2025年生物醫(yī)學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)應(yīng)試題及答案解析一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于生物力學(xué)中“應(yīng)力”的定義，正確的是（）A.物體單位體積承受的力B.物體內(nèi)部單位面積上的內(nèi)力C.物體變形的相對變化量D.物體抵抗變形的能力2.醫(yī)用鈦合金（如Ti6Al4V）作為骨科植入材料的主要優(yōu)勢是（）A.高磁導(dǎo)率B.與骨組織彈性模量匹配（約110GPa）C.易加工成復(fù)雜形狀D.表面易形成穩(wěn)定氧化層（TiO?）3.光學(xué)相干斷層掃描（OCT）的成像原理基于（）A.超聲波反射B.近紅外光的低相干干涉C.X射線衰減D.核磁共振信號4.用于心臟起搏器的鋰電池（LiI?）中，碘的主要作用是（）A.提高電池容量B.與鋰反應(yīng)生成固態(tài)電解質(zhì)（LiI）C.降低電池內(nèi)阻D.防止過充5.生物傳感器中，“信號轉(zhuǎn)換器”的功能是（）A.識別目標(biāo)analyte（分析物）B.將生物反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電/光信號C.放大檢測信號D.傳輸信號至顯示終端6.骨組織工程支架材料需滿足的關(guān)鍵性能不包括（）A.可降解性（降解速率與骨再生匹配）B.高孔隙率（>90%）與連通性C.與骨組織相同的抗壓強(qiáng)度（>100MPa）D.表面生物活性（促進(jìn)成骨細(xì)胞黏附）7.超聲診斷儀中，“B型超聲”的成像參數(shù)是（）A.回波時間差B.回波振幅C.多普勒頻移D.組織衰減系數(shù)8.用于人工耳蝸的電極陣列設(shè)計中，關(guān)鍵技術(shù)要求是（）A.高磁導(dǎo)率以增強(qiáng)磁場耦合B.電極間距與聽神經(jīng)纖維空間分布匹配（約0.20.5mm）C.材料需完全不透X射線D.無需考慮生物相容性9.以下不屬于“治療性生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)”的是（）A.心臟除顫器B.人工肝支持系統(tǒng)C.醫(yī)學(xué)影像三維重建D.神經(jīng)刺激器10.微流控芯片中，“電滲流”的驅(qū)動原理是（）A.壓力差推動流體流動B.電場作用下帶電流體的整體遷移C.表面張力梯度驅(qū)動D.離心力作用二、多項選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯選不得分）1.生物材料的“血液相容性”需評估的指標(biāo)包括（）A.血小板黏附與活化B.凝血因子激活（如凝血酶生成）C.溶血率（<5%）D.材料力學(xué)強(qiáng)度2.醫(yī)學(xué)影像設(shè)備中，屬于“功能成像”的技術(shù)有（）A.彌散加權(quán)MRI（DWI）B.X射線計算機(jī)斷層掃描（CT）C.正電子發(fā)射斷層掃描（PET）D.超聲彈性成像3.人工關(guān)節(jié)置換術(shù)后常見的失效原因包括（）A.假體松動（骨溶解）B.材料磨損顆粒引發(fā)的免疫反應(yīng)C.假體與骨組織彈性模量不匹配（應(yīng)力屏蔽）D.手術(shù)中無菌操作不規(guī)范導(dǎo)致感染4.生物醫(yī)學(xué)信號處理中，“噪聲抑制”的常用方法有（）A.數(shù)字濾波（如FIR/IIR濾波器）B.共模抑制（如差分放大電路）C.小波變換去噪D.增加信號采集時間5.組織工程中“種子細(xì)胞”的選擇原則包括（）A.易于體外擴(kuò)增（如干細(xì)胞）B.無免疫原性（如自體細(xì)胞）C.分化潛能與目標(biāo)組織匹配D.必須為原代細(xì)胞三、填空題（每空2分，共20分）1.生物力學(xué)中，描述黏彈性材料特性的經(jīng)典模型是________（如彈簧與阻尼器的串聯(lián)/并聯(lián)組合）。2.醫(yī)用高分子材料中，聚乳酸（PLA）的降解產(chǎn)物是________，最終通過呼吸排出體外。3.心電圖（ECG）中，QRS波群反映的是________的除極過程。4.超聲換能器的核心材料是________（如PZT壓電陶瓷）。5.微流控芯片中，“液滴微流控”技術(shù)可實現(xiàn)單分散液滴的生成，其尺寸主要由________（兩相流速比/芯片通道尺寸）決定。6.人工心臟瓣膜分為機(jī)械瓣和生物瓣，生物瓣的主要材料來源是________（如豬主動脈瓣或牛心包）。7.光動力療法（PDT）的三要素是________、光敏劑和氧。8.生物醫(yī)學(xué)工程中，“3D生物打印”的關(guān)鍵技術(shù)包括生物墨水設(shè)計、________（如擠出式/激光輔助）和細(xì)胞存活控制。9.血糖儀的檢測原理多基于________反應(yīng)（如葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成過氧化氫）。10.磁共振成像（MRI）中，T1加權(quán)像主要反映組織的________差異（縱向弛豫時間）。四、簡答題（共30分）1.（封閉型，8分）簡述壓電效應(yīng)的原理及其在醫(yī)學(xué)超聲中的應(yīng)用。2.（封閉型，7分）對比分析CT與MRI在成像原理、優(yōu)缺點及臨床應(yīng)用上的差異。3.（開放型，8分）設(shè)計一款用于糖尿病患者的連續(xù)血糖監(jiān)測（CGM）系統(tǒng)，需考慮哪些關(guān)鍵技術(shù)？（從生物傳感器、信號傳輸、校準(zhǔn)方法、用戶體驗等方面展開）4.（開放型，7分）某患者因骨腫瘤切除導(dǎo)致脛骨中段缺損（長度8cm），需設(shè)計骨組織工程支架。請說明支架材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計（孔隙率/孔徑）及功能修飾的依據(jù)。五、應(yīng)用題（共25分）1.（計算類，10分）超聲多普勒血流儀發(fā)射頻率f?=5MHz，聲速c=1540m/s，探測角度θ=60°（血流方向與超聲束夾角）。測得頻移Δf=3kHz，求血流速度v（保留2位小數(shù)）。（提示：Δf=2f?vcosθ/c）2.（分析類，15分）某醫(yī)院MRI設(shè)備掃描頭部時，圖像出現(xiàn)“運動偽影”（條紋狀模糊）。請分析可能的原因（至少3種），并提出對應(yīng)的解決方法。答案及解析一、單項選擇題1.B（應(yīng)力定義為單位面積上的內(nèi)力，應(yīng)變是變形的相對變化量）2.D（鈦合金表面TiO?氧化層可提高耐腐蝕性和生物相容性；骨組織彈性模量約1030GPa，鈦合金模量高于骨，可能引發(fā)應(yīng)力屏蔽）3.B（OCT利用近紅外光的低相干干涉實現(xiàn)微米級分辨率成像）4.B（LiI?電池中，碘與鋰反應(yīng)生成固態(tài)LiI電解質(zhì)，緩慢釋放電流，適合起搏器長期穩(wěn)定供電）5.B（生物識別元件（如酶、抗體）負(fù)責(zé)識別analyte，信號轉(zhuǎn)換器將生物反應(yīng)（如產(chǎn)熱、電荷變化）轉(zhuǎn)化為電/光信號）6.C（骨組織工程支架需一定強(qiáng)度，但無需與骨相同，因骨再生過程中支架會逐漸降解，由新骨替代）7.B（B超通過回波振幅調(diào)制亮度成像，反映組織界面的聲阻抗差異）8.B（人工耳蝸電極需精準(zhǔn)刺激不同位置的聽神經(jīng)纖維，電極間距需與耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞分布匹配）9.C（三維重建屬于診斷性技術(shù)，其余為治療/支持技術(shù)）10.B（電滲流是電場作用下，微通道表面雙電層中擴(kuò)散層離子遷移帶動流體整體流動）二、多項選擇題1.ABC（血液相容性關(guān)注凝血、血小板反應(yīng)和溶血，力學(xué)強(qiáng)度屬于機(jī)械性能）2.ACD（DWI反映水分子擴(kuò)散，PET反映代謝，超聲彈性成像反映組織硬度，均屬功能成像；CT為解剖結(jié)構(gòu)成像）3.ABCD（均為臨床常見失效原因，感染屬于術(shù)后并發(fā)癥）4.ABC（增加采集時間可提高信噪比，但不屬于噪聲抑制方法）5.ABC（種子細(xì)胞可為干細(xì)胞或分化細(xì)胞，原代細(xì)胞擴(kuò)增能力有限，非必須）三、填空題1.麥克斯韋模型/開爾文模型（或標(biāo)準(zhǔn)線性固體模型）2.乳酸（最終代謝為CO?和H?O）3.心室4.壓電材料5.兩相流速比與芯片通道尺寸（兩者共同決定）6.動物組織（豬/牛）7.特定波長光（如630nm紅光）8.打印工藝（或技術(shù)類型）9.酶促（或生物酶催化）10.T1值（或縱向弛豫時間）四、簡答題1.壓電效應(yīng)原理及應(yīng)用原理：某些晶體（如PZT）在機(jī)械應(yīng)力作用下表面產(chǎn)生電荷（正壓電效應(yīng)）；反之，施加電場時晶體發(fā)生形變（逆壓電效應(yīng)）。醫(yī)學(xué)應(yīng)用：超聲換能器利用逆壓電效應(yīng)將電信號轉(zhuǎn)化為超聲波（發(fā)射），正壓電效應(yīng)將組織反射的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號（接收）；此外，壓電材料還用于超聲治療（如碎石）的能量轉(zhuǎn)換。2.CT與MRI對比成像原理：CT基于X射線衰減系數(shù)重建斷層圖像；MRI基于氫質(zhì)子在靜磁場中受射頻脈沖激發(fā)后的弛豫信號。優(yōu)缺點：CT成像速度快，對骨組織顯示清晰，但有電離輻射；MRI無輻射，軟組織分辨力高（如腦、脊髓），但成像時間長，禁忌證多（金屬植入物、幽閉恐懼癥）。臨床應(yīng)用：CT用于急診（腦出血、骨折）、肺栓塞；MRI用于腦腫瘤、脊髓病變、關(guān)節(jié)軟組織損傷。3.CGM系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)生物傳感器：采用微創(chuàng)/無創(chuàng)技術(shù)（如皮下植入酶電極，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖生成H?O?，通過電化學(xué)檢測電流）；需抗干擾（如避免其他糖類、藥物影響）。信號傳輸：低功耗無線傳輸（藍(lán)牙/NFC），確保數(shù)據(jù)實時性與安全性。校準(zhǔn)方法：定期與指尖血血糖儀比對，建立校正模型（因組織液葡萄糖與血液存在時間差）；或通過算法補償溫度、運動等干擾。用戶體驗：傳感器小型化（減少異物感）、長壽命（>14天）、防水防汗；配套APP提供預(yù)警（低血糖/高血糖）及用藥建議。4.骨缺損支架設(shè)計依據(jù)材料選擇：可降解生物陶瓷（如羥基磷灰石/βTCP）與高分子（PLGA）復(fù)合，兼顧生物活性與力學(xué)強(qiáng)度；或脫細(xì)胞骨基質(zhì)（DBM）保留天然骨結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計：孔隙率80%95%（促進(jìn)細(xì)胞遷移、血管長入），孔徑300500μm（與成骨細(xì)胞尺寸匹配，利于骨基質(zhì)沉積）；連通性>90%（確保營養(yǎng)物質(zhì)運輸）。功能修飾：表面接枝RGD肽（促進(jìn)細(xì)胞黏附）；負(fù)載生長因子（如BMP2）誘導(dǎo)成骨；或復(fù)合干細(xì)胞（如BMSCs）加速骨再生。五、應(yīng)用題1.血流速度計算由公式Δf=2f?vcosθ/c，得v=Δf·c/(2f?cosθ)。代入數(shù)據(jù)：Δf=3×103Hz，f?=5×10?Hz，c=1540m/s，cos60°=0.5。v=(3×103×1540)/(2×5×10?×0.5)=(4,620,000)/(5,000,000)=0.924m/s≈0.92m/s。2.MRI運動偽影分析與解決可能原因及