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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划生物材料人工心脏第1章概述1.什么是人工器官、生物材料？简述它们的分类。二者有何关系？1）人工器官：广义上，是一种人造的或人工合成的、可以部分或全部、短期或长期地、体内或体外使用的，用来取代病损器官或补偿其生理功能的装置。狭义上，替换了原自然器官并能发挥其全部功能的人造装置。分类如下：一.根据功能完善程度分类：维持生命最低限度的人工器官；能代替主要部分或大部分天然器官功能的人工器官；能替代天然器官；具有超自然器官功能的人造器官。二.按具体功能分类：血液循环系统、呼吸系统、血液透析、消
2、化系统、支持运动、感觉、生育、泌尿、内分泌、神经；其它：人工皮肤、人工硬脑膜、人工大脑导水管、人工乳房等。三.按位置分：1.体内;2.体外。四.按时间分：1.暂时性;2.永久性。2）生物医学材料：用于修复和替换生物组织或器官，以增进或恢复其功能的材料和用于生理系统疾病的诊断、治疗的材料。分类如下：一按材料组分分：无机、金属、高分子、复合二按材料来源分：天然、合成三按应用部位分：硬软心牙整四按使用要求分：降解、植入、一次性？3）人工器官与生物医学材料关系相互促进共同发展1.生物医学材料是人工器官的基础2.人工器官的需求和发展又促进了生物医学材料的发展3.材料的发展为人工器官的功能实现提供了可能第
3、2章1、有大量的文献涉及控制血液与材料的相互作用。通过查阅文献，详细了解人体血栓形成的机理,描述由材料引发的血栓形成的途径,这些途径之间有联系吗？有怎样的联系？答：1）正常的血管内膜光滑,血小板不易粘附、聚集。2）内皮细胞能产生抗凝血的物质和抗血小板聚集的物质。3）正常血流速度和流向对防止血栓形成起重要作用。正常的血流速度较快,有形成份(细胞)在血管中心流动(轴流),血浆在边缘流动(边流),使血小板不易与血管壁的内皮细胞发生粘附和聚集。4）正常时，血液中的凝血因子虽不断被激活，但又不断被血液稀释或冲走；尽管血管上时有微量的纤维蛋白沉着，但又不断地被纤维蛋白溶解酶所溶解。生物材料表面与血液接触后
4、，将通过凝血因子活化途径及血小板活化途径产生凝血，形成血栓。凝血因子活化途径：生物材料表面与血液接触，活化凝血因子,继而活化凝血因子、XIII，产生凝血酶原激活物，激活凝血酶，水解纤维蛋白原，造成纤维蛋白沉积，形成血栓；或者通过组织因子作用，按照外源性途径同样形成血栓。血小板活化途径：生物材料与血液接触后，首先发生蛋白吸附，进而导致血小板粘附，变形，释放和聚集，最终形成血小板血栓；此外，蛋白吸附还可诱导红细胞粘附，溶血和释放，最终也将产生相同结果。2、人工心脏的组成？泵的分类及特点？A.人工心脏的组成1）血泵。形状容积、血流动力、溶凝、力学、老化、噪声、协调。按搏动方式分为脉动式和非脉动式；按
5、形状分为容积式和叶片式。2）监测与控制系统。主要内容包括血泵的功能(驱动压力、搏出量、回流量等)；驱动装置的运行指标；生理指标3）驱动装置。为血泵的搏动提供动能，有叶动式、气动式、电动式、磁力驱动式。4）能源供给。有交流电源、电池、核能源和生物能源之分。B.泵的分类及特点1)容积式：A.优点：脉动式，与人的正常生理结构相适应，有利于脏器的血液微循环灌注。B.缺点：体积大，结构复杂，不易植入体内；必须有管路连接体内外，故易感染；关键部件瓣和膜易损坏，且是血栓易形成的部位；能耗大。2）叶片式：A.优点：不需要单向阀门，结构比较简单，体积小，流量大，效率高，易植入体内；与血液接触面积小，抗血栓性能好
6、；因可植入，感染问题可得到较好解决；耐久性好；功耗低；易于操作；价格较低。B.缺点：非仿生；叶片高速旋转，对血液成份可能造成破坏；长期密封困难。3、心脏起搏器、主动脉内气囊反搏、动力性心肌成形术、骨骼肌心脏辅助，它们辅助心脏工作的原理？答：心脏起搏器是通过发放电脉冲模拟心脏的冲动发生和传导等电生理功能，治疗由于某些心律失常所致的心脏机能障碍的一种电子装置。1）构造：它由脉冲发生器和电极-导线构成。脉冲发生器：由能源、释放与调节电脉冲的电路和外壳组成，要求小、轻、薄、功能多、寿限长、安全可靠。电极按其接触心肌的部位分为：心外膜-心肌电极、心内膜电极；起搏方式分为单极起搏和双极起搏。导线包括金属丝
7、导体和绝缘包鞘。利用一根带有气囊的导管插入主动脉内，配合病人的心脏的收缩与舒张进行抽吸与加压，帮助心脏工作。分为以下两个阶段：1）收缩抽吸：在心室收缩之前的瞬间，控制装置抽气，致使气囊收缩，主动脉压力下降，留出主动脉空间，心脏射血进入主动脉，可缓解心脏负荷。2）舒张加压：在心室舒张之前的瞬间，气囊突然充气，排开一定的血液，使主动脉的压力增大，心脏出口处压力增高，冠状动脉和其它几个动脉分支灌注压增大，血液被压入这些动脉，使心肌缺血得到缓解，其它血管的血液供应也得到改善，心搏出量上升，并对脑及上肢的供血也得到改善。这一充气扩张过程又叫做“反搏”。应用带神经血管蒂的背阔肌包裹心室，同时植入心脏肌肉刺
8、激系统，在该系统的脉冲刺激下，移植的背阔肌转化为耐疲劳肌肉，并与心室同步收缩，增强心脏的收缩功能，限制心室的继续扩张，从而达到长期辅助心脏，治疗慢性心力衰竭的目的。4、查阅文献,了解人工心脏及心脏辅助装置的研究。这是一个活跃的研究领域吗?你发现研究的重点是什么?答：1存在的问题A抗血栓性能的提高；B机械性能的改进，实现生理性调控；C植入后感染；D能源；E长期性、永久性植入。2发展方向A小型化，微型化，同时具有高供血效能；B无线自动控制，体内外无连线，根据身体需要自动调控生理参数；C不凝血，不老化，不腐蚀，经久耐用；D安全可靠的控制系统和能源供应第3章1、说明笼球瓣、笼碟瓣、斜碟瓣、双叶瓣的特点
9、。答：1）笼球瓣和笼碟瓣的特点：A.周围血流型，即血流必须绕过阻塞体，从其周边通过，血流阻力和跨瓣压差大，易产生涡流，血流动力学差，易造成血栓，溶血多。B.阀体与瓣架碰撞，易磨损。笼球瓣大，易产生期前收缩，出现心律失常。C.笼碟瓣碟片不灵活，可能卡在笼架的对角位造成患者因急性闭锁不全而突然死亡，且有瓣柱折断、碟片磨损、甚至脱落的危险。2)斜碟瓣的特点优点A.铰链代替笼架，重量较轻，体积较小,轻巧。B.半中心血流型,血流经过阻力较小,血流动力学性能较好，耐久性好。缺点：a.铰链可能折断b.血栓问题仍没有很好解决3)双叶瓣的特点优点：属中心血流型，血流动力学好，其血流动力学状况优于以往所有的机械瓣
10、。瓣叶运动灵活，有效瓣口面积较大，跨瓣压差小，血栓栓塞率低。广泛采用。缺点：两个瓣叶运动不同步；关闭性能不够理想；铰链处机械加工困难；抗凝问题仍没有彻底解决。2、目前机械瓣使用的材料主要有哪些？答：瓣架、阻塞体材料：硅橡胶(Silicone)、聚四氟乙烯(Teflon)、缩醛树脂(Derline)、钴合金如CoCrMo合金stellite合金、钛合金、不锈钢、石墨、低温各向同性热解碳涂层、类金刚石涂层、聚氨酯。缝合环材料：聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶)，针织物形式；聚四氟乙烯，针织物形式；超低温各向同性碳，涂层形式。3、戊二醛处理生物瓣的作用？答：A使胶原分子交联，使处理后的生物组织更结实、更稳
11、定，增加材料的强度和耐久性；B封闭抗原基，使抗原性大大降低；C消毒。4、什么是生物瓣的钙化？钙化是一个复杂的物理、化学和生物化学过程，有大量的研究报告。查阅文献，了解钙化的因素有哪些？答：生物瓣的钙化：主要是钙、磷以结晶形式沉积在生物瓣组织中，导致生物瓣材料弹性、韧性和机械强度发生很大变化，造成生物瓣失灵。钙化沉积物是一种复杂晶格结构的羟基磷灰石样物质。影响因素：宿主、血流动力学、瓣膜表面电荷、瓣膜材料、材料应力分布、戊二醛处理、生物瓣表面缺乏完整的内皮细胞、制造工艺与设计等。5、如果你的某位朋友需要置换人工心脏瓣膜，从人工器官的专业角度，你会给他一些什么建议？答：我会先告诉他机械瓣与生物瓣各
12、自的优缺点，机械瓣：耐久性优异。但是血流动力学效果较生物瓣差；刚性非生物材料，关闭不柔和；易产生血栓栓塞，须终身抗凝；可能造成出血合并症，创伤后大出血；价格较高。生物瓣：材料来源易得，造价较低；仿生性强，瓣叶具有柔性，中心血流型，血流阻力小，对血液成份破坏少，血流动力学效果较好；生物材料，血栓率低，一般不必终身抗凝；但是钙化常造成生物瓣失灵；另外，原发性胶原组织退变而引起的瓣叶撕裂、穿孔、或钙化变硬等，致使瓣膜失效。生物瓣的使用寿命多数介于7至10年，其耐久性不如机械瓣。不能用于儿童，不宜用于年轻人。此外，我还会将人工心瓣的选择原则告诉他，机械瓣：年轻患者服抗凝药无禁忌者、儿童。生物瓣：对抗凝
13、治疗有绝对禁忌者、希望妊娠的年轻妇女、60岁以上及心脏病严重，估计寿命不会超过15年者、边远地区无法进行抗凝治疗与监护者。第4章1、你所在的公司准备发展一种聚合物材料作为血管植入物，你是负责进行产品开发的生物医学工程师，你会考虑哪些材料？解释你的选择。答：由于是发展一种聚合物材料作为血管植入物,也即合成的人工血管，因此需满足：(1)具备医用高分子材料的条件，也即a.在体内不变性，无毒性；b.对人体组织无异物反应；c.不发生癌；d.无抗原性；e.有耐久性，经长期使用，不失去原有的物理性;f.容易加工成型；g.耐受消毒，不变性，不变型；h.价廉。；(2)富有弹性和伸展性，尽可能的近似机体的血管；(
14、3)适当的孔性：A.便于宿主组织长入管壁，使组织覆盖或形成“新内膜”，使人工血管机质化；B.小血管长入，使管壁中间部位生长内皮细胞并得到血液营养供应，防止营养变性。(4)良好的抗血栓性；(5)缝合容易，断端不松散；(6)有利于血液流动的形态；(7)消毒简单，有抵抗感染性能。综合考虑以上条件，可选用以下聚合物材料：涤纶特点：极牢固，抗撕裂，耐用；易于缝合和操作；长期通畅率高。但没有弹性，修复小直径血管效果不理想。聚四氟乙烯特点：柔韧，易于缝合和操作，耐用。但没有弹性；有的部位使用长期通畅率不及PET；缝合后材料不能立即在针眼处收缩，造成渗血时间延长；修复小血管效果不理想。聚氨酯特点：较好的血液相
15、容性。好的弹性，能与宿主动脉很好地适应。但在体内会发生不易控制的降解、钙化。修复小直径血管试验效果最好。该版本经过华东理工大学高材卓越110班和复材112班部分同学整理，整合了老师上课的ppt上的内容以及一些文献上的知识。但非考试标准答案，仅供参考。特别感谢SKH,SJW,LTY,WHJ等各位同学。“生物材料导论”这门课涉及了什么基本内容？生物材料学是一门新兴的边缘性和综合性学科，涉及到化学、物理、材料科学、生命科学和临床医学等各方问题。本门课程中，涉及到了生物材料的基本概念和特点，生物材料的功能及其特性，材料的生物相容性及生物活性，并介绍了医用金属材料，生物陶瓷，医用高分子材料，医用复合材料，生体内吸收分解材料，以及当前研究热点和对生物材料发展的展望。请列出“生物材料”的定义，试举出医用生物材料的一些应用例子。一般认为，能对机体的细胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、修复、诱导再生或增进其功能的特殊的功能材料称为生物医用材料或生物材料。其中还包括狭义和广义的定义。狭义定义：只包括长期与
