2025年生物医学工程技术能力考试试题及答案

2025年生物医学工程技术能力考试试题及答案一、单项选择题（共20题，每题2分，共40分）1.以下关于生物力学中应力与应变的描述，正确的是（）A.应力是单位面积上的内力，应变是单位长度的变形量B.应力的单位是帕斯卡（Pa），应变的单位是米（m）C.弹性模量是应力与应变的比值，仅适用于塑性变形阶段D.骨组织的弹性模量低于肌肉组织2.医用钛合金（如Ti6Al4V）作为骨科植入材料的主要优势是（）A.高密度，提供更强支撑力B.与骨组织的弹性模量完全匹配，避免应力屏蔽C.良好的耐腐蚀性和生物相容性D.可降解性，无需二次手术取出3.超声成像（B超）中，探头的核心功能部件是（）A.压电陶瓷晶片B.模数转换器（ADC）C.数字信号处理器（DSP）D.显示器4.关于X射线计算机断层扫描（CT）的图像重建，以下技术属于迭代重建（IR）的是（）A.滤波反投影法（FBP）B.统计模型驱动的逐像素迭代优化C.傅里叶变换法D.卷积投影法5.心脏起搏器的主要工作模式中，DDD模式指（）A.仅心房起搏、仅心房感知、感知后抑制B.心房和心室双腔起搏、双腔感知、感知后触发或抑制C.仅心室起搏、仅心室感知、感知后触发D.心房起搏、心室感知、感知后抑制6.可降解高分子材料聚乳酸（PLA）在体内的降解产物是（）A.二氧化碳和水B.乳酸和丙酮酸C.乙醇和乙酸D.葡萄糖和氨基酸7.以下不属于生物医学信号特点的是（）A.强噪声背景下的微弱信号B.非线性与非平稳性C.单一频率成分的周期性信号D.多源耦合性（如心电信号受呼吸干扰）8.光学相干断层扫描（OCT）的成像原理基于（）A.光的干涉现象B.光的衍射现象C.光的散射现象D.光的折射现象9.人工耳蜗的核心功能是（）A.放大环境声音B.直接刺激听神经纤维C.修复受损的耳蜗毛细胞D.恢复外耳的声音收集功能10.骨组织工程中，支架材料需满足的关键性能不包括（）A.三维多孔结构（孔隙率60%90%）B.与骨组织的生物力学匹配性C.完全不可降解性D.促进成骨细胞黏附与增殖的表面活性11.以下关于磁共振成像（MRI）对比剂的描述，错误的是（）A.钆（Gd）基对比剂通过缩短组织T1弛豫时间增强信号B.超顺磁性氧化铁（SPIO）对比剂主要用于T2加权成像C.对比剂需具有高生物安全性，避免游离金属离子毒性D.所有MRI对比剂均需通过静脉注射进入体内12.生物医学传感器中，测量体温常用的是（）A.压阻式传感器B.热电偶传感器C.压电式传感器D.电容式传感器13.血流容积描记（PPG）技术的主要应用是（）A.实时监测血压波动B.测量血液中氧气饱和度（SpO₂）C.评估心脏射血分数D.检测心律失常类型14.组织工程皮肤的构建通常不包括（）A.种子细胞（如角质形成细胞、成纤维细胞）B.生物可降解支架（如胶原糖胺聚糖复合物）C.血管化诱导因子（如VEGF）D.金属网格支撑结构15.以下属于有源植入式医疗设备的是（）A.人工髋关节B.心脏瓣膜C.胰岛素泵D.骨科钢板16.生物医学信号预处理中，去除基线漂移（如心电信号）常用的方法是（）A.低通滤波B.高通滤波C.带通滤波D.陷波滤波（50Hz/60Hz）17.微流控芯片（Labonachip）的核心优势是（）A.处理大体积生物样本（>1mL）B.集成多步骤生物分析（如样本制备、反应、检测）C.无需精确控制流体流动D.仅适用于蛋白质检测18.以下关于3D生物打印技术的描述，正确的是（）A.打印材料仅为生物陶瓷B.可精确控制细胞在三维空间中的分布C.无需考虑打印后细胞的存活率D.主要用于制造金属植入物19.医用电子直线加速器（LINAC）的主要用途是（）A.医学影像诊断（如X射线摄影）B.肿瘤放射治疗（如外照射）C.血液成分分离D.组织工程支架烧结20.以下关于生物材料表面改性的目的，错误的是（）A.提高材料的机械强度B.增强细胞黏附与功能表达C.减少蛋白质非特异性吸附D.调控材料的降解速率二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.生物相容性的评价需考虑（）A.材料化学组成的毒性B.材料表面的物理形貌（如粗糙度）C.宿主免疫反应（如炎症、纤维化）D.材料在体内的力学稳定性2.医学影像技术中，属于功能成像的有（）A.弥散加权磁共振成像（DWI）B.正电子发射断层扫描（PET）C.X射线计算机断层扫描（CT）D.超声弹性成像3.心脏电生理信号（如ECG）的干扰源包括（）A.50Hz工频电场耦合B.呼吸运动引起的基线漂移C.肌肉电活动（EMG）的叠加D.环境中的射频信号（如手机）4.可降解生物材料的应用场景包括（）A.骨折固定用螺钉（避免二次手术）B.药物缓释载体（控制释放速率）C.血管支架（支撑后逐渐降解）D.人工关节（长期承重）5.生物医学工程中，常用的信号处理技术有（）A.快速傅里叶变换（FFT）分析频率成分B.小波变换处理非平稳信号C.主成分分析（PCA）降维D.卡尔曼滤波估计动态信号6.人工器官的设计需满足（）A.与宿主组织的结构匹配（如尺寸、连接方式）B.维持正常生理功能（如人工肾的滤过功能）C.长期生物稳定性（非降解型器官）D.完全替代原器官的所有功能（如人工心脏需替代心脏的泵血和内分泌功能）7.以下属于医学影像伪影的是（）A.CT中的金属伪影（由植入物引起）B.MRI中的化学位移伪影（脂肪与水的频率差异）C.B超中的混响伪影（多次反射）D.PET中的衰减校正误差伪影8.生物力学中，骨组织的力学特性包括（）A.各向异性（不同方向力学性能不同）B.粘弹性（应力松弛与蠕变）C.强度随年龄增长而增加D.疲劳特性（长期循环载荷下的断裂风险）9.微纳生物传感器的优势包括（）A.高灵敏度（检测低浓度生物分子）B.快速响应时间C.可集成于便携式设备（如血糖仪）D.仅适用于实验室环境10.组织工程的三要素是（）A.种子细胞B.生物支架材料C.生物反应器（提供培养环境）D.生长因子/生物活性分子三、填空题（共10空，每空2分，共20分）1.超声探头的核心材料是__________，其工作原理基于__________效应（正向和逆向）。2.心脏起搏器的脉冲发生器通常使用__________电池（如锂碘电池），以提供长期稳定的电能。3.CT图像的空间分辨率主要由__________和探测器单元尺寸决定。4.生物医学信号中，脑电（EEG）的典型频率范围是__________Hz，而肌电（EMG）的频率更高（20500Hz）。5.人工血管的常用材料包括__________（如聚四氟乙烯，ePTFE）和生物衍生材料（如脱细胞血管基质）。6.3D生物打印中，常用的“生物墨水”成分包括__________（如明胶、海藻酸钠）和活细胞。7.磁共振成像（MRI）的主磁场强度通常用__________（单位）表示，临床常用1.5T或3.0T。8.血流动力学中，泊肃叶定律描述了__________（层流/湍流）状态下流体在圆管中的流量与压力差、管径等参数的关系。四、简答题（共4题，每题10分，共40分）1.（封闭型）简述压电效应的定义及其在医学超声中的应用。2.（封闭型）对比分析X射线CT与MRI在成像原理、优势及临床应用中的差异。3.（开放型）设计一种用于糖尿病患者的可穿戴连续血糖监测系统（CGM），需说明核心组件（传感器、信号传输、数据处理）及关键技术挑战（如生物相容性、抗干扰性）。4.（开放型）某患者因骨肿瘤切除导致股骨中段大段骨缺损（长度5cm），需设计骨组织工程支架。请从材料选择、结构设计、生物活性修饰三方面阐述设计思路，并说明需满足的力学要求（参考皮质骨的弹性模量约1020GPa）。五、应用题（共2题，每题20分，共40分）1.（计算类）某骨组织样本为圆柱体，直径8mm，长度20mm。轴向拉伸试验中，当载荷达到4000N时发生断裂。计算该骨组织的断裂应力（σ=F/A，A=πr²），并判断其是否符合皮质骨的典型断裂应力范围（100150MPa）。2.（分析类）某医院MRI检查中，患者体内有心脏起搏器（非MRI兼容型），成像时发现图像出现严重伪影，且患者主诉局部发热。请分析伪影和发热的可能原因，并提出解决方案（从设备、患者管理角度）。参考答案一、单项选择题1.A2.C3.A4.B5.B6.B7.C8.A9.B10.C11.D12.B13.B14.D15.C16.B17.B18.B19.B20.A二、多项选择题1.ABCD2.ABD3.ABCD4.ABC5.ABCD6.ABC7.ABCD8.ABD9.ABC10.ABD三、填空题1.压电陶瓷（或压电晶体）；压电2.锂碘3.球管焦点大小4.0.530（或0.170，具体范围因分类而异）5.合成高分子材料6.水凝胶7.特斯拉（T）8.层流四、简答题1.压电效应指某些材料（如压电陶瓷）在机械应力作用下产生电荷（正压电效应），或在电场作用下发生形变（逆压电效应）。在医学超声中，探头利用逆压电效应将电信号转化为超声波（发射），利用正压电效应将组织反射的超声波转化为电信号（接收），从而实现成像。2.成像原理：CT基于X射线穿透组织后的衰减差异，通过投影重建断层图像；MRI基于氢质子在强磁场中受射频脉冲激发后的弛豫信号差异。优势：CT成像速度快，对骨组织显示清晰；MRI无电离辐射，软组织对比度高，可多参数成像（T1、T2、弥散等）。临床应用：CT常用于急诊骨折、肺部病变；MRI用于脑、脊髓、关节软组织病变（如肿瘤、炎症）。3.核心组件：①传感器：葡萄糖氧化酶修饰的微电极（通过酶促反应将葡萄糖浓度转化为电信号）；②信号传输：蓝牙模块将电信号无线传输至智能终端；③数据处理：算法校正环境温度、运动干扰，输出实时血糖值。关键挑战：①生物相容性：传感器长期植入需避免炎症反应和纤维包裹；②抗干扰：排除其他还原性物质（如尿酸）对电信号的干扰；③校准：需定期与指尖血血糖仪比对以保证精度。4.材料选择：可降解高分子（如PLGA）与生物陶瓷（如羟基磷灰石，HA）复合，兼顾降解性与骨诱导性。结构设计：三维多孔支架（孔隙率70%80%，孔径300500μm），促进血管长入和细胞迁移；外层致密内层多孔，模拟皮质骨松质骨结构。生物活性修饰：表面接枝RGD肽促进成骨细胞黏附，负载BMP2（骨形态发生蛋白）诱导成骨。力学要求：支架弹性模量需接近皮质骨（1020GPa），避免应力屏蔽导致骨吸收；压缩强度需≥50MPa以支撑体重。五、应用题1.计算过程：样本半径r=8mm/2=4mm=0.004m，截面积A=πr²=3.14×(0.004)²≈5.024×10⁻⁵m²；断裂应力σ=F/A=4000N/5.024×10⁻⁵m²≈79.6MPa。结论：该骨组织断裂应力（约80MPa）低于皮质骨典型范