2025年生物医学工程师考试试卷及答案

2025年生物医学工程师考试试卷及答案2025年生物医学工程师考试试卷一、单项选择题（共20题，每题1.5分，共30分）1.以下哪种生物材料属于生物活性陶瓷？A.316L不锈钢B.聚乳酸（PLA）C.羟基磷灰石（HA）D.硅橡胶2.生物力学中，弹性模量（E）的计算公式为：A.E=应力/应变B.E=应变/应力C.E=力/面积D.E=长度变化/原长3.医学影像中，CT图像的空间分辨率主要由以下哪项决定？A.X射线管电流B.探测器单元尺寸C.重建算法D.扫描时间4.心电图（ECG）信号的主要频率范围是：A.0.05100HzB.1500HzC.1001000HzD.5002000Hz5.以下哪种技术属于非侵入式生物信号检测？A.血管内超声（IVUS）B.经皮血氧饱和度监测（SpO₂）C.组织活检D.心内膜电生理标测6.生物材料的“生物相容性”主要指：A.材料与宿主组织的相互适应能力B.材料的力学强度C.材料的降解速率D.材料的导电性7.磁共振成像（MRI）中，T1加权像主要反映组织的：A.质子密度差异B.纵向弛豫时间差异C.横向弛豫时间差异D.流动效应8.人工心脏瓣膜的主要设计目标不包括：A.低血流阻力B.抗血栓形成C.无限使用寿命D.与宿主组织整合9.生物医学信号预处理中，去除基线漂移常用的方法是：A.低通滤波B.高通滤波C.带通滤波D.陷波滤波10.以下哪种医疗器械属于Ⅲ类（高风险）？A.普通手术剪B.电子血压计C.心脏起搏器D.医用脱脂棉11.组织工程中，支架材料的关键特性不包括：A.生物降解性B.三维多孔结构C.免疫原性D.表面亲水性12.超声成像中，“声影”现象主要由以下哪种原因引起？A.超声波反射B.超声波折射C.超声波衰减D.超声波散射13.PCR（聚合酶链式反应）技术的核心酶是：A.DNA连接酶B.TaqDNA聚合酶C.限制性内切酶D.RNA聚合酶14.可穿戴式血糖监测设备常用的检测原理是：A.电化学酶传感B.近红外光谱分析C.微针微创采血D.以上均是15.生物力学中，骨组织的各向异性是指：A.不同年龄骨密度不同B.不同方向力学性能不同C.不同部位骨细胞数量不同D.不同性别骨强度不同16.医学影像后处理中，MIP（最大密度投影）常用于显示：A.软组织细节B.血管结构C.骨骼形态D.肿瘤边界17.人工耳蜗的工作原理是：A.直接刺激听神经B.放大环境声音C.恢复耳蜗毛细胞功能D.替代鼓膜振动18.生物材料表面改性的主要目的是：A.提高材料强度B.改善生物相容性C.降低生产成本D.增加材料导电性19.生物医学信号分析中，FFT（快速傅里叶变换）主要用于：A.时域特征提取B.频域特征提取C.时频联合分析D.非线性动力学分析20.医疗器械注册申报时，“临床评价”不包括：A.同品种医疗器械临床数据比对B.单中心小样本临床试验C.文献研究D.动物实验数据替代二、多项选择题（共10题，每题2分，共20分。每题至少2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.以下属于生物力学中粘弹性材料特性的是：A.应力松弛B.蠕变C.虎克定律适用性D.滞后回线2.医学影像设备质量控制指标包括：A.CT的CT值准确性B.MRI的信噪比（SNR）C.超声的分辨率D.X射线机的管电压精度3.生物信号预处理步骤通常包括：A.去噪（如滤波）B.基线校正C.归一化D.特征提取4.可降解生物材料的降解机制包括：A.水解B.酶解C.氧化D.光解5.以下属于介入医疗器械的是：A.冠状动脉支架B.人工髋关节C.血管栓塞弹簧圈D.电子胃镜6.组织工程的三要素包括：A.种子细胞B.支架材料C.生物反应器D.生长因子7.超声成像的优势包括：A.无电离辐射B.实时动态成像C.高空间分辨率（<1mm）D.可穿透骨骼8.生物医学传感器的性能指标包括：A.灵敏度B.线性度C.响应时间D.抗干扰能力9.医疗器械风险管理的关键步骤包括：A.风险识别B.风险评估C.风险控制D.风险接受10.以下属于生物医学工程交叉学科的是：A.生物信息学B.神经工程C.纳米医学D.法医学三、填空题（共10题，每题1分，共10分）1.生物力学中，应力的定义是______与受力面积的比值。2.医学影像中，DICOM的中文全称是______。3.人工血管的主要材料是______（举例1种）。4.生物信号采集时，共模抑制比（CMRR）用于衡量放大器抑制______干扰的能力。5.组织工程支架的孔隙率通常要求不低于______（数值+单位）。6.超声成像中，B超的“B”代表______。7.生物材料的溶血率需低于______（数值）才能满足血液相容性要求。8.心电图的P波反映______的除极过程。9.医用电气设备的安全标准中，漏电流的限值通常不超过______（数值+单位）。10.3D生物打印技术中，常用的生物墨水成分包括细胞、水凝胶和______。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.（封闭型）简述CT成像的基本原理。2.（开放型）分析可降解生物材料在骨修复中的应用优势及潜在问题。3.（封闭型）列举生物医学信号采集中常见的噪声类型（至少4种）。4.（开放型）对比金属材料与聚合物材料作为人工关节的优缺点。5.（封闭型）简述医疗器械“无菌包装”的关键要求（至少3项）。五、应用题（共2题，每题10分，共20分）1.（计算类）某骨组织样本的原始长度为50mm，受轴向拉力后长度变为52mm，承受的拉力为1000N，样本横截面积为20mm²。计算该骨组织的应变和应力（需写出公式及计算过程）。2.（分析类）设计一款用于实时监测心源性猝死高风险患者的可穿戴ECG设备，需考虑哪些关键技术点？（从信号采集、处理、传输、供电、临床验证5个方面展开）答案及解析一、单项选择题1.C（羟基磷灰石是典型的生物活性陶瓷，可与骨组织形成化学键合）2.A（弹性模量定义为应力与应变的比值，E=σ/ε）3.B（探测器单元尺寸直接决定了图像的空间分辨率，单元越小，分辨率越高）4.A（ECG信号主要频率为0.05100Hz，其中QRS波群集中在530Hz）5.B（SpO₂通过透射/反射光信号监测，无需侵入人体）6.A（生物相容性指材料与宿主组织在结构和功能上的相互适应）7.B（T1加权像反映纵向弛豫时间（T1）差异，T2加权像反映横向弛豫时间（T2）差异）8.C（人工心脏瓣膜寿命有限，目前机械瓣约20年，生物瓣约1015年）9.B（基线漂移为低频噪声，需用高通滤波（如0.05Hz）去除）10.C（心脏起搏器直接作用于心脏，属于Ⅲ类高风险医疗器械）11.C（支架材料需低免疫原性，避免引发免疫排斥反应）12.C（声影由超声波在高衰减组织（如骨骼、结石）后方能量显著衰减导致）13.B（PCR依赖TaqDNA聚合酶在高温下的活性进行DNA扩增）14.D（目前主流技术包括电化学酶传感（如连续血糖监测）、近红外（非侵入）、微针微创（如雅培FreeStyle））15.B（各向异性指材料在不同方向上的力学性能差异，骨组织因结构方向性表现出此特性）16.B（MIP通过投影最大密度像素，常用于显示血管、骨骼等高密度结构）17.A（人工耳蜗通过电极阵列直接刺激听神经，绕过受损的耳蜗毛细胞）18.B（表面改性（如涂层、等离子处理）主要目的是改善材料与生物环境的相互作用）19.B（FFT将时域信号转换为频域，用于分析信号的频率成分）20.D（临床评价需基于人体数据，动物实验数据不可直接替代）二、多项选择题1.ABD（粘弹性材料表现为应力松弛、蠕变和滞后回线，虎克定律适用于线弹性材料）2.ABCD（以上均为影像设备质量控制的核心指标）3.ABC（特征提取属于信号分析阶段，非预处理步骤）4.AB（可降解材料主要通过水解（如PLA）或酶解（如胶原）降解）5.AC（介入器械指通过自然腔道或微小创口进入体内的器械，如支架、栓塞弹簧圈）6.ABD（组织工程三要素：种子细胞、支架材料、生长因子；生物反应器是培养工具）7.AB（超声分辨率约0.11mm，无法穿透骨骼（声影明显））8.ABCD（传感器性能需综合灵敏度、线性度、响应时间、抗干扰等指标）9.ABCD（风险管理包括识别、评估、控制、接受全流程）10.ABC（法医学属于独立学科，与生物医学工程交叉较少）三、填空题1.内力（或“单位面积上的内力”）2.数字成像与通信医学标准3.聚四氟乙烯（ePTFE）/涤纶（Dacron）4.共模（或“同相位”）5.60%（或“60%90%”）6.亮度调制（BrightnessModulation）7.5%（GB/T16886.42003规定溶血率≤5%为合格）8.心房9.100μA（接触漏电流限值，不同类型设备可能有差异）10.生物活性因子（或“生长因子”“细胞外基质成分”）四、简答题1.CT成像基本原理：X射线管发出扇形束X射线，环绕人体旋转扫描，探测器接收穿透人体后的X射线信号，经模数转换得到投影数据；计算机通过滤波反投影（FBP）或迭代重建算法，将投影数据重建成断层图像，反映人体组织对X射线的衰减系数分布。2.可降解骨修复材料优势：①降解速率与骨再生匹配，避免二次手术取出；②提供临时力学支撑，逐渐被新生骨替代；③可负载生长因子促进骨愈合。潜在问题：①降解产物可能引起局部炎症（如PLA降解产酸）；②力学强度随时间下降，可能无法满足承重需求；③降解速率调控难度大（受材料结构、体内环境影响）。3.生物医学信号采集常见噪声：①工频干扰（50/60Hz）；②肌电噪声（EMG，20500Hz）；③基线漂移（<0.5Hz，由呼吸、肢体移动引起）；④电极接触噪声（随机高频噪声）；⑤运动伪影（如ECG采集中的肢体活动干扰）。4.人工关节材料对比：金属材料（如钛合金）优点：高强度、耐磨损、长期稳定性好；缺点：弹性模量远高于骨（应力屏蔽）、可能释放金属离子（过敏风险）。聚合物材料（如超高分子量聚乙烯UHMWPE）优点：弹性模量接近骨、摩擦系数低（减少磨损）、生物相容性好；缺点：力学强度较低（易蠕变）、长期磨损颗粒可能引发骨溶解。5.医疗器械无菌包装关键要求：①材料需具有微生物屏障功能（如医用纸塑袋、Tyvek）；②包装应能承受灭菌过程（如环氧乙烷、辐照）而不破坏；③密封性（无渗漏，通过气泡试验或染色渗透检测）；④易开启（避免二次污染）；⑤标识清晰（包括灭菌日期、有效期、灭菌方式）。五、应用题1.计算过程：应变（ε）=（变形后长度原始长度）/原始长度=（5250）/50=0.04（或4%）。应力（σ）=拉力（F）/横截面积（A）=1000N/20mm²=50N/mm²=50MPa（1N/mm²=1MPa）。2.可穿戴ECG设备设计关键技术点：①信号采集：使用干电极（减少皮肤准