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醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)試題及答案
第三章X射線計算機(jī)斷層成像(XYT)
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,這個投影p又是由In決定的書中
表述的Z4M,=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)。
〃=7
答案:(a)17;(b)Z〃,
i=l
3-5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?/p>
得投影值反投回到各個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方向上的反投影值已填寫在各個體
素中,如圖所示,試求四個體素的成像參數(shù)u的數(shù)值。
解:分三步
第一步求和:每個體素在全部各個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)=成像參數(shù)總和二任一投影方向(對本題而言
或為0。,45。,或為90°,或埃135°)上投影值總和,
如下
基數(shù)=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)。
3-8何謂CT值?它與衰減系數(shù)u的數(shù)值有什么關(guān)系?
答:按相對于水的衰減計算出來的衰減系數(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。實際中,均以水的衰減系數(shù)
人作為基準(zhǔn),若某種物質(zhì)的平均衰減系數(shù)為則其對應(yīng)的CT值由
下式給出
CT=
CT值的標(biāo)尺按空氣的CT值=TOOOHU和水的CT值=OHU作為兩個
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)定人為能量是73keV的X射線
在水中的衰減系數(shù),-9m,式中k稱為分度因子,按CT值標(biāo)尺,
取k=1000,故實用的定義式應(yīng)表為
CT=竺&X1000HU
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R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=CTmax-CTmin;
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=Kax+Kin
2
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,一般取窗寬為120HU,窗位為35HU,試估計
腦組織的CT值范圍。
解:由于窗寬=以g-CT”in=120HU
窗位=bnax+Kin=35HU
2
可解得CTmax=95HU,CTmin=-25HU,可見腦組織的CT值范圍約為
-25HU?95HUo
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
對X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
△=X100%
a+h
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)?/p>
X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。
可觀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)u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。
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一,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,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,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,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。空間分辨
力可用分辨距離(即能分辨的兩個點(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,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)在沿斷層軸向上的空間
分辨力(也稱為縱向空間分辨力或長軸分辨力)不同。在沿斷層軸向上
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?。﹫D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
微小結(jié)構(gòu)對比度過低時,既使?jié)M足空間分辨力,也會因兩個鄰近微小
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。
3-16圖像噪聲有哪些?如何定量估計圖像噪聲?
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
(C1一西2
n-1
CT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數(shù)字矩陣中,CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差可求得為
b=L72HU,以此來估計CT值在平均值上下的起伏程度,并以此來估
計圖像的噪聲量。
3-17已知有16陣列的各像素CT值如圖,試估計圖像噪聲水平。
習(xí)題3-17圖
解:提示用像素CT值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。來表示或估計
。二標(biāo)守
求得平均值而=0.31HU;b==[.O0HU
3-18X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,是否具有同一個平均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??梢?,均勻性在進(jìn)行圖像的定量評價時具有特殊意義。
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
表時針3、6、9、12時,并距模體邊緣1cm處的四個位置上取面積同
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,作可滑動的接觸式連接,不再使用電纜線供電。
第二個不同點(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)動改為向一個方向圍繞
受檢體連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描,受檢體(檢查床)同時向一個方向連續(xù)勻速移
動通過掃描野,因此,X射線管相對于受檢體的運(yùn)動在受檢體的外周
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間(X射
線管復(fù)位花費(fèi)的時間),可進(jìn)行連續(xù)的動態(tài)掃描,故解決了傳統(tǒng)掃描
時的層隔問題。其優(yōu)點(diǎn)主要有二,一是提高了掃描速度,單次屏氣就
可以完成整個檢查部位的掃描,且減少了運(yùn)動偽像;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,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,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測采樣值,通過某種計算即所謂的內(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線束才能同時覆蓋多排檢測器(實
際使用時不一定要全覆蓋)。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,橫向為0.5mm);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,其單圈掃描的時間可短到半秒),這
些優(yōu)點(diǎn)為動態(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8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8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。因為B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、C
8-2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,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,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:A
8-3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()o
A.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,第一個填空選項有兩個被選目標(biāo):一個是波長;
另一個是頻率。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,若兩個相鄰點(diǎn)之間最小距離用AY表示,依
據(jù)公式
△y=1.2空
a
%是超聲波長;/是聲透鏡的焦距。顯然/y隨距離a的增加而增大,
而dy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)脈沖寬度為工,兩界面可探測最小距離是
d,聲速用C表示,若使兩界面回波剛好不重合,必須滿足
d^-cr
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,頻率越小;
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,就問題第一個填空選項而言,可選B和D。
對第二個填空選項而言,在B和D中也有兩個被選目標(biāo):一個
是強(qiáng)度;另一個是深度。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,超聲波的強(qiáng)度依
據(jù)公式
I-^pcA1M2-2pcA27T~f2
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:D
8-4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
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,不會改善
圖象質(zhì)量;C延長探測時間則與圖象質(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。因為掃描聲線愈多,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:B
8-5多普勒型超聲脈沖診斷儀中,采樣時刻為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
A.T-C-SB.Tk-C-SC.gz?C?SD.TRCs
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
的幾個特征量。因此,依據(jù)定義,TCS(5為聲束截面積,T為
采樣時間間隔)被稱為采樣容積。
正確答案:A
8-6尼奎斯特頻率是(以戶為脈沖重復(fù)頻率)
A.2PRFB.PRFC.-PRFD.-PRF
24
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PRb表示,是指單位時間內(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,即稱為尼
2
奎斯特頻率極限。
正確答案:C
8-7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
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,也會產(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
—
解:由方差的數(shù)學(xué)定義可知
f[co-coYP(co\da)——
1
(T2---------------------3一(勿)2
fP(co\dco
J—8
又知功率譜P(3)和自相關(guān)函數(shù)R(T)是一對傅立葉變換,所以
有:
/?(r)=£P(guān)(<o)eJtOTda)A(0)=1P⑹?
(
R'(工)=JjcoP(co)ejOTdcoR(0)=jja)P(a)}da>
Q)=_「(o2P(co)ej(0Tda)火"(0)=_?223四
RJ-00
再由數(shù)學(xué)公式
——[co2P(a)}dco
八2J-oo
CO=-----------------
JP{(D)dCD
[coP(co\ia)
運(yùn)二J-------------
fP(co)dco
J-8
代入到方差的數(shù)學(xué)定義公式中得
?-不⑺2_£>2P(破to(匚―切2」夫,(叫2R“⑹
Y)一「P(M一(JP(碗@2I而J-W
J—aOJ—00
8-10用10MHz的脈沖超聲探測眼球,脈寬為2us,聲速為1500ms-1,
求可分辨的最小探測深度的理論值。
-63
解:AX=lCr=-xl500x2xl0=1.5xl0-m
22
8-11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')o
解:依公式
2
V<----------------
maX8RmaJ°COS。
代入具體數(shù)值有
c215OO2…u,
Pniax<------------------=-----------------z----------=1.125ms
8Rmax/oCOS。8X0.05X107COS60°
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?
A.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:C
9-2對下面的說法判斷正誤
A.作X射線檢查的間隔時間很長,頭幾次X射線輻射的效應(yīng)消
失的差不多了。
B.除特大劑量,電離輻射的生物效應(yīng)不會馬上顯現(xiàn)出來。
C.生活在地球上的生物是不可能避開電離輻射的。
D.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,B、C、D均對。
9-3電離輻射的遺傳效應(yīng)是因為輻射在生物體內(nèi)產(chǎn)生自由基造成了
A.局部高溫
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