醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)考試題庫及答案

醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)試題及答案第三章X射線計(jì)算機(jī)斷層成像（X-CT）3-1普通X射線攝影像與X-CT圖像最大不同之處是什么？答：普通X射線攝影像是重疊的模擬像，而X-CT圖像是數(shù)字化的斷層圖像。3-2何謂體層或斷層？何謂體素和像素？在重建中二者有什么關(guān)系？答：體層或斷層是指在人體上欲重建CT像的薄層。體素是人體中欲重建CT像斷層上的小體積元，是人為劃分的，是采集（或獲取）成像參數(shù)（衰減系數(shù)值）的最小體積元（實(shí)際中是掃描野進(jìn)行劃分）；像素是構(gòu)成圖像的最小單元，是人為在重建平面上劃分的，其數(shù)值是構(gòu)成CT圖像數(shù)據(jù)的最小單元。要注意的是CT圖像的像素和工業(yè)上的像素不是同一個(gè)概念。體素和像素的關(guān)系是二者一一對應(yīng)。按重建的思想是體素的坐標(biāo)位置和成像參數(shù)值被對應(yīng)的像素表現(xiàn)（坐標(biāo)位置對應(yīng)、衰減系數(shù)值以灰度的形式顯示在CT圖像上）。3-3何謂掃描？掃描有哪些方式？何謂投影？答：所謂掃描系指在CT的重建中使用的采集數(shù)據(jù)的物理技術(shù)，具體言之就是以不同的方式，沿不同的角度，按一頂?shù)拇涡蛴肵射線對受檢體進(jìn)行投照的過程稱為掃描。掃描方式從總體上說有平移掃描和旋轉(zhuǎn)掃描兩種。掃描的目的是為了采集足夠的重建數(shù)據(jù)。所謂投影的本意系指透射物體后的光投照在屏上所得之影。若物體完全透明，透射光強(qiáng)等于投照光強(qiáng)，則影是完全亮的；若物體半透明，透射光強(qiáng)小于投照光強(qiáng)，則影是半明半暗；若物體完全不透明，透射光強(qiáng)等于零，則影是完全暗的。按此種考慮，所謂投影的本質(zhì)就是透射光的強(qiáng)度。對重建CT像過程中投影p的直接含義就是透射人體后的X射線強(qiáng)度，即書中X射線透射一串非均勻介質(zhì)（或人體）后的出射X射線的強(qiáng)度In，即P=In。廣義之，這個(gè)投影p又是由In決定的書中表述的￡dR二P。3-4請寫出射線束透射下列非均勻介質(zhì)后廣義下的投影值（見書中習(xí)題3-4圖）。答案：（a）17；（b）尸uii=13-5何謂層厚？它與哪些因素有關(guān)？答：層厚的本意系指斷層的厚度。對于傳統(tǒng)CT和單螺旋CT通常層厚由X線束在掃描野中心處掃描斷層的有效厚度決定，這個(gè)厚度一般用掃描野中心處層厚靈敏度曲線的半高寬表示。影響層厚的因素有準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直孔徑，檢測器的有效受照寬度（尤其是MSCT），內(nèi)插算法等。以橫斷面為例，凡是影響在斷層內(nèi)外沿人體長軸方向的X射線能量分布情況的因素都將影響層厚的有效厚度。3-6什么是重建中的反投影法？CT的重建中，為何要用濾波反投影法？答：重建中的反投影法，系指把投影沿掃描路徑的反方向?qū)⑺猛队爸捣赐痘氐礁鱾€(gè)體素中去的一種重建算法。反投影法又稱總和法，它幾乎是各CT生產(chǎn)廠家實(shí)際采用的唯一的算法。為克服反投影法重建產(chǎn)生的邊緣失銳偽像，所以要對投影進(jìn)行濾波后再進(jìn)行反投影，這樣可以消除重建的邊緣失銳偽像。3-7現(xiàn)有四體素陣列且在四個(gè)方向上的反投影值已填寫在各個(gè)體素中，如圖所示，試求四個(gè)體素的成像參數(shù)鄧勺數(shù)值。解：分三步第一步求和：每個(gè)體素在全部各個(gè)方向上的反投影值分別求總和，分別為20、26、23、29；第二步減基數(shù)：基數(shù)二成像參數(shù)總和二任一投影方向（對本題而言或?yàn)?°,45°,或?yàn)?0°,或誒135°）上投影值總和，如下基數(shù)二任一方向上投影值總和=5+9=2+7+5=6+8=4+7+3=14由各像素值總和20、26、23、29分別減基數(shù)14求得各體素為6、12、9、15第三步化簡：把各體素值6、12、9、15化成相對最簡數(shù)（用3約）。

612915化簡20262329求和減基數(shù)3-8何謂CT20262329求和減基數(shù)答：按相對于水的衰減計(jì)算出來的衰減系數(shù)的相對值被稱為CT值。國標(biāo)對CT值的定義為：CT值是CT影像中每個(gè)像素所對應(yīng)的物質(zhì)對X射線線性平均衰減量大小的表示。實(shí)際中，均以水的衰減系數(shù)uw作為基準(zhǔn)，若某種物質(zhì)的平均衰減系數(shù)為u,則其對應(yīng)的CT值由下式給出CT=k―—―*PWCT值的標(biāo)尺按空氣的CT值=-1000HU和水的CT值=0HU作為兩個(gè)固定值標(biāo)定，這樣標(biāo)定的根據(jù)是因空氣和水的CT值幾乎不受X線能量影響。CT值的單位為“亨,HU”，規(guī)定\為能量是73keV的X射線在水中的衰減系數(shù)，uw=19m-i。式中k稱為分度因子，按CT值標(biāo)尺，取k=1000，故實(shí)用的定義式應(yīng)表為CT=―—―*X1000HUP*3-9何謂準(zhǔn)直器？準(zhǔn)直器有什么作用？答：準(zhǔn)直器系指在X-CT掃描中限定X線束的裝置，用鉛制成。如傳統(tǒng)X-CT中準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直通道可限定X線束的束寬和束高。準(zhǔn)直器的基本作用有兩條，一是限定并準(zhǔn)直X線束，二是吸收散射線。3-10請你簡述X-CT重建過程（以傳統(tǒng)CT為例）。

答：一是劃分體素和像素；二是掃描并采集足夠的投影數(shù)據(jù)；三是采用一定的算法處理投影數(shù)據(jù)，求解出各體素的成像參數(shù)值（即衰減系數(shù)）獲取m分布，并轉(zhuǎn)為對應(yīng)的CT值分布；四是把CT值轉(zhuǎn)為與體素對應(yīng)的像素的灰度，即把CT值分布轉(zhuǎn)為圖像畫面上的灰度分布，此灰度分布就是CT像。3-11何謂窗口技術(shù)？什么叫窗寬？窗寬取得寬或窄，對圖像有什么影響？什么叫窗位？窗位取得高或低，對圖像有什么影響？答：所謂窗口技術(shù)系指CT機(jī)放大或增強(qiáng)某段灰度范圍內(nèi)對比度的技術(shù)。把觀察組織器官所對應(yīng)的CT值范圍確定為放大或增強(qiáng)的灰度范圍，這個(gè)放大或增強(qiáng)的灰度范圍叫做窗口。具體做法是：把放大或增強(qiáng)的灰度范圍的上限以上增強(qiáng)為完全白，下限以下壓縮為完全黑，結(jié)果就增強(qiáng)了觀察灰度范圍的對比度。窗寬指窗口的數(shù)值范圍，它等于放大或增強(qiáng)的灰度范圍的上下限灰度值之差，用CT值表示則為：窗寬二C“-覽嘛；窗寬取得寬的優(yōu)點(diǎn)是不易丟失圖像數(shù)據(jù)，不丟失信息，表現(xiàn)在圖像上就是不丟失結(jié)構(gòu)（對應(yīng)組織結(jié)構(gòu)）；缺點(diǎn)是對比度差。窗位指放大或增強(qiáng)的灰度范圍的中心灰度值，用CT值表示則為：窗位二CTmax 窗位二CTmax mtn2窗位取得高或低（同窗位取得標(biāo)準(zhǔn)相比）都易是圖像數(shù)據(jù)丟失，表現(xiàn)在圖像上都是丟失圖像解構(gòu)，窗位取得高圖像偏白，窗位取得低圖像偏黑。3-12觀察腦組織時(shí)，一般取窗寬為120HU，窗位為35HU，試估計(jì)腦組織的CT值范圍。解：由于 窗寬二CT.-CTmin=120HU窗位二f+%=35HU2可解得CTmax=95HU,CTmin=-25HU，可見腦組織的CT值范圍約為-25HU?95HU。3-13何謂對比度？何謂對比度分辯力？影響對比度分辯力的因素有哪些？如何用模體檢測對比度分辯力？答：所謂CT圖像的對比度是CT圖像表示不同物質(zhì)密度差異、或?qū)射線透射度微小差異的量。表現(xiàn)在圖像上像素間的對比度，是它們灰度間的黑白程度的對比。對比度的定義如下A=QX100%a+b對比度主要由物質(zhì)間的密度差（或說不同物質(zhì)對X射線衰減的差異）決定，但也與X射線的能量有關(guān)。許多其它因素，對對比度也有影響，如噪聲等就會(huì)使對比度降低。所謂對比度分辯力也叫密度分辨力，它是CT像表現(xiàn)不同物質(zhì)的密度差異（主要是針對生物體的組織器官及病變組織等而言），或?qū)射線透射度微小差異的能力。對比度分辨力通常用能分辨的最小對比度的數(shù)值表示?？捎^察小對比度的組織是CT的優(yōu)勢，典型CT對比度分辨力為0.1%?1.0%,這比普通X射線攝影要高得多。由于衰減系數(shù)N與X射線的能量有關(guān)，故對比度分辨力也與X射線的能量有關(guān)。對比度分辨力還受探測器噪聲的影響，噪聲越大，對比度分辨力越低、圖像信噪比越低。窗寬和窗位的選擇也影響對比度分辨。對比度分辨力高是圖像能清晰顯示微細(xì)組織結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要參數(shù)保證。檢測CT機(jī)的對比度分辨力方法通常給低密度體模（圖3-23）做CT,然后對試模的CT像進(jìn)行主觀的視覺評價(jià)。3-14何謂高對比度分辯力？何謂低對比度分辯力？答：當(dāng)被分辨組織器官的較小結(jié)構(gòu)或病灶的線度過小時(shí)，即使在滿足對比度分辨力的條件下，該較小結(jié)構(gòu)或病灶也未必能被分辨或識別出來。由此可見，CT機(jī)或CT像存在一個(gè)對物體線度大小的分辨能力問題。此分辨能力和對比度有關(guān)，在高對比度下，或說物體與周圍環(huán)境的線性衰減系數(shù)差別較大的情況下，物體的線度不很大時(shí)，就可能被分辨或識別出來；在低對比度下，或說物體與周圍環(huán)境的線性衰減系數(shù)差別較小的情況下，物體線度需較大些，物體才可能被分辨或識別出來。按國家GB標(biāo)準(zhǔn)，高對比度分辨力的定義是：物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)差別的相對值大于10%時(shí)，CT機(jī)（從而也是CT圖像）能分辨該物體的能力。高對比度分辨力的單位是mm或Lp/cm。國家GB標(biāo)準(zhǔn)對低對比度分辨力的定義是：物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)差別的相對值小于1%時(shí)，CT機(jī)（從而也是圖像）能分辨該物體的能力。低對比度分辨力的單位是mm。3-15何謂空間分辯力？影響空間分辯力的因素有哪些？如何用模體檢測空間分辯力？答：空間分辨力系指CT像分辨兩個(gè)距離很近的微小組織結(jié)構(gòu)的能力，抽象地說就是CT圖像分辨斷層內(nèi)兩鄰近點(diǎn)的能力?？臻g分辨力可用分辨距離（即能分辨的兩個(gè)點(diǎn)間的最小距離）表示。顯然，空間分辨力是從空間分布上表征圖像分辨物體細(xì)節(jié)（微小結(jié)構(gòu)）的能力。目前在這一方面，傳統(tǒng)X-CT同某些其它影像相比并不占優(yōu)勢。以胸部檢測為例，射線源焦點(diǎn)為1mm，焦距為1.8m時(shí)，X射線攝影的空間分辨距離為0.1~0.2mm，核素檢測的Y照相為5~10mm，傳統(tǒng)CT機(jī)的空間分辨距離介于上兩者之間，約為1?2mm（這里指的是在斷層表面上的空間分辨力，或稱為橫向空間分辨力）。表現(xiàn)在斷層表面上的空間分辨力，與表現(xiàn)在沿?cái)鄬虞S向上的空間分辨力（也稱為縱向空間分辨力或長軸分辨力）不同。在沿?cái)鄬虞S向上的空間分辨力，主要由層厚決定。傳統(tǒng)CT的縱向空間分辨力約為3?15mm,不如表現(xiàn)在體層表面上的橫向空間分辨力；多層CT的縱向空間分辨力和橫向空間分辨力接近，如16層CT縱向約為0.6mm，橫向約為0.5mm。CT圖像的空間分辨力主要取決于檢測器有效受照寬度（傳統(tǒng)CT與線束寬度相對應(yīng)）和有效受照高度（傳統(tǒng)CT與線束高度相對應(yīng)）的大小，或者說取決于在檢測器前方準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直孔徑。準(zhǔn)直孔徑的寬度和高度越小，檢測器的有效受照寬度和高度就越小，則相應(yīng)的空間分辨力就越高。檢測器的有效受照寬度基本上決定了在體層表面上的空間分辨力；而檢測器的有效受照高度基本上決定了層厚，也就是基本上決定了沿體層軸向上的長軸分辨力，或縱向分辨力。重建算法對空間分辨力也有影響，選用不同的算法將得到不同分辨力的圖像質(zhì)量。圖像矩陣對空間分辨力的影響是，圖像矩陣越大，分辨力越高。這是因圖像矩陣是由組成圖像的像素組成，像素越多（即劃分的像素越小）圖像就應(yīng)越細(xì)膩。表現(xiàn)在圖像上的對比度也影響圖像的空間分辨力，當(dāng)鄰近的兩個(gè)微小結(jié)構(gòu)對比度過低時(shí)，既使?jié)M足空間分辨力，也會(huì)因兩個(gè)鄰近微小組織結(jié)構(gòu)的低對比度而造成不可分辯。所以，只有同時(shí)具有高的對比度分辯力和高的空間分辯力，圖像才能清晰顯示微細(xì)組織結(jié)構(gòu)。檢測CT機(jī)空間分辨力的方法通常用高密度模體（圖3-24）做CT，然后對模體的CT像進(jìn)行主觀的視覺評價(jià)。3-16圖像噪聲有哪些？如何定量估計(jì)圖像噪聲？答：圖像噪聲有量子噪聲，還有電子測量系統(tǒng)工作狀態(tài)的隨機(jī)變化而產(chǎn)生的熱噪聲，以及重建算法等所造成的噪聲。這些噪聲隨機(jī)不均勻分布在圖像上的反應(yīng)或表現(xiàn)，統(tǒng)稱為圖像噪聲。噪聲會(huì)使得勻質(zhì)體CT像上各像點(diǎn)的CT值不相同。噪聲的存在表現(xiàn)在CT值的統(tǒng)計(jì)漲落上。增大X射線的劑量可以減小圖像噪聲。圖像噪聲可以用像素CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示或估計(jì)

￡(CT-CT)2CT圖像的噪聲量可用掃描水模的方法來測定，然后用觀察感興趣部分的圖像處理技術(shù)顯示該部分CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如在書中圖3-25所示的掃描水模所得體素?cái)?shù)字矩陣中，CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差可求得為b=1.72HU，以此來估計(jì)CT值在平均值上下的起伏程度，并以此來估計(jì)圖像的噪聲量。3-17已知有16陣列的各像素CT值如圖，試估計(jì)圖像噪聲水平?！?0—100—120—13—1210-210習(xí)題3-17圖解：提示用像素CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差b來表示或估計(jì)b ￡C一C)2n-1求得平均值CT=0.31HU；b=￡(Ci—C)2=1.00HUV n-13-18X射線劑量和圖像噪聲之間有什么關(guān)系？答：增大X射線的劑量可以減小圖像噪聲。3-19何謂圖像均勻度？如何估計(jì)圖像均勻度？答：均勻度或均勻性，是描述在斷面不同位置上的同一種組織成像時(shí)，是否具有同一個(gè)平均CT值的量。國標(biāo)對均勻度的定義是：在掃描野中，勻質(zhì)體各局部在CT圖像上顯示出的CT值的一致性。由圖像噪聲的討論可知，勻質(zhì)體在其CT像上各處的CT值，表現(xiàn)出事實(shí)上的不一致。此種不一致表現(xiàn)在圖像上各局部區(qū)域內(nèi)的平均CT值上，也將是不一致的。這不一致之間究竟有多大的偏離程度，可由均勻性定量給出。偏離程度越大，均勻性越差；偏離程度越小，則均勻性越好。可見，均勻性在進(jìn)行圖像的定量評價(jià)時(shí)具有特殊意義。按國家GB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每月都要對CT像均勻性的穩(wěn)定性指標(biāo)做檢測。檢測方法是：配置勻質(zhì)（水或線性衰減系數(shù)與水接近的其它均勻物質(zhì)）圓柱形試模（仲裁時(shí)用水模）；使模體圓柱軸線與掃描層面垂直，并處于掃描野的中心；采用頭部和體部掃描條件分別進(jìn)行掃描，獲取模體CT像；在圖像中心處取一大于100個(gè)像素點(diǎn)并小于圖像面積10%的區(qū)域，測出此區(qū)域內(nèi)的平均CT值和噪聲；然后在相當(dāng)于鐘表時(shí)針3、6、9、12時(shí)，并距模體邊緣lcm處的四個(gè)位置上取面積同于前述規(guī)定的面積區(qū)域，分別測出四個(gè)區(qū)域的平均CT值，其中與中心區(qū)域平均CT值差別最大的，其差值用來表示圖像的均勻性。3-20螺旋掃描同傳統(tǒng)掃描有何不同？答：與傳統(tǒng)CT第一個(gè)不同點(diǎn)是螺旋CT對X射線管的供電方式。螺旋CT因采用了滑環(huán)技術(shù)，對X射線管供電方式采用的是：電刷與滑環(huán)平行，作可滑動(dòng)的接觸式連接，不再使用電纜線供電。第二個(gè)不同點(diǎn)是與傳統(tǒng)CT的掃描方式不同。螺旋CT采集數(shù)據(jù)的掃描方式是X射線管由傳統(tǒng)CT的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改為向一個(gè)方向圍繞受檢體連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描，受檢體（檢查床）同時(shí)向一個(gè)方向連續(xù)勻速移動(dòng)通過掃描野，因此，X射線管相對于受檢體的運(yùn)動(dòng)在受檢體的外周劃過一圓柱面螺旋線形軌跡。掃描過程中沒有掃描的暫停時(shí)間（X射線管復(fù)位花費(fèi)的時(shí)間），可進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)掃描，故解決了傳統(tǒng)掃描時(shí)的層隔問題。其優(yōu)點(diǎn)主要有二，一是提高了掃描速度，單次屏氣就可以完成整個(gè)檢查部位的掃描，且減少了運(yùn)動(dòng)偽像；二是由于可以進(jìn)行薄層掃描，且在斷層與斷層之間沒有采集數(shù)據(jù)上的遺漏，所以可提供容積數(shù)據(jù)，由此可使在重建中有許多新的選擇，如三維重建、各種方式各個(gè)角度的重建、各種回顧性重建等。3-21何謂螺旋數(shù)據(jù)？何謂螺旋插值？MSCT為什么要進(jìn)行螺旋插值？螺旋內(nèi)插方式有哪些？答：螺旋CT掃描采集數(shù)據(jù)的過程中因受檢體隨掃描床的不斷移動(dòng)，故使采集到的數(shù)據(jù)不是取自對同一斷層掃描的采集結(jié)果，這些不是取自同一斷層的采樣數(shù)據(jù)稱為螺旋數(shù)據(jù)。在螺旋CT的重建中，必須安排螺旋圈間采樣數(shù)據(jù)的內(nèi)插，用以合成平面（即同一斷層內(nèi)的）采樣數(shù)據(jù)，以補(bǔ)充欲重建圖像所對應(yīng)的同一斷層內(nèi)的采樣值。所以要這樣做的原因是：由傳統(tǒng)的重建理論知，為重建一幅斷層圖像而使用的采樣數(shù)據(jù)，必須是取自對同一斷層掃描的結(jié)果（傳統(tǒng)CT的采集數(shù)據(jù)就是對同一斷層掃描獲取的，并據(jù)此重建一幅斷層圖像）；而螺旋CT掃描采集數(shù)據(jù)的過程中因受檢體隨掃描床的不斷移動(dòng)，故使采集到的數(shù)據(jù)不是取自對同一斷層掃描的螺旋數(shù)據(jù)，見書中圖3-28所示：傳統(tǒng)CT對同一斷層掃描的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)和螺旋CT掃描的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)示意圖，傳統(tǒng)CT的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)在同一斷層內(nèi)，螺旋CT掃描數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的空間位置不斷離開起始點(diǎn)所在的斷層。為了得到同一斷層的數(shù)據(jù)并據(jù)此來重建一幅斷層圖像，就必須根據(jù)不是取自同一斷層的螺旋實(shí)測采樣值，通過某種計(jì)算即所謂的內(nèi)插算法來獲取重建所需要的屬于同一斷層內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)（即這些為了重建同一斷層圖像所需要的采樣數(shù)據(jù)，并非象傳統(tǒng)CT那樣是由真實(shí)的掃描過程所采集到的，而是通過插值算法求出來的）。螺旋內(nèi)插分為線性內(nèi)插和非線性內(nèi)插。線性內(nèi)插分為360°線性內(nèi)插和稱為標(biāo)準(zhǔn)型的180°線性內(nèi)插。非線性內(nèi)插有清晰內(nèi)插和超清晰內(nèi)插等。最常用的是180°線性內(nèi)插。完成螺旋插值運(yùn)算功能的部件叫螺旋內(nèi)插器。3-22單層螺旋CT與多層螺旋CT掃描使用的X線束有何不同？答：在傳統(tǒng)CT和單層螺旋CT的掃描中，因只有一排檢測器采集數(shù)據(jù)（接收信號），故通過準(zhǔn)直器后的X線束為薄扇形束即可，且線束寬度近似等于層厚。而在MSCT的數(shù)據(jù)采集中，在長軸方向上有多排檢測器排列采集數(shù)據(jù)（接收信號），故X射線束沿長軸方向的總寬度應(yīng)大于等于數(shù)排檢測器沿長軸方向的寬度總和才行。所以，MSCT掃描中被利用的X線束形狀應(yīng)是以X射線管為頂點(diǎn)（射出X線之處，稱為焦點(diǎn)）的四棱錐形，這樣的X線束才能同時(shí)覆蓋多排檢測器（實(shí)際使用時(shí)不一定要全覆蓋）。稱這樣的X線束稱為“小孔束”或厚扇形束。3-23何謂容積數(shù)據(jù)？多層螺旋CT的重建主要優(yōu)點(diǎn)有哪些？答：所謂容積數(shù)據(jù)系指三維分布的數(shù)據(jù)。由于容積數(shù)據(jù)的獲取，使得在此基礎(chǔ)上的重建有了許多新的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)也表現(xiàn)為多層CT優(yōu)點(diǎn)。MSCT的最大優(yōu)勢首先是實(shí)現(xiàn)了重建的各向同性（16層以上CT），如長軸分辯率和橫向分辯率幾乎完全相同，并且都很高（如16層CT縱向分辯率為0.6mm，橫向?yàn)?.5mm）；第二是大大地提高了檢查速度（16層CT被稱為亞秒級掃描CT,其單圈掃描的時(shí)間可短到半秒），這些優(yōu)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)器官重建及加快臨床檢查奠定基礎(chǔ)；第三是為各種回顧性重建及三維重建的高質(zhì)量提供保證。醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)試題及答案第八章超聲波成像8-1在B超成像中，對組織與器官的輪廓顯示主要取決于（ ）回波；反映組織特征的圖像由（ ）回波決定。A.反射B.衍射 C.散射 D.透射答：在B超成像中，組織與器官的輪廓的顯示主要是取決于反射和散射回波。因?yàn)锽超是在入射一方接收信息，故透射波所攜帶的信息是不能接收得到的；而超聲回波對特殊的組織結(jié)構(gòu)也可能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，但這在超聲成像中不是主要決定因素，注意我們的問題是“主要取決于”。用排除法，剩下A和C，在教科書中也已明確介紹。正確答案：A、C8-2超聲束如果不能垂直入射被檢部位，所帶來的弊病是可能產(chǎn)生A.折射偽像 B.半波損失 C.回波增大 D.頻率降低答：超聲束不能垂直入射被檢部位的聲介質(zhì)界面時(shí)，如果是從低聲速介質(zhì)進(jìn)入高聲速介質(zhì)，在入射角超過臨界角時(shí)，產(chǎn)生全反射，以致其后方出現(xiàn)聲影。此現(xiàn)象稱作折射聲影偽像，簡稱折射偽像。而B、C、D都與問題的條件無關(guān)。正確答案：A8-3提高超聲成像的空間分辨力的有效途徑是增加超聲波的（ ），但帶來的弊病是影響了探測的（ ）。波長；頻率B.頻率；強(qiáng)度 C.波長；強(qiáng)度 D.頻率；深度答：分析題意，第一個(gè)填空選項(xiàng)有兩個(gè)被選目標(biāo)：一個(gè)是波長；另一個(gè)是頻率。由教科書介紹，空間分辨力可分為橫向分辨力和縱向分辨力。對橫向分辨力，若兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間最小距離用心表示，依據(jù)公式Ay=1.2寸a2是超聲波長；f是聲透鏡的焦距。顯然△/隨距離2的增加而增大，而△/增大意味著橫向分辨力下降。所以，提高超聲成像橫向分辨力的有效途徑是增加超聲波的頻率。對于縱向分辨力，假設(shè)脈沖寬度為T，兩界面可探測最小距離是刁，聲速用C表示，若使兩界面回波剛好不重合，必須滿足d=-家2這里，脈沖寬度T的大小與超聲頻率大小有關(guān)，T值越大，頻率越??；而T值越小，頻率越大。T值與d成正比，而d增大意味著縱向分辨力下降。所以，提高超聲成像縱向分辨力的有效途徑也是增加超聲波的頻率。因此，就問題第一個(gè)填空選項(xiàng)而言，可選B和D。對第二個(gè)填空選項(xiàng)而言，在B和D中也有兩個(gè)被選目標(biāo)：一個(gè)是強(qiáng)度；另一個(gè)是深度。分析題意，由于提高超聲成像空間分辨力的有效途徑是增加超聲波的頻率，所以當(dāng)頻率增加時(shí)，超聲波的強(qiáng)度依據(jù)公式I=2peA2①2=2peA2兀2f2顯然也要增加；而探測深度依據(jù)超聲波衰減規(guī)律，衰減系數(shù)與頻率成正比，所以頻率越大，衰減越多，超聲波探測的深度就越要受到影響。故帶來的弊病是影響了探測的深度。正確答案：D8-4提高超聲檢測的圖像分辨率的重要方法之一是增加超聲波的A.檢測次數(shù) B.掃描聲線數(shù)目 C.探測時(shí)間D.波長答：提高超聲檢測的圖像分辨率的方法有很多，因此這里做題時(shí)應(yīng)選用排除法：A增加檢測次數(shù)只能摸索條件、積累經(jīng)驗(yàn)，不會(huì)改善圖象質(zhì)量；C延長探測時(shí)間則與圖象質(zhì)量無關(guān)；D增加超聲波的波長亦即使頻率下降，更使得圖像的空間分辨力下降。增加超聲波的掃描聲線數(shù)目，可以提高超聲檢測的圖像分辨率。因?yàn)閽呙杪暰€愈多，所成的圖像愈是清晰細(xì)膩，分辨細(xì)節(jié)的程度愈高。正確答案：B8-5多普勒型超聲脈沖診斷儀中，采樣時(shí)刻為tk，脈沖重復(fù)周期為TR,脈沖寬度為T,聲束截面積為s，聲速為C，采樣容積大小為B.tk?c-s C._LT?c-s D?Tr-c-s答：此題的目標(biāo)是為了捋清概念，加深理解，區(qū)分容易混淆的幾個(gè)特征量。因此，依據(jù)定義，Jc?S（S為聲束截面積，T為米樣時(shí)間間隔）被稱為米樣容積。正確答案：A8-6尼奎斯特頻率是（PRF為脈沖重復(fù)頻率）A.2PRF B.PRFC.1PRF D.1PRF2 4答：在超聲多普勒測量中，血流速度的測量要受到脈沖重復(fù)頻率的限制。脈沖重復(fù)頻率用PRF表示，是指單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射脈沖群的次數(shù)，又稱采樣頻率。脈沖重復(fù)頻率的二分之一，即1PRF，稱為尼2奎斯特頻率極限。正確答案：C8-7試比較M型超聲與A型、B型超聲的相同之處？答：A型和M型都是屬于一維圖像的探測，即都是通過掃描實(shí)現(xiàn)距離展開；B型和M型都是通過輝度顯示某一聲線上的回波圖像。8-8提高超聲頻率對超聲探測的利弊各是什么？答：提高超聲頻率可以改善空間分辨力，增加圖像的清晰程度，提高圖像質(zhì)量；但也會(huì)使聲束在介質(zhì)中的衰減增大，限制探測深度。另外，提高超聲頻率超過一定的臨界值時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng)等負(fù)面效應(yīng)，造成生物組織甚至生物分子的損傷。8-9證明：頻譜的方差由最基本的自相關(guān)函數(shù)表示為

rr(0)]2r(0)

a2="-和解：由方差的數(shù)學(xué)定義可知"（CD—8*P（?》3 -b2=8j ^-） =①2—站力又知功率譜P(s)和自相關(guān)函數(shù)R(T)是一對傅立葉變換，所以有：RG）=j8P（^）ej^d?—8R（0）=j8P（&）d8—8R'（0）R（0）=j8P（&）d8—8R'（0）=j8jsP（8）dsR"G）=—j8①2P（（0》冷以3R"（0）=—j8①2P（（D）dm再由數(shù)學(xué)公式j(luò)8qpCd^qj8P(?)dQ—8代入到方差的數(shù)學(xué)定義公式中得j8①2Pj8①2P（D）dm （j8①P（D）dm）2.?.b2=q2一如力= 一 一廠二 （j8P（ro）do）28P（Q）dQ（R血））2[RG）JR"G）一和8-10用10MHz的脈沖超聲探測眼球，脈寬為2us,聲速為1500ms-i,求可分辨的最小探測深度的理論值。解：AK=1戶=1x1500x2x10-6=1.5x10—3m2 28-11超聲多普勒血流檢測中過程中，如果最大可測深度是5cm，探測頻率為10MHz，探頭與血管的夾角為60°，求可探測的最大流速(聲速取1500ms-i）。解：依公式v<c2max 8R fcos0max0代入具體數(shù)值有v< W = 15002 =1.125ms-1max8Rfcos0 8x0.05x107cos60°max0第九章醫(yī)學(xué)影像中的輻射防護(hù)9-1下列幾種電磁輻射，哪種不是電離輻射？中子射線 B.y射線C.MRI中RF電磁波 D.軟X射線答：RF電磁波頻率在100MHz以內(nèi)，其光子能量不足以引起分子電離。正確答案：C9-2對下面的說法判斷正誤作X射線檢查的間隔時(shí)間很長，頭幾次X射線輻射的效應(yīng)消失的差不多了。除特大劑量，電離輻射的生物效應(yīng)不會(huì)馬上顯現(xiàn)出來。生活在地球上的生物是不可能避開電離輻射的。電離輻射是“隱形殺手”，因而更應(yīng)提高警惕。答：電離輻射劑量具有累積性。正確答案：A錯(cuò)，B、C、D均對。9-3電離輻射的遺傳效應(yīng)是因?yàn)檩椛湓谏矬w內(nèi)產(chǎn)生自由基造成了局部高溫 B.電荷局部集聚C.生物體具有了放射性 D.自由基造成了染色體畸變，DNA受損答：自由基的化學(xué)活性極高，對生物分子的破壞作用大。正確答案：D9-4電離輻射的隨機(jī)性生物效應(yīng)的主要特點(diǎn)是什么？答：無閾值。效應(yīng)產(chǎn)生以概率形式出現(xiàn)。9-5一