医学影像技术学复习资料

名词解释

1. Beer's law (比尔定律) 描述了什么物理过程？

比尔-朗伯定律，描述物质对某一波长光吸收的强弱与吸光物质浓度及其液层厚度之间的关系。A=ε⋅l⋅C，摩尔吸光系数，路径长度和浓度。

2. Relaxation或者是弛豫是什么？ 在外加射频脉冲RF的作用下， 原子核发生磁共振达到稳定高能态后，从外加RF消失开始，到恢复至磁共振前的磁矩状态叫做弛豫过程。

3. PET/CT的中英文全称是什么？

PET/CT的英文全称是 "Positron Emission Tomography/Computed Tomography"，中文全称是 "正电子发射断层扫描/计算机断层扫描"。这是一种结合了正电子发射断层扫描（PET）和计算机断层扫描（CT）的医学成像技术，用于提供身体内部的详细图像，对于诊断、治疗规划和疾病监测等方面非常有用。

5. alpha衰变

衰变时放出alpha粒子，质量数减少4，原子序数减少2，放出的alpha粒子是氦核

1. 湮灭辐射：正电子与电子消失，转变成两个能量相同，方向相反的光子。

2. 光电效应：光子与原子作用中，把全部能量传递给一个轨道电子，使其脱离原子，成为自由电子，原子被电离，光子本身消失。

3. 中值滤波：中值滤波(Median Filter)的基本原理是把图像中一点的灰度值用该点的一个邻域中各点值 的中值代替。中值滤波的优点是既可以去除噪声又可以有效地保护图像的边缘。

4. 图像数字化：图像数字化就是指把一幅灰度随空间位置作连续变化的图像变换成一幅离散的数字图像的过程。包括两个方面: 空间采样和灰度量化。空间采样是把一幅连续图像在空间上用MxN个样本点表示的方法称为空间采样。灰度量化从广义讲，把采样所得到的图像灰度的数字化。

5. 生物电阻抗：生物组织的一些被动电性质，对电流的阻碍能力；

6. 电阻抗成像：EIT是以人体内部的电阻抗分布为目标的，重建体内组织图像的技术。对人体施加一定安全的电流5mA时，体内不同的电阻抗分布就会在体表产生不同的电压分布。

7. 功能成像。人体组织的生理功能变化引起组织阻抗的变化；组织病理改变也引起组织阻抗的比那花，这些信息可以通过EIT图像体现出来。

8. 微针电极。通过细微制造方法制造的阵列式微针结构。微针刺入深度大于10-15微米，小于50到100微米，产生一个无痛的电极-电解液界面。微针电极不需要皮肤准备和电解凝胶，方便可靠，具有更小的阻抗和电化学噪声，利于长期测量。

9. 光控荧光蛋白：通常由荧光蛋白和光敏蛋白组成，通过基因工程手段将两者融合。光控荧光蛋白包含光激活荧光蛋白、光转化荧光蛋白和光开关荧光蛋白。

10. 医疗器械产业是关系民生、经济发展和国家安全的重要产业；医疗器械产品是关系人民群众身体健康和生命安全的特殊商品。

11. Bold-fMRI：血氧水平依赖功能磁共振成像blood oxygen level dependent fMRI。氧合血红蛋白的逆磁特性不影响信号的弛豫过程，而脱氧血红蛋白的顺磁特性则导致非均匀的磁场，信号缺失。BOLD效应中，神经元活动导致氧合血红蛋白大于脱氧血红蛋白，从而在图像上表现为信号强度增强。

12. 任务态fMRI：在受试者执行特定任务时记录大脑活动来研究大脑功能，在任务态fMRI实验中，受试者在执行特定的任务时大脑的血氧变化会被记录，通过和基线活动水平比较，确定任务激活区域。

13. 静息态fMRI：受试者在放松状态下记录大脑活动的技术。观察大脑不同区域间的时间相关性和功能连接模型。

14. ALFF：低频振幅Amplitutde of Low Frequency Fluctuations，着眼于BOLD信号中低频波动的幅度，反应大脑的变化。

15. 多普勒效应：当声源与观测点之间发生相对位移，接收的声波频率与波源频率不同的现象。当发生相向运动时频率增加，背向运动时频率减低。

16. 快闪伪像：彩色多普勒检查时出现的一种伪像，表现在某些强回声后方出现闪烁变化的红蓝相间的彩色信号。

17. 压电效应：某些电介质受到外力作用而变形时，其内部产生极化现象，它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉后，又会恢复到不带电的状态，称为正压电效应。

18. M型超声：当超声波通过运动的器官结构，获取结构界面的回声光点，以纵坐标为回声的位置或深度，横坐标为时间轴，将结构运动的光点按时间轴展开形成的动态曲线，即为M型超声。

19. 荧光：当某种物质受特定波长的入射光照射，吸收光能后发出比入射光的波长长（能量更低）的出射光；一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光

20. 荧光分子的亮度：定义是单位物质量（每摩尔）荧光蛋白的发光能力，是指荧光分子被激发后产生的光的强度，由摩尔消光系数和量子产率得出

21. 斯托克斯位移：斯托克斯位移表现为荧光光谱较相应的吸收光谱红移，其原因是辐射光子的能量小于吸收光子

22. 高压冷冻技术:使用高压冷冻仪对含水生物样品进行物理固定的一种实验技术。可在短时间内迅速冷冻样品，以保留样品的天然状态，减少或消除冰晶的形成。通常使用液氮作为高压冷冻的介质。

23. 冷冻电镜单颗粒分析技术:纯化的蛋白质或蛋白质复合物通过速冻悬浮在无定形（玻璃状）冰中，以保持样品的天然结构。然后用透射电镜采集样品的大量2D快照。由于蛋白质在冰中是随机排列的，这些图像以不同的角度显示样品，并且可以重组成样品的高分辨率3D重建。

24. 离子溅射镀膜技术:用离子轰击靶材表面，靶材的原子被击出，溅射产生的原子沉积在基体表面成膜。通常是利用气体放电产生气体电离，其正离子在电场作用下高速轰击阴极靶体，击出阴极靶体原子或分子，飞向被镀基体表面沉积成薄膜。

25. 光开关荧光蛋白：光开关荧光蛋白是一类具有光敏性质的蛋白质，可以在受到光刺激时发生结构变化，导致其荧光特性的改变。其结构可以通过特定波长的光激发而发生可逆的构象变化。这个过程通常包括两个状态，"开"状态下荧光蛋白发出荧光，"关"状态下荧光蛋白几乎不发出荧光。

简答题

1. 简述中心切片定理 密度函数f（x，y）在某一方向上的投影函数g(θ)的一维傅里叶变换函数 G (θ)，是密度函数f（x，y）的二维傅里叶变换F（p，θ）在p，θ平面上沿同一方向过原点直线上的值。中心切片定理是断层成像的理论基础。

2. 简述正电子湮灭过程。 正电子和电子相互吸引，两个接近到一定程度湮灭，产生2~3个伽马射线光子。电子总质量根据e=mc^2变成能量。可能产生3个光子，为了满足动量守恒的需要。

3. MRI梯度磁场的作用 空间编码，使不同的身体区域有不同的磁场强度。不同的区域的质子将以不同的频率和相位回应RF脉冲，而从定位；影响图像对比度和分辨率；快速成像，回波平面成像需要梯度磁场的快速切换，短时间收集大量的数据。

4. Combing function and anatomy的优势是什么？

全面诊断信息：PETCT结合了功能成像的代谢信息和解剖成像的结构细节，有助于准确诊断和肿瘤分期；结合两者可以更好的规划治疗；个性化治疗：对每个患者的疾病特征审图了解，更好的确定患者疾病进程，提出最可能成功的医疗建议。

5. 荧光和磷光的区别和特点。

荧光：物质吸收光能迅速跃迁到激发态，然后纳秒级迅速回到基态发出光能。

磷光：过程更复杂。物质吸收能量后，电子跃迁到激发态，然后通过一个中间态返回基态，电子自旋发生改变，中间态寿命较长，毫秒到几小时不等，因此磷光发光持续时间更长。

生物发光：化学反应过程。生物体内的化学物质通过化学反应产生光。通常涉及荧光酶和荧光素的反应。

6. 和医学成像使用的信号源是什么？有什么特点，与治疗用的放射性粒子有什么生物学效应的不同。 信号源是伽马射线。与物质相互作用的三种方式：光电效应，康普顿效应（一部分能量给电子，使其脱离原子，光子改变方向）和电子对生成效应（能量大于1.02MeV的光子从核附近穿过，产生正负电子，能量分配随机，光子消失）。 治疗用的放射性粒子一般发射alpha粒子和beta粒子，半衰期较长。

7. gamma闪烁探测器的基本工作原理。 gamma射线撞击闪烁体的原子，原子进入进入激发态，返回基态的时候发出光子。光子在光电倍增管阴极打出光电子，光电子在光电倍增管下倍增，在阳极变成强电信号。

8. TOF飞行时间技术 PET探测器可以分辨出一对由湮灭反应产生的方向相反的gamma光子到达探测器的时间差，从而确定时间发生具体范围。

9. 请阐述核医学技术与其他常见影像相比的主要的优势有哪些？为什么说诊疗一体化在核医学得以很好的体现？ 高灵敏性、精准、无创、功能显像 碘-123可用于单光子发射断层成像诊断； 碘-124可做正电子发生断层成像诊断； 碘-131发射beta射线用于治疗。

10. 灰度直方图在图像处理和分析用于什么方面。

对比度增强、图像分割、阈值处理、图像均衡化、图像质量分析。

11. 中值滤波和邻域平均的区别。
12. 图像数字化包含哪两个方面：采样和量化。
13. huffman编码的意义。

高效的医学影像存储：减少影响数据大小，节约存储空间，保持影像的质量。快速传输：无损压缩影像进行快速传输；无损压缩保护了影像的细节，准确诊断和治疗；数据整合和分析。

1. BOLD成像的临床引用领域： 2. MRI参数对于图像质量的影像； 3. fMRI对脑肿瘤、卒中、癫痫、痴呆等疾病的早期诊断研究 4. 病变治疗前后脑皮质功能区代谢产物变化的关系 5. 事前确定脑功能区和病灶的关系，手术规划。

2. ASL成像的优缺点 2. 不同静脉注入对比剂，是扫描时间较短，图像质量于动态对比剂增强灌注相当； 3. 获得的功能信息较少，图像信噪比较低。

3. BOLF-fMRI的起源

   20世纪80年代，神经功能成像研究人员使用正电子发射断层扫描(PET)等方法测量脑组织间的对比。这涉及到注入一种放射性葡萄糖示踪剂，当神经元放电时被吸收，通过在不同的实验条件下对大脑成像，研究人员可以看到执行任务时哪些区域比其他区域更活跃。

1990年，贝尔实验室的Seiji Ogawa 发现，缺氧血信号越多，来自大脑某个区域的MRI信号就越弱。另一方面，充氧血信号的增加则增强了MRI信号一一这种充氧血的增加后来被证明与神经放电的增加有关。这种信号的变化被称为血氧水平依赖信号(BOLD信号)。

1992年，马萨诸塞州总医院的Ken Kwong证明了BOLD信号可以作为神经活动的间接测量，到2000年初，功能性核磁共振已成为主要的神经成像方法。

1. 电阻抗成像的优势。

   1. 无电离辐射
   2. 无创
   3. 结构简单，价格低劣，可以对患者进行长期的医学图像监护。
   4. 可以用于早期的病变发现。

2. 医疗器械生产企业的特点：产业技术大、产品品类多、产业链全

3. 医疗器械经营企业的特点：市场规模快速扩大、供需两旺、市场竞争充分。

4. 未来医学装备产业发展的趋势是什么？

   1. 数字化和智能化：随着人工智能和机器学习技术的进步，医学装备将更加智能化和自动化，能够提供更精确的诊断和治疗方案。
   2. 远程医疗和移动健康：随着通信技术的发展，远程医疗和移动健康将更加普及，使患者能够在家中或远程地点接受医疗服务。
   3. 个性化医疗：随着基因组学和生物信息学的发展，医学装备将更加注重个性化医疗，提供基于个人基因组和生物标志物的定制治疗方案。
   4. 3D打印技术：3D打印技术在医学装备制造中的应用将继续增长，用于制造定制的植入物、外科工具和模型。
   5. 可穿戴技术和生物传感器：随着可穿戴设备和生物传感器技术的发展，持续监测患者的生命体征和健康状况将变得更加容易。
   6. 跨学科融合：医学装备的发展将越来越多地依赖于跨学科融合，如物理学、工程学、计算机科学和生物学的结合。
   7. 可持续性和成本效益：考虑到全球卫生资源的紧张，未来医学装备的设计将更加注重可持续性和成本效益。

5. 肝脏超声扫查的标准切面主要包括哪些？ 2. 剑突下下腔静脉长轴； 3. 剑突下腹主动脉长轴 4. 剑突下横切面 5. 经第二肝门斜断面 6. 肝右叶肋间斜切面 7. 肝右肾失状切面

6. 使距离相近的荧光分子稀疏发光，并通过算法对单个荧光分子的中心进行拟合定位的超分辨成像技术的名称是？ 单分子定位显微镜（Single-Molecule Localization Microscopy，SMLM）。 稀疏激活 ：在任意时刻，只有少量的荧光分子被激活并发光，使得这些发光分子彼此之间的距离足够远，可以被单独分辨。高精度定位 ：通过精确测量每个发光分子的中心位置，可以达到比传统光学显微镜更高的空间分辨率。这通常通过拟合每个发光分子发射的光的点扩散函数（Point Spread Function, PSF）来实现。重复激活和成像：通过反复激活和成像不同的荧光分子子集，最终收集足够的数据来重建整个样本的高分辨率图像。

7. 学系统的总放大倍数是怎么计算的? 显微镜的总放大倍数=物镜放大倍数*目镜放大倍数

8. 物镜上标识的参数有哪些？ 物镜上通常标有数值孔径、放大倍数、镜筒长度、焦距等主要参数。

9. 荧光探针可以分为哪三类？荧光蛋白（基因编码），小分子染料（非基因编码）和自标记标签（复合型）

10. 采用油浸物镜时，为什么需要油的折射率与样本的折射率匹配？

最大化数值孔径（Numerical Aperture，NA），从而提高显微镜的分辨率。

1. 超分辨成像突破的是什么？ 突破了光学中的衍射极限，从而使空间分辨率大幅提高，对细胞结构实现纳米尺度的可视化研究，解释细胞功能和微观结构基础。

2. 荧光分子发光对pH的依赖性可以有哪个参数表征。pKa表征PH依赖性。PKa反应PH值对荧光蛋白吸收光或者发出光的影响。pKa高，对酸碱度敏感，可以做pH指示器；反之酸耐受，适合对酸性细胞器如溶酶体成像。

3. 荧光成像在医学诊断和治疗中的应用。

   1. 近红外二区的荧光探针有希望成为书中监测的可靠工具，具有穿透深度神、散射率小等优点，非常适合活体检测
   2. 光热治疗和光动力治疗属于治疗应用。

4. 电镜为什么比光镜能达到更高的分辨率？ 2. 电子具有比光子更短的波长。根据分辨极限的公式，分辨率与波长成反比。由于电子波的波长比可见光波短得多，因此电子显微镜在理论上可以达到更高的分辨率。 3. 电子能够穿透物质的能力比光子更强。在电子显微镜中，电子穿透样品并被投射到屏幕上形成图像，而不受样品本身的散射限制。

   1. 电子显微镜使用电磁透镜而非光学透镜。电磁透镜操作在电子束中，其聚焦能力远远超过了光学透镜

5. 常见的电镜三维重构技术有哪些？

   1. 透射电子显微镜（TEM）三维重构：通过TEM观察样品的截面，并利用计算机软件对多幅截面图像进行叠加和重建，得到样品的三维结构信息。

   2. 扫描电子显微镜（SEM）三维重构：利用SEM观察样品表面的微观结构，通过多角度的扫描和图像处理技术，得到样品的三维形貌信息。

   3. 离子束显微镜（FIB-SEM）三维重构：结合离子束切割和SEM观察技术，可以对样品进行层层切割和观察，得到高分辨率的三维结构信息。

6. 简述甲醛和戊二醛的区别。 2. 结构差异：甲醛化学式为CH2O，是一种最简单的醛类化合物；戊二醛化学式为C5H8O2，是一种戊二烯醛，由一个五碳的骨架和两个羰基组成。

   1. 物理性质差异：甲醛是一种无色气体或液体，有强烈的刺激性气味。常用于防腐剂、杀菌剂、纸张和织物的处理等。戊二醛是一种无色液体，具有较低的挥发性。由于其杀菌和灭活微生物的能力，常用作医疗设备、实验室用品和医疗行业中的消毒剂。
   2. 毒性差异：甲醛在高浓度下对人体有毒，可能引起眼睛、鼻子和喉咙的刺激。戊二醛相对于甲醛，其毒性较低，但仍需谨慎使用，避免接触皮肤和呼吸。

7. 生物样品取材要求"快、小、准"，请结合生物样品本身的特点思考"快、小、准"的意义？

   1. 快的意义：快速制样是为了尽量减少样品在制备过程中的变化和退化。生物样品往往具有复杂的结构和活性，而在样品制备的过程中，可能会受到溶剂、固定剂等物质的影响，因此快速制样有助于保持样品的天然状态。

   2. 小的意义：小型样品有利于电镜观察，因为电子束的穿透性能更好，可以更清晰地观察到细小结构。此外，小样品还有利于加速电子透射过程，提高图像的质量和分辨率。

   3. 准的意义：准确制备样品是为了获取高质量、真实的图像，从而更好地研究样品的细胞结构和超微结构。精确的制样有助于减少在电镜图像中的伪影和失真。

填空题

1. 荧光共振能量转移是一种在分子尺度上表征距离相关相互作用的强大技术。如果另一个荧光团分子（受体）存在于供体附近，其能量状态的特征是吸收光谱与供体的发射光谱重叠，则供体和受体之间存在非辐射能量转移的可能性。

2. 荧光分子的亮度可由消光系数和 荧光量子产率 的乘积算出。

3. （1）国家对医疗器械产品及经营使用实施 三证"准入" 管理。

4. 我国已经形成了 管理机构健全 的医疗器械监管体系

5. 荧光蛋白的 生物标记 现象会干扰目标分子的功能和定位。

6. 神经活动与血流动力学变化之间的密切关联是fMRI的基础。fMRI并未直接显示大脑皮质内部（神经元的功能活动或代谢变化 ），而是观察由具体刺激引起特定脑功能区血流量及局部（血氧含量）增加。

7. 基于静息态fMRI数据，可引入（图论分析 ）方法，研究脑网络的效率问题。其中，关键的建模元素包括（节点 ）和（连边），分别代表局部脑区和脑区间的连接强弱。、

8. 静息态fMRI数据常规采集时间为8分半，TR可设置为1~2秒。（√）

9. 任务态fMRI数据分析一般包括图像预处理、回归分析和统计分析三大部分。（√）

10. 相差 显微镜，利用物体不同结构成分之间的折射率和厚度的差别，把通过物体不同部分的光程差转变为振幅（光强度）的差别，经过带有环状光阑的聚光镜和带有相位片的物镜实现观测的显微镜。主要用于观察活细胞或不染色的组织切片，有时也可用于观察缺少反差的染色样品。

11. 在超声成像下，血液呈　无　回声。

12. 超声波的衰减主要是由声波的　扩散　、　散射　、　吸收　所致。

13. 超声波是一种　机械　波。

14. 线阵探头频率一般高于凸阵探头。√

15. 超声弹性成像上，组织越硬剪切波速度越慢，对应的杨氏模量值越大。错

16. 全内反射荧光显微镜，利用光线全反射后在介质另一面产生衰逝波的特性，激发荧光分子以观察荧光标定样品的极薄区域，只有极靠近全反射面的样本区域会产生荧光反射，大大降低了背景光噪声干扰

17. 单分子定位成像具有高空间分辨率，低时间 分辨率。

18. 荧光分子的亮度可由消光系数和 荧光量子产率 的乘积算出

19. 荧光蛋白发光不需要氧气 ×

20. 荧光能量共振转移需要两个荧光分子的光谱有重叠 √ 3．光转换荧光蛋白可以用于单分子定位显微成像 √ 8. 斯托克斯位移（Stokes位移）是相同电子跃迁在 吸收光谱 和 发射光谱 中最强波长间的差值 9. 负染色技术一般使用的试剂是 钼酸铵 、 磷钨酸钾 等主要分为 **磷钨酸类 、 醋酸铀 ** 两种

21. 入射电子束打到样品表面主要产生两种电子，分别是 二次电子 、 背散射电子 。

22. 胶板法是冷冻电镜单颗粒技术冷冻蛋白的常见方法。

23. 免疫电镜的标记效率大于免疫荧光。 是

24. 电镜成像是黑白的。 是

25. APEX技术可以用于电镜下目的蛋白的定位。 是

选择题

10. 光片显微镜中的"光片"是指什么？ B A. 用于调整光源亮度的装置。 B. 用于限制样本照射的薄而平行的光束。 C. 用于调整焦距的特殊透镜。 D. 用于增加景深的光学元件。

１. 超声波的频率范围是：C Ａ．＞２０００Ｈｚ　　 Ｂ．＞２００Ｈｚ　　 Ｃ．＞２００００Ｈｚ　　 Ｄ．＞２０００００Ｈｚ

1. 超声的波长、频率、声速之间的关系是：B A．波长＝声速＊频率／２ Ｂ．波长＝声速／频率 Ｃ．声速＝２波长＊频率 Ｄ．频率＝声速＊波长

2. 一个显微镜物镜的数值孔径（NA）为0.95，光的波长为500纳米。计算其分辨极限。C A. 159纳米 B. 265纳米 C. 318纳米 D. 530纳米

3. 光学衍射极限大概在200 纳米 A：微米 B：纳米 C：皮米 D：毫米

4. 下面对于双光子荧光显微镜的说法正确的是（ABCD）： A.与长波长的光相比，短波长的光受散射影响较小，容易穿透标本 B.焦平面外的荧光分子不被激发使较多的激发光可以到达焦平面，使激发光可以穿透更深的标本； C.使用双光子显微镜观察标本的时候，只有在焦平面上才有光漂白和光毒性 D.双光子显微镜比单光子显微镜更适合用来观察厚标本、更适合用来观察活细胞、或用来进行定点光漂白实验

5. 物镜矫正环是显微镜中用于矫正什么的装置？CD A. 焦距 B. 放大倍数 C. 色差 D. 球面像差

6. 荧光能量共振转移的必要条件是： A,B,C A：至少需要两个荧光分子 B：荧光分子的光谱有重叠 C：荧光分子间距离小于<10 nm D: 荧光分子的取向需垂直

7. 以下哪种现象不是荧光？C A：荧光棒 B：萤火虫 C：荧光灯 D：荧光笔

8. 荧光蛋白生色团的成熟不需要经过以下哪个步骤：C A：环化 B：脱水 C：顺反异构 D：氧化

9. 因改造荧光蛋白而闻名的科学家是：C A：下村修 B：查尔菲 C：钱永健 D：普瑞舍

10. 结构光照明显微成像技术（SIM）中，光学图案的投射是如何实现的？D A. 利用特殊的光学透镜。 B. 使用高频率的激光束。 C. 通过在样本上放置光学标记物。 D. 利用光栅或透镜阵列等光学元件。

11. 电镜超薄切片的厚度一般为多少？ B A 1-3 nm B 50-80 nm C 200-500 nm D 1-3 um

12. 高压冷冻技术的限制因素是： C A 使用成本过高 B 制样周期过长 C 样品尺寸有限制 D 只有部分样品可以使用高压冷冻技术

13. 负染色技术不适合什么样品？ D

A 细胞

B 蛋白颗粒

C 病毒颗粒

D 外泌体

1. 共聚焦显微镜是一种常用于生物和材料科学研究的高分辨显微镜。以下哪个描述最准确地表达了共聚焦显微镜的原理？ D

A. 利用电子束聚焦在样本上，通过测量反射电子产生图像。

B. 使用特殊的荧光染料标记样本，通过激光扫描和点扫描成像获得高分辨率图像。

C. 利用透镜产生相干光束，通过测量光的相位变化获得样本的高分辨图像。

D. 通过在样本表面聚焦激光光束，同时收集不同深度的荧光信号，实现三维成像。