醫(yī)學成像練習題課件

醫(yī)學成像練習題醫(yī)學成像練習題、醫(yī)學成像練習題1、什么是醫(yī)學成像?醫(yī)學成像是借助于某種介質（如X線、電磁場、超聲波、放射性核素等）與人體的相互作用，把人體內部組織、器官的形態(tài)結構、密度、功能等，以圖像的方式表達出來，提供給診斷醫(yī)生，使醫(yī)生能根據自己的知識和經驗對醫(yī)學圖像中所提供的信息進行識別與診斷，從而對病人的健康狀況進行判斷的一門科學技術。2、按醫(yī)學成像技術的領域分類，分為兩大領域，一是研究生物體微觀結構為主的（生物醫(yī)學顯微圖像學）;二是以人體宏觀解剖結構及功能的（現代醫(yī)學影像學）。醫(yī)學成像練習題3、現代醫(yī)學成像按其信息載體可分為以下幾種基本類型：（1）X線成像;（2）磁共振成像;（3）核素成像;（4）超聲成像;（5）光學成像;（6）紅外、微波成像：4、醫(yī)學成像的目的是什么？通過各種方式探測人體，獲得人體內部結構的形態(tài)、功能等信息，將其轉變?yōu)楦鞣N圖像顯示出來，進行醫(yī)學研究和診斷。5、減影技術的基本內容是:

把人體同一部位注入造影劑前后的影像相減,從而得出其差值部分，減影像中骨骼和軟組織等背景影像被消除，只留下含有造影劑的血管影像。醫(yī)學成像練習題6、CR（ComputedRadiography）稱為（計算機X線攝影）。7、DR（DigitalRadiography）稱為（數字X線攝影）。8、X-CT稱為（X射線計算機斷層成像）。9、MRI稱為（磁共振成像）。10、超聲診斷儀的類型有：A型超聲診斷儀（幅度顯示）、M型超聲診斷儀（運動顯示）、B型超聲診斷儀（斷面顯示）、彩色多普勒超聲診斷儀。醫(yī)學成像練習題11、形態(tài)學成像：X線成像顯示的是人體結構的解剖學形態(tài)，對疾病的診斷主要是根據形態(tài)上的密度變化。功能成像：將某種放射性物質引入人體內，通過在體外檢測其輻射能量來判斷某個臟器的功能，特別是代謝方面的問題。12、PACS是（醫(yī)學圖像存儲與通訊系統）。13、電離是（原子的軌道電子脫離原子束縛的過程）。醫(yī)學成像練習題14、直接電離是（由具有足夠動能的帶電離子與原子中的電子相互碰撞引起），如快速運動的電子、質子、α粒子等都有可能直接使空氣電離。

15、間接電離是（不帶電離子如光子、中子等），在引起核轉變的過程中產生出新的高能粒子，由這些粒子再直接或間接引起物質的電離。16、電離輻射是（能夠直接或間接使空氣電離的輻射）。醫(yī)學成像練習題17、X射線照射量的單位是（倫琴R)。18、1R是在1kg空氣中產生（2.58×10-4C/kg）電荷量時的照射量。19、照射量是衡量（X射線或γ射線對空氣電離本領）的一個量。20、吸收劑量(D)：被照射物質所吸收的任何電離輻射的平均能量E對被照射物質質量m的微商。21、吸收劑量(D)單位：戈瑞(Gy)/拉德(rad)。1Gy=1J/kg、1Gy=100rad醫(yī)學成像練習題23、X線產生條件？（1）要有電子源：根據需要，能隨時提供足夠數量的電子，這個電子源稱為陰極；（2）必須有高壓電場及真空條件下的電子流：兩個方面，其一是高壓電場，使電子獲得動能；其二是有高真空環(huán)境，使電子在運動中不受氣體分子的阻擋和電離放電而降低能量，同時也能保護燈絲不致因氧化而被燒毀。(3)要有一個能經受高速電子撞擊而產生Ｘ線的靶，即陽極,使高速電子所帶的動能轉變成X射線。醫(yī)學成像練習題24、連續(xù)輻射：高速帶電粒子在靶物質的原子核電場作用下，改變運動方向和速度，所損失的動能中，有一部分轉化為能量等于hν的光子輻射出去，稱為連續(xù)輻射。25、連續(xù)X射線的能量及X射線的波長是：

26、特征輻射：當高速電子與陽極靶面撞擊時，與原子的內層電子相互作用而將內層電子轟出，使原子呈不穩(wěn)定狀態(tài)。當具有較高勢能的外層電子填補內層電子空位時，即釋放出多余的能量。這種能量的輻射稱為特征輻射。醫(yī)學成像練習題27、特征X射線的能量:

28、普朗克常數：6.63×10-34J·s29、X線實質是什么？X射線是一種電磁波，具有一定的波長和頻率，具有波粒二重性，X線成像利用了它與物質相互作用時發(fā)生能量轉換，突出了微粒性。X線的波長極短、能量極大，波長介于紫外線和γ射線之間，為0.0006～50nm，X線診斷常用的波長為0.008～0.031nm。醫(yī)學成像練習題30、在醫(yī)學應用中，常用X射線的量和質表示X射線的強度。X射線量是指：X射線束內的光子數目；X射線質是指：X射線光子的能量。31、影響連續(xù)X射線強度的因素：①靶物質I∝Z(原子序數)、②管電流I∝i

、③管電壓I∝U2

32、X射線的三個參量是：管電壓(kVp)、管電流(mA)、曝光時間(s)33、半價層：使X射線的強度減弱到其初始值一半時所需的濾過板厚度。34、半價層的單位必須包括（濾過板材料）和（厚度）兩部分。醫(yī)學成像練習題35、一束X射線穿過2mm厚的標準鋁板后，其強度減弱了一半，則可稱這束X射線的半價層為（2mm鋁）。36、X射線與物質相互作用時的主要形式：光電效應、康普頓效應、電子對效應。醫(yī)學成像練習題37、光電效應是：入射X光子與原子的內層電子作用時，將全部能量交給電子，獲得能量的電子擺脫原子核的束縛而成為自由電子(光電子)，而X光子本身整個被原子吸收的過程稱為光電效應。38、光電效應的利與弊：利：產生高質量照片，不產生散射線，照片灰霧低，增加了射線對比度。弊：會使輻射損傷增加，因入射X光子的能量全被人體吸收。39、光電效應的產物是：光電子、正離子、熒光放射。醫(yī)學成像練習題40、康普頓效應是：入射X射線與物質原子束縛較弱的電子（外層電子）相碰撞，X光子的一部分能量傳給電子，并將它從原子中擊出（反沖電子），能量減小了的X光子，波長增大并且改變運動方向，成為散射X光子。這種改變波長和方向的散射稱為康普頓散射。41、康普頓效應的弊：散射X光子保留了大部分的能量，這些散射X光子就是散射線，它使膠片產生灰霧而降低X線照片的質量。42、康普頓散射的產物：散射X光子、反沖電子、正離子。43、康普頓散射是X射線在生物組織內（衰減）的主要原因。醫(yī)學成像練習題44、電子對效應是：入射X射線光子進入吸收物質接近原子核時，受到原子核電場的作用，會突然消失而轉換成一個正電子和一個負電子，這一現象稱為電子對效應。45、X射線在物質內傳播過程中的強度減弱，包括擴散衰減（能量的分散）和吸收衰減（與物質相互作用）兩方面。46、單能窄束X射線在物質中的衰減，衰減公式：I為穿過某一物質后的X射線強度；I0為射入該物質之前的X射線強度；μ為該物質的吸收系數；X為該物質的厚度。醫(yī)學成像練習題47、對于混合物或化合物常采用（有效原子序數）來描述其對X射線的衰減性質。48、H的原子序數是1，O的原子序數是8。49、求水分子H2O的有效原子序數：解：因

答：H2O的有效原子序數是7.43。醫(yī)學成像練習題50、X射線在物質中衰減，主要是X射線光子與物質中的電子相互作用，因此（電子數目越多的物質）更易使X射線衰減。51、實際焦點：燈絲發(fā)射的電子，經聚焦加速后，投射在陽極靶上的面積為實際焦點。有效焦點：X射線管的實際焦點在垂直于X射線管軸線方向上投影的面積為有效焦點。

醫(yī)學成像練習題52、有效焦點面積＝實際焦點面積×sinθ53、實際焦點的大小直接影響X線管的（散熱）和影像的（清晰度），因此應折衷考慮，適當選取陽極靶角θ為（15°～19°）左右較好。醫(yī)學成像練習題54、X射線管容量的計算：P=UeI/1000,其中Ue為管電壓有效值（單位：kV）；I為管電流（單位：mA)；P為容量單位：kW。55、一給定的X射線管，額定管電壓為200kV，額定管電流為20mA，求其容量。解：P=UeI/1000=200×0.707×20/1000≈3kW。醫(yī)學成像練習題56、曝光后的膠片質量參數：照片密度：D=logI0/I;

對比度:57、一張合格的X線照片，除應保證攝影部位與位置的選擇符合臨床診斷要求外，還應具備以下四個條件：

A.照片能表示出足夠的、能為肉眼識別的適當密度；

B.具有能分辨出X射線吸收差異的適當的對比度；

C.能反映被照體細節(jié)，保持良好的明銳度；

D.能保持被照體的原有形態(tài)，具有較小的失真度。

醫(yī)學成像練習題58、X線成像原理是什么？X線之所以能使人體在熒屏上或膠片上形成影像，一方面是基于X線的特性，即其穿透性、熒光效應和攝影效應；另一方面是基于人體組織有密度和厚度的差別。由于存在這種差別，當X線透過人體各種不同組織結構時，它被吸收的程度不同，所以到達熒屏或膠片上的X線量即有差異。這樣，在熒屏或X線上就形成黑白對比不同的影像。59、濾線柵的柵比(R)：鉛條高度h與兩鉛條之間間隔D的比值，即R=h/D醫(yī)學成像練習題60、平板探測器：FPDFPD分為a-Se直接轉換平板探測器和用CsI＋非晶硅的間接轉換平板探測器，前者是將X線直接轉換為電信號的直接數字X線攝影用的影像接收器件；后者是將X線先轉換成熒光，然后再轉換為電信號的間接數字X線攝影用的影像接收器件。62、CT成像本質是人體組織的吸收（衰減系數μ）成像。醫(yī)學成像練習題63、CT成像物理原理：CT成像物理原理為通過CT掃描機構掃描獲取求解μ的方程組；解方程組獲得人體某一體層面各個體素的μ值；再將μ值轉換為CT值；最后將CT值變換成能視覺識別的灰度圖像。64、在均勻物體中，X線衰減服從指數規(guī)律。65、CT影像的像素是由（該像素對X射線的衰減系數μ）來決定。66、CT值定義：CT影像中每個像素對應的物質對X線線性平均衰減量大小的表示。醫(yī)學成像練習題67、CT值：人體被測組織的吸收系數與水的吸收系數的相對值：其中K為分度因數（K=1000），CT值的單位為HU（HounsfieldUnit）68、水的CT值為0HU，空氣CT值為-1000HU，致密骨CT值為＋1000HU69、μ水=1；μ骨骼=2.0；μ空氣為0醫(yī)學成像練習題70、CT成像中的基本概念：體素：CT圖像是人體某部位一定厚度（如1mm、5mm）的體層像，把體層分成按矩陣排列的若干個很小的體積單元，這些體積單元稱為體素。體素是三維的，每個體素中的μ是一致的。象素：一幅CT圖像是由許多矩陣排列的小單元組成，這些組成圖像的基本單元稱為象素?；叶龋褐笀D像面黑白或明暗的程度。掃描：用X射線束以不同的方式、按一定的順序、沿不同的方向對劃分好體素編號的受檢體斷層進行投照，并用高靈敏度的檢測器接收透射體素后的出射X線束強度。投影：我們把投照受檢體后出射X線束的強度I稱為投影，投影的數值稱為投影值，投影值的分布，稱為投影函數曲線。醫(yī)學成像練習題71、CT的窗口技術是指CT機放大某段范圍內灰度的技術。這個被放大或增強的灰度范圍叫做窗口，放大的灰度范圍上下限之差叫“窗寬”，放大的灰度范圍的平均值，即所放大灰度范圍的灰度中心值叫“窗位”。72、請畫圖表示出窗寬、窗位及顯示灰階。

73、窗寬=窗位=醫(yī)學成像練習題74、CT成像的基本原理是：CT成像的物理學基礎是物體對X線的吸收存在差異。高度準直的X線束對人體某個部位按一定厚度進行掃描→穿過人體的X線由探測器接收→經放大變?yōu)殡娮恿鳌鶤/D轉換→輸入計算機處理→計算機通過運算得出該斷面上各體素的X線吸收值，并排列成數字矩陣→經D/A轉換后用不同的灰度等級在顯示器上顯示即獲得該部位的橫斷面或冠狀面的CT圖像。醫(yī)學成像練習題75、已知窗寬、窗位均為100，請計算CT值的顯示范圍是多少？76、常規(guī)5代CT掃描的方式是什么？77、常規(guī)掃描方式的缺點是：需要較長的掃描時間；成像中會產生遺漏人體某些組織的情況；不能準確地重建三維圖像和多方位圖像。78、螺旋CT優(yōu)點是：提高掃描速度，減少運動偽影；掃描層薄，在層面與層面之間沒有采集數據遺漏，能提供較好的三維圖像重建。79、四層螺旋CT掃描:X線管旋轉一周可以同時獲得（四層）數據。80、MSCT稱：多層螺旋CT；又稱多排檢測器CT。醫(yī)學成像練習題83、簡述CT成像重建方法：X光CT成像的本質是衰減系數成像，二維CT像是值的二維分布以灰度形式在平面圖像的表現。用窄束X光對人體切面（斷面）進行掃描，獲取足夠的投影數據，采用一定的數學方法對投影數據進行處理，求解出各體素的值，得到值在斷面上的分布矩陣，再把各體素的值按CT值的定義轉變?yōu)镃T值，得到CT值在體層面上的分布，此灰度分布就是CT像。醫(yī)學成像練習題85、CT圖像重建反投影法又稱（總和法）或（線性疊加法），其原理是：將所測得的投影值按其原路徑平均的分配到每一點上，各個方向上投影值反投影后，在影像處進行疊加，推斷出原圖像。86、已知：四個體素(μ1=1，μ2=2，μ3=3，μ4=4)矩陣，求：用反投影法進行圖像重建。解：

醫(yī)學成像練習題87、設一幅8bit的CT圖像，灰度值范圍0～255，反轉前、后像素點的灰度值為f（x，y）、g（x，y），請寫出反轉方程，說明其作用。解：反轉方程：

g（x，y）=255－f（x，y）作用：使灰度倒置，使f（x，y）的灰度值中的最大值變換為g（x，y）中的最小值。醫(yī)學成像練習題88、CT機空間分辨力也稱（高對比度分辨力），其定義為：CT機在高對比度情況下分辨相鄰兩個最小物體的能力?？臻g分辨力表示方法是：每厘米包含線對數（LP/cm））。89、CT機的密度分辨力也稱（低對比度分辨力），其定義為：CT機在低對比度情況下分辨相鄰兩個最小物體的能力。90、CT機的密度分辨力受諸多因素的影響，最主要的是（毫安秒：mAs）。醫(yī)學成像練習題94、核磁共振信號產生三個基本條件：1）能夠產生共振躍遷的原子核-1H；2）恒定的靜磁場（外磁場、主磁場）B0；3）產生一定頻率電磁波的交變磁場（射頻磁場RF）。“核”：共振躍遷的原子核；“磁”：主磁場B0和射頻磁場RF；“共振”：當射頻磁場RF的頻率與原子核進動的頻率一致時原子核吸收能量，發(fā)生能級間的共振躍遷。醫(yī)學成像練習題95、核磁矩μ由下式確定：，式中：

為旋磁比，P為自旋角動量，P表達式為：

I為自旋量子數,I為：，h為普朗克常數，為

96、進動，描述的是具有角動量P的物體在外力矩作用下，其角動量P發(fā)生改變的現象。進動頻率：稱為拉莫爾方程。醫(yī)學成像練習題97、H核在外磁場B0作用下，在磁場方向上產生磁性的過程稱（磁化），其大小稱為（磁化強度）。磁化強度M是：（單位體積內磁矩μ的矢量和）。98、射頻脈沖RF的作用是什么？答：射頻脈沖RF有兩個作用：1）低能級H質子吸收RF脈沖能量后躍遷到高能級，使在B0中排列方向由同向變?yōu)榉聪颍窒嗤瑪的康湍芗壻|子的磁力，使縱向磁化矢量MZ變?。?）受RF脈沖的磁化作用，旋進H質子趨向于射頻磁場方向變?yōu)橥?、同速運動，即處于“同相”，并且在XY平面上疊加起來，形成橫向磁化矢量MXY。醫(yī)學成像練習題99.使磁化矢量M翻轉到XY平面的RF脈沖稱（90°）脈沖；使M翻轉到B0反方向上的RF脈沖稱（180°）脈沖；使M偏離B0α角的RF脈沖稱（α角）脈沖。102、弛豫：系統由激發(fā)態(tài)恢復至平衡狀態(tài)的過程。103、縱向弛豫：RF脈沖停止后，MZ由最小恢復到原來大小的過程稱縱向弛豫（也稱自旋-晶格弛豫或T1弛豫）?？v向弛豫時間T1：縱向磁化矢量從最小值恢復到平衡態(tài)磁化矢量63%的時間。醫(yī)學成像練習題104、橫向馳豫：RF脈沖停止后，MXY由最大逐步消失的過程稱橫向馳豫（也稱自旋-自旋弛豫或T2弛豫）。橫向弛豫時間T2：橫向磁化矢量MXY減少到最大值的37%的時間。106、什么是FID？答：隨著MXY

的衰減，在接受線圈中感生電動勢V的幅值也漸漸衰減。這一衰減信號由于是在自由進動過程中產生的，故稱為：自由感應衰減(FID)。107、自由感應衰減(FID):信號隨著時間而消失（類似于阻尼震蕩信號），但（頻率）不變。醫(yī)學成像練習題108、MRI圖像是人體不同組織之間信號強度的差異形成組織間對比度不同的圖像，而對比度的主要決定因素是：一是（T1的固有差別，即組織間縱向弛豫時間T1的差別）圖像；二是（T2的固有差別，即組織間橫向弛豫時間T2的差別）圖像；三是組織（氫質子密度的差別）圖像，因此，MRI是多參數成像。醫(yī)學成像練習題109、什么是T1加權圖像？圖像的對比主要具有T1值依賴性，反映的是組織之間T1值的差異。什么是T2加權圖像？圖像的對比主要具有T2值依賴性，反映的是組織之間T2值的差異。什么是質子密度加權圖像？圖像的對比主要具有質子密度依賴性，反映的是組織之間質子密度的差異。醫(yī)學成像練習題110、什么是TR？脈沖重復時間TR：即兩個RF激發(fā)脈沖間的時間間隔。什么是TE？回波時間TE：激發(fā)脈沖RF與讀出信號之間的時間間隔。112、層面選擇梯度GZ及RF脈沖激發(fā)一個層面內質子的自旋，二者共同完成選層，所以層厚依賴于：層面選擇梯度（GZ的大小）及射頻脈沖RF的（帶寬）。

醫(yī)學成像練習題113、什么是相位編碼？其作用是什么？答：相位編碼GY是：對沿層面內Y方向（行）的MR信號進行相位空間編碼。作用是確定層面內“行”一維方向的體素坐標的位置。114、什么是頻率編碼？其作用是什么？答：頻率編碼GX是：對沿層面內X方向（列）的MR信號進行頻率空間編碼。作用是確定層面內“列”方向的體素的位置。115、MRI可任意角度成像如人體的三面是：（橫斷面）、（冠狀面）、（矢狀面）。醫(yī)學成像練習題117、重復時間TR：從90°RF脈沖開始至下一次90°RF脈沖開始的時間間隔；回波時間TE：RF激發(fā)脈沖與產生回波信號之間的間隔時間；反轉時間TI：初始180°與90°RF脈沖的間隔時間；翻轉角α：RF射頻脈沖發(fā)射后質子自旋翻轉角度。醫(yī)學成像練習題118、90°RF脈沖、180°RF脈沖作用是什么？答：90°RF脈沖激發(fā)H質子，使置于B0中的MZ翻轉到XY平面，產生MXY。

RF脈沖中止后，開始T1弛豫和T2弛豫。使MXY從最大變小，若在MXY尚未完全消失之前施加一個180°RF脈沖（或稱復相脈沖），使相位離散的H質子群在XY平面相位重新趨向一致(“復相”)，MXY由小變大，某一時刻達到最大值，此過程類似于使自旋的H質子群被“反射”回XY平面，稱自旋回波。醫(yī)學成像練習題121、什么是核醫(yī)學？答：核醫(yī)學，又稱原子（核）醫(yī)學，是一門利用開放型放射性核素診斷和治療疾病的學科。122、顯像用的核醫(yī)學儀器包括：①γ照相機；②單光子發(fā)射計算機斷層（SPECT）；③正電子發(fā)射計算機斷層（PET）醫(yī)學成像練習題123、簡述γ相機成像原理。答：當受檢者注射放射性同位素標記藥物后，放射性核素有選擇地濃聚在被檢臟器內，該臟器就成了一個立體射線源，該射線源放射出的γ射線經過準直器射在NaI(TL)晶體上，立即產生閃爍光點。閃爍光點發(fā)出的微弱熒光被光導耦合至光電倍增管（PMT），輸出電脈沖信號。這些電脈沖信號經后面的電子線路處理形成能量和位置兩個通道的信號，位置信號確定顯示光點的位置，能量信號確定該光點的亮度。經過一定時間的積累，便形成一幅閃爍圖像，并可用照相機拍攝下來，就完成了一次檢查。醫(yī)學成像練習題124、簡述PET成像原理。答：當人體內含有發(fā)射正電子的核素時，正電子在人體中很短的路程內（小于1mm）即可和周圍的負電子發(fā)生湮滅而產生一對γ光子，這兩個γ光子的運動方向相反，能量均為511keV，因此，用兩個位置相對的探測器分別探測這兩個γ光子，并進行符合測量即可對人體的臟器成像。125、PET特點是：1）靈敏度高、分辨率強；2）示蹤劑具有生物活性；3）放射性損傷較?。?）系統復雜，費用昂貴。126、PET的圖像重建一般采用兩種算法，一種是（濾波反投影法）；另一種是（迭代重建法）。醫(yī)學成像練習題130、在醫(yī)學診斷上所使用的超聲波是由（壓電晶體材料）制成的（超聲探頭）產生的，眼科方面所使用的超聲頻率在（5～15MHz）范圍內,心和腹部所使用的超聲頻率（在2～10MHz）范圍內。133、在超聲診斷中，聲波在人體所有軟組織中均以（縱波）的形式傳播，故診斷用超聲都為（縱波）。134、波長λ、聲速c與頻率f之間滿足以下關系：λ＝c/f醫(yī)學成像練習題135、聲強:聲強是表示聲的客觀強弱的物理量,它用每秒鐘通過垂直于聲波傳播方向的1平方厘米面積的能量來度量,它的單位是焦耳／(秒·平方厘米)［J/(s·cm2)］。136、聲阻抗：

聲阻抗是描述彈性媒質傳播聲波的一個物理量。對于各向同性的均勻媒質中來說,媒質中某點有效聲壓P與振動質點速度有效值V之比稱為聲阻抗,用Zs表示：Zs=P／V=ρc對一定頻率的聲波來說,它只決定于媒質密度ρ和波速c的乘積。醫(yī)學成像練習題137、超聲波：頻率高于20000赫的聲波。超聲診斷儀由兩大部分組成：超聲換能器、電子儀器。139、壓電效應是：機械能與電能相互轉換的物理現象。140、具有壓電效應的晶體稱壓電晶體亦稱換能器。醫(yī)學成像練習題正壓電效應：對晶體兩端施加壓力或拉力時，晶體兩側表面會出現異名電荷產生電場分布效應。逆壓電效應：當晶體的兩端施加一交變電場時，晶體厚度有所改變，即晶體沿著電軸方向出現壓縮或拉伸。141、超聲波發(fā)射是利用壓電晶體的逆壓電效應，即應用交變電壓使壓電晶體產生機械振動形成超聲波；超聲波接收是利用壓電晶體的正壓電效應，即把超聲反射波對壓電晶體的機械壓力轉換為電信號。醫(yī)學成像練習題143、目前所用超聲診斷儀多應用超聲脈沖回波技術，將接收到的回波信號、經過放大并顯示在顯示屏上。根據顯示的方式不