医学影像物理.习题(精简版)(8)

2019-02-15 15:43

脉冲宽度的大小一般与超声频率有关,频率愈高脉冲宽度愈小;而频率愈高则衰减快。 所以提高超声检测的空间分辨率的有效途径是增加超声波的频率,但带来的弊病是探测深度的下降。

正确答案:D

7-2 某超声发射面积为3cm2,超声波的强度为200W·m-2,脉宽为5?s,脉冲的间歇时间为15 000?s,求峰值发射功率。

解: 平均功率为 W?200?3?10?4?6?10?2W

峰值功率根据 S占空因子?W峰?W平均

W峰?W平均S占空因子?W平均?Tr6?10?2??1.5?10?2 ?65?10?180W答:峰值发射功率为180W。

7-3 在水中传播的某超声频率为10MHz,声传播速率是1 500m·s-1,在某点上的声强是1.0×105W·m-2,水的密度等于103kg·m-3,求(1)该点的声压幅值是多少? (2)忽略介质中声能的衰减,在一个波长范围内,各点声压的最大差值是多少?

2Pm解:由 I?

2?c 得 pm?2?cI?2?103?1.5?103?105?5.48?105Pa

?Pm?2Pm?1.1?106Pa

答:该点的声压幅值是5.48?105Pa,一个波长范围内,各点声压的最大差值是1.1?106Pa。

7-4 已知超声探测器的增益为100dB,探头是发射和接收两用型,在某组织中的最大探测深度是0.5米,求该组织的吸收系数。

解:根据公式 H?10lgI1 I2得 H?10lgI1I?10lg?1?2x?10lge?2x?10?2?xlge I2I1e??H100??0.23dB?cm?1

20xlge20?0.5?0.43答:该组织的吸收系数为0.23dB?cm?1或23dB?m?1。

7-5 圆片型超声发生器产生的超声场在近场及远场声压分布各有何特点? 答:近场沿发射方向有声压极大值和极小值交替分布,且非等周期。基本为平行束。远场声压单值、非线性衰减,当x>5L时呈线性衰减,声束明显发散。

7-6 一晶片直径为10mm的探头,在水中辐射纵波,超声频率为1.25MHz,波长为1.2mm,求声压极小值的位置(已知声波在水中传播速率为c=1 500m·s-1)。

解:因为

D10??4.17;故n=1、2、3、4,分别代入教材中式 (7-15)得 2?2.4102?(2?1.2)2X1??9.82mm

8?1.2102?(2?2?1.2)2X2??4.01mm

8?2?1.2102?(2?3?1.2)2X3??1.67mm

8?3?1.2102?(2?4?1.2)2X4??0.2mm

8?4?1.27-7 直径为10mm的圆形晶片,发射的超声频率为10MHz,求在水中的近场长度和半扩散角各为多少?(设声波在水中的速率为1 500m·s-1)。

解:根据频率、速率和波长的关系可得出此波长为:

??c1500??0.15mm 6f10?10D2102??166.8mm?0.17m 再由近场长度表达式得:L?4?4?0.15依教材中式(7-24a)可求得半扩散角为:

??sin?11.22

?D

1.22?0.15?sin?1?sin?10.0183?1.05?107-8 用连续型多普勒诊断仪研究心脏壁的运动速率。超声频率为5MHz,垂直入射心脏,已知声速为1 500m·s-1,测得的多普勒频移为500Hz,求此瞬间心脏壁的运动速率大小。

解:设某瞬间心脏壁间探头运动

c?vf0 ccc?vf,?f0 探头接到 f?c?vc?v2vfd?f?f0?f0

cfd?cv?2f0f,?

?1?0.075m?s?7.5cm?s7-9 多普勒频移公式的矢量表示意义是什么?

?1

答:多普勒频移不仅与f0、v、c大小有关,且与声束与血流的夹角有关。 7-10 怎样减小探头与皮肤表面的入射超声衰减?

答:加耦合剂,设计使其声阻抗Z介于皮肤和探头的声阻中间值。

第八章 超声波成像

8-1 在B超成像中,对组织与器官的轮廓显示主要取决于( )回波;反映组织特征的图像由( )回波决定。

A.反射 B.衍射 C.散射 D.透射

分析:在B超成像中,组织与器官的轮廓的显示主要是取决于反射和散射回波。因为B超是在入射一方接收信息,故透射波所携带的信息是不能接收得到的;而超声回波对特殊的组织结构也可能产生衍射现象,但这在超声成像中不是主要决定因素,用排除法,剩下A和C,在教材中也已明确介绍。

正确答案:A、C

8-2 提高超声成像的空间分辨力的有效途径是增加超声波的( ),但带

来的弊病是影响了探测的( )。

A.波长;频率 B.频率;强度 C.波长;强度 D.频率;深度 分析:第一个填空选项有两个被选目标:一个是波长;另一个是频率。由教材书介绍,空间分辨力可分为横向分辨力和纵向分辨力。对横向分辨力,若两个相邻点之间最小距离用?y表示,依据公式

?y?1.2?fa

??是超声波长;f是声透镜的焦距。显然?y随距离λ的增加而增大,而?y增大意味着横向分辨力下降。所以,提高超声成像横向分辨力的有效途径是增加超声波的频率。

对于纵向分辨力,假设脉冲宽度为?,两界面可探测最小距离是d,声速用c表示,若使两界面回波刚好不重合,必须满足 d?1c? 2这里,脉冲宽度??的大小与超声频率大小有关,??值越大,频率越小;而??值越小,频率越大。??值与d成正比,而d增大意味着纵向分辨力下降。所以,提高超声成像纵向分辨力的有效途径也是增加超声波的频率。因此,就问题第一个填空选项而言,可选B和D。

对第二个填空选项而言,在B和D中也有两个被选目标:一个是强度;另一个是深度。分析题意,由于提高超声成像空间分辨力的有效途径是增加超声波的频率,所以当频率增加时,超声波的强度依据公式

I?1?cA2?2?2?cA2π2f2 2显然也要增加;而探测深度依据超声波衰减规律,衰减系数与频率成正比,所以频率越大,衰减越多,超声波探测的深度就越要受到影响。故带来的弊病是影响了探测的深度。

正确答案:D

8-3 纵(轴)向分辨力直接与什么因素有关( )

A.穿透深度 B.脉冲的长度 C.超声入射的角度 D.声束的宽度 正确答案:B

8-4 由超声多次反射而引起的伪像叫( )

A.折射声影 B.混响 C.声影 D.旁瓣伪像 正确答案:B

8-5 B超声像图中,能形成强回声,其后方留有声影的是( ) A.皮肤 B.脂肪 C.结石 D.实质脏器 正确答案:C

8-6 超声束如果不能垂直入射被检部位,所带来的弊病是可能产生 A.折射伪像 B.半波损失 C.回波增大 D.频率降低 分析:超声束不能垂直入射被检部位的声介质界面时,如果是从低声速介质进入高声速介质,在入射角超过临界角时,产生全反射,以致其后方出现声影。此现象称作折射声影伪像,简称折射伪像。而B、C、D都与问题的条件无关。

正确答案:A

8-7 提高超声检测的图像分辨率的重要方法之一是增加超声波的 A.检测次数 B.扫描声线数目 C.探测时间 D.波长 分析:提高超声检测的图像分辨率的方法有很多,因此这里做题时应选用排除法:A增加检测次数只能摸索条件、积累经验,不会改善图像质量;C延长探测时间则与图像质量无关;D增加超声波的波长亦即使频率下降,更使得图像的空间分辨力下降。增加超声波的扫描声线数目,可以提高超声检测的图像分辨率。因为扫描声线愈多,所成的图像愈是清晰细腻,分辨细节的程度愈高。

正确答案:B

8-8 多普勒型超声脉冲诊断仪中,采样时刻为??K,脉冲重复周期为TR,脉冲宽度为?,声束截面积为S,声速为c,采样容积大小为

1A.??c?S B.?K?c?S C.??c?S D.TR?c?S

2分析:此题的目标是为了捋清概念,加深理解,区分容易混淆的几个特征量。因此,依据定义,??c?S(S为声束截面积,??为采样时间间隔)被称为采样容积。

正确答案:A

8-9 尼奎斯特频率是(PRF为脉冲重复频率) A.2PRF B.PRF C.

11PRF D.PRF 24分析:在超声多普勒测量中,血流速度的测量要受到脉冲重复频率的限制。


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