2025年生物醫(yī)學(xué)工程科技應(yīng)用考核試題及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪種生物材料屬于天然生物降解材料？A.聚乳酸（PLA）B.膠原C.聚己內(nèi)酯（PCL）D.聚乙醇酸（PGA）2.醫(yī)用超聲診斷儀中，B型超聲成像的主要原理是：A.利用超聲波的反射回波強(qiáng)度成像B.利用超聲波的多普勒頻移成像C.利用超聲波的透射衰減成像D.利用超聲波的非線性效應(yīng)成像3.下列關(guān)于組織工程支架材料的描述，錯誤的是：A.需具備適宜的孔隙率（通常60%90%）B.表面需具有生物活性基團(tuán)以促進(jìn)細(xì)胞黏附C.降解速率應(yīng)慢于組織再生速率D.力學(xué)性能需與宿主組織匹配4.可穿戴式生理監(jiān)測設(shè)備中，光電體積描記法（PPG）主要用于測量：A.血壓B.血氧飽和度C.體溫D.腦電信號5.醫(yī)用X射線計算機(jī)斷層掃描（CT）中，空間分辨率的常用單位是：A.亨氏單位（HU）B.線對每厘米（lp/cm）C.毫西弗（mSv）D.特斯拉（T）6.下列哪項(xiàng)不屬于生物醫(yī)學(xué)工程中“生物力學(xué)”的研究范疇？A.骨組織的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系B.心臟瓣膜的流體動力學(xué)C.人工血管的材料疲勞特性D.腫瘤細(xì)胞的基因表達(dá)調(diào)控7.納米羥基磷灰石（nHA）作為骨修復(fù)材料的優(yōu)勢不包括：A.與天然骨無機(jī)成分的化學(xué)組成一致B.比表面積大，生物活性高C.降解速率可通過粒徑調(diào)控D.具有鐵磁性，可用于磁熱治療8.植入式心臟起搏器的核心部件是：A.電極導(dǎo)線B.脈沖發(fā)生器C.傳感器D.外殼封裝材料9.以下哪種醫(yī)學(xué)影像技術(shù)可實(shí)現(xiàn)分子水平的功能成像？A.X射線攝影B.磁共振成像（MRI）C.正電子發(fā)射斷層掃描（PET）D.超聲成像10.生物醫(yī)學(xué)傳感器中，用于檢測血糖的酶電極主要利用的生物識別元件是：A.抗體B.抗原C.葡萄糖氧化酶D.膠原蛋白二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，錯選、漏選均不得分）1.組織工程的核心三要素包括：A.支架材料B.生長因子C.種子細(xì)胞D.生物反應(yīng)器2.可穿戴醫(yī)療設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)包括：A.柔性電子技術(shù)B.低功耗芯片設(shè)計C.生物信號降噪算法D.無線能量傳輸3.醫(yī)用鈦合金（如Ti6Al4V）作為骨科植入材料的優(yōu)點(diǎn)有：A.密度低，接近骨組織B.彈性模量與骨組織匹配（約110GPavs骨的1030GPa）C.表面易形成穩(wěn)定氧化膜，耐腐蝕性強(qiáng)D.無磁性，可兼容MRI檢查4.以下屬于醫(yī)學(xué)影像后處理技術(shù)的有：A.多平面重建（MPR）B.最大密度投影（MIP）C.圖像去噪D.感興趣區(qū)（ROI）分析5.生物醫(yī)學(xué)工程中，用于評估材料血液相容性的指標(biāo)包括：A.溶血率B.血小板黏附率C.凝血酶原時間（PT）D.細(xì)胞毒性分級三、填空題（每空1分，共15分）1.生物材料的“生物相容性”主要包括________相容性和________相容性。2.超聲換能器的核心材料是________，其工作原理基于________效應(yīng)。3.3D生物打印技術(shù)中，常用的生物墨水成分包括________、________和細(xì)胞懸液。4.心臟除顫器的工作原理是通過________電流使心肌細(xì)胞同步去極化，終止________。5.醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡的成像系統(tǒng)主要由________、導(dǎo)光纖維束和________組成。6.骨組織工程中，常用的力學(xué)刺激方式包括________和________（列舉兩種）。7.生物信息學(xué)中，基因組測序數(shù)據(jù)的常用存儲格式是________（如FASTA/FASTQ）。8.人工耳蝸的工作流程是：聲音信號→________→電信號→________→聽神經(jīng)刺激。四、簡答題（共30分）1.（5分，封閉型）簡述光聲成像（PAI）的基本原理及其在腫瘤檢測中的優(yōu)勢。2.（5分，封閉型）列舉三種常用的生物醫(yī)學(xué)信號（如心電、腦電），并說明其檢測的主要干擾源及抑制方法。3.（7分，開放型）結(jié)合老齡化社會需求，分析可穿戴式跌倒檢測設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)需求及當(dāng)前技術(shù)瓶頸。4.（6分，封閉型）簡述醫(yī)用高分子材料表面改性的目的及常用方法（至少三種）。5.（7分，綜合型）對比分析X射線CT與MRI在腦部疾病診斷中的適用場景（從成像原理、對比度機(jī)制、禁忌癥等方面）。五、應(yīng)用題（共20分）1.（8分，計算類）某超聲診斷儀使用頻率為5MHz的探頭，探測深度為10cm。已知軟組織中聲速約為1540m/s，求：（1）超聲波在軟組織中的波長；（2）探頭接收回波的時間延遲（假設(shè)聲波垂直入射并直接反射）。2.（12分，分析類）某醫(yī)院MRI檢查中，患者圖像出現(xiàn)環(huán)形偽影（如圖示），請分析可能的成因及對應(yīng)的解決措施（需結(jié)合MRI設(shè)備組成及成像原理）。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.答案：B解析：膠原是天然蛋白質(zhì)，屬于天然生物降解材料；PLA、PCL、PGA均為人工合成的可降解高分子材料。2.答案：A解析：B超（二維超聲）通過接收不同組織界面的反射回波強(qiáng)度差異成像；多普勒超聲用于血流檢測（B錯誤），透射法主要用于A超（C錯誤），非線性效應(yīng)用于諧波成像（D錯誤）。3.答案：C解析：支架降解速率需與組織再生速率匹配，若降解過快會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)塌陷，過慢則阻礙新生組織長入（C錯誤）。4.答案：B解析：PPG通過紅光和紅外光吸收差異計算血氧飽和度（SpO?）；血壓多通過示波法或柯氏音法測量（A錯誤），體溫用熱電堆或紅外傳感器（C錯誤），腦電需電極直接接觸頭皮（D錯誤）。5.答案：B解析：空間分辨率表示區(qū)分相鄰細(xì)節(jié)的能力，單位為線對每厘米（lp/cm）；HU是CT值單位（A錯誤），mSv是輻射劑量單位（C錯誤），T是MRI磁場強(qiáng)度單位（D錯誤）。6.答案：D解析：生物力學(xué)研究力學(xué)因素與生物系統(tǒng)的相互作用，腫瘤基因表達(dá)屬于分子生物學(xué)范疇（D錯誤）。7.答案：D解析：納米羥基磷灰石無磁性，磁熱治療常用磁性納米顆粒（如Fe?O?）（D錯誤）。8.答案：B解析：脈沖發(fā)生器是起搏器的核心，負(fù)責(zé)產(chǎn)生電脈沖；電極導(dǎo)線傳遞信號（A錯誤），傳感器用于感知生理需求（C錯誤），外殼起保護(hù)作用（D錯誤）。9.答案：C解析：PET通過標(biāo)記放射性示蹤劑（如1?FFDG）反映代謝活動，實(shí)現(xiàn)分子水平成像；X線和超聲為解剖成像（A、D錯誤），MRI主要反映組織化學(xué)環(huán)境（B錯誤）。10.答案：C解析：葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖與氧氣反應(yīng)生成過氧化氫，通過檢測電流變化間接測量血糖（C正確）。二、多項(xiàng)選擇題1.答案：ABC解析：組織工程三要素為支架（材料）、種子細(xì)胞、生長因子；生物反應(yīng)器是培養(yǎng)環(huán)境（D錯誤）。2.答案：ABCD解析：柔性電子確保佩戴舒適性，低功耗延長續(xù)航，降噪算法提高信號質(zhì)量，無線充電解決頻繁更換電池問題（全選）。3.答案：ACD解析：鈦合金彈性模量（約110GPa）遠(yuǎn)高于骨組織（1030GPa），可能引發(fā)應(yīng)力屏蔽（B錯誤）；其余選項(xiàng)均為鈦合金的優(yōu)點(diǎn)。4.答案：ABCD解析：MPR、MIP為三維重建技術(shù)，去噪改善圖像質(zhì)量，ROI分析用于定量評估（全選）。5.答案：ABC解析：細(xì)胞毒性分級評估組織相容性（D錯誤）；溶血率、血小板黏附率、PT均反映血液相容性（A、B、C正確）。三、填空題1.組織；血液2.壓電陶瓷（或壓電晶體）；壓電（逆壓電和正壓電）3.水凝膠（如藻酸鹽、明膠）；生物活性因子（如生長因子）4.高能；心室顫動5.電荷耦合器件（CCD）或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）；圖像處理系統(tǒng)6.流體剪切應(yīng)力；機(jī)械拉伸（或壓縮、振動）7.FASTQ（注：FASTA用于序列存儲，F(xiàn)ASTQ含質(zhì)量值）8.麥克風(fēng)（或聲音傳感器）；電極陣列四、簡答題1.光聲成像原理及腫瘤檢測優(yōu)勢原理：組織內(nèi)的光吸收分子（如血紅蛋白、外源性造影劑）吸收短脈沖激光能量后產(chǎn)生熱膨脹，激發(fā)超聲波，通過超聲探測器接收并重建光吸收分布圖像。優(yōu)勢：①結(jié)合光學(xué)高對比度（分子特異性）與超聲高穿透深度（可達(dá)幾厘米）；②對腫瘤血管生成（血紅蛋白）敏感，可早期檢測；③無電離輻射，安全性高。2.生物醫(yī)學(xué)信號及干擾抑制信號舉例：心電（ECG）：干擾源為工頻（50/60Hz）噪聲、肌電偽影；抑制方法：陷波濾波、電極良好接觸（減少運(yùn)動干擾）。腦電（EEG）：干擾源為眼動偽影、電極接觸阻抗不均；抑制方法：獨(dú)立成分分析（ICA）去噪、使用導(dǎo)電膏降低阻抗。肌電（EMG）：干擾源為電極移動、環(huán)境電磁噪聲；抑制方法：差分放大（消除共模干擾）、屏蔽電纜。3.可穿戴式跌倒檢測設(shè)備的技術(shù)需求與瓶頸技術(shù)需求：①多傳感器融合（加速度計、陀螺儀、氣壓計）以區(qū)分跌倒與日常動作（如坐下、跳躍）；②低功耗算法（延長續(xù)航）；③實(shí)時預(yù)警與定位（GPS/北斗+蜂窩網(wǎng)絡(luò)）；④穿戴舒適性（柔性封裝、輕量化）。技術(shù)瓶頸：①復(fù)雜場景下的誤報率（如拎重物彎腰可能被誤判）；②老年人特殊生理狀態(tài)（如肌肉無力導(dǎo)致跌倒動作不典型）；③數(shù)據(jù)隱私與通信延遲（緊急情況下需快速傳輸至監(jiān)護(hù)端）。4.醫(yī)用高分子材料表面改性目的及方法目的：改善生物相容性（減少炎癥反應(yīng)）、調(diào)控細(xì)胞黏附/增殖、賦予抗菌/抗凝功能。方法：①等離子體處理（引入極性基團(tuán)）；②表面接枝（如接枝肝素抗凝）；③納米涂層（如羥基磷灰石促進(jìn)骨結(jié)合）；④生物分子固定（如RGD肽增強(qiáng)細(xì)胞黏附）。5.X射線CT與MRI在腦部疾病診斷中的對比|維度|X射線CT|MRI||||||成像原理|X射線衰減差異重建斷層圖像|氫質(zhì)子在靜磁場中受射頻激發(fā)后的弛豫信號||對比度機(jī)制|組織密度（骨、出血顯影佳）|T1、T2、質(zhì)子密度加權(quán)（軟組織分辨優(yōu)）||適用場景|急性腦出血、顱骨骨折、腦外傷|腦腫瘤（良惡性鑒別）、多發(fā)性硬化、早期腦梗死||禁忌癥|孕婦（電離輻射）、對比劑過敏|體內(nèi)金屬植入物（如心臟起搏器）、幽閉恐懼癥|五、應(yīng)用題1.超聲測距計算（1）波長λ=聲速v/頻率f=1540m/s/5×10?Hz=0.308mm（保留三位有效數(shù)字）。（2）時間延遲t=2×深度d/v=2×0.1m/1540m/s≈1.3×10??s（或130μs）。2.MRI環(huán)形偽影分析可能成因及解決措施：梯度線圈故