Uppgifter till kursen Bildformation och virtuella miljöer

Transkript

1 Uppgifter till kursen Bildformation och virtuella miljöer Självstuderingsfrågor i matematik P1 x = ( 1 0.2)(1 0.33) P2 y = P3 z = ( 1 e ) e P4 x 1 e 1 e 3.2 = ( 2 + e )( e + 10 ) 5 P5 y = 5 7 I följande uppgifter antas att ekvationen z = x y gäller 0.25 P6 Vad är z om x = 5 och y = ( 1 e ) P7 Vad är x om z = 24 och y = 6 P8 3 Vad är x om y = e och z = 15 9 P9 Vad är y om z = 1000 och x = 100 P Vad är y om z = 6 2e och x = 1 + e Lektion 1, Introduktion 1.1 Varför tog den medicinska diagnostiken fart i början av 1900-talet? 1.2 Hur kunde Röntgen avbilda skelettstrukturen i sin frus hand? 1.3 Vilka fyra huvudsakliga tekniker används idag inom medicinen? 1.4 Nämn minst en sak som förenar dessa tekniker. 1.5 Vilka tre delar är nödvändiga för att vi ska kunna säga att vi har ett avbildningssystem? 1.6 Nämn några vanliga sändare som används inom radiologi. 1.7 Nämn några vanliga mottagare inom radiologi. 1.8 Nämn ett villkor på mottagaren för att den ska kunna registrera en bild. 1.9 Vad stå T, R, och A för i ekvationen T+R+A= Vad innebär ekvationen i uppgift 1.9? 1.11 Tänk er tre parallella strålar som propagerar genom ett material. Mitt i materialet finns ett skikt som reflekterar 30 %, 60 % respektive 20 % av de tre strålarna. Teckna responsen på en detektor som registrerar de transmitterade strålarna Med samma förutsättningar som i uppgift 1.11, teckna responsen på en detektor som registrerar de reflekterade strålarna.

2 1.13 Tre parallella strålar propagerar genom ett material. I vägen för den mittersta strålen finns en kavitet som reflekterar 95 % av den infallande strålen. Teckna responsen på en detektor som registrerar de transmitterade strålarna Med samma förutsättningar som i uppgift 1.13, teckna responsen på en detektor som registrerar de reflekterade strålarna Tre parallella strålar propagerar genom ett varierande material. Under sin väg genom materialet absorberas 30 %, 70 % respektive 10 % av de ursprungliga strålarna. Teckna responsen på en detektor som registrerar de transmitterade strålarna respektive responsen på en detektor som registrerar de reflekterade strålarna Tre parallella strålar propagerar genom ett varierande material av tjockleken 20 cm. Under sin väg genom materialet utsätts de propagerande strålarna för de genomsnittliga absorptionskoefficienterna α 1 =0.01 cm -1, α 2 = cm -1 och α 3 =0.1 cm -1. Beräkna responsen på en detektor som registrerar de transmitterade strålarna Tre parallella strålar propagerar genom ett material med den genomsnittliga absorptionskoefficienten α=0.01 cm -1. På djupen 10 cm, 15 cm respektive 5 cm stöter strålarna på ett gränsskikt som reflekterar 100 % av strålarna. Teckna responsen på en detektor som registrerar de reflekterade strålarna Ett material med absorptionskoefficienten α 1 =0.1 cm -1 är begravt i ett annat material med α 2 =0 cm -1. Det begravda materialet har tjockleken 10 cm på mitten och 5 cm på kanterna. Teckna utseendet på en detektor som registrerar tre parallella strålar som har propagerat genom olika delar av materialet. Lektion 2, Våglängd, frekvens, hastighet och Dopplereffekt 2.1 Vad innebär det att en våg har en bestämd propageringshastighet? 2.2 Vad bestämmer en vågs propageringshastighet? 2.3 Vad innebär det att en våg har en frekvens? 2.4 Vad bestämmer en vågs frekvens? 2.5 Hur definieras en vågs våglängd? 2.6 Vad bestämmer en vågs våglängd? 2.7 Vilken av våglängd, frekvens och hastighet är alltid konstant för en given våg? 2.8 Hur ser ekvationen för en harmonisk våg ut och vad betyder de olika termerna? 2.9 Om vi anknyter till förra lektionen, vilken term i vågekvationen påverkas av ekvationen T+A+R=1? 2.10 Kalle står vid en järnvägsövergång och lyssnar på ett brölande tåg som passerar. Kommer han att uppfatta tågets brölande som mer högfrekvent då tåget kör emot honom eller ifrån honom? Vad beror denna skillnad på? 2.11 En 1 MHz ultraljudssändare skickar in ljud i ett okänt material. Inuti detta material uppmäts våglängden 1.56 mm. (a) Vad är ljudhastigheten i

3 materialet? (b) Använd tabell 8:1 på sidan 451 för att uppskatta vilken typ av material det rör sig om En 1.5 MHz ultraljudssändare används för att skicka in en ljudpuls i ett okänt material med tjockleken 2 dm. 80 µs efter att ljudpulsen skickades iväg registreras den av en detektor på andra sidan materialet. Vilken våglängd har ljudpulsen i materialet? 2.13 En ultraljudspuls på 1.5 MHz skickas in i mänsklig mjuk vävnad. 100 µs senare kommer pulsen tillbaks till sändaren. Hur tjock var vävnaden vid det aktuella stället? 2.14 En ultraljudspuls på 2 MHz sänds in i ben respektive mjuk vävnad. (a) Hur långt hinner pulsen i respektive vävnad under 200 µs? (b) Vad är våglängden i respektive vävnad? 2.15 Absorptionen i ett material är kopplat till hur många svängningar pulsen har gjort under en bestämd sträcka. (a) Uppskatta kvoten i absorption mellan en 1MHz puls och en 2 MHz puls som har propagerat en sträcka L i ett absorberande material. (b) Vad är den ungefärliga skillnaden i inträngningsdjup mellan de två pulserna? 2.16 I ett hyreshus hör man ofta grannarnas bashögtalare bra medan diskanten helt saknas i musiken och detta fenomen beror helt på ovanstående. Uppskatta hur stor del av en 100 Hz ton (bas) som har absorberats då den relativt upplevs som dubbelt så stark som en (a) 400 Hz (örats känslighetsmax) (b) 10 khz (kraftig diskant). Ledning: kvoten mellan återstående amplituder skall vara Ett lok åker in mot en perrong med hastigheten 130 km/h (36 m/s). För att varna folk på perrongen sänder loket ut en varningssignal på 400 Hz. Vilken ton hör folket på perrongen då loket kör (a) in mot perrongen (b) bort från perrongen? Ledning: ljudhastigheten i luft är 340 m/s Samma tåg har nu gett sig ut på en höghastighetsbana där det passerar en person med absolut gehör. Denna person uppfattar tonen 480 Hz då tåget rör sig mot honom och tonen 320 Hz då tåget har passerat. Vilken hastighet har tåget nu? 2.19 Vid en blodflödesmätning använder man ultraljud med frekvensen 3 MHz. Ett frekvensskift på 96 Hz registreras. Med vilken hastighet strömmar blodet? Ledning: ljudhastigheten i blod är 1570 m/s En patient är inlagd för observation p g a dålig cirkulation. För att undersöka blodflödet används ultraljudsdoppler på 3 MHz. Enligt ansvarig läkare får inte blodflödet under en längre tid understiga 10 mm/s. Vilket blir det kritiska Dopplerskiftet som inte får understigas? Lektion 3, Akustisk impedans 3.1 Vilka är kritiska materialdata vid en ultraljudsundersökning? 3.2 Varför är akustisk impedans betydelsefull vid ultraljudsundersökningar? 3.3 Varför används en gel mellan huden och ultraljudshuvudet vid ultraljudsundersökningar? 3.4 Vad är den akustiska impedansen för några vanliga material i kroppen? 3.5 Varför får man dålig reflex mellan muskelvävnad och blod? 3.6 Hur gör man vanligen för att kunna ta bättre bilder av blodbanor och hjärtat?

4 3.7 Går det att ta bilder av vävnad bakom skelettdelar, och i så fall varför? 3.8 Nämn några tillfällen då bakomliggande strukturer förblir osynliga för ultraljud. 3.9 Vad blir reflektansen respektive transmittansen mellan muskelvävnad och nervvävnad? 3.10 En ultraljudsvåg propagerar 1 dm i muskelvävnad, 5 cm i ben och ytterligare 8 cm i muskelvävnad. (a) Hur mycket av den ursprungliga vågen transmitteras och (b) hur lång tid tar det att propagera genom materialet? 3.11 Gör om ovanstående uppgift men ersätt benet med blod I stället för att placera detektorn så att den transmitterade vågen i förra uppgiften detekteras placeras den bredvid sändaren. Detektorn i den förra uppgiften ersätts därmed av luft. Vilka vågor detekteras nu av detektorn? 3.13 Nu tillsätts kontrastmedel i blodet i form av små luftfyllda kulor. Vilka vågor detekteras nu av detektorn? 3.14 Nu återvänder vi till uppgift Vilka vågor detekteras nu med detektorn placerad på sin nya position? 3.15 Exemplet på lektionen 3.16 Uppskatta storleken av det starkaste ekot som uppkommer vid undersökning av ett foster. Lektion 4, Ultraljudssystem plus någon räkneuppgift 4.1 Hur uppstår ljud? 4.2 I vilket frekvensspann ligger hörbart ljud? 4.3 I vilket frekvensspann ligger ultraljud? 4.4 Hur lyder en enkel skalningsregel för ljudsändare av samma material och form? 4.5 En ljudsändare av ett givet material och form har den fysiska dimensionen 1 cm och sänder ut ljud med frekvensen 1000 Hz. Hur måste denna sändare skalas för att den ska sända ut ultraljud med 1 MHz? 4.6 Nämn en vanlig klass av material som används som ultraljudssändare och förklara också hur drivningen går till. 4.7 Hur detekteras ljud? Nämn några exempel. 4.8 Förklara hur ett ultraljudssystem som jobbar i A-mod fungerar. 4.9 Förklara hur ett ultraljudssystem som jobbar i M-mod fungerar. Vilken är den stora skillnaden mot A-mod? 4.10 Nämn en tillämpning där M-mod är praktisk. Nämn också en konkurrerande ultraljudsmetod för att mäta samma sak Vad innebär B-scanning? Nämn två sätt att åstadkomma en ultraljudsbild m h a B-scanning Den vanligaste metoden idag att åstadkomma medicinska ultraljudsbilder är att använda s k fasstyrda piezo-elektriska arrayer. Förklara hur man kan åstadkomma bilder m h a denna metod.

5 4.13 Nämn ett par anledningar till att fasstyrda arrayer genererar mycket bättre bilder än B-scan bilder En fasstyrd array består av 60 stycken piezo-kristaller placerade med ett inbördes avstånd på 1 mm. Beräkna hur mycket tidigare en puls måste skickas iväg från ena hörnet av arrayen för att nå fram samtidigt som en puls från andra sidan arrayen till en punkt 1 dm under den senare. Ledning: antag ljudhastigheten 1560 m/s i vävnaden Under senare år har man börjat använda frekvensdubbling för att öka bildkvalitén i fasstyrda ultraljudssystem. Vad innebär det och varför kan bildkvalitén ökas? Lektion 5, Mättekniska aspekter på ultraljud 5.1 Vad menas med upplösningen hos ett avbildande system? 5.2 Vad bestämmer upplösningen i djupled i ett ultraljudssystem? 5.3 Vad bestämmer upplösningen i sidled i ett modernt ultraljudssystem? 5.4 Hur mycket sämre blir upplösningen i sidled på djupet 2 dm jämfört med det på 1 dm? 5.5 Vilken frekvens hade man behövt ändra till för att bibehålla rumsupplösningen i föregående uppgiften? 5.6 Nämn en anledning till att ovanstående lösning inte alltid är så klyftig. 5.7 Vad menas med kontrasten i en bild? 5.8 Varför är det viktigt att ha hög kontrast i bilden? 5.9 Vilken är den främsta orsaken till brus i en ultraljudsundersökning? 5.10 Vad definierar kvalitén i en mätning? 5.11 Nämn en orsak till distorsion i en ultraljudsbild Vad kan hända om två parallella gränsskikt ligger nära varandra? 5.13 Gränsskikt som inte är orienterade vinkelrätt mot propageringsriktningen kan orsaka problem vid ultraljudsundersökningar. Varför då? 5.14 Nämn ett annat fenomen som kan orsaka spökbilder vid bildrekonstruktioner En fasstyrd array består av 60 piezo-kristaller placerade med ett inbördes avstånd på 1 mm. De drivs vid frekvensen 2 MHz. Vilken upplösning har detta system på djupet 1 dm respektive 2 dm i mjuk vävnad? 5.16 Hur nära detektorn måste man mäta för att uppnå samma sidoupplösning i benvävnad som på djupet 2 dm i föregående uppgift? 5.17 Två reflekterande material, med akustiska impedanserna 0.5x10 6 respektive 0.2x10 6 kg/m 2 s, ligger inbäddade 1 dm ner i ett material med akustisk impedans 1.7x10 6 kg/m 2 s och absorptionskoefficient α=0.01 cm -1 vid frekvensen 2 MHz. Vad blir kontrasten mellan dessa två reflexer i bilden Vad blir kontrasten om de reflekterande skikten i stället hade legat på djupet 2 dm? 5.19 Nu återvänder vi till fallet i uppgift 5.17 igen. På grund av spridning i materialet kommer mätningen innehålla en konstant brusterm som är 2% av ursprungsvågens styrka. Vilket signal-brus förhållande uppnås i mätningen?

6 5.20 För de detaljer man önskar studera krävs ett signal-brus förhållande på minst 3. Vilket är det största djup de reflekterande materialen i föregående uppgift kan ligga på för att uppfylla detta villkor? 5.21 För att öka upplösningen i mätningen i uppgift 5.17 får man för sig att öka ultraljudsfrekvensen. Vilken är den högsta frekvens man kan använda och fortfarande ligga över ett signal-brus förhållande på 3? Ledning: anta att absorptionskoefficienten skalas linjärt med frekvensen inom det aktuella frekvensspannet.

7 Lektion 6, Elektromagnetiska vågor och bildformation med synligt ljus 6.1 Har röntgenstrålar (a) längre eller kortare våglängd än synligt ljus? (b) Högre eller lägre frekvens än synligt ljus? 6.2 Ungefär hur mycket större är ljushastigheten i luft jämfört med ljudhastigheten i luft? 6.3 I den här kursen koncentrerar vi oss på avbildning genom genomlysning. Vilken typ av strålar är därför av störst intresse? 6.4 Varför är röntgenstrålar farliga? 6.5 Vad innebär förstoring i en avbildning? 6.6 Vad bestämmer avbildningens förstoring? 6.7 Vart måste man placera detektorn för att avbilda objektet i naturlig storlek? 6.8 Varför är det en fördel att ha en liten källa? 6.9 Vad bestämmer upplösningen i en bild? 6.10 Var ska man placera detektorn för att få så bra upplösning i bilden som möjligt? 6.11 I ett avbildningssystem är det 1 dm mellan källan och detektorn. Hur stor blir förstoringen om man placerar objektet (a) 2 cm från källan (b) 5 cm från källan (c) direkt mot detektorn? 6.12 Ett objekt placeras 1 dm framför en punkformig källa. Vart ska detektorn placeras för att förstoringen ska bli 1.5? 6.13 Vad blir upplösningen i systemet i uppgift 6.12 om källan i stället hade varit 1 mm stor? 6.14 Nu flyttas detektorn bakåt 5 cm. (a) Vilken förstoring får man? (b) Vad blir upplösningen på detektorn? (c) Vad blir upplösningen i provet?

8 Lektion 7, Bildformation med Röntgen 7.1 Vilka två primära mål har man vid en Röntgenundersökning? 7.2 Hur kommer förstoringen i bilden att variera på grund av att provet är tjockt? 7.3 Varför används primärfilter vid Röntgenundersökningar? 7.4 Varför används primärbländare vid Röntgenundersökningar? 7.5 Varför används sekundärbländare vid Röntgenundersökningar? 7.6 Vad består sekundärbländare av? 7.7 Nämn två anledningar till varför provet ofta trycks ihop vid t ex mammografiundersökningar. 7.8 Nämn två vanliga material som används i Röntgenkällor. 7.9 Nämn tre olika detektortyper för Röntgenstrålning Vad är det för fördel med att använda en elektronisk Röntgenbildförstärkare? 7.11 Vad är det för fördel med att använda klassisk Röntgenbild eller bildplatta? 7.12 I en Röntgenuppställning placeras detektorn 1 m från en punktformig Röntgenkälla. Ett 4 dm tjockt objekt placeras så centralt som möjligt mellan källa och detektor. Uppskatta skillnaden i förstoring mellan framkant och bakkant på objektet Källan i föregående uppgift var i verkligheten 1 mm stor. Om detektorn placeras kloss mot objektet för att maximera upplösningen vilken upplösning får man då i avbildningen av detaljer i framkanten? 7.14 Om detektorn igen flyttas bak så att förhållandena blir lika som i uppgift Vilken upplösning får man då i framkant respektive bakkant i bilden? 7.15 Vilka upplösningar motsvarar detta i det verkliga objektet?

9 Lektion 8, Kontrast i Röntgenbilder 8.1 Vilken fysikalisk lag bestämmer vilken kontrast man kan uppnå i Röntgenbilder? 8.2 Vad innebär beteckningen µ i denna lag? 8.3 Vad innebär beteckningen ρ i denna lag? 8.4 Vad innebär beteckningen s i denna lag? 8.5 Vad är Röntgentäthet? 8.6 Om ni jämför lagen i uppgift 8.1 med något ni känner igen från ultraljud. Vad skulle det i så fall vara och vad innebär detta? 8.7 Ungefär vilka rörspänningar används vid skelettröntgen och varför? 8.8 Ungefär vilka rörspänningar används vid lungröntgen och varför? 8.9 Ungefär vilka rörspänningar används vid mammografiundersökningar och varför? 8.10 Ge den främsta anledningen till att använda en sekundärbländare Vad innebär ett kontrastmedel som tillför negativ kontrast? 8.12 Vad innebär ett kontrastmedel som tillför positiv kontrast? 8.13 En benbit som är 3 cm tjock på ena sidan och 6 cm tjock på andra sidan placeras i ett 1 dm tjockt vattenliknande material. Vad blir kontrasten mellan dessa två sidor vid avbildning med en rörspänning på 40 kv? 8.14 Vad blir kontrasten om man i stället använder en rörspänning på 200 kv? 8.15 Brusförhållandena är bedrövliga i dessa mätningar så brus nivån uppnår till 50 % av den maximala intensiteten.. Vad får man för signal-brus förhållanden i (a) 8.13 respektive (b) 8.14? 8.16 Nu placerar man dit en sekundärbländare som tar bort 90 % av bruset. Vad får man nu för signal-brus förhållanden i (a) 8.13 respektive (b) 8.14?

10 Lektion 9, Upplösning och skärpa i Röntgenbilder 9.1 Vad innebär geometrisk oskärpa? 9.2 Hur minimerar man geometrisk oskärpa? 9.3 Vad innebär rörelseoskärpa? 9.4 Hur minimerar man rörelseoskärpa? 9.5 Vad innebär materialoskärpa? 9.6 Hur minimerar man materialoskärpa? 9.7 Vilken är oftast den dominerande anledningen till oskärpa i Rötgenbilder? 9.8 Ett systems prestanda mäts ofta i dess MTF. Vad får man ut för information från en MTF-kurva? 9.9 En MTF-kurva är 1 upp till 2 linjer/mm där den sakta faller neråt för att nå nollan vid 4 linjer/mm. Vad säger denna kurva? 9.10 De tunnaste benen i en fot kan anses vara 0.5 mm breda. Kan systemet som beskrivs av MTF-kurvan i uppgift 9.8 användas för att mäta på dessa ben? 9.11 Kommer en stor mängd brus i bilden påverka ovanstående svar? 9.12 Vid en Röntgenundersökning används en Wolframkälla som är 1 mm stor och en detektor som placeras 1 m från källan. Ett objekt placeras mitt emellan källa och detektor. Vad blir maximala upplösningen i bilden p g a geometrisk oskärpa? 9.13 Under registreringen av bilden flyttar sig objektet parallellt med detektorn en sträcka 1 mm. Vad blir upplösningen i bilden p g a rörelseoskärpa? 9.14 Vid ovanstående undersökning konstaterades att systemet inte klarar av att mäta bättre än 0.25 linjer/mm. (a) Hur stora är de minsta detaljer som kan lösas upp? (b) Vilken är den troliga dimensionerande orsaken till oskärpan?

11 Lektion 10, Digitala metoder inom radiologin 10.1 Nämn ett sätt att reducera bruset i en bild Vad får det för effekt på upplösningen i bilden om ett medelvärdesfilter används? 10.3 Vad innebär kontrastutjämning? 10.4 Vad är målet med kantdetektering? 10.5 Nämn en digital metod att plocka bort störande låga intensiteter från en bild En metod att hjälpa till i den visuella processen är att färglägga intressanta detaljer. Förklara ungefär vad det går ut på En vanlig metod inom kärlundersökningar idag är digital subtraktionsangiografi (DSA). Beskriv kortfattat vad DSA går ut på Digitala metoder ger möjlighet att följa utvecklingen av olika patologiska tillstånd under en längre tidsperiod. Ge några exempel på hur man kan gå tillväga.

12 Lektion 11, Introduktion MR 11.1 Vad består en atomkärna av? 11.2 Vad menas med att protoner har ett spinn? 11.3 Vad händer med en spinnande partikel som stoppas in i ett kraftfält som kan växelverka med kroppen? 11.4 Hur ser Larmor ekvationen ut och vad beskriver den? 11.5 Hur stor är den gyro-magnetiska konstanten för protoner? 11.6 Vad händer om man stoppar in en hel kropp, som ju består av många protoner, i ett konstant magnetfält? 11.7 Vad är villkoret för att en radiovåg ska samverka med den spinnande protonen? 11.8 Beskriv vad som händer då en radiovåg samverkar med en spinnande proton i ett konstant magnetfält Beskriv vad som menas med en 90-graders puls Beskriv vad som menas med en 180-graders puls Det pålagda magnetfältet i en MR-apparat är på 2 T. Vilken frekvens måste en radiovåg ha för att kunna samverka med de spinnande protonerna? Vilken styrka måste magnetfältet ha för att protonerna ska kunna samverka med Rix FM 105.6? En bestämd radiovåg roterar magnetiseringen i en kropp ett varv på en sekund. Hur lång behöver denna puls vara för att (a) fungera som en 90-graders puls, (b) fungera som en 180-graders puls? Man ökar styrkan i radiovågen till det dubbla. Hur lång måste nu pulsen vara för att fungera som en 180-graders puls?

13 Lektion 12, Transversell och longitudinell relaxation 12.1 Vad händer då radiovågen stängs av Vad innebär tidskonstanten T 1? 12.3 Inom vilket spann ligger denna tidskonstant för vanliga medicinska material? 12.4 Vilken process är det som påverkar denna tidskonstant? 12.5 Är T 1 lång eller kort i (a) vätska (b) fett? 12.6 Vad innebär tidskonstanten T 2? 12.7 Inom vilket spann ligger denna tidskonstant för vanliga medicinska material? 12.8 Vilken process är det som påverkar denna tidskonstant? 12.9 Är T 2 lång eller kort i (a) vätska (b) fett? Vad är det som möjliggör mätning av kroppens magnetisering? Två liknande material som har olika T 2, 50 ms respektive 100 ms, utsätts för en 90-graders puls. Hur mycket av takten (spinn-koherensen) återstår för dessa båda material efter (a) 10 ms och (b) efter 80 ms? Vad blir kontrasten mellan de två materialet efter (a) 10 ms och (b) efter 80 ms? Ovanstående material har ett T 1 som är 500 ms respektive 1500 ms. Hur mycket har respektive magnetisering tillvuxit efter (a) 10 ms och (b) 1000 ms? Vad blir kontrasten mellan de två materialet efter (a) 10 ms och (b) efter 1000 ms? s efter att ovanstående material utsatts för en 90-graderpuls skickas ytterligare en 90-graders puls in. Hur stora är nu signalstyrkorna omedelbart efter pulsen om man jämför med den ursprungliga styrkan?

14 Lektion 13, Pulsscheman 13.1 Vad innebär TR? 13.2 Vad är innebörden av en lång respektive en kort TR? 13.3 Vad innebär att en MR bild visar protondensitet? 13.4 Vad menas med en T 1 -viktad bild? 13.5 Beskriv hur man åstadkommer spinn-eko Vad innebär TE? 13.7 Beskriv vad en pulsekosekvens är för något Hur åstadkommer man en protondensitetsbild med ett pulsekoschema? 13.9 Hur åstadkommer man en T 2 -viktad bild med ett pulsekoschema? Hur åstadkommer man en T 1 -viktad bild med ett pulsekoschema? Ett fettliknande material har 1.5 gånger fler protoner per volymsenhet än vatten. Det fettliknande materialet har dessutom ett T 1 på 500 ms och ett T 2 på 50 ms medan vattnets T 1 är 1500 ms och T 2 är 100 ms. (a) Vilken kontrast får man i bilden med pulsekosekvensen TR=2 s och TE=10 ms? (b) Vilken typ av bild ger detta? Nu använder man istället pulsekosekvensen TR=500 ms och TE=10 ms. (a) vilken kontrast får man och (b) vilken typ av bild är det? Nu använder man istället pulsekosekvensen TR=2 s och TE=150 ms. (a) vilken kontrast får man och (b) vilken typ av bild är det? Nu provar vi istället pulsekosekvensen TR=2 s och TE=70 ms. (a) vilken kontrast får man och (b) vad beror det på?

15 Lektion 14, Rumslig upplösning 14.1 Vilken ekvation bestämmer sambandet mellan magnetfältets styrka och materialets resonansfrekvens? 14.2 Hur åstadkoms sektionering längs det konstanta magnetfältets riktning? 14.3 Hur kommer det sig att ovanstående åtgärd bidrar till sektionering? 14.4 Hur åstadkoms rumsupplösning inom skivan? 14.5 Hur kommer det sig att de pålagda magnetfälten inte påverkar andra delar av kroppen? 14.6 Hur kommer det sig att det går att separera signalerna från de olika delarna? 14.7 Vilken rumsupplösning kan man idag uppnå med MRI? 14.8 Vad styr rumsupplösningen? 14.9 Supraledande magneter används för att skapa ett konstant magnetfält på 1.5 T i en MR apparat. Längs med apparaten påläggs dessutom ett magnetgradientfält som är 0 T vid fotänden och 0.25 T vid huvudänden med hjälp av spolar. Vilka resonansfrekvenser motsvarar detta? Ledning: gyromagnetiska konstanten för protoner är 42.5 MHz/T Vart hamnar snittet om man använder en radiovåg på 70 MHz? Direkt efter radiopulsen slår man på ett transversellt magnetfält som är 0 T i ena kanten och 0.1 T i andra kanten. Vilken är skillnaden i rotationsfrekvens mellan de två kanterna? Ytterligare ett magnetgradientfält läggs på som är 0 T i ena kanten och 0.1 T i andra kanten. Denna gång i form av en puls. Hur långt hinner pulsen separera de protoner som snurrar med 70 MHz om pulsens längd är 0.1 µs?

16 Lektion 15, Blandade aspekter på MRI 15.1 En av de stora problemen med MRI är att mättiden kan bli lång. Hur lyder ett approximativt samband för den totala mättiden för en MRI undersökning och vad betyder de olika parametrarna? 15.2 Vilken av ovanstående parametrar är dimensionerande? 15.3 Ge två exempel på hur denna parameter kan reduceras Varför uppträder vätskor ljusa på T 2 -viktade bilder och mörka på T 1 -viktade bilder? 15.5 Varför uppträder fett mörka på T 2 -viktade bilder och ljusa på T 1 -viktade bilder? 15.6 Hjärnor är ett väldigt vanligt objekt att avbilda med MRI. Ge en enkel tumregel vart man kan titta för att snabbt avgöra om det är en T 1 -viktad eller T 2 -viktad bild man tittar på Nämn två saker som särskiljer MRI och konventionell röntgen Vad händer då man försöker avbilda blodkärl med normal MRI? 15.9 Trots det går det att mäta flöden med MRI. Hur kommer det sig? Vad menas med MR-spektroskopi? Vid en undersökning vill man skapa en bild bestående av 256 skivor. För att uppnå ett acceptabelt signal-brus-förhållande upprepas varje mätning 5 gånger. Vilken blir den totala mättiden om TR väljs till 500 ms? Ovanstående mättid bedöms som oacceptabel. Därför väljer man att använda en multi-slice sekvens. Vad blir mättiden om det tar 100 ms att ställa om magneterna mellan varje mätning? Ovanstående blev inte heller bra. Man väljer i stället en reducerad sekvens och framställer en så kallad T2*-viktad bild. Nu tar varje skiva 5 ms att mäta. Vad blir den totala mättiden? Vid en undersökning av aortan strömmar blodet med 10 mm/s. Hur långt hinner detta blod röra sig i varje mätpunkt om man använder (a) metoden i 15.11, (b) metoden i 15.13? (c) Relatera detta till upplösningen 1 mm. Kommer man att se något i någon av metoderna?

17 Lektion 16, Datortomografi 16.1 Vad innebär begreppet tomografi? 16.2 Nämn några andra tomografiska metoder I CT används en speciell metod för att skapa en tredimensionell bild av en mängd projektioner. Vad kallas denna metod? 16.4 Vad är en voxel? 16.5 Vilken typ av vågor används för att skapa bilden vid CT-undersökningar? 16.6 Nämn tre nackdelar med konventionell röntgen Hur många projektioner behövs med en 5-elements detektor för att entydigt skapa en bild som är 5x5 pixler stor i tvärsnittet? 16.8 Hur många projektioner behövs med en 256-elements detektor för att entydigt skapa en bild som är 256x256 pixler stor i tvärsnittet? 16.9 Vad menas med slice-metoden? Vad menas med Helix-metoden? Ett 5 cm högt och 3 cm brett E av ett material som har röntgentätheten 0.1 cm -1 ligger inbäddat i ett absorptionsfritt material. Mittenarmen är 2 cm. Vad blir den registrerade absorptionen på en horisontellt respektive en vertikalt registrerande detektor som vardera registrerar 5 bildpunkter? Nu går vi över till att använda relativa absorptionsmått. På en detektor som registrerar horisontella strålar registreras absorptionerna 1, 1, 3, 2, 2 och på en detektor som registrerar vertikala strålar registreras absorptionerna 0, 5, 1, 3, 0. Utför rekonstruktionen På en detektor som registrerar horisontella strålar registreras absorptionerna 2, 2, 3, 2, 2 och på en detektor som registrerar vertikala strålar registreras absorptionerna 0, 5, 1, 5, 0. Utför rekonstruktionen På en detektor som registrerar horisontella strålar registreras absorptionerna 3, 1, 2, 1, 3 och på en detektor som registrerar vertikala strålar registreras absorptionerna 0, 5, 3, 2, 0. Utför rekonstruktionen.

18 Lektion 17, Upplösning och kontrast i datortomografi 17.1 Hur skiljer sig en primärbländare för CT mot en primärbländare för konventionell röntgen? 17.2 Hur skiljer sig en detektor för CT mot en detektor för konventionell röntgen? 17.3 Vad begränsar upplösningen i CT? 17.4 Vilken upplösning brukar man räkna med att få i CT? 17.5 Vilken gråskaleupplösning brukar man ha i en CT-apparat? 17.6 Vilken gråskaleupplösning har det mänskliga seendet? 17.7 Nämn en digital metod som bygger på skillnaden i gråskaleupplösning mellan en CT-apparat och ögat med vilken samma mätning kan användas för att studera flera olika fenomen Hur lyder den så kallade Hounsfieldskalan, och vad används den till? 17.9 Vilka är fördelarna med CT jämfört med konventionell röntgen? Vilka är nackdelarna med CT jämfört med konventionell röntgen? Vilket CT-värde har benvävnad vid (a) 10 kev, (b) 100 kev respektive (c) 200 kev? Vilket CT-värde har fett vid (a) 10 kev, (b) 100 kev respektive (c) 200 kev? Vid en CT-undersökning används en spänning på 100 kv. Vad blir kontrasten mellan två benstrukturer med CT-värdena 1000 respektive 800? Vid registreringen uppskattades brusnivån, σ, ligga på 50 %. Vilken signalbrus-förhållande fås vid rekonstruktionen i uppgift om man har använt 256 projektioner? Kommer man kunna urskilja skillnaden?