醫(yī)學儀器2復習大綱整理-2

第一章電治療類儀器設計原理1、簡述電磁波譜不同頻段對人體不同的生理效應。電磁波譜不同頻段對人體的生理效應：在1000Hz以下主要是刺激效應；在1000Hz～3×1015Hz主要是熱效應；在3×1015Hz以上主要是生物效應。2、什么是電離輻射？（可能不考）電離：量子能量足夠大的電磁輻射與某種物質相互作用，可將其原子或分子中的束縛電子擊出，于是這些原子或分子成為陽離子，被擊出的電子又可被其他中性的原子或分子俘獲而形成陰離子。頻率高于3×1015Hz的電磁輻射，其量子能量較大，能引起生物組織電離，因而稱為電離輻射。4、電刺激系統(tǒng)通常由哪三部分組成？電刺激系統(tǒng)的組成：脈沖發(fā)生器、導聯(lián)線、電極。5、按照電刺激部位，刺激類型可分為哪三種？表面刺激－電刺激系統(tǒng)的三部分都在體外，電極放在皮膚上或要刺激的肌肉運動點附近。經皮刺激－把電極放置于體內并靠近刺激部位。導聯(lián)線穿過皮膚連接到外部脈沖發(fā)生器。植入式刺激－刺激器的三部分通過外科手術永久植入人體，植入后皮膚完全縫合植入部分和體外部分的聯(lián)系是通過非接觸方式進行的。簡述人工心臟起搏器的原理及儀器結構。原理：人工心臟起搏器是一個以電池為動力的、體積小而能植入體內、可產生連續(xù)穩(wěn)定的電脈沖的裝置。人工心臟起搏發(fā)出的一定形式的微弱脈沖電流，能刺激心臟的起搏功能或誘導功能有障礙但尚有興奮、收縮及心肌纖維間傳動功能的心臟起搏，即以代替正常的起搏點刺激心肌，使之有效地收縮。儀器結構：人工心臟起搏系統(tǒng)由脈沖發(fā)生器、電極導線和程控器三部分組成。起搏脈沖發(fā)生器的電子電路由控制單元、感知單元和脈沖輸出單元組成。10、簡述心臟除顫器的設計原理。除顫波形發(fā)生器—電源能量，選用電容把電能存儲起來，再通過電容放電實現(xiàn)短時間高強度對病人電擊；除顫器框圖（右邊）內置心電監(jiān)視器—加快心律不齊的診斷；除顫器提供RLC電路—產生衰減的正弦波或指數(shù)衰減的波形電擊；第二章激光治療機1、產生激光的三個必要條件是什么？（可能不考）激光工作物質粒子數(shù)的反轉；一個起正反饋、諧振和輸出作用的光學諧振腔；滿足光振蕩的閾值條件。2、激光器中對工作物質激勵的方式有哪幾種？光激勵；電激勵；化學反應激勵；熱能激勵；核能激勵等。3、激光有哪些普通光源無法比擬的特性？這些特性有哪些應用？特性：方向性強；單色性好；相干度高；能量密度大。應用：4、按照工作物質激光器可分為哪幾類？（1）氣體激光器：氣體激光器按工作物質的性質又分為原子激光器、分子激光器和離子激光器。波譜范圍廣，能連續(xù)輸出，單色性、方向性比其它類型的激光器好。且制造方便、成本低、可靠性高。固體激光器：常用的固體激光器為紅寶石、釹玻璃、摻釹釔鋁石榴石。體積小、功率大、使用方便，但工作物質較貴，結構制造復雜。半導體激光器：半導體激光器的種類很多。不同類型的工作物質，不同方式的激勵，以及提供振蕩的不同結構，都可構成不同類型的激光器。光譜結構復雜，單色性差，但其重量輕、耗電省。染料激光器：利用有機染料分子獨特的光譜結構，可以得到在一定范圍內連續(xù)可調的激光。（2）按產生激光的工作物質分為：?固體激光器?液體激光器?氣體激光器?半導體激光器【PPT可找到這兩種分類方法】5、激光器的基本組成部分有哪些？每一種激光器都必須有激勵源、工作物質和諧振腔這3個基本組成部分。6、畫出光學諧振腔的結構圖，說明諧振腔的工作原理。（可能不考）（光學諧振腔可以是促進形成某一方向的受激輻射。）在諧振腔中，偏離工作物質軸向的光子逸出腔外，只有沿著軸向傳播的光子在諧振腔兩端反射鏡作用下才能往返傳播。這些光子就成為引起受激輻射的激發(fā)因子，它們可導致軸向受激輻射的產生。諧振腔可以將其它方向頻率的光子抑制住，而使某一方向和頻率的光子享有最優(yōu)越的條件進行放大。這種雪崩式的光放大過程使得諧振腔內沿軸線方向的光量驟然增大，并從諧振腔的部分反射鏡端射出，這就是激光束。7、激光的醫(yī)用方式有哪幾種？①切割：近幾年激光刀在醫(yī)學上的應用迅速發(fā)展，光刀有止血、殺菌、滅活腫瘤播散作用；在切骨手術中沒有振動、沒有聲響，可以作各種形態(tài)切口。光刀有多種，其中以CO2光刀較廣泛應用，CO2激光進行切割時，所需功率密度大，使用焦點上的光斑，則切口細、窄而且鋒利。一般105W/cm2功率即可用于切割，切口的深淺、長短及重復切割均可根據(jù)需要掌握應用，切割同時即可凝固、封閉而止血。

②燒灼：用于燒灼的激光器有CO2、Nd-YAG及Ar+等，燒灼使用中等能量（功率密度在150～800W/cm2），且在焦點外一定距離（15～45mm）進行照射，使病變炭化甚至氣而去除，一般適用于贅生的或淺表腫瘤的治療。

③凝固；Nd-YAG激光主要為熱激固效應，使一些小血管封閉，起到止血作用，有顏色的病變，如血管瘤吸收更為容易。④低功率照射：用CO2散焦護束照射局部，有消炎、消腫、止疼、止癢，促進組織修復等作用。第三章微波治療儀1、什么是微波？其頻率范圍多少？劃分為哪三個波段？微波是一種頻率非常高的電磁波，把波長從1米到1毫米范圍內的電磁波稱為微波。微波波段對應的頻率范圍為:3×108Hz～3×1011Hz。分米波：波長范圍1m--10cm,頻率范圍0.3--3GHz,波段名稱特高頻；厘米波：波長范圍10cm--1cm,頻率范圍3--30GHz,波段名稱超高頻；毫米波：波長范圍1cm--1mm,頻率范圍30--300GHz,波段名稱極高頻。6、影響微波生物效應和醫(yī)學應用研究的因素有哪些？（1）微波作用條件：波長、工作方式（脈沖式或連續(xù)式）、能量、能量密度、電場的極化方向，場強的空間分布和均勻性、作用時間。（2）生物特性：器官和組織的組分和結構，含水量（電學和熱學性質不同）。簡述微波治療腫瘤的機制。（1）癌組織比周圍正常組織對微波的吸收要大。腫瘤組織內血液循環(huán)不良（血流量只是正常組織的２％～１５％），散熱性差。故微波能使腫瘤組織溫度顯著升高并較好保持。（2）微波可使多聚核糖體解聚，抑制ＤＮＡ、ＲＮＡ的合成，使線粒體發(fā)生功能性障礙或結構破壞，從而導致癌細胞壞死。8、微波對人體健康的影響有哪幾種類型？三種類型：急性全身性微波照射損傷；慢性全身性微波照射損傷；局部性微波照射損傷。9、微波照射引起的心血管系統(tǒng)的不良反應有哪些？自主神經功能障礙心功能不全、心悸、心動過緩、心區(qū)疼痛、呼吸急促、血壓偏低等。第四章超聲治療儀1、畫圖并說明超聲手術刀和超聲骨鋸的工作原理。（可能考）（超聲手術刀利用超聲波作用于人體組織的三大效應，即碎裂效應、空化效應和止血效應，切開或碎裂人體組織，具有選擇性碎裂、損傷小、精度高、能止血等獨特的優(yōu)點。）變幅桿的作用是使傳到刀片或鋸片的超聲振動幅度大大增強。在強大加速度作用下，能使刀片或鋸片作用的這部分組織迅速與周圍組織分開而不損傷周圍組織。超聲手術：切口光滑，易止血和愈合。用于切除皮膚癌、痣、體表腫瘤、白內障手術。超聲骨鋸：用于顱腦切開、截肢手術等。著內在的聯(lián)系。4、什么是醫(yī)學光子學？其醫(yī)學光子技術的內容主要集中在哪幾個方面？新興的光子學和現(xiàn)代醫(yī)學相結合形成了一個新的交叉學科生長點：醫(yī)學光子學。主要內容包括醫(yī)學光子學基礎和醫(yī)學光子技術兩大部分。醫(yī)學光子技術的內容主要集中在以下四個方面的內容：醫(yī)學光譜技術；醫(yī)學成像技術；醫(yī)用半導體激光及其應用；其他醫(yī)用激光技術發(fā)展。5、生物系統(tǒng)超弱發(fā)光通常包括哪兩大部分？自發(fā)超弱發(fā)光：自發(fā)的生物化學發(fā)光，與生物體的氧化代謝有關。誘導超弱發(fā)光：外因誘導的發(fā)光，取決于光、電離輻射、超聲、化學藥物等外界因素的作用，又稱為延遲發(fā)光。7、簡述生物系統(tǒng)自發(fā)超弱發(fā)光的光子來源于哪三個方面？（1）氧化代謝不斷產生活性氧自由基，并由此產生單線態(tài)氧和激發(fā)態(tài)自基由（它受生物體內的抗氧化防御系統(tǒng)與免疫系統(tǒng)的影響）；（2）酶促反應形成的激發(fā)態(tài)分子；（3）集合效應形成的重要生物大分子(如DNA及其堿基)的激發(fā)態(tài)和激發(fā)態(tài)復合物。8、什么是熒光探劑？熒光分析有哪些特點？常用一些能發(fā)熒光的物質，與分子共價結合或標記在所要研究的分子或體系中的某一基團，利用它的熒光特性來提供研究對象的信息。這些發(fā)熒光的物質分子就叫作外在熒光團，現(xiàn)在則普遍地叫它為熒光探劑熒光分析的特點：靈敏度高；選擇性強；試樣量少；方法簡便；能提供比較多的物理參數(shù)。什么是共聚焦激光掃描熒光顯微鏡？共聚焦激光掃描熒光顯微鏡（ConfocalLaserScanningFluorescenceMicroscope；LSFM）——以激光作為激發(fā)光源，采用光源針孔與檢測針孔共軛聚焦技術，對樣本進行斷層掃描，以獲得高分辨率光學切片的熒光顯微鏡系統(tǒng)。簡述激光共聚焦掃描顯微鏡有哪些功能特點？1）多重熒光標記的定位：可對組織或細胞內兩種以上的結構，同時進行熒光標記、同時定位、同時顯示在一幅圖像上。2）光學切片—顯微CT：可對固定的或活的組織及細胞進行連續(xù)的光學切片掃描。3）三維重組：可對各個層面的光切圖像進行三維重組，得出可旋轉的三維結構圖像。4）時間序列掃描：可檢測活組織或活細胞內被標記物濃度隨時間的動態(tài)變化。5）定量分析：可對二維圖像進行熒光強度的定量。6）圖像處理：可對所采集的圖像進行圖像處理，以進一步提高圖像的質量。激光光譜有什么特點？激光光譜有哪幾種？極高的光譜和時間分辨率、靈敏度、精確度以及無損、安全、快速等優(yōu)點。激光光譜包括兩大類：原子熒光光譜，分為共振熒光、非共振熒光及雙原子熒光；分子熒光光譜。醫(yī)用激光熒光光譜主要是后一類。醫(yī)學光譜學主要包括哪幾種光譜？生物組織的自體熒光：藥物熒光光譜；生物組織的拉曼光譜；生物組織的超快時間分辨光譜。第九章細胞和分子層次的檢測技術什么是生物芯片？常用的生物芯片分為哪三類？生物芯片有何特點。生物芯片（Microarray或Biochip）是近年來在生命科學領域中迅速發(fā)展起來的一項高新技術，它主要是指通過微加工技術和微電子技術在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測和分析。常用的生物芯片分為三大類：蛋白質芯片Proteinchips(proteinmicroarray)；基因芯片Genechips（Genemicroarray）；芯片實驗系統(tǒng)Laboratory-on-a-chip（orMicrofluidics-basedchip）生物芯片的主要特點：高通量；微型化；自動化。什么是生物芯片？常用的生物芯片分為哪三類？生物芯片有何特點。生物芯片（Microarray或Biochip）是近年來在生命科學領域中迅速發(fā)展起來的一項高新技術，它主要是指通過微加工技術和微電子技術在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細胞、蛋白質、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測和分析。常用的生物芯片分為三大類：蛋白質芯片Proteinchips(proteinmicroarray)；基因芯片Genechips（Genemicroarray）；芯片實驗系統(tǒng)Laboratory-on-a-chip（orMicrofluidics-basedchip）生物芯片的主要特點：高通量；微型化；自動化。簡述激光共聚焦掃描顯微鏡有哪些功能特點？1）多重熒光標記的定位：可對組織或細胞內兩種以上的結構，同時進行熒光標記、同時定位、同時顯示在一幅圖像上。2）光學切片—顯微CT：可對固定的或活的組織及細胞進行連續(xù)的光學切片掃描。3）三維重組：可對各個層面的光切圖像進行三維重組，得出可旋轉的三維結構圖像。4）時間序列掃描：可檢測活組織或活細胞內被標記物濃度隨時間的動態(tài)變化。5）定量分析：可對二維圖像進行熒光強度的定量。6）圖像處理：可對所采集的圖像進行圖像處理，以進一步提高圖像的質量。什么是共聚焦激光掃描熒光顯微鏡？共聚焦激光掃描熒光顯微鏡（ConfocalLaserScanningFluorescenceMicroscope；LSFM）——以激光作為激發(fā)光源，采用光源針孔與檢測針孔共軛聚焦技術，對樣本進行斷層掃描，以獲得高分辨率光學切片的熒光顯微鏡系統(tǒng)。什么是醫(yī)學光子學？其醫(yī)學光子技術的內容主要集中在哪幾個方面？新興的光子學和現(xiàn)代醫(yī)學相結合形成了一個新的交叉學科生長點：醫(yī)學光子學。主要內容包括醫(yī)學光子學基礎和醫(yī)學光子技術兩大部分。醫(yī)學光子技術的內容主要集中在以下四個方面的內容：醫(yī)學光譜技術；醫(yī)學成像技術；醫(yī)用半導體激光及其應用；其他醫(yī)用激光技術發(fā)展。為什么組織測量可以作為直接血管內測量的補充？在組織中放置一個傳感器，使它直接接觸組織液，可以測出組織液中的化學物質的濃度。因為毛細血管暴露在組織液中，小分子和離子可以自由通過毛細血管壁擴散，因此組織液中的濃度幾乎和循環(huán)血液中的濃度一樣，所以組織測量可以作為直接血管內測量的補充。5、畫圖并說明極譜法電流傳感器原理。圖8.11P381P02電極是一個氣體電極、是一種極譜法電極，氧的測量是基于電解氧的原理實現(xiàn)的。電極前端是一個允許O2分子通過的透氣膜，如圖所示它是常用的克拉克PO2電極。電極殼內由一個鉑電極和一個銀—氯化銀電極浸在電解液（內充液）中，內充電解液的PH值穩(wěn)定，其中含有KCL，它可增加電解液的電導，并參與離子導電。在兩級之間加有0.6V的極化電壓。在極化電壓的作用下，進入內充液的氧被電解，電極上發(fā)生的反應為：陽極反應（氧化反應）O2＋2H2O＋4e—→4OH－陰極反應（還原反應）4Ag→4Ag＋＋4e—此電解電流的大小正比于氧分壓P02的高低，即通過電極的轉換，P02的高低轉換為了電流的大小。6、畫圖并說明PH電極的傳感工作原理。圖8.13P383溶解的二氧化碳透過膜進入緩沖液，其中一部分與水作用形成碳酸H2CO3，部分碳酸分解為H＋和HCO3—，PH電極探測[H＋]濃度的上升或下降。7、什么是生物傳感器？生物傳感器有哪幾類?一般定義：使用固定化的生物分子(immobilizedbiomolecules)結合換能器，用來偵測生物體內或生物體外的環(huán)境化學物質或與之起特異性交互作用后產生響應的一種裝置。Gronow定義：一種含有固定化生物物質(如酶、抗體、全細胞、細胞器或其聯(lián)合體)并與一種合適的換能器緊密結合的分析工具或系統(tǒng)，它可以將生化信號轉化為數(shù)量化的電信號。分類方式傳感器名稱傳感器輸出信號生物親和性傳感器、代謝型或催化型傳感器分子識別元件上的敏感物質酶傳感器、微生物傳感器、組織傳感器細胞器傳感器、免疫傳感器、DNA生物傳感器。信號換能器電化學傳感器、離子敏場效應傳感器、熱敏電阻傳感器壓電晶體傳感器、光電傳感器、聲學傳感器.畫圖并說明超聲手術刀和超聲骨鋸的工作原理。（可能考）（超聲手術刀利用超聲波作用于人體組織的三大效應，即碎裂效應、空化效應和止血效應，切開或碎裂人體組織，具有選擇性碎裂、損傷小、精度高、能止血等獨特的優(yōu)點。）變幅桿的作用是使傳到刀片或鋸片的超聲振動幅度大大增強。在強大加速度作用下，能使刀片或鋸片作用的這部分組織迅速與周圍組織分開而不損傷周圍組織。超聲手術：切口光滑，易止血和愈合。用于切除皮膚癌、痣、體表腫瘤、白內障手術。超聲骨鋸：用于顱腦切開、截肢手術等。2、簡述超聲治癌原理。（1）利用超聲加熱來殺死或抑制癌細胞：一般認為，43℃是癌細胞的死亡溫度。癌細胞受到強超聲輻射后，其溫度上升，腫瘤組織的血管系統(tǒng)很發(fā)達，但是與周圍組織的聯(lián)系并不好，因此癌腫部位升溫較正常組織升溫