生物医学工程概论重点-河北北方学院

-- 生物医学工程学 1生物电磁学是研究生物体的电现象和磁现象以及生物电磁的应用的一门学 科。 ２ 正常心电图包括 P 波ＱRS 综合波 STＴ波Ｕ波 3正常脑电活动相关的脑电波频率范围划分成五种类型，频率由高到低依次为 γ波、β波、α波、θ波、δ波。 4电磁波的生物学效应不仅对生物体有热效应,而且有非热效应。 热效应又称为能量效应,是指通过微波照射生物体引起其组织器官生热所产 生的生理影响。 根据照射能量的不同可分为温热治疗、高温消融、电灼、电凝、切割等热 疗方法。根据使用频率的不同,而对皮肤的穿透深度不同,又可分为浅表热疗、 深部透热治疗。 各种用途的微波热疗机、消融仪、微波电刀已成为医院重要治 疗手段之一。 非热效应往往利用的是弱信号,机体组织不产生明显的发热现象， 这类电磁波 生物效应也被称作“信息效应” 。 5 微波是指３0０MHz 至３0０GHz 的电磁波 毫米波是指自由空间波长在1~１０mm的电磁波,相应的频率范围是30～300GHz， 处于微波波段的高频段 ６ 生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题进行定量研究的生 物物理学分支,是研究力与生物体运动、生理、病理之间关系的学科。 7 生物力学依研究对象的不同可分为生物流体力学、生物固体力学和运动生物 力学等。 8频率在２０kHｚ以上的机械波称为超声波。 -- -- 9 超声波应用包括 超声波诊断和超声波治疗。 10 超声波引起的生物效应包括：机械效应，热效应 ,空化效应，声流效应，触变 效应，弥散效应。 1１生物医学光子学：所谓光子学是指研究光和其他辐射能(以光子为量子单位） 的产生与利用的科学。 生物技术 12人类基因组计划(hｕman genome pｒoｊecｔ, HGP)是由美国科学家于１9 ８5 年率先提出,于 1９90 年正式启动的。美国、英国、法国、德国、日本和我 国科学家共同参与了这一预算达３０亿美元的人类基因组计划。按照这个计划 的设想，在 2０15 年,要把人体内约 10 万个基因的密码全部解开，同时绘制出 人类基因的谱图。 13 基因工程制药的基本方法是:将目的基因用ＤＮA 重组的方法连接在载体上， 然后将载体导入靶细胞,使目的基因在靶细胞中得到表达，最后将表达的目的蛋 白质提纯及做成制剂，从而成为蛋白类药或疫苗。 14 基因诊断:通过从患者体内提取样本（DＮA)用基因检测方法来判断患者是否 有基因异常或携带病原微生物的方法，就是基因诊断。 １５ 基因治疗应用 DNＡ重组技术， 将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补 偿因基因缺陷和异常引起的疾病,以达到治疗的目的。 16生物反应器： 将外源基因在动、 植物体内表达并生产出我们所需的营养 （蛋 白）或工业用原材料的动植物基因改良(操作)的个体称为生物反应器。 17立体定向放射治疗(Sterｅotactic RadiotｈeｒapｙSRT）俗称 X(γ） 刀分为：立体定向放射外科(Stereoｔaｃtｉc Ｒａｄiｏsurｇeｒy, ＳRS)和 分次立体定向放射治疗(FractioｎalStereｏｔactic Rａｄiotherapy,FＳ -- -- ＲT） 。 ！!！立体定向放射治疗的局限性：①受肿瘤体积、形状限制；②靶区边缘定位 的精确度尚待提高;③靶区周围重要组织放射耐受性有限。 ！!！SRS： SRS 是以精确的立体定位和聚焦方法对病变靶区进行多角度、单次 大剂量照射。 ！!！FSRT 是利用 SRＳ的定位、体位固定及治疗计划系统。 ！!!三维适形放射治疗(3ＤＣRT)是立体定向放射治疗技术的扩展。 !！!调强适形放射治疗（IＭRT）技术要求把一束射线分解为几百束细小的射 线，分别调节每一束射线的强度,射线以一种在时间和空间上变化的复杂形式进 行照射。 18 SRS 特点及局限性及适应症:①治疗区(高剂量区)和非治疗区（低剂量区)靶 点内外的界限非常清楚，象刀切一样，故形象的称之为“γ刀” 。②这种技术不 用开刀,却通过一次或少数几次治疗达到了开刀切除肿瘤的效果。③主要用于颅 内3cｍ的病变。 局限① 乏氧细胞对放射线抗拒。②肿瘤细胞周期时相性对放射线抗拒。 适应症:SRS 特别适宜治疗头部重要神经高度集中区域的小肿瘤以及脑转移瘤 和位置较深的肿瘤。 临床主要用于颅内病变，如垂体腺瘤、听神经瘤、脑膜瘤、脑转移瘤、脑动静 脉畸形、脑海绵状血管瘤等。 １9 FSＲT 特点及局限性及适应症：①FSRT 是利用 SRS 的定位、体位固定及治 疗计划系统。 ②根据肿瘤的生物学行为,FＳRT 保留了常规放疗的分次照射。 局限： -- -- 适应症:①颅内病变:术后残存的脑胶质瘤、转移瘤、垂体瘤、听神经瘤、脑膜 瘤等。 ②颅外各系统恶性肿瘤：如鼻咽癌、肺癌、肺转移癌、肝癌、胰腺癌、腹、盆 腔单发转移癌等。 ③有些病变可单独采用ＦSRT 给予肿瘤根治，多数肿瘤需要与常规外照射配合, 作为对肿瘤靶区追加剂量的一种有效手段。 20 三维适形放射治疗（3DCRT)特点及局限性及适应症：①利用多叶光栅或适形 挡铅技术、将照射野的形状由普通放疗的方形或矩形调整为肿瘤的形状。②使 照射的高剂量区在人体内的三维立体空间上与肿瘤的实际形状相一致。 ③提高了肿瘤的照射剂量，保护了肿瘤周围的正常组织,降低放射性并发症,提 高肿瘤的控制率。 局限：靶区形状虽已适形，但靶区内剂量分布欠均匀。 适应症:①3DＣRT 适用于头、体部位体积较大的肿瘤，如鼻咽癌、喉癌、肺癌、 食管癌、肝癌、肝血管瘤、胰腺癌、前列腺癌、直肠癌、妇科肿瘤等; ②使用范围广泛,是放射治疗的重要方法之一。 21 CT 机的分代主要以其 X 线管和探测器的关系、探测器的数目、排列方式以及 X 线管与探测器的运动方式来划分。到今天为止 CＴ经历了 5 代发展,现在第 6 代 CT 正在研发中。 第 1 代ＣT 机只有一个探测器,扫描角度为 1,扫描时间 270s／层。仅用头 部的扫描,图像质量差, 以平移加旋转的扫描运动方式进行,称为平移／旋 转型。 -- -- 第 2 代 CT 机探测器的数目增加５~2０个左右，X 线束呈扇型，扫描角度增加 为 360º ,扫描时间仍较长,一般在 2０ｓ~1min/层， 扫描方式为窄扇形束扫描 平移－旋转方式。 第 3 代ＣT 探测器数目一般多超过1０0个,有的接近 1000个,X线扇形束扩大 到 4０º ～50º ,足以覆盖人体的横径，这样扫描就不需要再平移,而只需要 旋转就可以了，故称为旋转/旋转型。扫描时间一般均在几秒钟,最快速度 0．5s，实现了亚秒级扫描。 第 4 代 CＴ机，探测器呈３60º 环状固定排列在机架内(目前有的机型多达 4800 个探测器） ，X 线管则围绕人体和机架作 360º 旋转，把第４代称固定/ 旋转型(螺旋ＣT 属此型)。 第５代 CT:特点是扫描速度很快,50~100mｓ/层,每秒最多可扫 34 层，就其扫 描速度是普通ＣT 的 40 倍,螺旋 CＴ的 20 倍，可用于心脏一类运动器官的扫 描。 22 数字减影血管造影（DＳA）:是常规造影术与电子计算机处理技术相结合的一 种新型成像技术。 23 计算机 X 线摄影(ＣR):是 X 线平片