人工硬脊膜、人工皮肤等。

5、肾元是组成肾的基本单位，其包括肾小球和肾小管。

肾小球毛细血管与肾小管连在一起，血液中的尿酸、尿素、水、无机盐、葡萄糖等进入肾小管形成原尿。

原尿经过肾小管时，其中的大部分水、全部葡萄糖、部分无机盐被重吸收，形成尿液。

6、人工肾（定义）：

又称人工透析机，人工肾是一种透析治疗设备。

是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一种高技术医疗仪器。

7、透析疗法：

透析疗法包括血液透析、血液滤过、血液灌流和腹膜透析，是分别应用血液透析机、血滤机、血液灌流器和腹膜透析管对病人进行治疗的技术。

8、人工肾的工作机理：

需从病人动脉将血液引，在人工肾经过透析后在从经脉输入病人体内。

它的核心部分是一种用高分子材料（称为膜材料）制成的透析器。

这种膜材料具有半通透性，可以替代肾小球以实现其毛细血管壁的滤过功能，以达净化血液的目的

9、膜材料：

现用的膜材料有用化学方法从棉花中提取的再生纤维素和改良纤维素，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。

当今世界上有300多种产品的人工肾，所用透析膜材料有30多种。

10、人工肾的工作原理：

人工肾是利用膜分离原理。

根据Gibbs-Donnan膜平衡原理，用半透膜将引出人体外的血液与专门配制的透析液隔开。

由于血液与透析液所含溶质浓度不用，及所形成的渗透浓度差，使包含代谢产物的溶质（如尿素、尿酸以及废物硫酸盐、酚和过剩离子Na+、K+、Cl-），在浓度梯度的驱动下从浓度高的血液一侧移动到浓度低的透析液一侧（弥散作用）；而水分则从浓度低的透析液一侧向浓度高的一侧转移（渗透作用），最终实现动态平衡，达到清除人体代谢废物和纠正水、电解质和酸碱平衡的治疗目的

11、人工肾的构成：

当代人工肾由微机控制，可自动检测和控制渗透压（经脉回路压力和透析液压力之差）、透析液的温度及浓度，并能进行静脉口气泡检测及报警，漏血检测及报警，以及透析液低电导检测及报警。

12、血液透析过程：

将两根针插入永久性血管入口。

一根导出血液，一根将清洗干净的血液输回体内。

约一杯量的血液留在体外。

血液从体内被抽出；向血管或人工肾注入防凝剂，防止凝结；血液流经人工肾，废物与多余水分被清除；清洁后的血液通过气压指示器；血液通过静脉回到人体内。

血液滤过：

是通过机器或病人自身的血压，使血液流经体外回路中的一个滤器，在滤过压的作用下滤出大量液体和溶质，即超滤液；同时补充与血浆液体成分相似的电解质溶液，即置换液，以达到血液净化的目的。

整个过程模拟肾小球的滤过功能，但并未模仿肾小管的重吸收及排泌功能，而是通过补充置换液来完成肾小管的部分功能。

血液滤过与血液透析的原理上不同：

前者通过对流作用及跨膜清除溶液及部分溶质，其溶质清除率取决于超滤量及滤过膜的筛漏系数；后者则是通过弥散作用清除溶质，其溶质清除率与溶质的当量成正比。

因此血液透析比血液滤过有更高的小分子物质清除率，而血液滤过对中分子物质清除率高于血液透析。

血液滤过是模仿肾单位的滤过和肾小管的重吸收及排泌功能，将动脉血引入血滤器，水及溶质被滤出，清除体内过多的水分及毒素

13、人工肝：

人工肝脏是借助体外机械、化学或生物性装置，暂时及部分替代肝脏功能，从而协助治疗肝功能不全、肝衰竭或相关肝脏疾病的方法

14、血液透析（HD）：

利用半透膜使中、小分子物质借助浓度梯度弥散，从而清除血中毒物，能清除大量氨和有效地去除尿素、肌苷及无机磷酸盐等小分子物质，对中、大分子物质清除率较低。

但对暴发型肝炎进入肝昏迷的病人效果不明显。

故仅用于暴发性肝功能衰竭伴随肾功能不全的治疗

血液滤过（HF）：

利用液体静压力差作为垮膜压，使血中毒物经膜滤除，对中分子量物质的清除较有效。

15、血液灌流：

确切含义是血液吸附，即溶解在血液的物质被吸附到具有丰富表面积的固态物质上藉以从血液中清除毒物。

血液灌流设备主要由血液灌注机，附件（动脉和静脉管路等）及血液灌流器组成。

常用的灌流器有两种：

一类是活性炭，一类是合成树脂

16、人工胰腺：

也叫闭环式胰岛素泵系统，由胰岛素泵、连续血糖监测装置和微型电脑组成，并由智能程序控制的根据患者血糖水平自动调节胰岛素剂量的电子—生化仪器系统

利用复杂的计算机算法，将现有的胰岛素泵疗法和实时连续血糖监测（CGM）技术整合在一起，有助预防出现危险的或潜在地危机生命的低血糖情况，并预防由于高血糖引起的并发症。

CGM系统可以向胰岛素泵发送无线信号，如果CGM系统监测到血糖水平高，人工胰脏系统就会指令胰岛素泵增大胰岛素剂量；如果监测到血糖水平低，人工胰脏系统就会指令胰岛素泵停止供应胰岛素。

17、人工血管：

人工血管是以尼龙、涤纶、聚四氟乙烯等合成材料人工制造的血管代用品，适用于全身各处的血管转流术。

近年来绝大多数是采取医用高分子材料进行编织。

我国在50年代末，60年代初，才开始进行研究，起初是用尼龙织成，后因尼龙降解，在生体内植入后发生破裂而被淘汰。

此外，还有膨体聚四氟乙烯纤维材料织成的人工血管，内径可达6mm。

最近国外报道用弹性聚氨酯制成的人工血管，管壁无孔隙，内壁光滑，可随血压改变而仲缩，内径能达到4mm，此种材料制成的人工血管是很有前途的。

此外，还行人研究用化学方法处理的人脐静脉，牛颈动脉作为人工血管等等。

1950年以来，由于高分子化学的发达，促进了合成高分子材料的研制，因此，在50年代末，60年代初，采用高分子合成纤维编织人工血管，经实验研究而用于临床，到目前为止，世界各国已普遍采用。

目前用机器编织的人工血管有两种：

一种是平织，又称机织；另一种是针织，又称线圈编织

最初的材料为尼龙，后因其稳定性差，在机体内易被破坏，缺点很多而被废弃。

目前普遍采用的人工血管材料为涤纶及聚四氟乙烯，大多数使用的是针织人工血管。

1960年以后，国际市场上出售无缝带有皱纹加工的人工血管。

最受欢迎的是DeBakey的涤纶针织人工血管及Edwards的聚四氟乙烯人工血管。

几种新型的人工血管：

（1）碳涂层血管：

可以显著显著提高血管开通率。

均匀镶嵌于血管内壁的碳原子与血管壁有机的结合成一体，具有良好的生物相容性，与组织无反应。

碳涂层微弱的负电荷排斥血小板在管壁的沉积，有效减少血栓形成机会；碳涂层不利于平滑肌细胞生长和播散，减少间质增生，可以显著显著提高血管开通率。

（2）蛋白或明胶涂层血管：

由于一般合成人工血管的生物相容性尚未达到理想状态，所以可以在这些高分子材料表面接上一层生物材料，以进一步提高其生物相容性，这就是生物混合型人工血管。

（3）袖状血管：

特别的袖状由电脑三维立体模型设计，优化流出道血流动力学，减少吻合口处内膜增生，显著增加开通率。

且内膜附碳涂层，减少血小板沉积。

18、运动系统人工器官：

运动系统人工器官可以帮助运动系统有缺陷的残疾人恢复肢体的运动功能。

它主要包括人工关节和假肢。

19、人工关节，顾名思义，就是一种具有关节功能的器官。

目前人工关节的置换包括髋、膝、肩、肘、腕、踝等关节。

材料要求：

生物相容性：

材料本身部剧本毒性；不刺激人体组织；不引起过敏；不致癌；与组织酶长期接触后不出现老化；对血液成分无不良影响；不改变组织的PH值。

生物力学相容性：

人体植入物与周围组织在力学上的反应要和谐，即人工关节与人体骨骼应有近似的弹性模量，其强度也不能有过大的差异，热膨胀性能也应尽量一致，且植入物在循环载荷下不产生疲劳，耐磨性好。

生物结合型：

即植入物与周围的组织彼此依附结合。

如人体骨长入人工关节的HA多孔涂层，并在两者间形成稳固的结合。

植入必须血很少使用附加材料固定。

常用人工关节材料：

1）离散分析法

2）信息分析法

3）动作负荷分析法

4）频率分析法

5）危象分析法

6）相关分析法

7）调查分析法

简答题：

1、电子舌

定义：

电子舌是一种由低选择性、非特异性的交互敏感传感器阵列，配以合适的模式识别方式/多元统计方法的定性定量分析的现代化分析检测仪器。

工作原理：

使用类似于生物系统的材料作传感器的敏感脂膜，当类脂薄膜的一侧与味觉物质接触时，膜电势发生变化，从而产生响应，检测出各类味觉物质量化关系，同人的味觉感觉相匹配而分析出酸、甜、苦、咸、鲜等味觉指标）来分析。

这类仪器具有很高的灵敏度、可靠性和重复性，它可以对样品的感官指标进行量化，从而客观的衡量了样品的感官状态。

电子舌基本结构:

1）、传感器阵列：

非特异性传感器具有一定的特异性，同时具有一定交互感应

2）、信号激发采集系统：

与传感器阵列的设计有关与被测对象的性质相关

3）多元数理统计系统：

PCA、PLS、SIMCA、DFA

2、电子鼻（ArtificialOlfactorysystem,AOS）

定义：

是由多个性能彼此重叠的气体传感器和适当的模式分类方法组成的具有识别单一和复杂气味能力的装置。

电子鼻的工作原理:

人的嗅觉形成过程大致可分为3个部分：

①咖啡或玫瑰花的芳香物分子经空气扩散到达鼻腔，与嗅觉细胞表皮纤毛上的G受体结合蛋白作用，产生信号；

②信号在嗅觉细胞神经网络和嗅球中经一系列加工放大后输入大脑；

③大脑接受输入的信号做出判断，闻到的是咖啡、玫瑰、还是其他的气味，而大脑的判断识别功能是由孩提时代至长大不断与外界长期接触的过程中学习、记忆、积累、总结而形成的。

电子鼻系统结构：

由气味取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成。

3.人工肾与人工肝比较：

人工透析机，即人工肾定义：

是一种透析治疗设备。

是用人工方法模仿人体肾小球的过滤作用，在体外循环的情况下，去除人体血液内过剩的含氮化合物、新陈代谢产物或逾量药物，调节水和电解质平衡，以使血液净化的一种高技术医疗仪器。

分类：

标准平板型人工肾（又称Kiil型透析器）；卷管型（或称Coil型）；中空纤维型人工肾。

人工肾是利用膜分离原理。

根据Gibbs-Donnan膜平衡原理，用半透膜将引出人体外的血液与专门配制的透析液隔开。

由于血液与透析液所含溶质浓度不用，及所形成的渗透浓度差，使包含代谢产物的溶质（如尿素、尿酸以及废物硫酸盐、酚和过剩离子Na+、K+、Cl-），在浓度梯度的驱动下从浓度高的血液一侧移动到浓度低的透析液一侧（弥散作用）；而水分则从浓度低的透析液一侧向浓度高的一侧转移（渗透作用），最终实现动态平衡，达到清除人体代谢废物和纠正水、电解质和酸碱平衡的治疗目的。

人工肝脏是借助体外机械、化学或生物性装置，暂时及部分替代肝脏功能，从而协助治疗肝功能不全、肝衰竭或相关肝脏疾病的方法。

人工肝分类：

目前根据其组成和性质主要可分为三类：

非生物型，又称物理型，主要通过物理或机械的方法进行治疗，包括血浆置换、血浆胆红素、氨及药物灌流吸附、血液滤过（hf）等均属次类。

生物型，将生物部分，如同种及异种肝细胞与合成材料相结合组成特定的装置，患者的血液或血浆通过该装置进行物质交换和解毒转化等

混合型，由生物与非生物型结合组成的具有两者功能的人工肝支持系统。

也有人认为，象血浆置换等方法，在去除有害物质的同时，补充了凝血因子等生物活性成分，可单独归为一类，即中间型或过渡型人工肝，但三型分类法可能更简明和被普遍认可。

4.血液透析与血液滤过

血液透析过程：

将两根针插入永久性血管入口。

一根导出血液，一根将清洗干净的血液输回体内。

约一杯量的血液留在体外。

血液从体内被抽出；向血管或人工肾注入防凝剂，防止凝结；血液流经人工肾，废物与多余水分被清除；清洁后的血液通过气压指示器；血液通过静脉回到人体内。

血液滤过（hemofiltration，HF）是通过机器（泵）或病人自身的血压，使血液流经体外回路中的一个滤器，在滤过压的作用下滤出大量液体和溶质，即超滤液（ultrafiltrate）；同时补充与血浆液体成分相似的电解质溶液，即置换液（substitute），以达到血液净化的目的。

整个过程模拟肾小球的滤过功能，但并未模仿肾小管的重吸收及排泌功能，而是通过补充置换液来完成肾小管的部分功能

血液滤过与血液透析的原理上不同：

前者通过对流作用及跨膜（trans-membranepressure,TMP）清除溶液及部分溶质，其溶质清除率取决于超滤量及滤过膜的筛漏系数（sievingcoefficient）；

后者则是通过弥散作用清除溶质，其溶质清除率与溶质的当量成正比。

因此血液透析比血液滤过有更高的小分子物质清除率，而血液滤过对中分子物质清除率高于血液透析。

血液滤过是模仿肾单位的滤过和肾小管的重吸收及排泌功能，将动脉血引入血滤器，水及溶质被滤出，清除体内过多的水分及毒素

5.人工血管

人工血管：

人工血管是以尼龙、涤纶、聚四氟乙烯等合成材料人工制造的血管代用品，适用于全身各处的血管转流术。

近年来绝大多数是采取医用高分子材料进行编织。

我国在50年代末，60年代初，才开始进行研究，起初是用尼龙织成，后因尼龙降解，在生体内植入后发生破裂而被淘汰。

此外，还有膨体聚四氟乙烯纤维材料织成的人工血管，内径可达6mm。

最近国外报道用弹性聚氨酯制成的人工血管，管壁无孔隙，内壁光滑，可随血压改变而仲缩，内径能达到4mm，此种材料制成的人工血管是很有前途的。

用化学方法处理的人脐静脉，牛颈动脉作为人工血管等等。

目前用机器编织的人工血管有两种：

一种是平织，又称机织；另一种是针织，又称线圈编织

最初的材料为尼龙，后因其稳定性差，在机体内易被破坏，缺点很多而被废弃。

目前普遍采用的人工血管材料为涤纶及聚四氟乙烯，大多数使用的是针织人工血管。

1960年以后，国际市场上出售无缝带有皱纹加工的人工血管。

最受欢迎的是DeBakey的涤纶针织人工血管及Edwards的聚四氟乙烯人工血管。

几种新型的人工血管：

（1）碳涂层血管：

可以显著显著提高血管开通率。

均匀镶嵌于血管内壁的碳原子与血管壁有机的结合成一体，具有良好的生物相容性，与组织无反应。

碳涂层微弱的负电荷排斥血小板在管壁的沉积，有效减少血栓形成机会；碳涂层不利于平滑肌细胞生长和播散，减少间质增生，可以显著显著提高血管开通率。

（4）蛋白或明胶涂层血管：

由于一般合成人工血管的生物相容性尚未达到理想状态，所以可以在这些高分子材料表面接上一层生物材料，以进一步提高其生物相容性，这就是生物混合型人工血管。

（5）袖状血管：

特别的袖状由电脑三维立体模型设计，优化流出道血流动力学，减少吻合口处内膜增生，显著增加开通率。

且内膜附碳涂层，减少血小板沉积。

6、人工心肺机：

定义：

是指用于开胸进行心脏直视手术时，暂时替代肺脏和心脏功能的一种不可缺少的紧密仪器装置。

就是由氧合器和血泵及辅助设备组成的,能进行体外循环的机械装置。

人工心肺机的结构包括一个氧合器（肺）、几个血泵（心）、多个过滤器、一个变温水箱（控制血液温度<41度）、监测装置、体外循环管路和插管以及控制台、各种按钮和开关。

工作过程：

（1）将上下腔静脉或右心房的静脉血通过管道引出，流入氧合器（即人工肺）进行氧合，再经过血泵（人工心）将氧合后的血液输入动脉系统，以维持机体在循环阻断时的生理功能。

（2）如此血液不经过自体的心肺进行氧合和组织灌注的过程，称为心肺转流，亦称为体外循环。

（或从静脉系统引出静脉血，并在体外氧合，再经血泵将氧合血输回动脉系统的全过程，又称心肺转流，主要应用于心脏、大血管手术）

作用：

泵血功能：

维持心脏泵血功能；气体交换功能：

用人工心肺机来维持肺脏的气体交换功能，给术者提供一个心脏停搏状态下安静无血的手术野，进行心脏与血管的手术治疗。

人工心肺机用于心脏手术的体外循环,肺移植的辅助呼吸,急性呼吸衰竭的辅助治疗等.