【FS96生物医学工程学】生物医学工程复试问题

这是我准备深圳大学生物医学工程专业（085409）的复试科目【FS96】生物医学工程学的问题。
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1、简述生物医学工程的一般定义；说明生物医学工程研究的目标是什么？

生物医学工程（Biomedical Engineering，简称BME）是结合物理、化学、数学和计算机与工程学原理，从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究；提出基本概念，产生从分子水平到器官水平的知识，开发创新的生物学制品、材料、加工方法、植入物、器械和信息学方法，用于疾病预防、诊断和治疗，病人康复，改善卫生状况等目的

2、现代医学的主要任务是什么？生物医学工程的主要任务是什么？举例说明生物医学工程在现代医学中的作用。

现代医学的主要任务：诊断-治疗-康复-预防
（1）预防疾病和损伤，促进和维持健康；
（2）解除由疾病引起的疼痛和痛苦；
（3）治疗和照顾那些无法治愈者；
（4）避免早死，追求安详死亡；
基本任务：运用工程技术手段，研究和解决生物学和医学中的有关问题。
作用：生物医学工程学在保障人类的健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面发挥着巨大作用。另外，又由于它的高技术含量大，正在创造巨大的经济效益。如人工肺的应用… …
举例：
（1）医学诊断：医学图像：超声图像、CT、X光片等；生物信号：心电、脑电等；医学检验：核磁共振、内窥检验等
（2）医学治疗：激光手术、超声碎石、癌症的放射治疗和化学治疗、人工胰–血糖测定与胰岛素注射、器官修复中的组织工程、靶向药物与生物导弹等
（3）医学康复：人工义肢、畸形矫正、可视义眼、人工耳膜等

3、医学图像研究包括哪三方面的内容？简述它们的研究内容和任务。

（1）医学成像系统
研究内容：研究图像形成的过程和设备，包括成像机理、成像原理与算法、成像设备、成像系统的分析等。
任务：把人体中医生感兴趣的信息提取出来，并以图像的形式表现出来。
（2）医学图像处理
研究内容：针对已获得的图像作进一步的处理，使之更有利于医生视觉观察，或进行计算机分析，从而获得从图像中无法直接获得的信息。
任务：在获得医学图像后，对其进行处理、分析、识别、采样、分类等以把某些部分增强，或提取某些特征。
（3）医学应用研究
应用医学成像所提取的信息，进行生理或病理学研究，从而认识人体生理活动的规律，探索疾病的机理。

4、医学图像处理中的医学图像增强的目的是什么？空域和频域增强的方法主要有哪些？

采用某种技术手段，改善图像的视觉效果，获将图像转换成更适合人眼观察和机器分析识别的行为，以便从图像中获取更有用的信息。
（医学图像增强主要包括：对比度增强、噪声抑制、边缘锐化、伪彩色处理等等。）
空域方法：点处理（图像灰度变换、直方图均衡、伪色彩处理）；邻域处理（线性、非线性平滑和锐化等）。
频域方法：高、低通滤波，同态滤波等。

5、试述图像变换在医学图像增强、医学图像压缩和医学图像分析中的作用。

（1）在医学图像增强中，点处理实际上是一种图像灰度变化，而图像增强的频率处理图像经过滤波器对信号频率成分的滤波可在变换域实现，即把原始图像进行正变换，设计一个滤波器，用点操作的方法加上频谱数据，然后进行变换。
（2）图像压缩：在医学图像压缩中有一类“变换编码”是利用余弦变换等图像变换的方式对信息进行压缩的，压缩效果很好。
（3）医学图像分割的算法中，有基于小波变换的方法。用小波进行医学图像阈值分割的思想是利用二进制小波变换将图像直方图分解为不同层次的小波系数，按照给定的分割准则和小波系数选择预制阈值门限，整个过程由粗到细，由尺度来控制。

6、说明医学图像处理与分析内容和意义

（1）医学图像增强
内容：空域处理、频域处理
意义：对比度调整对图像滤波，达到消除图像中的噪声或者增强边缘等，提高图像质量。有利于操作者的观察；采用图像处理往往能有效的改善图像的观察效果；抑制噪声；突出边缘。
（2）医学图像变换
内容：傅里叶变换、离散余弦变换、正弦变换
意义：把原先二维空间域中的数据变换到另外一个变换域。是一些在空间与不易实现的操作在变换域中简单方便的完成。
（3）医学图像分割
内容：根据某种均匀性的原则，将图像分成弱光有意义的部分，使得每一部分都符合某种一致性的要求，而任意两个相邻部分合并都会破坏这种一致性。
意义：对人体各种组织的正确分割和分类，为临床组织病变提供计算机辅助的依据，也是图像三维重建医学图像可视化的基础。

7、什么是人工器官？它的主要作用是什么？试着比较天然器官移植与人工器官的优缺点。

人工器官：广义：不论体内或体外、短期或长期、局部或全部的补偿、替换或修复人体天然器官或其功能的人造装置，都可认为是人工器官。人工器官作为一种医疗方法或装置是对人体器官的某种模拟。狭义：只有那些替代了原器官的位置，并能发挥其余全部功能的和具有生物活性的人造装置才是人工器官。
主要功能：功能和置换两方面
人工器官和天然器官的对比：自然器官一般都具有多种功能，而人工器官只能代替天然器官的部分功能。天然气官都具有生命活性，而人工器官很难有。天然器官可生长与自我修复，而人工器官不生长与自我修复。但天然器官供体有限，而人工器官可大量生产。

8、试着从诊断、治疗和基础与临床的研究三个方面说明医学图像的作用。

医学图像的作用表现在诊断、治疗、研究三方面。
医学图像在临床诊断中的应用：
提高临床诊断的水平；实现治疗中的监护，提高治疗中的有效性；外科手术的规划；为基础医学提供研究手段；图像的计算机管理。

9、医学图像分割

医学图像分割
医学图像分割是医学图像处理与分析领域的复杂而关键的步骤，其目的是将医学图像中具有某些特殊含义的部分分割出来，并提取相关特征，为临床诊疗和病理学研究提供可靠的依据，辅助医生作出更为准确的诊断。由于医学图像自身的复杂性，在分割过程中需要解决不均匀及个体差异等一系列问题，所以一般的图像分割方法难以直接应用于医学图像分割。