医学影像物理学考试题库及答案(2)

医学影像物理学试题及答案 第六章 放射性核素显像
6-1 放射性核素显像的方法是根据
A ．超声传播的特性及其有效信息，
B ．根据人体器官的组织密度的差异成像，
C ．射线穿透不同人体器官组织的差异成像，
D ．放射性药物在不同的器官及病变组织中特异性分布而成像。

解：根据放射性核素显像的定义，答案D 是正确的。

正确答案：D
6-2 放射性核素显像时射线的来源是
A ．体外X 射线穿透病人机体，
B ．引入被检者体内放射性核素发出，
C ．频率为2.5MHz ～7.5MHz 超声，
D ．置于被检者体外放射性核素发出。

解：A 是X 照相和X-CT 的射线来源，C 是超声成像所用的超声，对于B 、D 来说，显然B 正确。

正确答案：B
6-3 一定量的99m Tc 经过3T 1/2后放射性活度为原来的
A ．1/3，
B ．1/4，
C ．1/8，
D ．1/16。

解
根据2
/1/021T t A A ⎪
⎭
⎫
⎝⎛=，当t ＝3T 1/2时，8
0A A =。

正确答案：C
6-4 在递次衰变99Mo→99m Tc 中，子核放射性活度达到峰值的时间为
A ．6.02h ，
B ．66.02h ，
C ．23h ，
D ．48h 。

解 参考例题，T 1 1/2=66.02h, T 2 1/2=6.02h, λ1=ln2/T 1 1/2, λ2= ln2/T 2
1/2
，
根据公式2
1
21m ln 1
λλλλ-=t 计算得出，t m =22.886h=22h53min
正确答案：C 6-5 利用
131
I 的溶液作甲状腺扫描，在溶液出厂时只需注射1.0ml
就够了，若出厂后存放了4天，则作同样扫描需注射溶液为（131I 半衰期为8天）
A ．0.7ml ，
B ．1.4ml ，
C ．1.8ml ，
D ．2.8ml 。

解：作同样扫描必须保证同样的活度，设单位体积内131I 核素数目为n ，根据放射性衰变规律，
2
/1/021)(T t n t n ⎪
⎭
⎫
⎝⎛=，T 1/2=8d
刚出厂时，V 0=1ml 溶液放射性活度为A 0=λN 0=λn 0V 0， 存放t =4d 后，V 1体积的溶液放射性活度为A 1=λN 1=λn 1V 1， 根据A 1=A 0，得出ml 4.1220/01
012/1≈===V V n n V V T t 正确答案：B
6-6 放射系母体为A ，子体为B ，其核素数目分别为 N A (t )、N B (t )，放射性活度为A A (t )、A B (t )，达到暂时平衡后
A ．N A (t )＝N
B (t )，
B ．A A (t )＝A B (t )，
C ．N A (t )、N B (t )不随时间变化，
D ．N A (t )、N B (t )的比例不随时间变化。

解：A 、B 、C 不正确，
根据式(6-12)及(6-18)，在递次衰变中， ]e 1[)()()(1
21
1212t
t N t N λλ
λλλ----=。

暂时平衡，1
2112)
()(λλλ-=
t N t N ， 1
2212)
()(λλλ-=
t A t A
正确答案：D
6-7 99m Tc 是SPECT 最常用的放射性核素，其衰变时产生的γ射线能谱中能量最大的峰（称为光电峰或全能峰）为
A ．140keV ，
B ．190keV ，
C ．411keV ，
D ．511keV 。

解：140keV 是99m Tc 的γ射线光电峰， 190keV 是81m Kr 的γ峰，411keV 是198Au 和152Eu 的γ峰，511keV 是电子对湮灭时产生的一对γ光子中每个光子的能量。

正确答案：A
6-8 11C 、13N 、15O 、18F 等是PET 常用的放射性核素，这些核素会发生β＋衰变放出正电子β＋，β＋与电子β－发生湮灭时，产生一对飞行方向相反的光子，每个光子的能量为
A ．140keV ，
B ．511keV ，
C ．635keV ，
D ．1.022MeV 。

解：参考上题解。

正确答案：B
6-9 RNI 的技术特点是什么?
答：其他医学影像，如X 线摄影、CT 、MRI 及超声，一般提供组织的形态结构信息，而RNI 是一种具有较高特异性的功能性显像，除显示形态结构外，它主要是提供有关脏器和病变的功能信息。

由于病变组织功能变化早于组织结构方面变化，所以SPECT 有利于发现早期的病变，在这方面SPECT 明显优于XCT 和B 超，甚至MR 。

6-10 放射性核素或其标记化合物应用于示踪的根据是什么？
答：放射性核素或其标记化合物应用于示踪是基于两个基本根据：①同一元素的同位素有相同的化学性质，进入生物体后所发生的化学变化和生物学过程均完全相同，而生物体不能区别同一元素的各个同位素，这就有可能用放射性核素来代替其同位素中的稳定性核素；②放射性核素在核衰变时发射射线，利用高灵敏度的放射性测量仪器可对它所标记的物质进行精确定性、定量及定位测量。

这两点的有机结合，是建立放射性核素示踪技术的理论基础。

借助这种技术，就能有效地动态研究各种物质在生物体内的运动规律，揭示其内在关系。

6-11 放射性核素示踪技术的优越性主要表现在哪些方面？
答：放射性核素示踪技术的优越性主要表现在：①灵敏度高，②测量方法简便，③准确性高，结果可靠，④在医学科学中应用广泛。

6-12 表示放射性核素衰变快慢的三个物理常数间的关系是什么?
答：有效衰变常数λe 和物理衰变常数λp 、生物衰变常数λb 之间的关系
λe =λp +λb
有效半衰期T e1/2和物理半衰期T p 1/2、生物半衰期T b1/2之间的
关系
2
/1b 2
/1p 2
/1e 111T T T +
=
6-13 为什么临床上愿意用短寿命的核素?
答：(1) 当两种核素N 相同λ不同，有τ
λ1=∝A 。

即如果引入体内
两种数量相等的不同的核素，短寿命的核素的活度大。

(2) 当A 一定时，有τλ
=∝1N 。

即在满足体外测量的一定活度下，引入体内的放射
性核素寿命越短，所需数量越少，这就是为什么临床上都要用短寿命核素的原因。

6-14 什么是γ射线能谱？临床医学中测量γ射线能谱有什么意义？
答：γ射线能谱是指γ射线在γ闪烁能谱仪中产生的脉冲高度谱。

γ闪烁能谱仪的探头内是用NaI(Tl)晶体接收γ射线，γ射线源所发射的γ光子与晶体作用，产生闪烁光，通过光电倍增管计数，就得到脉冲高度随闪烁光光子能量的分布曲线(或称脉冲高度谱)，这就是γ射线能谱。

临床医学中测量γ射线能谱主要意义在于：①测定某种放射性同位素的特定能量γ射线的计数率，有助于提高诊断结果的准确性。

例如利用
99m
Tc 作为扫描剂进行扫描时，可使同位素闪烁扫描机中的脉
冲分析器选用适当的阈值及道宽，专门记录99m Tc 的140keV 的γ射线光电峰的计数率，这样可避免康普顿散射γ射线及其他能量γ射线的干扰。

②定量检定放射性同位素或放射性药物纯度。

检定时，只须将样品与标准源(或标准样品)在相同条件下分别测出γ射线能谱，然后进行比较(也可以不用标准源，即将测得的样品γ能谱与有关手册中刊载的标准γ能谱作比较)。

如果样品γ能谱中出现不应有的光电峰等情况，即说明样品中混有杂质γ放射性同位素，并可定量计算。

6-15 γ 照相机探头给出的位置信号和Z 信号在γ照相机中的作用是
什么?
答：(1)每一个光电倍增管给出的电流都要经前置放大后分别通过四个电阻形成X＋，X－，Y＋，Y－的位置信号，其作用是确定γ射线打到闪烁晶体上产生的闪烁光点的位置。

(2)X＋，X－，Y＋，Y－四个位置信号还要在一个加法器中总合起来，再通过脉冲幅度分析器，选取需要的脉冲信号送到示波器的Z输入端，控制像点的亮度，此信号又称为Z信号。

6-16 如何提高γ照相机中的测量灵敏度?
灵敏度不仅仅决定了图像的对比度、均匀性、也直接关系到引入体内的显像制剂的多少。

灵敏度的提高的关键是调节幅度分析器的窗位，此窗位应与γ能谱中全能峰有准确的对应。

由此可见，临床医学中测量γ射线能谱的重要意义。

第七章超声物理
7-1 提高超声检测的空间分辨率的有效途径是增加超声波的( )，但带来的弊病是探测( )的下降。

A．波长；频率B．频率；强度C．波长；强度D．频率；
深度
答：由于空间分辨率与脉冲宽度有关，脉冲宽度愈小，纵向分辨率愈高。

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3cm 2，超声波的强度为200wm -2，脉宽为5μs ，脉冲的间歇时间为15000μs ，求峰值发射功率。

解： 平均功率为 W W 24106103200--⨯=⨯⨯=
峰值功率根据 平均峰占空因子W W S =⨯
W
T W S W W r
180105.11051062
62=⨯⨯⨯⨯===
---τ
平均
占空因子
平均峰
答：峰值发射功率为180W 。

7-3 超声波在水中的传播速率为1500ms -1，求频率为0.5MHz 和10MHz 的超声在水中的波长分别是多少?
解：由公式f
c =
λ m 361103105.01500-⨯=⨯=
λ m 4
7
2105.110
1500-⨯==λ 答：频率为0.5MHz 和10MHz 的超声在水中的波长分别是
m 3103-⨯、m 4105.1-⨯。

7-4 在水中传播的某超声频率为10MHz ，声传播速率是1500ms -1，在某点上的声强是1.0×105Wm -2，水的密度等于103kgm -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?
解：由 c
P I m ρ22
=
得 a m P cI P 521
5331048.5)10105.1102(2⨯=⨯⨯⨯⨯==ρ
a m m P P P 6101.12⨯==∆
答：该点的声压幅值是a P 51048.5⨯，一个波长范围内，各点声压的最大差值是a P 6101.1⨯。

7-5 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 2
1
lg
10I I H = 得
e x e e
I I
I I H x x lg 210lg 10lg 10lg
10221121ααα⨯====- 123.043
.05.020100lg 20-⋅=⨯⨯==
cm dB e x H α 答：该组织的吸收系数为123.0-⋅cm dB 或123-⋅m dB 。

7-6 圆片型（活塞式）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。

7-7 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1500ms -1）。

解：
m
c f
a a L 167.0105.110)105(3
7
2322
=⨯⨯⨯=
⋅=
=-λ
2
71163.810
10150022.1sin )22.1(sin =⨯⨯=⨯
=---fd
c θ
7-8 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1500ms -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
o f c c f ,v
+=
探头接到 o f c c f c c f ,v
v
v -+=-=
o o f c
2f f f d v
=-=
7-9 多普勒频移公式的矢量表示意义是什么?
答：Doppler 频移大小，不仅与f 0 、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 2介于皮肤和探头的声阻中间值。

7-11 用10MHz 的脉冲超声探测眼球，脉宽为2μs ，声速为1500ms -1，求最小探测深度的理论值。

解：
s cm s m 2f c f d /5.7/075.0o
==⋅=v
mm
m c Y 5.1105.110215002
1
2
136=⨯=⨯⨯⨯=
=∆--τ 7-13 水在内径d 为10cm 的管中流动，平均流速为50cms -1，水的粘滞系数η为0.01泊，试问水在管中呈何种流动状态? 若设管中的流体是油，流速不变，但油的密度为0.8gcm -3。

粘滞系数η为0.25泊，试问油在管中又里何种流动状态。

解：水的雷诺数 200010501
.010
501Re 4>⨯=⨯⨯==
ηρd v 油的雷诺数 2000160025
.010
508.0Re <=⨯⨯==
ηρd v 答：水在管中呈湍流状态。

油在管中呈层流状态。

医学影像物理学试题及答案
第一章 X 射线物理
1-1 产生X 射线需要哪些条件？
答：这个题目实际上把高速电子轰击靶产生X 射线这一事实在条件上予以明确。

首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于4-Pa 的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。

1-2 影响X 射线管有效焦点大小的因素有哪些？
答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。

1-3 在X 射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5⨯810ms -1，求连续X 射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。

答：此题的思路是由动能公式221v m 求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而求出最短波长。

但当速度可与光速c=3⨯810ms -1相比较时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量
kg 3023122010052.1)2/1(11011.9/1--⨯=-⨯=-=
c m m e v
keV 8.731018.1)105.1(10052.12
1211428302max =⨯=⨯⨯⨯⨯==--J m h e v ν nm 0169.0max min ==
νλh hc
此题的结果告诉我们，管电压为73.8KV 。

反过来，如果知道管电压，求电子到达阳极靶表面的电子速度时，同样需要考虑相对论效应。

1-4 下面有关连续X 射线的解释，哪些是正确的？
A ．连续X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；
B ．连续X 射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果；
C ．连续X 射线的最大能量决定于管电压；
D ．连续X 射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；
E ．连续X 射线的质与管电流无关。

正确答案：B 、C 、E
1-5 下面有关标识X射线的解释，哪些是正确的？
A．标识X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；
B．标识X射线的质与高速电子的能量有关；
C．标识X射线的波长由跃迁电子的能级差决定；
D．滤过使标识X射线变硬；
E．靶物质原子序数越高，标识X射线的能量就越大。

正确答案：A、C、E
1-6 影响X射线能谱的因素有哪些？
答：电子轰击阳极靶产生的X射线能谱的形状（归一化后）主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。

当然，通过附加滤过也可改变X 射线能谱的形状。

1-7 影响X射线强度的因素有哪些？
答：X射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过垂直于X 射线传播方向上的单位面积上的光子数量与能量乘积的总和。

可见，X射线强度是由光子数目和光子能量两个因素决定的。

影响X射线强度（量与质）的因素很多，主要有：增加毫安秒，X射线的质不变、量增加，X射线强度增加；增加管电压，X射线的质和量均增加，X 射线强度增加；提高靶物质原子序数，X射线的质和量均增加，X射线强度增加；增加滤过，X射线的质增加、但X射线的量减少，X 射线强度减少；增加离X射线源的距离，X射线的质不变，X射线的量减少，X射线强度减少；管电压的脉动，X射线的质和量均减少，X射线强度减少。

1-8 原子放出X 射线前是静止的，为了保持活动不变，当它发射X 射线时，原子经历反冲。

设原子的质量是M ，X 射线的能量为h ν，试计算原子的反冲动能。

答：此题的关键在于利用X 射线的动量和能量的关系：c
h p ν=。

根据动量守恒，可知：c h p M ν==v 这样，原子的反冲动能22
22)(21Mc
h M ν=v 1-9 X 射线摄影中，光电效应和康普顿效应对影像质量和患者防护各有何利弊？
答：诊断放射学中的光电效应，可从利弊两个方面进行评价。

有利的方面，能产生质量好的影像，其原因是：①不产生散射线，大大减少了照片的灰雾；②可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差别，产生高对比度的X 射线照片，对提高诊断的准确性有好处。

钼靶乳腺X 射线摄影，就是利用低能X 射线在软组织中因光电吸收的明显差别产生高对比度照片的。

有害的方面是，入射X 射线通过光电效应可全部被人体吸收，增加了受检者的剂量。

从全面质量管理观点讲，应尽量减少每次X 射线检查的剂量。

康普顿效应中产生的散射线是辐射防护中必须引起注意的问题。

在X 射线诊断中，从受检者身上产生的散射线其能量与原射线相差很少，并且散射线比较对称地分布在整个空间，这个事实必须引起医生和技术人员的重视，并采取相应的防护措施。

另外，散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的对比度，但与光电效应相比受检者的剂量较低。

1-10 0.5cm 的铝将单能X 射线强度衰减到46.7%, 试求该光子束的HVL 。

答：此题是衰减规律的简单应用。

根据衰减规律x e I I μ-=0，可知：μ5.000%7.46-=e I I ，从而求得线性衰
减系数=μ 1.523cm -1
再根据半价层HVL 与线性衰减系数μ的关系：693.0=⋅μHVL ，得：
HVL =0.455cmAl
1-11 质量衰减系数、质能转移系数和质能吸收系数三者间的区别和联系怎样？
答：X 射线光子与吸收物质发生相互作用时，一般情况下，光子的一部分能量以散射辐射的方式从吸收体中辐射掉，另一部分转化为高速电子或正电子的动能。

质量衰减系数ρ
μ表示入射X 射线与物质相互作用的总概率，它包括所有可能发生的相互作用的概率之和。

质能转移系数ρμtr 表示相互作用过程中光子能量转移给带电粒子的那部分份额的总和。

不过，由于光核反应及其它一些过程的发生概率很小，因而带电粒子的能量主要来自光电效应、康普顿效应和电子对效应三个主要过程。

传递给带电粒子的能量，其中又有一部分转移成韧致辐射。

质能吸收系数ρμen 表示扣除韧致辐射后，光子交给带电粒子的能量用于造成电离、激发，从而真正被物质吸收的那部分能量所占的份额。

在数量上它们之间的关系为：
νρμρμh E tr tr ⋅=， νρμρμh E en en ⋅=， ρ
μρμtr en g )1(-= 1-12 已知入射光子的能量为νh , 散射角为ϕ,试求散射光子的能量。

并分析低能入射和高能入射光子在90˚方向上光子散射的情况。

电子的静止能量为2e c m 。

答：由能量守恒和动量守恒，可得，散射光子能量ν'h 为： )
cos 1(1ϕανν-+='h h α为入射光子能量h ν和电子的静止能量20c m 的比值，2e c m =0.511MeV 。

当090=ϕ时，ανν+='1h h 。

由于αα>+)1(，故α
ννh h <'=0.511MeV ，这说明，不管入射X 射线光子的能量有多高，090散射光子的能量最大不超过0.511MeV 。

1-13 X 射线在物质中的衰减规律x e I I μ-=0的适用条件是什么？
答：x e I I μ-=0的适用条件是：单能、窄束、均匀物质。

1-14 若空气中各组分的质量百分比为氮75%，氧23.2%，氩1.3%，试计算在能量为20keV 光子作用下，空气的质量衰减系数。

已知氮、氧、氩的质量衰减系数分别为0.36、0.587、和8.31(12kg m -⋅)。

答：根据混合物或化合物的质量衰减系数公式：
∑=i
i i P )(ρμρμ来计算。

空气的质量衰减系数为：
Ar Ar O O N N P P P )()()(ρ
μρμρμρμ++= =0.36×0.75+0.587×0.232+8.31×0.013 =0.514(m 2/kg)。