2025年大學(xué)《物理學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——聲波在醫(yī)學(xué)成像中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題3分，共30分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.超聲波是指頻率高于（）赫茲的機(jī)械波。A.20B.2000C.20000D.2000002.下列哪個(gè)物理量不是描述超聲波在介質(zhì)中傳播特性的重要參數(shù)？A.聲速B.聲強(qiáng)C.頻率D.波長(zhǎng)3.利用超聲波在組織中傳播速度的差異來區(qū)分不同組織的主要依據(jù)是？A.聲波的反射系數(shù)B.聲波的衰減程度C.聲阻抗D.聲波的散射特性4.在脈沖回波超聲成像中，接收到的回波信號(hào)強(qiáng)度主要取決于？A.發(fā)射的超聲功率B.聲束在組織中的傳播距離C.組織的聲阻抗差異D.以上所有因素5.A型超聲成像主要顯示？A.探頭與組織界面的深度信息B.組織的二維切面圖像C.組織運(yùn)動(dòng)的多普勒信號(hào)D.組織的實(shí)時(shí)三維結(jié)構(gòu)6.M型超聲成像有時(shí)被稱為“心動(dòng)圖”，其主要原因是？A.它可以顯示心臟的彩色血流信息B.它可以實(shí)時(shí)顯示心臟各腔室壁的搏動(dòng)運(yùn)動(dòng)C.它利用了多普勒效應(yīng)測(cè)量血流速度D.它主要用于腹部臟器的檢查7.多普勒超聲成像能夠測(cè)量血流速度的主要原理是？A.聲波的干涉B.聲波的共振C.聲波的多普勒頻移效應(yīng)D.聲波的衍射8.連續(xù)波多普勒超聲與脈沖波多普勒超聲相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是？A.可以測(cè)量血流深度B.對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)響應(yīng)更靈敏C.可以同時(shí)測(cè)量多個(gè)流速信息D.設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單9.彩色多普勒超聲成像中，顏色通常代表？A.血液的化學(xué)成分B.血液的氧合狀態(tài)C.血流的方向和速度大小D.組織的彈性模量10.超聲造影劑通常是？A.聲阻抗與周圍組織差異很大的微小氣泡B.聲阻抗與周圍組織差異很小的液體C.能強(qiáng)烈吸收超聲波的物質(zhì)D.能強(qiáng)烈散射超聲波的固體顆粒二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，其能量會(huì)逐漸減弱，這種現(xiàn)象稱為__________。2.能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為聲能（產(chǎn)生超聲波）以及將聲能轉(zhuǎn)換為電能（接收超聲波）的器件稱為__________。3.超聲波在軟組織中傳播的速度大約為__________米/秒。4.當(dāng)超聲波從一種介質(zhì)垂直入射到另一種介質(zhì)界面時(shí)，部分聲能會(huì)返回到原介質(zhì)，這種現(xiàn)象稱為__________。5.多普勒頻移的大小與血流的__________、超聲波的__________以及聲源與接收器之間夾角的相關(guān)函數(shù)成正比。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共15分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題）1.簡(jiǎn)述壓電效應(yīng)及其在超聲換能器中的作用。2.影響超聲圖像分辨率的因素有哪些？請(qǐng)至少列舉三個(gè)。3.簡(jiǎn)述介入超聲在臨床上的主要應(yīng)用領(lǐng)域。四、計(jì)算題（每題7分，共14分。請(qǐng)列出必要的公式和計(jì)算步驟）1.超聲波垂直照射到水中（水の聲速約為1480m/s），在水中傳播了5厘米后反射回探頭。求超聲波在水中傳播的總距離以及往返所需的時(shí)間。2.假設(shè)一組織界面的聲阻抗為1.5×10^6kg/(m2·s)，周圍組織的聲阻抗為1.3×10^6kg/(m2·s)。超聲波從周圍組織射向該界面，計(jì)算反射系數(shù)（用絕對(duì)值表示，保留兩位小數(shù)）。提示：反射系數(shù)R=|(Z2-Z1)/(Z2+Z1)|，其中Z1和Z2分別為兩種介質(zhì)的聲阻抗。五、論述題（10分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，闡述一個(gè)完整的論點(diǎn)）超聲成像技術(shù)因其無創(chuàng)、實(shí)時(shí)、可控等優(yōu)點(diǎn)在臨床醫(yī)學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，任何醫(yī)療技術(shù)都有其局限性。請(qǐng)結(jié)合聲波在介質(zhì)中傳播的物理特性，論述超聲成像技術(shù)可能存在的局限性以及克服這些局限性的方法。試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.D5.A6.B7.C8.C9.C10.A二、填空題1.衰減2.換能器3.15404.反射5.速度；頻率三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：壓電效應(yīng)是指某些晶體（如石英、壓電陶瓷）在受到機(jī)械應(yīng)力（如壓縮、拉伸）時(shí)，其表面會(huì)產(chǎn)生電荷；反之，當(dāng)對(duì)這類晶體施加電場(chǎng)時(shí)，它會(huì)發(fā)生機(jī)械變形（收縮或伸長(zhǎng)）。在超聲換能器中，利用正壓電效應(yīng)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲波（機(jī)械振動(dòng)）發(fā)射出去；利用逆壓電效應(yīng)，將接收到的聲波振動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行處理。2.解析思路：影響圖像分辨率的因素主要包括：空間分辨率（取決于聲束寬度、成像深度、采樣陣元數(shù)等）、時(shí)間分辨率（取決于脈沖重復(fù)頻率PRF，影響運(yùn)動(dòng)物體成像的清晰度）、對(duì)比度分辨率（取決于組織聲阻抗差異、圖像處理算法等）。其他因素如信噪比、探測(cè)深度等也間接影響最終圖像質(zhì)量。3.解析思路：介入超聲是指在超聲引導(dǎo)下進(jìn)行各種微創(chuàng)或侵入性診斷和治療操作。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：引導(dǎo)細(xì)針穿刺活檢、抽吸或注射藥物/液體、置入導(dǎo)管或支架、消融治療（如射頻消融、高強(qiáng)度聚焦超聲HIFU）、超聲內(nèi)鏡檢查等。四、計(jì)算題1.解析思路：超聲波傳播的總距離是來回距離。計(jì)算方法：距離=速度×?xí)r間。首先計(jì)算單程距離（5cm=0.05m），總距離是單程的兩倍。傳播時(shí)間=距離/速度。將數(shù)值代入公式計(jì)算。*總距離=2×0.05m=0.10m=10cm*時(shí)間=總距離/聲速=0.10m/1480m/s≈6.76×10??s2.解析思路：根據(jù)反射系數(shù)公式R=|(Z2-Z1)/(Z2+Z1)|。將Z1=1.3×10^6kg/(m2·s)和Z2=1.5×10^6kg/(m2·s)代入公式，進(jìn)行計(jì)算即可。注意保留兩位小數(shù)。五、論述題解析思路：*引出：超聲成像優(yōu)點(diǎn)多，但基于聲波物理特性，存在局限。*局限性闡述：*組織穿透深度有限：由于超聲波在軟組織中衰減顯著，能量隨深度指數(shù)級(jí)下降，導(dǎo)致成像深度受限，尤其對(duì)于肥胖或含有氣體的部位。*對(duì)骨骼和空氣不穿透：聲波在骨骼界面幾乎完全反射，在空氣-組織界面也發(fā)生強(qiáng)烈反射和衰減，導(dǎo)致這些區(qū)域無法成像。*角度依賴性（多普勒）：脈沖多普勒測(cè)速需要聲束與血流方向有一定角度，角度過大（>60°）會(huì)導(dǎo)致測(cè)速誤差增大甚至無法測(cè)量。*對(duì)鈣化灶顯示不佳：鈣化灶聲阻抗極高，產(chǎn)生強(qiáng)烈反射，容易形成強(qiáng)回聲團(tuán)塊，但后方組織因聲衰減而顯示不清（聲影），可能掩蓋周圍細(xì)節(jié)。*對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感，對(duì)靜態(tài)顯示差：超聲擅長(zhǎng)顯示運(yùn)動(dòng)（如心臟、血流），但對(duì)靜態(tài)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的顯示不如CT或MRI。*克服方法：*提高穿透深度：使用低頻探頭（但分辨率降低）、改進(jìn)換能器材料、使用超聲透鏡、空氣耦合（減少界面反射）。*結(jié)合其他成像：如超聲引導(dǎo)下進(jìn)行CT或MRI檢查。*