生物医学工程概论重点-河北北方学院(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上生物医学工程学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 ST T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波、波、波、波、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

2、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110mm的电磁波，相应的频率范围是30300GHz，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，

3、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1985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

4、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 Radiotherapy SRT）俗称 X()刀分为：立体定向放射外科(Stereotactic Radiosurge

5、ry, SRS)和分次立体定向放射治疗(Fractional Stereotactic Radiotherapy, FSRT）。！立体定向放射治疗的局限性：受肿瘤体积、形状限制；靶区边缘定位的精确度尚待提高；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

6、特点及局限性及适应症：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“刀”。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。主要用于颅内3cm的病变。 局限 乏氧细胞对放射线抗拒。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：FSRT是利用SRS的定位、体位固定及治疗计划系统。根据肿瘤的生物学行为，FSRT保留了常规放疗的分次照

7、射。局限：适应症：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。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。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：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。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。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

8、布欠均匀。适应症：3DCRT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；使用范围广泛，是放射治疗的重要方法之一。21 CT机的分代主要以其线管和探测器的关系、探测器的数目、排列方式以及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520个左右，X线束呈扇型，扫描角度增加为360,扫描时间仍较长,一般在20s1mi

9、n/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4050，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360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360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,50100ms/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

10、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线平片数字化的比较成熟技术。CR系统是使用可记录并由激光读出X线成像信息的成像板（imaging plate；IP）作为载体，以X线曝光及信息读出处理，形成数字或平片影像。24 其后又推出了数字X线设备（DR）：是利用电子技术将X线信息的其它载体转变为电子载体，X线照射人体后不直接作用于胶片，被探测器（Detector）接收并转换为数字化信号，获得X线衰减值（attenuation value）的数字矩阵，经计算机处理，重建成图像。25 核医学影像设备ECT，包括PET、SP

11、ECT等设备。PET也称正光电子成像设备，SRECT是单光子发射计算机断层成像术。26 医学影像系统成像主要包括以下4个共性 :源。源与物体(目标)的相互作用。检测器。电子系统 。27 图像灰度级：所谓颜色或灰度级指黑白显示器中显示像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同，灰度级越多，图像层次越清楚逼真。28 信噪比，有用的图像信息(信号)与无用信息(噪声)的数量之比。29 点阵图像，亦称为位图图像或绘制图像，是由称作像素的单个点按行列有序排列点阵组成的。这些点以其不同的排列位置和染色（灰阶）程度构成图（形）像。30 矢量图：也称为面向对象的图形或绘图图形，数学上定义矢量图为一系列由线

12、连接的点。31 医学图像处理常用技术：图像增强：增强图像中的有用信息，它可以是一个的过程，其目的是要改善图像的视觉效果，针对给定图像的应用场合，有目的地强调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。 图像分割：图像分割就是把图像分成若干个特定的、具有独特性质的区域并提出感兴趣目标的技术和过程。 边缘检测 ：两个具有不同的相邻区域之间总存在边缘，边缘是不连续的表现。由于边缘是图像上变化最剧烈的地方，传统的就是利用了这个特点，对图像各个像

13、素点进行微分或求二阶微分来确定边缘像素点。 纹理分析：纹理分析指通过一定的图像处理技术提取出纹理特征参数，从而获得纹理的定量或定性描述的处理过程。配准与融合 ： 医学影像的融合，就是影像信息的融合，即利用计算机技术，将各种影像学检查如CT-MRI，CT-SPECT，MRI-PET、MRI-DSA等所得到的图像信息进行数字化综合处理，将多源数据协同应用，进行空间配准后，产生一种全新的信息影像，以获得研究对象的一致性描述，同时融合了各种检查的优势，从而达到计算机辅助诊断的目的。 图像压缩：图像压缩就是把图像文件的大小进行压缩变小，同时图片的质量又不会失真到不能接受的程度。33 生命信号分为化学信息

14、和物理信息。化学信息：指组成人体的有机物在发生变化时所给出的信息，它属于生物化学所研究的范畴。物理信息：指人体各器官运动时所产生的信息。物理信息所表现出来的信号又可分为电信号和非电信号两大类。34生物医学信号的特点：信号弱 ；噪声强；频率范围一般较低；随机性强35生物医学信号处理方法：对信号时域分析的相干平均算法及相关技术；对信号频域分析的快速傅立叶变换算法、各种数字滤波算法；对平稳随机信号分析的功率谱估计算法、参数模型方法；自然界中信息的一种物理体现，是信息的载体。36数字信号处理（DSP）：是利用计算机或专用处理芯片，以数值计算的方法对信号进行采集、分析、变换、识别等加工处理，从而达到提取

15、信息和便于应用的目的。37信号：是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和等。38 信号分类 (types of signals) 确定信号（x(t)=x(nT+t) T为周期，n是任意整数）与随机信号（不能确定在某一给定时间的确切取值 ），连续时间信号（在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值）与离散时间信号（序列）（时间上不连续，幅度连续）模拟信号（是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。 或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号）与数字信号（是人为抽象出来的在时间上的不）。39 系统（System）是指由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有某种特定功能的整体。40 输入信号又称为激励，输出信号又称为响应。 专心-专注-专业