生物医学工程基础期末总结教学教材

什么是生物医学工程？

是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法，从工程学角度，在多层次上研究生物体特别是人体的结构、功能和其他生命现象，研究用于防病、治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置和系统的工程原理的科学。

生物医学工程学的研究内容？

生物力学，生物材料学，人工器官，生物医学图像技术，生物医学电子，生物医学信号检测，生物医学信号处理，生物医学测量，物理因子的生物效应及治疗作用，生物系统的建模与控制，医用仪表仪器，中医工程，生化工程，医学信息管理控制系统。

生物力学有哪些内容？

①以人（高等哺乳动物）的生命活动为核心的生物力学——生物力学的主体。

②绿色植物的生物力学。

③生物技术与生物化学工程中的流体力学问题。

④动物的运动。

生物力学的力学基础？

①运动和力（牛顿三定律）

②刚体力学在生物力学中的应用

③连续介质力学基础

④生物流体力学基础。

硬组织，软组织，血管和关节软骨的力学性质有哪些表现？

硬组织：（1）干骨变脆（无塑性变形）；

（2）骨的应变很小，0.004~0.012；

（3）在比例极限以下，密质骨可以看作是胡克弹性体：应力=E*应变，E为杨氏模量。

软组织：软组织力学性质的共同性：

在生理范围内，各种软组织都有应力—应变滞后环、应力松驰和蠕变现象，因而都

是粘弹性材料，而且是高度非线性的。

软组织力学性质的区别：

在无损伤条件下的各软组织的最大应变各不相同。超出各自的应变范围，组织将屈

服而被破坏。

血管：无规律性结论。

关节软骨：关节软骨是由少量细胞，固相基质和间质液（主要是水占75%）组成的。 [亦是多孔复合材料，（胶原纤维65%+蛋白聚糖25%+糖蛋白10%）。]

在应力作用下，液体可在基质中流出或流进，因此软骨的力学性质随基质内液体

含量的多少而变化。另外，环境化学条件（液体中的离子浓度等）对关节软骨的

力学性质也有影响。

红细胞特性，功能，易变性原因？

①红细胞的几何形状：φ5－8μm ②红细胞沉降——血沉，静息时因重力而沉降，红细胞沉降与红细胞聚集伴生。③红细胞的可变形性（1）红细胞聚集→血浆生物化学性质改变，是血液流变性质的一个重要参数；（2）红细胞可变形性是血液流变性质的另一个重要参数。

红细胞的功能：把机体组织细胞代谢活动所必需的O2输送到机体各组织和器官，同时带走代谢的产物CO2，并在肺内排出CO2，吸取O2，从而使生命活动维持。

易变性原因：结构：红细胞无细胞核，由细胞膜和细胞质（主要是血红蛋白）构成。质中的血红蛋白是晶体，且为液晶。因此，红细胞的变形主要决定于细胞膜的

力学性质。

形态：双凹碟形是O2扩散的最佳形状，红细胞膜很薄，弯曲刚度比抗张能力低得多，双凹碟形旋转体的表面具有许多可贴曲面，可以变为种种可贴

曲面而不撕裂、不拉伸或折叠。

白细胞的力学性质？血液在学管理流动时白细胞流变性为？

白细胞的力学性质

1.静息状态下白细胞的粘弹性（弹性系数k，粘性系数μ）

（1）温度变化（9-40︒C）时，k不变，μ随T↑而减小；

（2）pH值变化时（5.4-8.4），pH ↑可使μ↑；

（3）渗透压增大时，k和μ均以指数形式增长。

2.能动状态下，白细胞的力学性质

能动状态下，白细胞会自动变形生出原足，原足呈片状，被细胞膜包围，但足内只有细胞质，无细胞器。

白细胞在微血管里的流变行为

1. 在微血管流动中白细胞与红细胞的相互作用——白细胞的趋边性。

白细胞体积大，刚度大，呈球形，其运动阻力比红细胞大，运动速度低于红细胞，这使得白细胞向管壁偏移，即“趋边性”。

2. 白细胞的粘附——白细胞与血管内皮细胞的相互作用

趋边的白细胞有可能粘附于血管壁，与血管内皮细胞相互作用而形成一个共同接触区。实验表明，白细胞粘附常发生于微静脉血管中。一旦粘附发生，微血管有效通道面积减少，血流阻力将显著增大。

3. 白细胞在毛细血管里的运动

由于白细胞呈球形，直径大于红细胞，且刚度较大，故白细胞变形而进入毛细血管所需时间约为同样流动条件下红细胞所需时间的1000-2000倍。

血小板的生物学性质有哪些表现？

粘附反应——血小板粘附于血管壁或其它异物的特性。

变形反应——当血小板从静息状态变为活化状态时，形状将发生急剧变化。

释放反应——活化了的血小板释放出它所含的物质。

聚集反应——活化了的血小板能通过相互作用而聚集成团的特性。

简述多普勒超声波法测量血液流动速度的原理？

为了检查心脏、血管的运动状态，了解血液流动速度，可以通过发射超声来实现。由于血管内的血液是流动的物体，所以超声波振源与相对运动的血液间就产生多普勒效应。血管向着超声源运动时，反射波的波长被压缩，因而频率增加。血管离开声源运动时，反射波的波长变长，因而在单位时间里频率减少。反射波频率增加或减少的量，是与血液流动速度成正比，从而就可根据超声波的频移量，测定血液的流速。

我们知道血管内血流速度和血液流量，它对心血管的疾病诊断具有一定的价值，特别是对循环过程中供氧情况，闭锁能力，有无紊流，血管粥样硬化等均能提供有价值的诊断信息。“听觉灵敏”的两层含义：

（1）作为频率分辨器官，耳对于频率具有高度灵敏的鉴别能力；

（2）对振动幅度亦具有高度灵敏的鉴别能力。

应力的存在人体器官的生物学行为受影响实例？

心脏肥大——血容量增大引起心室容量增大；血压增高引起心肌增厚及心肌纤维变粗；

肺重建——去掉一叶肺，它会组织增生直到与切除前的重量差不多；

血管重建——供氧量变化，血管（管径、外周平滑肌等）随之变化；