试卷：生物医学光学剖析.doc

《生物医学光学》工程硕士班 考卷 任课教师： 王成 王殊轶 姓名 学号 专业 生物医学工程 简答题： 简述组织光学的研究内容； 论述荧光的产生原理及其必威体育精装版的应用进展。 光与组织相互作用的生物学效应有哪些？ 细胞弹性散射研究现状及其进展。 简述激光共聚焦显微镜与OCT成像的基本原理。 什么是拉曼散射？其特点是什么？如何进行拉曼散射光谱测量？当前的应用有哪些？ 请针对一种光学仪器，介绍一下必威体育精装版的发展动态与新趋势。 医疗器械可用性设计的参照的标准是什么？结合自己的工作实际，谈谈人因工程设计是怎样开展的。 1.答：组织光学是研究生物组织光学特性的学科，它既是医学光子技术的理论基础，也是进一步发展光医学的前提。组织光学的首要任务是确定光辐射能量能在一定条件下在组织体内的分布，其次是发展活体组织光学特性的测量方法。组织光学主要研究以下几个方面：光在组织中的传输理论、组织光学特性参数的测定方法与技术、光计量学、光动力学、生物组织的实体光学模型、人体光学成像技术等。作为一门新的学科，组织光学随着生物医学光学的发展而萌芽发展，近年来也已经初步建立了生物组织中光的传播模型，但是统一的生物组织光学理论远未成熟，有待进一步的研究实践。 2.答：吸收外来光子后被激发到激发态的分子，回到基态时，丢失的能量以光子发射的形式释放出来，则放出来的光就是荧光。也就是说，具有荧光性的分子吸收入射光的能量后，电子从基态跃迁至具有相同自旋多重度的激发态。处于各激发态的电子通过振动驰豫、内转换等无辐射跃迁过程回到第一电子激发单重态的最低振动能级，再由这个最低振动能级跃迁回到基态时，发出荧光。荧光的应用主要是以下几个方面：①物质定性。利用不同荧光物质有不同的激发光谱和发射光谱进行物质鉴别。②定量测定。较低的浓度下荧光强度与样品浓度成正比，且灵敏度高。利用这一特性可以对含荧光组分的样品，如氨基酸、蛋白质、核酸其中的荧光组分进行定量测定。③研究生物大分子的物理化学特性及其分子的结构和构象。由于荧光的激发光谱、发射光谱、量子产率、荧光寿命等不仅和分子内荧光发色基团本身结构相关，还对其周围环境十分敏感，因而可以测定荧光参数的变化来研究荧光发色基团所处位置的微环境的状态及其变化。利用外源性荧光染料分子作为“荧光探针”来研究生物大分子的结构和变化。④利用荧光寿命、量子产率等参数研究生物大分子中的能量转移现象，利用这些结果来研究分子之间的相互作用等。 3.答：光和生物组织体相互作用的几种表现形式或现象，包括吸收、反射、折射、散射、发光、光化学、光声等现象。吸收是光和生物组织体相互作用的一种基本形式，其结果光强随着光在组织中传播距离的增加而不断减小，未被吸收的光经组织体边界出射，就得到了透射光。而组织体的宏观或微观的不均匀性可导致光传播方向的改变，这一作用结果产生了反射、折射和散射现象。当具有合适能量的光入射到组织体上时，光吸收可能使电子向上跃迁到不同电子激发态的不同振动能级上，当然也有可能使分子实现不同的振动能级之间的跃迁；而电子从高能级到低能级的衰变过程中也可采用无辐射跃迁的方式向周围发出热而将多余的能量消耗掉，从而形成了光热、光声、光电导等现象频率的变化决定于散射物质的特性，不同原子团振动的方式是惟一的，因此可以产生特定频率的散射光，其光谱就称为“指纹光谱”，可以照此原理鉴别出组成物质的分子的种类。FDA的质量体系法规820(21CFR第820.30部分)规定，制造商开发的用户界面应能满足用户需要，符合已确立的人为因素设计原则。为此，制造商必须开展产品可用性分析和评估活动(包括总结式可用性测试)，确认他们产品的使用安全和可用性。国际标准IEC 60601-1-6和IEC 62366:2007亦纳入人因工程规定。(human factors engineering)是一门新兴的交叉学科，其应用领域涉及很广。迄今为止，该学科还没有统一的定义和名称。是一门以人为核心，同时运用心理学、生理学、人体解剖学、人体测量学等人体科学知识于工程设计和管理，特别是安全设计和安全管理的学科。人因工程应用于医疗仪器设计管理的目的就是尽可能让医务工作者在舒适和谐的环境里，使用安全、可靠的医疗仪器对患者进行安全、高效的诊断和治疗；概括地讲，就是六个字——安全、高效、舒适。医疗仪器的人因工程学研究对象包括“医务工作者一医疗仪器一环境”和“患者一医疗仪器一环境”两个系统。其中研究的核心还是“人”——医务工作者和患者。 在检查工作中，我们发现儿童医院针对儿童的性格特点改造了手术室。生产厂商考虑到儿童医院的特点，将整个手术室环境、灯光布置得非常温馨和卡通化。儿童因为年龄小、依赖性强，离开了父母进入手术室后更易紧张，除