Medische beeldvorming (Natuurkunde havo), les 2: Examentraining

• newEditor
• Natuurkunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introduction

Examentraining met vier vraagtypen: diepte uit een echo, een echodiagram lezen, halveringsdikte en doorlaatkromme, en een techniek kiezen. Acht vragen met uitwerkingen in de notities, een poll en tips.

Doorsnede van het hoofd op een CT-scan (foto: Andrew Ciscel, CC BY-SA 2.0)

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Examentraining

Medische beeldvorming: zo pak je examenvragen aan

Les 2 van 3. Laat leerlingen in tweetallen overleggen bij de open vragen. Image credit: Andrew Ciscel / Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Wat ga je kunnen?

Ik kan de diepte uit een echo berekenen, een echodiagram en een doorlaatkromme lezen en een techniek kiezen en beargumenteren.

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Zo pak je een examenvraag aan

• 1. Lees: wat is gegeven, wat wordt gevraagd en welke techniek hoort erbij.

• 2. Kies: de formule: s = ½·v·t bij een echo, I = I0·(½)^n met n = d/d½ bij absorptie.

• 3. Reken: zet µs en ms om naar s en vul in; let op het ½ bij een echo.

• 4. Controleer: eenheid, significante cijfers en of de uitkomst redelijk is.

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Vraagtype 1: diepte uit een echo

• Gebruik s = ½·v·t: de puls legt de afstand heen en terug af.

• Reken µs en ms eerst om naar s: 1 µs = 10⁻⁶ s en 1 ms = 10⁻³ s.

• Herleid de formule als je de tijd zoekt: t = 2·s/v.

• Rond af op het aantal significante cijfers van het gegeven met de minste.

Syllabus B2.4: ultrasone geluidsgolf en geluidsnelheid in menselijke weefsels. De formule en de geluidsnelheid staan in je informatieboek of worden gegeven.

Een echo komt 0,12 ms na de puls terug. Met v = 1,54·10³ m/s: hoe diep ligt het grensvlak?

A

18 cm

B

9,2 m

C

9,2 cm

D

4,6 cm

Gegeven: t = 0,12 ms = 0,12·10⁻³ s, v = 1,54·10³ m/s. s = ½·v·t = ½ · 1,54·10³ · 0,12·10⁻³ = 0,0924 m. Met twee significante cijfers (t heeft er twee): 9,2 cm. Controle: 1,54·10³ · 1,2·10⁻⁴ = 0,1848 m, de helft is 0,0924 m. Verwachte fouten: het ½ vergeten (18 cm), de eenheid verkeerd (9,2 m) of twee keer delen door 2 (4,6 cm). Syllabus B2.4.

Een grensvlak ligt op 4,5 cm diepte. Neem v = 1,5·10³ m/s. Na hoeveel tijd komt de echo terug?

A

60 µs

B

30 µs

C

6,0·10³ µs

D

1,2·10² µs

Gegeven: s = 4,5 cm = 0,045 m, v = 1,5·10³ m/s. t = 2·s/v = 2 · 0,045 / 1,5·10³ = 6,0·10⁻⁵ s = 60 µs. Controle: s = ½ · 1,5·10³ · 60·10⁻⁶ = 0,045 m. Verwachte fouten: de factor 2 vergeten (30 µs), cm niet omrekenen (6,0·10³ µs) of nog een keer verdubbelen (1,2·10² µs). Syllabus B2.4.

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Vraagtype 2: een echodiagram lezen

• Het diagram toont het signaal tegen de tijd na het uitzenden van de puls.

• De hoge piek bij t = 0 is de zendpuls; elke andere piek is een echo.

• Lees t af bij de top van de piek: neem de verticale hokjes van 10 µs.

• Met t uit het diagram en v uit de vraag volgt de diepte met s = ½·v·t.

Syllabus B2.4 met A12: aflezen uit een diagram. Het verschil tussen twee echo's geeft de afstand tussen twee grensvlakken.

Bereken de diepte van het eerste grensvlak met v = 1,5·10³ m/s.

A

6,0 cm

B

3,0 cm

C

3,0·10⁴ m

D

1,5 cm

In het diagram ligt de eerste echo bij t = 40 µs. s = ½·v·t = ½ · 1,5·10³ · 40·10⁻⁶ = 0,030 m = 3,0 cm. Controle: 1,5·10³ · 40·10⁻⁶ = 0,060 m, de helft is 0,030 m. Verwachte fouten: het ½ vergeten (6,0 cm), µs niet omrekenen (3,0·10⁴ m) of nog een keer halveren (1,5 cm). Syllabus B2.4. Image credit: LessonUp, eigen figuur

Bereken de afstand tussen de twee grensvlakken met v = 1,5·10³ m/s.

A

9,0 cm

B

7,5 cm

C

3,0 cm

D

4,5 cm

De echo's liggen bij 40 µs en 100 µs, dus Δt = 60 µs. s = ½ · 1,5·10³ · 60·10⁻⁶ = 0,045 m = 4,5 cm. Controle: de diepten zijn 3,0 cm en 7,5 cm, het verschil is 4,5 cm. Verwachte fouten: het ½ vergeten (9,0 cm), alleen de diepte van het tweede grensvlak (7,5 cm) of alleen die van het eerste (3,0 cm). Syllabus B2.4. Image credit: LessonUp, eigen figuur

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Vraagtype 3: halveringsdikte en doorlaatkromme

• De halveringsdikte lees je af waar de intensiteit nog 50% van het begin is.

• Na n halveringsdiktes geldt I = I0·(½)^n met n = d/d½.

• Reken alleen met een geheel aantal halveringsdiktes.

• Controleer het antwoord: na elke halveringsdikte halveert de intensiteit.

Syllabus B2.3 en B2.4: halveringsdikte, doorlaatkromme, geheel aantal halveringsdiktes. Formule in je informatieboek.

Bepaal de halveringsdikte van dit weefsel voor röntgenstraling.

A

2,0 cm

B

4,0 cm

C

1,0 cm

D

8,0 cm

De intensiteit is 50% bij d = 2,0 cm; dat is de halveringsdikte. Controle: bij 4,0 cm is de intensiteit 25%, dus twee halveringsdiktes van 2,0 cm. Verwachte fouten: de dikte aflezen waar de intensiteit 25% is (4,0 cm), of waar de intensiteit nog 70% is (1,0 cm). Syllabus B2.3. Image credit: LessonUp, eigen figuur

Spierweefsel heeft d½ = 3,0 cm. Een bundel gaat door 9,0 cm spier. Hoeveel keer kleiner is I?

A

3 keer kleiner

B

4 keer kleiner

C

8 keer kleiner

D

9 keer kleiner

Gegeven: d½ = 3,0 cm, d = 9,0 cm. n = d/d½ = 9,0/3,0 = 3. I = I0·(½)³ = I0/8. Controle: 3,0 cm geeft ½, 6,0 cm geeft ¼, 9,0 cm geeft ⅛. Verwachte fouten: n zelf als factor nemen (3), twee halveringsdiktes rekenen (4) of de dikte als factor nemen (9). Syllabus B2.3 en B2.4.

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Vraagtype 4: een techniek kiezen

• Bepaal eerst wat de arts wil zien: vorm, zacht weefsel of werking.

• Koppel de techniek aan de natuurkunde: absorptie, terugkaatsing of tracer.

• Weeg een voordeel en een nadeel af, zoals de stralingsbelasting.

• Let op: een goede techniek met een verkeerde reden is fout.

Syllabus B2.4: in gegeven situaties een keuze voor een techniek beargumenteren. De kennis hoeft niet wendbaar te zijn: alleen in medische context.

Een gebroken pols wordt vermoed. Welke techniek past het best?

A

Röntgenopname: bot laat straling goed door

B

Echografie: bot laat ultrageluid goed door

C

Röntgenopname: bot absorbeert veel straling

D

Nucleaire diagnostiek: bot zendt γ-straling uit

Een röntgenopname laat bot goed zien omdat bot veel meer straling absorbeert dan het omliggende weefsel. Verwachte fouten: de goede techniek met een verkeerde reden (A), echografie voor bot (B), of denken dat bot zelf straalt (C). Syllabus B2.4.

Een arts wil zien welk deel van het bot extra actief is. Welke techniek past?

A

Nucleaire diagnostiek met een tracer

B

Echografie met ultrasone geluidsgolven

C

Röntgenopname van het hele skelet

D

CT-scan met doorsneden van het bot

Nucleaire diagnostiek toont de werking: de tracer hoopt zich op waar het bot actief is. De andere technieken laten vooral de bouw zien. Verwachte fout: CT, omdat dat veel detail geeft. Detail is vorm, geen werking. Syllabus B2.4.

Welk vraagtype vind jij het lastigst?

1

Diepte uit een echo

2

Een echodiagram lezen

3

Halveringsdikte en doorlaatkromme

4

Een techniek kiezen

Kies na de uitslag een vraagtype om klassikaal door te nemen.

EXAMENSTOF · B2 · MEDISCHE BEELDVORMING

Tips voor op het examen

• Zet tijden altijd om naar seconden: 1 µs = 10⁻⁶ s.

• Bij een echo hoort het ½ bij s = ½·v·t: heen en terug.

• Een halveringsdikte lees je af bij de helft van de beginintensiteit.

• Noem bij een keuze altijd de natuurkunde: absorptie, terugkaatsing of tracer.