超声治疗学作业习题.doc

第二章 声学基础1. 在水中有一束平面波具有100W声功率，并均匀分布在直径为40cm的圆截面上，f24kHz，求声强度；声压幅度有效值；质点振速幅及有效值；平均能量密度；声压、声强级（均以MKS制）。 2.求声强级为80dB（参考值 W/m ）的声平面波在水和空气中的声能密度。 3.扬声器的输出功率从5W提高到50W。声功率级的变化是多少？4.如果在水中与空气中具有同样大小的平面波质点速度幅值，问水中声强将比空气中声强大多少倍？5.在室温下，已知空气中的声速C1为340 m/s，水中的声速C2为1450 m/s ，求频率为200 Hz和2000 Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少？第一章：质点振动学一、选择题1.在机械波中有A.各质点都有在各自的平衡位置附近振动B.相邻质点间必有相互作用力C.前一质点的振动带动相邻的后一个质点振动，后一质点的振动必定落后于前一个质点D.各质点也随波传播而迁移2.波在传播过程中，正确的说法是A.介质中的质点随波的传播而迁移 B.波源的振动能量随波传递C.振动质点的频率随着波的传播而减小 D.波源的能量靠振动质点的迁移来传播3.一列波由波源向周围扩展，则以下说法中正确的有A.介质中各质点由波源向周围运动B.介质振动的能量由波源向周围传播C.介质中各质点振动的形式由波源向周围传播D.介质中各质点只是在各自的平衡附近振动而没有发生迁移4.关于振动和波的关系，下列说法正确的是A.有机械波必有振动 B.有机械振动必有波C.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动 D.离波源远的质点振动得慢5. 区分横波和纵波是根据A.沿水平方向传播的叫做横波B.质点振动的方向和波传播的远近C质点振动的方向和波传播的方向D质点振动的快慢二、简答题1.机械波的形成条件 2.机械波的分类三、计算题1 已知一种简谐振动为 x(t) = 10 sin( 10t-30)，式中x以m， 以s而相位以度来量度。求：运动的频率和周期；最大位移、速度和加速度； t=0s和t=1s时的位移、速度和加速度。2 有一质点振动系统，已知其初始位移为。，初始速度为零，试求其振动位移、速度和能量。3 假定平面简谐声波沿正x方向传播，证明质点速度比质点位移超前90相位。当波沿x负方向传播时，声压和质点位移间的关系怎样？4 设有一质量M，用长为l的细绳铅直悬挂着，绳子一端固定构成单摆，假定绳的质量和弹性均可忽略。试问：当外力去掉后，质点M在此力作用下在平衡位置附近产生振动，它的振动频率应如何表示？第二章：声学基础一、简答题：1声波传播速度与质点速度的区别 2什么是声阻抗率？二、填空题1. 超声波的频率 Hz。 2. 声学是研究声波的 、 、 、 的科学，是物理学的一个重要分支。3. 按频率范围分类，声波可分别称为 、 、 、 。4. 理想流体媒质应满足的的三大基本物理规律是 、 和 。4. 假设水中的静水压为P0，当超声在水中传播时水中声强为P1，则P= 。5. 假设由一简谐振动产生一个频率为1MHz的平面声波传播到人体，而该简谐振动的质点振动位移随时间的变化是 ，其中A=100mm，声波在人体组织中的传播速度为1500m/s，人体组织的密度为1g/cm 3，则该声波在人体组织内的声波波长为 ，最大质点振动速度为 ，最大质点振动加速度为 ，声阻抗为 ，声压幅值为 。三、选择题1. 一质点作简谐振动，振动方程为x = Acos (w t + f )，当时间 （T为周期）时，质点的速度为： （）（A）Aw sinf （B）A w sinf （C）Aw cosf （D）Aw cosf四、计算题1一球面振源f=1000Hz，Wa=1 W，试计算在水中（视为理想介质）离开振源100cm处；（a）声压幅；（b）振速幅；（c）声强；（d）声压级；（e）声强级，以及1m，10m和100m处的声阻抗率和声抗率以及声压和振速的相位差。2如果在水中与空气中具有同样大小的平面波质点速度幅值，问水中声强将比空气中声强大多少倍？3在20空气中，求频率为1000Hz，声压级为零分贝的平面声波的质点位移幅值，速度幅值，声压幅值以平均能量密度各为多少？如果声压级为120dB，上述量又为多少？为使空气质点毒素达到声速相同的数值，需要多大的声压级4求声强级为80dB（参考值10-12W/m2）的声平面波在水和空气中的声能密度。第五章：超声波的产生、超声场的分析和测量一、简答题：1什么是压电效应？2什么是逆压电效应？3请简述压电超声换能器的工作原理。4简述辐射压力法测声功率及其原理？5如何测量一个聚焦超声换能器的声场分布。二、填空题1. 常用的压电材料有（至少3种） 、 、 。2. 对同一种压电晶片，其基本谐振频率与沿振动方向的振子长度的乘积为 。3. 已知声波在人体组织中的传播速度为1500m/s，一个直径为2cm的平面活塞圆盘型超声换能器的声场特性按其声束轴上的和声束横断面内的声压分布特点，可分为近场区、 区和 区，其近场距离为 。4. 球面聚焦超声换能器的声场，按其衍射特点可分为三个区，假如孔径程差为，轴上场点程差为，波长为，当| /2时为 区， | /2时为 区，当| /2时为 区。5. 压电效应可分为 和 ，前者是由 产生 ，后者是由 产生 。6. 压电陶瓷常用的振动方式有 、 、 、 和 等几种。三、计算题1. 解释Acoustic radiation force（pressure）。当用Acoustic radiation force balance法测量声功率时，已知超声换能器聚焦声束的半开孔角为=26o，聚焦换能器中间开孔，半孔径角为=11o，声速为1500m/s。Acoustic radiation force balance显示值为2.5g，则声功率为多少？ (COS=0.8988，COS=0.9816，g=10N/Kg) 第六章：超声波的传播特性一、简答题：1什么是惠更斯原理？ 2什么是声波的干涉，有何条件？3引起超声波衰减的因素？ 4什么是声辐射压力？二、选择题1. 当超声波通过弹性媒质时，其声能量损失用（ ）来表征，其主要是由（ ）引起的A.反射 B.折射 C.衰减 D.吸收 E.散射 F.扩散2哪些因素与超声波非线性特性相关: （ ）A波形畸变与谐波滋生 B声饱和 C声辐射压力 D声流与微声流三、计算题1有一束声波垂直入射到空气和未知阻抗的无限流体的分界平面上。如果一半声能被反射，求未知的阻抗。2要使平面声波从水入射到钢的声能透射最大，问置于水和钢之间的材料的最佳特性阻抗应为多少？假如所用材料的层厚是0.02m，而透射声波频率是1000Hz，试求材料的声速和密度。（设水的特性阻抗是1.48*106瑞利，钢的特性阻抗是47*106瑞利）3声波由空气以i=30斜入射水中，试问折射角为多少？分界面上反射声压与入射声压之比为多少？平均声能流透射系数为多少?4泥沙和水的特征阻抗分别为3.2*106Pas/m及1.48*106Pas/m，计算平面波由水垂直入射于泥沙上反射声压及入射声压之比及声强透射系数。5试求水中厚为12.5mm的钢板对0.2MHz及2MHz声波的声强透射系数ti (考虑垂直入射)。(6000M/s)第七章：生物组织的超声性质一、填空题1.已知100.15 = 1.41，计算声压衰减23dB时声压衰减为原值的 倍。2.对肝组织，超声衰减系数a（dB/cm）与频率f(MHz)的关系有a=0.69f 1.13，则频率1MHz的超声在肝组织中传播的超声衰减半价层为 。二、选择题1.超声通过以下组织可以引起不同程度的衰减，其中衰减最低的是【 】A. 脂肪组织 B. 肝脾肾C. 肌肉组织 D. 正常肺 E. 软骨、肌腱2.可以测量生物组织超声衰减的方法有【 】A.插入取代式脉冲传输法 B.瞬态热电偶法C.辐射压力法三、简答题1 简述辐射压力法测超声衰减？2 超声衰减与频率间的关系？四、计算题第八章：超声空化一、名称解释1 空化 2 空化核 3 空化阈值 4 瞬态空化与稳态空化二、填空题1. 超声空化（cavitation）的产生必须有 存在。2. 频率，空化过程将变得难以发生。三、简答题1 液体中影响超声空化有哪些物理量（从声场和液体两方面详细说明）？2 目前有哪些检测空化的手段？3 根据自己对空化的理解，设想空化在临床上能有哪些应用？4 你是如何看待超声治疗中出现的空化？第九章：超声生物效应及其物理机制一、填空题1. 产生超声生物学效应有哪些物理机制 、 、 。2. 超声波是机械波，故机械机制是 机制， 和 是超声波与传声媒质相互作用的结果，属于次级机制。3. 不同的超声治疗目的，对超声生物学效应应用的侧重点不同，往往以一种效应为主，同时伴随其他效应。超声雾化治疗主要利用 ，超声手术切割骨组织主要利用 ，HIFU消融治疗肿瘤主要利用 。二、简答题1. 基于群体的生物学效应研究通常有哪几种方法？并叙述其特点。2. 说明影响生物学效应的物理声学参数，各参数是如何影响生物学效应的。3. 试说明空化在超声生物学的作用。第十章：高强度聚焦超声（HIFU）技术及其临床应用一、选择题1医学影像学在HIFU治疗中被用于（ ）A 计划 B 定位 C 监控 D 控制 E 疗效评价2对动脉期血供丰富的原发性肝癌，HIFU治疗结合TACE/TAE有助于提高HIFU治疗的安全性和有效性。TACE和TAE用于HIFU治疗的主要目的是（ ）。A 减少血供 B 碘油沉积增加声吸收C 有利于外科手术 D 有利于超声造影3医学影像学在HIFU治疗中被用于（ ）A 计划 B 定位 C 监控 D 控制 E 疗效评价4. 体外HIFU治疗设备的典型组成包括（ ）A 高频功率发生器 B 聚焦超声换能器 C 影像定位监控设备 D 机械运动装置 E 治疗床 F 水处理5. 超声监控HIFU治疗的临床适应证，总体而言，需具备（ ）条件。A实体肿瘤 B 监控超声能清楚显示肿瘤C能耐受麻醉6. 患者，女，62岁。2年前发现结肠癌并行手术治疗，3月前常规随访检查发现肝转移，病灶位于S1段（尾状叶），直径3cm。患者可选择的最佳治疗手段是：A. 外科手术切除 B. RFA C. HIFU D.TACE二、填空题1选择HIFU治疗病例时，以 为准。2超声监控的HIFU治疗必须进行 和 定位。3 超声监控HIFU治疗过程中，靶区声像图出现回声减低时，多见于 、 、 。4在HIFU治疗的胰腺癌患者的疗效随访中，首选的影像学检查技术应该是 。5HIFU治疗的适应症包括 癌、 癌、 癌等。6HIFU治疗的禁忌症包括 、 等。7HIFU治疗的常见良性肿瘤有 、 。8HIFU治疗胰腺癌时，不采取超 治疗方式。三、简答题1HIFU的英文全称是什么，简述HIFU的原理。2简述BFR（Biological Focal Region）的含义，影响BFR的因素有哪些，如何影响。3制定HIFU治疗计划系统（TPS）应该考虑哪些因素。4HIFU治疗肿瘤的优势有哪些？5对比B超监控与MRI监控HIFU的优缺点四、分析题 患者， 男， 39岁。 因右上腹隐痛一周入院。患者情况为：一周前，无明确诱因患者感右上腹隐痛， 伴乏力， 纳差，进食由每餐 150克降为 50克，体重下降2公斤。既往有乙肝病史7年。入院后查体： 肝病面容, 面部见毛细血管扩张。心肺（）。腹部平坦，未见腹壁血管显露，腹软，肝肋下2cm，质中，轻触痛。移动性浊音（）。实验室检查：肝功能：总蛋白 68.6g/L， 白蛋白39.9g/L， 谷丙转氨酶67U/L， 谷草转氨酶60U/L，碱性磷酸酶68U/L， 57 U/L，总胆红素 7.1umol/L，直接胆红素5.7 umol/L，AFP 1150ng/ml。 经诊断在肝脏上有一个位置偏右、直径5cm的原发性肝癌，同时增强MRI显示动脉期有强化。拟行HIFU 治疗。根据