生物医学工程与技术应用题库2026年

生物医学工程与技术应用题库2026年一、单选题（每题2分，共20题）1.题目：在人工心脏设计中，生物相容性材料的选择至关重要。下列哪种材料最常用于人工心脏瓣膜制造？（）A.钛合金B.聚四氟乙烯（PTFE）C.陶瓷涂层聚氨酯D.天然牛心包2.题目：MRI（核磁共振成像）检查中，为了提高图像对比度，常使用造影剂。下列哪种造影剂属于钆基造影剂？（）A.碘对比剂B.钆喷酸葡胺（Gd-DTPA）C.含钼对比剂D.磷酸二氢钠3.题目：在心脏起搏器的设计中，常用的生物传感器是哪种？（）A.血氧传感器B.乳酸传感器C.pH传感器D.电解质传感器4.题目：人工肾（血液透析器）的核心部件是什么？（）A.超滤膜B.反渗透膜C.离子交换树脂D.电解池5.题目：在植入式药物输送系统中，微球载体材料常使用哪种？（）A.聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）B.聚乙烯醇（PVA）C.聚丙烯腈（PAN）D.聚苯乙烯（PS）6.题目：用于骨修复的仿生骨材料，最常用的骨水泥是哪种？（）A.磷酸钙水泥（TCP）B.硅酸钙水泥（SCC）C.钛酸钙水泥（TCC）D.氧化铝水泥7.题目：在无创脑电（EEG）监测中，常用的电极材料是哪种？（）A.银-氯化银电极B.铜-氯化铜电极C.镍-氯化镍电极D.铝-氯化铝电极8.题目：用于人工耳蜗的信号处理芯片，常用的集成电路工艺是哪种？（）A.CMOSB.BiCMOSC.SiGeD.GaAs9.题目：在手术机器人中，常用的驱动系统是哪种？（）A.电动驱动B.液压驱动C.气压驱动D.步进电机驱动10.题目：用于血管内介入治疗的球囊导管，常用材料是哪种？（）A.聚氨酯（PU）B.聚乙烯（PE）C.聚丙烯（PP）D.聚四氟乙烯（PTFE）二、多选题（每题3分，共10题）1.题目：在心脏瓣膜修复手术中，常用的生物相容性材料包括哪些？（）A.丝绸B.Dacron（涤纶）C.丝绸-Dacron复合材料D.陶瓷涂层材料2.题目：MRI检查中，影响图像质量的关键因素有哪些？（）A.扫描序列B.造影剂种类C.磁场强度D.患者运动3.题目：人工肾（血液透析器）的设计中，需要考虑哪些因素？（）A.超滤率B.滤过膜孔径C.血液流速D.反渗透压力4.题目：植入式药物输送系统的设计，需要考虑哪些因素？（）A.药物释放速率B.载体材料生物相容性C.输送系统稳定性D.电池寿命5.题目：骨修复材料的性能要求有哪些？（）A.生物相容性B.力学性能C.降解速率D.仿生结构6.题目：无创脑电（EEG）监测中，电极材料的选择需要考虑哪些因素？（）A.导电性B.生物相容性C.电极稳定性D.成本效益7.题目：手术机器人的设计，需要考虑哪些因素？（）A.精度B.防护等级C.驱动系统效率D.操作界面友好性8.题目：血管内介入治疗中，球囊导管的设计需要考虑哪些因素？（）A.球囊尺寸B.导管柔韧性C.材料生物相容性D.支撑结构强度9.题目：心脏起搏器的功能设计，需要考虑哪些因素？（）A.节律控制B.电池寿命C.传感器精度D.遥控功能10.题目：人工心脏的设计，需要考虑哪些因素？（）A.血液相容性B.功率消耗C.尺寸重量D.控制系统稳定性三、简答题（每题5分，共6题）1.题目：简述人工心脏瓣膜的材料选择原则及其对临床应用的影响。2.题目：简述MRI检查中造影剂的分类及其作用机制。3.题目：简述心脏起搏器的类型及其工作原理。4.题目：简述人工肾（血液透析器）的设计要点及其对临床疗效的影响。5.题目：简述骨修复材料的仿生设计及其优势。6.题目：简述手术机器人的应用领域及其对微创手术的影响。四、计算题（每题10分，共4题）1.题目：某人工肾血液透析器，设计超滤率为15mL/min，血液流速为200mL/min，假设透析液流速为500mL/min，计算透析器的总水传递系数（Kt/V）。2.题目：某植入式药物输送系统，药物释放速率为0.5mg/day，药物总量为50mg，计算药物释放周期。3.题目：某骨修复材料，弹性模量为1.2GPa，抗压强度为200MPa，假设骨组织弹性模量为10GPa，抗压强度为130MPa，计算该骨修复材料的生物力学相容性指数。4.题目：某手术机器人，机械臂行程为200mm，分辨率0.01mm，计算其重复定位精度。五、论述题（每题15分，共2题）1.题目：论述人工心脏的设计难点及其未来发展方向。2.题目：论述生物相容性材料在医疗器械中的重要性及其发展趋势。答案与解析一、单选题1.答案：C解析：人工心脏瓣膜需要优异的生物相容性和力学性能，陶瓷涂层聚氨酯（如羟基磷灰石涂层）具有优异的生物相容性和耐磨损性，是人工心脏瓣膜的首选材料。2.答案：B解析：钆喷酸葡胺（Gd-DTPA）是一种常用的钆基MRI造影剂，能显著提高软组织的对比度。3.答案：D解析：心脏起搏器常用的生物传感器是电解质传感器，用于监测血钾、血钠等电解质水平，以调节起搏频率。4.答案：A解析：人工肾的核心部件是超滤膜，用于分离血液中的代谢废物。5.答案：A解析：聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）具有良好的生物相容性和可控降解性，是植入式药物输送系统常用的载体材料。6.答案：A解析：磷酸钙水泥（TCP）具有良好的生物相容性和力学性能，是骨修复材料的首选。7.答案：A解析：银-氯化银电极具有优异的导电性和生物相容性，是无创脑电监测的首选电极材料。8.答案：A解析：CMOS集成电路工艺具有低功耗、高集成度的特点，适合用于人工耳蜗的信号处理芯片。9.答案：A解析：电动驱动具有高精度、低噪音的特点，是手术机器人常用的驱动系统。10.答案：A解析：聚氨酯（PU）具有良好的柔韧性和生物相容性，是球囊导管的首选材料。二、多选题1.答案：B,C,D解析：Dacron（涤纶）、丝绸-Dacron复合材料和陶瓷涂层材料均具有良好的生物相容性，常用于心脏瓣膜修复手术。2.答案：A,B,C,D解析：扫描序列、造影剂种类、磁场强度和患者运动均会影响MRI图像质量。3.答案：A,B,C解析：超滤率、滤过膜孔径和血液流速是人工肾设计的关键因素。4.答案：A,B,C,D解析：药物释放速率、载体材料生物相容性、输送系统稳定性和电池寿命均需考虑。5.答案：A,B,C,D解析：生物相容性、力学性能、降解速率和仿生结构是骨修复材料的重要性能指标。6.答案：A,B,C,D解析：导电性、生物相容性、电极稳定性和成本效益均需考虑。7.答案：A,B,C,D解析：精度、防护等级、驱动系统效率和操作界面友好性均影响手术机器人的性能。8.答案：A,B,C,D解析：球囊尺寸、导管柔韧性、材料生物相容性和支撑结构强度均需考虑。9.答案：A,B,C,D解析：节律控制、电池寿命、传感器精度和遥控功能均影响心脏起搏器的性能。10.答案：A,B,C,D解析：血液相容性、功率消耗、尺寸重量和控制系统稳定性均是人工心脏设计的关键因素。三、简答题1.答案：人工心脏瓣膜的材料选择需考虑生物相容性、力学性能、耐磨损性、抗血栓性等因素。生物相容性确保材料在体内不会引起排斥反应，力学性能需匹配心脏瓣膜的生理需求，耐磨损性延长使用寿命，抗血栓性减少血栓形成风险。临床应用中，材料的选择直接影响患者的生存率和生活质量。2.答案：MRI检查中，造影剂可分为顺磁性造影剂（如钆基造影剂）和铁磁性造影剂（如含铁造影剂）。钆基造影剂通过缩短T1和T2弛豫时间，提高组织对比度。铁磁性造影剂通过增加磁化率，改变局部磁场，增强信号。造影剂的作用机制是改变MRI信号的弛豫时间，从而提高病变组织的显示效果。3.答案：心脏起搏器分为单腔起搏器、双腔起搏器和起搏器加除颤器（ICD）。单腔起搏器刺激一个心腔（如右心室），双腔起搏器同时刺激右心室和右心房，ICD则在检测到恶性心律失常时进行电除颤。工作原理是通过电极感知心脏电信号，并在需要时发放电脉冲，维持正常心律。4.答案：人工肾设计要点包括超滤膜材料、滤过膜孔径、血液流速和透析液流速。超滤膜材料需具有良好的生物相容性和滤过性能，滤过膜孔径决定代谢废物的清除效率，血液流速影响透析效果，透析液流速影响离子交换。设计合理的人工肾能显著提高患者的生存率和生活质量。5.答案：骨修复材料的仿生设计模仿天然骨的微观结构，如多孔结构、梯度材料等。仿生设计优势包括提高骨整合能力、促进骨再生、匹配骨组织的力学性能。仿生骨修复材料能更好地替代受损骨组织，减少植入物相关并发症。6.答案：手术机器人应用领域包括腹腔镜手术、胸腔镜手术、脑外科手术等。微创手术中，手术机器人提供高精度、稳定的操作平台，减少手术创伤，缩短恢复时间，提高手术成功率。手术机器人的发展对微创手术的普及具有重要意义。四、计算题1.答案：Kt/V=(超滤率×体外循环时间)/(总尿素清除率×体重)假设体外循环时间为240分钟，总尿素清除率为10mL/min，体重为70kg，则：Kt/V=(15×240)/(10×70)≈0.512.答案：药物释放周期=药物总量/药物释放速率药物释放周期=50mg/0.5mg/day=100天3.答案：生物力学相容性指数=(植入材料弹性模量/骨组织弹性模量)×(植入材料抗压强度/骨组织抗压强度)生物力学相容性指数=(1.2GPa/10GPa)×(200MPa/130MPa)≈0.1854.答案：重复定位精度=分辨率×(1-误差率)假设误差率为0.1%，则：重复定位精度=0.01mm×(1-0.001)≈0.0099mm五、论述题1.答案：人工心脏设计难点包括血液相容性、力学性能、能源供应、控制系