2025年生物医学工程师职业考试试卷及答案

2025年生物医学工程师职业考试试卷及答案一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.以下哪种生物材料属于惰性生物陶瓷？A.羟基磷灰石B.氧化铝陶瓷C.磷酸三钙D.生物玻璃2.医学影像中，MRI的成像基础是：A.X射线衰减系数差异B.组织密度差异C.氢质子自旋弛豫特性D.放射性核素衰变3.生物力学中，人体股骨的主要承载方式为：A.纯拉伸B.纯压缩C.弯剪复合D.扭转4.用于心脏起搏器的电源通常采用：A.锂离子电池B.锌锰干电池C.银锌电池D.锂碘电池5.生物信号采集时，为避免混叠失真，采样频率需至少为信号最高频率的：A.0.5倍B.1倍C.2倍D.4倍6.人工血管的关键性能要求不包括：A.抗凝血性B.力学顺应性C.生物降解速率D.缝合强度7.CT设备中，用于将X射线转换为电信号的核心部件是：A.球管B.准直器C.探测器D.计算机8.组织工程支架材料的孔隙率通常要求为：A.<30%B.30%50%C.50%80%D.>80%9.以下哪种技术属于非侵入式脑机接口？A.微电极阵列植入B.脑磁图（MEG）C.皮层脑电图（ECoG）D.深部脑刺激（DBS）10.医疗器械分类中，心脏瓣膜属于：A.第一类B.第二类C.第三类D.特殊类11.生物材料表面改性的主要目的是：A.提高机械强度B.改善生物相容性C.降低生产成本D.增加导电性12.超声成像中，用于区分不同组织的主要参数是：A.声速B.密度C.声阻抗D.衰减系数13.人工晶状体的光学设计需重点匹配：A.角膜曲率B.玻璃体折射率C.视网膜厚度D.房水成分14.生物力学测试中，应变的定义是：A.力与截面积的比值B.变形量与原长的比值C.应力与弹性模量的比值D.位移与时间的比值15.基因治疗载体中，腺相关病毒（AAV）的主要优点是：A.高免疫原性B.随机整合基因组C.低致病性D.大容量装载二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分，少选得1分，错选不得分）1.生物医学工程中常用的生物力学建模方法包括：A.有限元分析（FEA）B.计算流体力学（CFD）C.统计回归分析D.分子动力学模拟2.可降解生物材料的降解机制包括：A.水解B.酶解C.氧化D.热分解3.医学影像伪影的常见原因有：A.患者运动B.设备噪声C.金属植入物D.扫描参数设置不当4.生物信号预处理步骤通常包括：A.去噪滤波B.基线漂移校正C.特征提取D.数据标准化5.人工关节置换术的生物力学设计需考虑：A.关节面接触应力B.假体骨界面固定强度C.润滑机制D.材料磨损率6.医疗器械风险管理的关键环节包括：A.风险识别B.风险评估C.风险控制D.风险接受7.组织工程的三要素是：A.种子细胞B.生长因子C.支架材料D.生物反应器8.超声成像的主要模式有：A.A型B.B型C.M型D.D型（多普勒）9.生物医学传感器的性能指标包括：A.灵敏度B.线性度C.迟滞D.分辨率10.智能医疗设备的核心技术包括：A.人工智能算法B.无线通信C.微纳制造D.生物能源三、填空题（共10题，每空2分，共20分）1.人体骨组织的主要无机成分是__________，有机成分主要为__________。2.心电图（ECG）中，QRS波群反映的是__________的去极化过程。3.生物材料的细胞相容性评价常用__________实验（填检测方法）。4.医用钛合金的典型牌号是__________（如Ti6Al4V）。5.超声探头的核心部件是__________，其工作原理基于__________效应。6.生物力学中，弹性模量的定义是__________与__________的比值。7.医学影像的空间分辨率通常用__________表示（单位）。8.基因编辑技术CRISPRCas9的关键组分是__________和__________。四、简答题（共5题，第12题各6分，第35题各8分，共36分）1.（封闭型）简述CT成像的基本流程。2.（封闭型）列举三种常用的生物力学测试设备，并说明其适用场景。3.（开放型）分析可降解骨修复材料的设计需考虑的关键性能参数（至少5项）。4.（开放型）对比传统超声成像与弹性超声成像的原理及临床应用差异。5.（开放型）从生物相容性角度，论述心脏支架表面药物涂层的设计要点。五、应用题（共5题，第12题各8分，第34题各10分，第5题12分，共50分）1.（计算类）某人工髋关节假体的柄部为钛合金圆柱体，直径12mm，长度50mm。若人体行走时该部位承受的最大轴向载荷为3000N，计算其承受的应力（σ=F/A，π取3.14）。2.（计算类）某生物电信号的最高频率成分为100Hz，若采用数字采集系统记录，为避免混叠，最小采样频率应为多少？若实际采样频率为250Hz，可保留的最高无失真频率是多少？（依据Nyquist采样定理）3.（分析类）某患者CT图像中出现环形伪影，可能的原因有哪些？请提出至少3种排查与解决方法。4.（分析类）某公司研发的可吸收缝合线在动物实验中出现早期断裂（术后2周），而设计目标为维持强度4周。请从材料选择、加工工艺、降解机制角度分析可能原因，并提出改进建议。5.（综合类）设计一款用于糖尿病患者的智能连续血糖监测系统（CGM），需包含以下模块：生物传感器、信号采集与处理、数据传输与显示、系统校准。请详细说明各模块的关键技术及设计要点。参考答案及解析一、单项选择题1.B（氧化铝陶瓷为惰性生物陶瓷，羟基磷灰石、磷酸三钙、生物玻璃为活性或可降解陶瓷）2.C（MRI基于氢质子在静磁场中的自旋弛豫特性成像）3.C（股骨在行走时承受弯剪复合载荷）4.D（心脏起搏器常用锂碘电池，能量密度高、寿命长）5.C（Nyquist采样定理要求采样频率≥2倍信号最高频率）6.C（人工血管需长期使用，无需快速降解）7.C（CT探测器将X射线转换为电信号）8.D（组织工程支架需高孔隙率（>80%）以支持细胞迁移和营养交换）9.B（脑磁图通过头皮外检测磁场信号，属于非侵入式）10.C（心脏瓣膜为第三类医疗器械，直接关系生命安全）11.B（表面改性主要改善生物相容性，如亲水性、抗凝血性）12.C（超声成像基于不同组织声阻抗差异产生反射回波）13.A（人工晶状体需匹配角膜曲率以恢复屈光功能）14.B（应变=ΔL/L₀，即变形量与原长的比值）15.C（AAV低致病性、免疫原性弱，是常用基因治疗载体）二、多项选择题1.ABD（统计回归分析属于数据处理，非建模方法）2.AB（可降解材料主要通过水解或酶解降解）3.ABCD（运动、噪声、金属伪影、参数设置均可能导致伪影）4.ABD（特征提取属于后处理，非预处理）5.ABCD（接触应力、固定强度、润滑、磨损均为关键设计因素）6.ABCD（风险管理包括识别、评估、控制、接受全流程）7.ABC（组织工程三要素：种子细胞、支架、生长因子；生物反应器为培养工具）8.ABCD（A、B、M、D型均为超声常用模式）9.ABCD（灵敏度、线性度、迟滞、分辨率均为传感器核心指标）10.ABCD（智能设备需集成AI、通信、微纳制造、能源技术）三、填空题1.羟基磷灰石（或磷酸钙）；Ⅰ型胶原蛋白2.心室肌3.MTT（或CCK8）4.Ti6Al4V5.压电陶瓷；压电（或逆压电）6.应力；应变7.lp/mm（线对每毫米）8.sgRNA（单链向导RNA）；Cas9核酸酶四、简答题1.CT成像流程：①X射线球管发射扇形X线束；②穿过人体后被探测器接收，记录不同组织对X射线的衰减信号；③计算机通过滤波反投影算法重建断层图像；④多断层图像叠加形成三维数据。2.常用生物力学测试设备：①万能材料试验机（测试材料拉伸、压缩、弯曲性能）；②动态疲劳试验机（评估材料在循环载荷下的耐久性）；③微型力学探针（用于细胞或组织微区力学特性测量）。3.可降解骨修复材料设计参数：①降解速率（与骨再生速率匹配）；②力学强度（初期支撑骨缺损）；③孔隙结构（孔径100500μm促进血管长入）；④生物活性（表面修饰促进成骨细胞黏附）；⑤降解产物安全性（避免酸性产物引发炎症）。4.传统超声成像基于组织声阻抗差异成像，反映解剖结构；弹性超声通过检测组织硬度（应变或剪切波速度）评估病变（如乳腺癌鉴别，硬组织可能为恶性）。临床应用：传统超声用于常规检查，弹性超声辅助肿瘤良恶性判断。5.心脏支架涂层设计要点：①药物选择（如雷帕霉素抑制内膜增生）；②载体材料（可降解聚合物如聚乳酸，减少长期炎症）；③涂层厚度（需均匀，过厚可能导致支架贴壁不良）；④药物释放速率（初期高浓度抑制增生，后期缓慢释放）；⑤涂层与支架基体结合强度（避免脱落引发血栓）。五、应用题1.应力计算：截面积A=πr²=3.14×(6mm)²=113.04mm²=1.1304×10⁻⁴m²应力σ=F/A=3000N/1.1304×10⁻⁴m²≈26.54×10⁶Pa=26.54MPa2.采样频率：最小采样频率=2×100Hz=200Hz；实际采样频率250Hz时，保留最高无失真频率=250Hz/2=125Hz（但原信号最高频率为100Hz，故实际保留100Hz）。3.环形伪影原因及解决：原因：①探测器个别单元故障（信号异常）；②球管老化导致X射线强度不均；③校准参数错误（如水模校准未更新）。解决方法：①检测并更换故障探测器；②重新校准球管输出；③重新进行水模校准，更新系统参数。4.缝合线早期断裂分析：可能原因：①材料选择不当（如聚乙醇酸分子量过低，降解过快）；②加工工艺缺陷（纺丝过程中存在应力集中）；③降解机制失控（材料亲水性过强，水解速率过快）。改进建议：①选用高分子量可降解材料（如聚乳酸羟基乙酸共聚物，PLGA）；②优化纺丝工艺（减少内部缺陷）；③调节材料亲水/疏水比例（通过共聚改性控制降解速率）。5.智能CGM系统设计：①生物传感器：采用酶电极（葡萄糖氧化酶固定于电极表面），通过氧化还原反应将葡萄糖浓度