试卷-医学成像物理及应用.doc

（ 2010 2011 学年第 二 学期）医学成像物理及应用 试卷（考查） A卷(本卷考试时间 120 分钟， 考核方式：开卷)班级_学号_姓名_适用范围 医疗器械监督管理题目一二三四五六七八九十总计评卷人得分1、说出下列英文缩写的英文全称和中文名称。20%英文缩写英文全称中文全称1X-CTX-ray computed tomographyX线电子计算机断层扫描2MRIMagnetic Resonance Imaging磁共振成像3USUltrasonography超声4SPECTSingle-Photon Emission Computed Tomography单光子发射计算机断层成像术5ECTEmission Computed Tomography发射单光子计算机断层扫描仪6PETPositron Emission Tomography正电子发射计算机断层扫描7DSADigital subtraction angiography数字减影血管造影8PACSPicture Archiving and Communication Systems影像归档和通信9CRComputer X-ray photography计算机X线摄影10DRDigital Radiography DR直接数字化X射线摄影2、单项选择：9%用于产生X射线的装置称为 X ，它由 N 、 O 和 P 三个部分组成。控制台用于实现X线管曝光过程中的 S 、 U 和 三个基本参量的控制。在X线成像系统中，对X线成像质量影响最大的因素之一是X线管的 A 。 L X线管较好地解决了提高功率和缩小焦点之间的矛盾。 共 4 页第 1 页A)焦点；B)阳极；C)阴极；D)容量；E)功率；F)热容量；G)灯丝电压H)管电压；I)灯丝电流；J)管电流；K)玻璃壳；L)旋转阳极；M)固定阳极；N)高压变压器；O)高压发生器；P)灯丝变压器；Q)控制台；R)高压交换闸；S)曝光时间；T)X线发生装置；U)功率；V)有效焦点；W)实际焦点；X)X线管。3、 单项选择：6%3-1磁共振成像相对其它影像设备的一个优势是可以很方便的实现任意截面的成像，这种任意截面成像可以通过改变下列哪种梯度的方向得以实现（ C ）：a,读出梯度； b,相位编码梯度； c,频率编码梯度； d,选层梯度；3-2下面对射线和X射线描述错误的是（ B ）：a, X射线是天然放射的，射线是人工产生的；b, 射线是天然放射的，X射线是人工产生的；c, X射线和射线的本质是相同的，二者都是一定频率的电磁波；d,宇宙中两个孤立的X射线和射线，一般来讲是不能区分开的，但X射线的能量一般较低些；3-3医学成像模式可以分为两种：功能成像和结构成像；下述全为功能成像的一组为( B ):a,X-CT,PET ; b,fMRI,SPECT; c,US,PET; d,MRI, X-CT;4、请简要回答数字X线机相对传统X线机的优点。10%CT是从X线机发展而来的，它显著地改善了X线检查的分辨能力，其分辨率和定性诊断准确率大大高于一般X线机，从而开阔了X线检查的适应范围，大幅度地提高了x线诊断的准确率。 CT是用X线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描，当X线射向人体组织时，部分射线被组织吸收，部分射线穿过人体被检测器官接收，产生信号。因为人体各种组织的疏密程度不同，X线的穿透能力不同，所以检测器接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差异的射线信号，转变为数字信息后由计算机进行处共 4 页第 2 页5、简述CT的发展趋势。螺旋CT与常规CT的相比有什么特点10%答：CT一经问世，便进入到发展的快车道。围绕缩短扫描时间、提高图像质量两个焦点，相关产品不断更新换代，技术含量不断提高，从而使CT的临床应用越来越广、价值越来越大。通常，根据其发展的时序和结构特点，大致分成五代，而发展到螺旋扫描方式的CT机后，则不再以代称呼。1、第一代CT第一代CT机为旋转平移扫描方式，属头颅专用机。这种CT机结构的缺点是扫描时间长，一个断面需3分钟5分钟。2、第二代CT第二代CT机仍为旋转平移扫描方式，扫描X射线束由笔形改为50200的小扇形束，探测器增加到330个，平移扫描后的旋转角度由10提高到扇形射线束夹角的度数，扫描的时间缩短到20秒90秒。第二代CT与第一代CT机相比缩小了探测器的孔径、加大了矩阵、提高了采样的精确性，使图像质量有了明显的改善。3、第三代CT第三代CT机改变了扫描方式，为旋转/旋转方式。X射线束是300450较宽的扇形束，探测器数目增加到300800个，扫描时间进一步缩短到2秒9秒或更短。这种方式探测器或探测器阵列排列成彼此无空隙的弧形，数据的采集以X线管为焦点，随着X线管的旋转得到不同方位的投影，这种排列使扇形束的中心和边缘与探测器距离相等，无需作距离测量差异的校正。4、第四代CT第四代CT机的扫描方式只有球管的旋转。X射线束的扇形角比第三代CT扫描机更大，达500900。因此，减少了X线球管的负载，使扫描速度可达1秒5秒。此类CT机具有更多的探测器，可达6001500个，分布在3600的圆周上。扫描时，没有探测器运动，只有球管围绕病人作3600的旋转。第四代扫描方式与第三代的不同之处在于，对于每一个探测器来说所得的投影值，相当于以该探测器为焦点，由X线球管旋转扫描一个扇形面而获得，故此种扫描方式也被称为反扇束扫描。5、第五代CT1983年，美国Douglasboyd博士开发出超高速扫描的第五代CT电子束CT(EBCT)，并应用于临床。用电子束的扫描替代了机械运动扫描，使扫描速度提高到以毫秒为单位。为心脏、大血管及冠状动脉疾病的检查提供了有力的武器。第五代CT又称电子束CT（electronbeamCT，EBCT），它的结构明显不同于前几代CT机。它是由一个电子束X射线管，一组由864个固定探测器阵列和一个采集、整理、数据显示的计算机系统构成。与常规CT扫描相比，螺旋CT扫描主要有以下优点：（1）、常规CT扫描每次扫描只能产生一幅图像，螺旋CT扫描时，可以得到多幅图像，可进一步理解为扫描相同的范围内，螺旋CT使用的X线剂量减少，从而使患者接受的辐射量明显减少。（2）、与普通CT相比，螺旋CT在速度上得到了显著的提高，明显缩短了检查者的时间，减少了运动伪影，病人需要屏住呼吸的时间更短。由于螺旋CT是容积扫描，缩短了采集时间，所以，也就不会产生病灶的遗漏。 共 4 页第 3 页（3）、螺旋CT可任意的进行多平面三维重建，使图像更直观（近似于解剖），从而进一步提高了解剖结构的显示的清晰度和准确度。（4）、进一步提高了图像质量，图像质量的提高得益于容积采集和重建。（5）、超薄层扫描，切面更薄，提高了图像分辨率、提高了细微病变的检出率及图像重建和对病变显示的能力，获得更完美的图像，为临床诊断提供更细致可靠的依据。（6）、增强扫描时，使用造影剂用量大大减少，可以用更短的时间覆盖预定扫描范围，提高了造影剂的利用率，使增强多期扫描更加精确。总之，螺旋CT大大缩短了整个检查时间，并开始打开容积扫描的大门，它具有CT血管造影的功能、各种三维重建和仿真内镜的作用，极大的改进了CT图像的直观性，提高了诊断效果。6、磁共振成像的参数有哪些？磁共振成像的优点和缺点。10%答：磁共振成像的参数主要有三个参数：1、人体不同组织之间、正常组织与该组织中的病变组织之间氢核密度2、弛豫时间T13、弛豫时间T2 （一）、磁共振成像的优点1、在所有医学影像学手段中，MRI的软组织对比分辨率最高，它可以清楚地分辨肌肉、肌腱、筋膜、脂肪等软组织；区分较高信号的心内膜、中等信号的心肌和在高信号脂肪衬托下的心外膜以及低信号的心包。2、MRI具有任意方向直接切层的能力，而不必变动被检查者的体位，结合不同方向的切层，可全面显示被检查器官或组织的结构，无观察死角。近年开发应用的容积扫描，可行各种平面、曲面或不规则切面的实时重建，很方便地进行解剖结构或病变的立体追踪。3、MRI属无创伤、无射线检查，避免了X线或放射性核素显像等影像检查由射线所致的损伤。MRI扫描对人体无害。4、MRI成像参数多，包含信息量大，以应用最广泛的自旋回波（spin echo，SE）为例，此技术可获取三种性质不同的图像：T1加权像、T2加权像和质子密度加权像。目前，MRI已知成像参数达十余种，再加上超过百种的脉冲序列组合，以及许多特殊成像技术的应用，MRI的成像潜力十分巨大，为临床应用提供了广阔的研究领域。5、MRI具有较高的空间分辨率，尽管一般MRI图像的空间分辨率不及X线平片、X线心血管造影，但优于超声心动图和放射性核素显像，接近DSA和CT的水平。MRI的空间分辨率还将进一步提高。（二）、磁共振成像的缺点1、MRI设备和检查费较昂贵，这在一定程度上限制了它的普及和应用。2、早、中期MRI设备扫描时间较长，为其主要缺点。例如，一次心脏扫描需1小时左右，甚至更长时间。近年随着快速成像技术的完善，扫描时间长的问题总算得到解决，回波平面成像（echo plannar imaging，EPI）扫描速度已达20ms一幅图像，不用心电图门控，可行心脏实时动态显示。但目前我国运转的设备，绝共 4 页第 4 页大多数还不具备超快速扫描功能，完成一个病人的心脏扫描，耗时3045min，比CT慢许多。3、国内MRI设备尚未普及，而普通X线、超声心动图、CT、X线心血管造影等已广为应用，就普及率而言，MRI还远不如上述影像学技术重要。4、除超低磁场(0.020.04T)和近年新开发的开放式（open style）、低场强（0.2T）MRI扫描机外，一般MRI机房内不能使用监护和抢救设备，加之MRI对病人体动敏感，易产生伪影，不适于对急诊和危重病人进行检查。5、个别人进入扫描室可产生幽闭恐惧症（claustrophobia），自诉一种难以名状的恐惧感，常导致检查失败。6、钙化灶内不含质子，不产生MRI信号，故MRI对钙化不敏感，小钙化灶由于容积效应不能显示，大的钙化灶表现为无信号区亦缺乏特异性。钙化在发现病变和定性诊断上有帮助，对钙化不敏感亦为MRI的缺点之一。7、简述核磁共振的基本原理，注意阐述清楚核、磁、共振的含义？12%答：核磁共振（NuclearMagneticResonance即NMR）是处于静磁场中的原子核在另一交变电磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。并不是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动核和能级分裂。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。 核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MRI)。科学原理：核磁共振现象来源于原子核的自旋角动量在外加磁场作用下的进动。根据量子力学原理，原子核与电子一样，也具有自旋角动量，其自旋角动量的具体数值由原子核的自旋量子数决定，实验结果显示，不同类型的原子核自旋量子数也不同： 质量数和质子数均为偶数的原子核，自旋量子数为0，即I=0，如12C,16O,32S等，这类原子核没有自旋现象，称为非磁性核。质量数为奇数的原子核，自旋量子数为半整数，如1H,19F,13C等，其自旋量子数不为0，称为磁性核。质量数为偶数，质子数为奇数的原子核，自旋量子数为整数，这样的核也是磁性核。但迄今为止，只有自旋量子数等于1/2的原子核，其核磁共振信号才能够被人们利共 4 页第 5 页用，经常为人们所利用的原子核有：1H、11B、13C、17O、19F、31P，由于原子核携带电荷，当原子核自旋时，会由自旋产生一个磁矩，这一磁矩的方向与原子核的自旋方向相同，大小与原子核的自旋角动量成正比。将原子核置于外加磁场中，若原子核磁矩与外加磁场方向不同，则原子核磁矩会绕外磁场方向旋转，这一现象类似陀螺在旋转过程中转动轴的摆动，称为进动。进动具有能量也具有一定的频率。 原子核进动的频率由外加磁场的强度和原子核本身的性质决定，也就是说，对于某一特定原子，在一定强度的的外加磁场中，其原子核自旋进动的频率是固定不变的。原子核发生进动的能量与磁场、原子核磁矩、以及磁矩与磁场的夹角相关，根据量子力学原理，原子核磁矩与外加磁场之间的夹角并不是连续分布的，而是由原子核的磁量子数决定的，原子核磁矩的方向只能在这些磁量子数之间跳跃，而不能平滑的变化，这样就形成了一系列的能级。当原子核在外加磁场中接受其他来源的能量输入后，就会发生能级跃迁，也就是原子核磁矩与外加磁场的夹角会发生变化。这种能级跃迁是获取核磁共振信号的基础。为了让原子核自旋的进动发生能级跃迁，需要为原子核提供跃迁所需要的能量，这一能量通常是通过外加射频场来提供的。根据物理学原理当外加射频场的频率与原子核自旋进动的频率相同的时候，射频场的能量才能够有效地被原子核吸收，为能级跃迁提供助力。因此某种特定的原子核，在给定的外加磁场中，只吸收某一特定频率射频场提供的能量，这样就形成了一个核磁共振信号.8、核医学成像的基本原理和两个基本条件是什么？主要包括哪些仪器设备？12%答：基本原理：核医学成像设备是指探测并显示放射性核素药物(俗称同位素药物) 体内分布图像的设备。核医学成像是一种以脏器内外或脏器正常组织与病变组织之间的放射性浓度差别为基础的脏器或病变组织的显像方法。基本条件：（1） 先把某种放射性同位素标记在药物上，形成放射性药物并引人人体内，当它被人体的脏器和组织吸收后，就在体内形成了辐射源。 （2） 用射线检测装置可以从体外检测体内放射性核素在衰变过程中放出的射线，从而构成放射性同位素在体内分布密度的图像。由于放射性药物与一般天然元素或其他化合物一样，能够正常