生物醫(yī)學(xué)工程相關(guān)試題

1、Df《生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展》試題庫(kù)試題庫(kù)1.試述組織光透明技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)成像的作用及應(yīng)用前景？試述組織光透明技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)成像的作用及應(yīng)用前景？作用：生物組織屬于渾濁介質(zhì)，具有高散射和低吸收的光學(xué)特性，這種高散射特性限制光在組織的穿透深度和成像的對(duì)比度，使得很多光學(xué)成像技術(shù)只能用于淺表組織，制約了光學(xué)手段檢測(cè)診斷及治療技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。生物組織光透明技術(shù)的作用就是通過(guò)向生物組織中引入高滲透、高折射、生物相容的化學(xué)試劑，來(lái)改變

2、組織的光學(xué)特性，以此來(lái)暫時(shí)降低光在組織中的散射、提高光在組織中的穿透深度，從而提高光學(xué)成像的成像深度，推動(dòng)成像技術(shù)的發(fā)展和新方法的產(chǎn)生。前景：1、應(yīng)用骨組織使得骨組織變得光透明，進(jìn)而對(duì)骨組織下的組織成像，避免手術(shù)開骨窗照成的傷害，如應(yīng)用于顱骨，用得當(dāng)?shù)某上穹椒ǐ@得皮層神經(jīng)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)與微血管信息；2、解決皮膚角質(zhì)層的天然阻擋作用，促進(jìn)透皮給藥系統(tǒng)的研究和應(yīng)用；3、皮膚光透明劑的發(fā)展推動(dòng)光學(xué)相干斷層成像技術(shù)的發(fā)展；4、光透明劑使得光輻射能在

3、生物組織達(dá)到一定深度之后，可以極大地推動(dòng)光學(xué)顯微成像、光學(xué)手段檢測(cè)診斷及治療技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。推進(jìn)無(wú)損光學(xué)成像技術(shù)在臨床上的發(fā)展。2.請(qǐng)結(jié)合圖示，描述如何通過(guò)單分子定位的方法，實(shí)現(xiàn)超分辨光學(xué)顯微成像。請(qǐng)結(jié)合圖示，描述如何通過(guò)單分子定位的方法，實(shí)現(xiàn)超分辨光學(xué)顯微成像。要通過(guò)單分子定位實(shí)現(xiàn)超分辨光學(xué)顯微成像，首先需要利用光激活光切換的熒光探針標(biāo)記感興趣的研究結(jié)構(gòu)。成像過(guò)程中，利用激光對(duì)高標(biāo)記密度的分子進(jìn)行隨機(jī)稀疏點(diǎn)亮，進(jìn)而進(jìn)行單分子熒光成像

4、和漂白；不斷重復(fù)這種分子被漂白、新的稀疏單分子不斷被點(diǎn)亮、熒光成像的過(guò)程，將原本空間上密集的熒光分子在時(shí)間上進(jìn)行充分的分離。隨后，利用單分子定位算法對(duì)采集到的單分子熒光圖像進(jìn)行定位，可以準(zhǔn)確得到分子發(fā)光中心位置；最后，利用這些分子位置信息，結(jié)合圖像重建算法，獲得最終的超分辨圖像。超分辨圖像質(zhì)量的關(guān)鍵在于二點(diǎn)：一是找到有效的方法控制發(fā)光分子的密度，使同一時(shí)間內(nèi)只有稀疏的熒光分子能夠發(fā)光；二是高精度地確定每個(gè)熒光分子的位置。以分辨兩個(gè)相距2

5、0nm的點(diǎn)光源為例。如下圖7當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)光源相距20nm時(shí)，由于衍射極限（一個(gè)理想點(diǎn)物經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)成像，由于衍射的限制，不可能得到理想像點(diǎn)，而是得到一個(gè)艾里斑，這樣每個(gè)物點(diǎn)的像就是一個(gè)彌散斑，兩個(gè)彌散斑靠近后就不好區(qū)分，這樣就限制了系統(tǒng)的分辨率，這個(gè)斑越大，分辨率越低）的限制，使得每一個(gè)點(diǎn)光源經(jīng)過(guò)顯微系統(tǒng)所成的像為一個(gè)光斑。為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假定光斑為一個(gè)半徑300nm的圓斑（實(shí)際情況下，光斑不是均勻分布的，而是滿足方程(1)）。則在熒光顯微鏡下

6、，兩個(gè)點(diǎn)光源所成的像為圖7（a）所示。在這個(gè)時(shí)候，兩個(gè)點(diǎn)光源r1，r2由于半徑都在300nm，是無(wú)法區(qū)分的，不同患者定制專屬治療等。4.4.光學(xué)分子成像的特點(diǎn)是什么？可用于活體小動(dòng)物光學(xué)成像的技術(shù)主要有哪幾光學(xué)分子成像的特點(diǎn)是什么？可用于活體小動(dòng)物光學(xué)成像的技術(shù)主要有哪幾種？主流的分子成像技術(shù)有哪些？結(jié)合自己的研究方向，描述分子成像在本領(lǐng)種？主流的分子成像技術(shù)有哪些？結(jié)合自己的研究方向，描述分子成像在本領(lǐng)域的應(yīng)用及其發(fā)展前景。域的應(yīng)用及

7、其發(fā)展前景。光學(xué)成像具有分辨率高、靈敏度高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)特別是近紅外線(nearinfraredNIR)熒光成像分辨率1~2mm可以穿透厚8cm的組織熒光成像信號(hào)強(qiáng)可直接發(fā)出明亮的信號(hào)。此外光學(xué)對(duì)比劑發(fā)展迅速特別是隨著納米技術(shù)的深入基于納米顆粒、納米殼和量子點(diǎn)研發(fā)出各種生物特異的分子探針。這些都使得光學(xué)分子影像學(xué)在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。活體小動(dòng)物體內(nèi)光學(xué)成像主要采用生物發(fā)光與熒光兩種技術(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶(lucif

8、erase)基因標(biāo)記細(xì)胞或DNA，而熒光技術(shù)則采用熒光報(bào)告基團(tuán)(GFP、RFP、Cyt及dyes等)進(jìn)行標(biāo)記。利用靈敏的光學(xué)檢測(cè)儀器，可以直接檢測(cè)活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動(dòng)和基因行為。分子影像技術(shù)主要有磁共振成像(magicresonanceimagingMRI)、核醫(yī)學(xué)成像和光學(xué)成像三種成像方法。近年來(lái)光學(xué)分子影像學(xué)被用來(lái)研究在體情況下胚胎發(fā)育過(guò)程中的細(xì)胞和分子變化通過(guò)揭示這些變化可以直觀地看到胚胎在經(jīng)歷細(xì)胞遷移和細(xì)胞分化過(guò)程中的細(xì)胞分子

9、層面的變化。一些自發(fā)熒光蛋白已經(jīng)被用作報(bào)告基因來(lái)跟蹤發(fā)育過(guò)程中的表達(dá)類型。一個(gè)熒光蛋白家族可以被激發(fā)發(fā)射出各種不同波長(zhǎng)的光從而可以實(shí)現(xiàn)多標(biāo)記。另外熒光染料和量子點(diǎn)等也被用來(lái)在這些研究中提供對(duì)比。轉(zhuǎn)基因檢測(cè)可利用分子成像技術(shù)開發(fā)合適的新探針對(duì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)基因表達(dá)或內(nèi)源性基因的活性和功能進(jìn)行檢測(cè)可以對(duì)啟動(dòng)子或增強(qiáng)子的組織特異性及可誘導(dǎo)性進(jìn)行評(píng)價(jià)5.5.請(qǐng)論述納米光學(xué)探針在活體動(dòng)物成像中的應(yīng)用請(qǐng)論述納米光學(xué)探針在活體動(dòng)物成像中的應(yīng)用納米

10、光學(xué)探針中的如隨著小動(dòng)物成像技術(shù)的發(fā)展，成像探針?lè)N類越來(lái)越多，功能越來(lái)越強(qiáng)大。其中的量子點(diǎn)熒光標(biāo)記是納米技術(shù)和體內(nèi)熒光成像技術(shù)結(jié)合的一種新技術(shù)，將直徑只有15納米的熒光粒子附著到DNA的特殊部分，隨后分析熒光信號(hào)的強(qiáng)度以及其它特性。這些粒子稱為量子點(diǎn)，具有獨(dú)特的光電性質(zhì)，使其比生物醫(yī)學(xué)研究中常用的傳統(tǒng)熒光標(biāo)簽更易檢測(cè)到。NIST的研究小組證明量子點(diǎn)釋放的信號(hào)強(qiáng)度比另外兩種傳統(tǒng)熒光標(biāo)簽強(qiáng)2到11倍，暴露于光下時(shí)穩(wěn)定性也更好。除了能夠?qū)罴?xì)

11、胞進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)熒光觀測(cè)與成像，對(duì)細(xì)胞間、細(xì)胞內(nèi)及其細(xì)胞器間的各種相互作用的原位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)示蹤外，還可以標(biāo)記在其他需要研究的物質(zhì)上，在長(zhǎng)時(shí)間生命活動(dòng)監(jiān)測(cè)及活體示蹤上有獨(dú)到的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的熒光標(biāo)記方法比較，該方法在穩(wěn)定性、靈敏度、應(yīng)用范圍等方面都有重要突破。6.6.請(qǐng)舉例論述熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)中應(yīng)用的原理。請(qǐng)舉例論述熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)中應(yīng)用的原理。熒光蛋白的出現(xiàn)使得進(jìn)行非侵入性的活體細(xì)胞成像成為了可能。使用這種熒光蛋白標(biāo)