1X射線物理課后習(xí)題答案

1、第一章 X射線物理習(xí)題一解答1-1 產(chǎn)生X射線需要哪些條件？答：首先要有產(chǎn)生電子的陰極和被轟擊的陽極靶，電子加速的環(huán)境條件即在陰極和陽極間建立電位差，為防止陰極和陽極氧化以及電子與中性分子碰撞的數(shù)量損失，要制造壓強小于的真空環(huán)境，為此要有一個耐壓、密封的管殼。1-2 影響X射線管有效焦點大小的因素有哪些？ 答：影響有效焦點大小的因素有：燈絲大小、管電壓和管電流、靶傾角。1-3 在X射線管中，若電子到達陽極靶面的速度為1.5ms-1，求連續(xù)X射線譜的最短波長和相應(yīng)的最大光子能量。答：此題的思路是由動能公式求出電子的最大動能，此能量也是最大的光子能量，從而求出最短波長。但當速度可與光速c=3ms-

2、1相比較時，必須考慮相對論效應(yīng)，我們可以用下面公式求出運動中電子的質(zhì)量 此題的結(jié)果告訴我們，管電壓為73.8KV。反過來，如果知道管電壓，求電子到達陽極靶表面的電子速度時，同樣需要考慮相對論效應(yīng)。1-4 下面有關(guān)連續(xù)X射線的解釋，哪些是正確的？A連續(xù)X射線是高速電子與靶物質(zhì)軌道電子相互作用的結(jié)果；B連續(xù)X射線是高速電子與靶物質(zhì)的原子核電場相互作用的結(jié)果；C連續(xù)X射線的最大能量決定于管電壓；D連續(xù)X射線的最大能量決定于靶物質(zhì)的原子序數(shù)；E連續(xù)X射線的質(zhì)與管電流無關(guān)。正確答案：B、C、E1-5 下面有關(guān)標識X射線的解釋，哪些是正確的？A標識X射線是高速電子與靶物質(zhì)軌道電子相互作用的結(jié)果；B標識X射

3、線的質(zhì)與高速電子的能量有關(guān)；C標識X射線的波長由躍遷電子的能級差決定；D濾過使標識X射線變硬；E靶物質(zhì)原子序數(shù)越高，標識X射線的能量就越大。正確答案：A、C、E1-6 影響X射線能譜的因素有哪些？答：電子轟擊陽極靶產(chǎn)生的X射線能譜的形狀（歸一化后）主要由管電壓、靶傾角和固有濾過決定。當然，通過附加濾過也可改變X射線能譜的形狀。1-7 影響X射線強度的因素有哪些？答：X射線在空間某一點的強度是指單位時間內(nèi)通過垂直于X射線傳播方向上的單位面積上的光子數(shù)量與能量乘積的總和。可見，X射線強度是由光子數(shù)目和光子能量兩個因素決定的。影響X射線強度（量與質(zhì)）的因素很多，主要有：增加毫安秒，X射線的質(zhì)不變、量

4、增加，X射線強度增加；增加管電壓，X射線的質(zhì)和量均增加，X射線強度增加；提高靶物質(zhì)原子序數(shù)，X射線的質(zhì)和量均增加，X射線強度增加；增加濾過，X射線的質(zhì)增加、但X射線的量減少，X射線強度減少；增加離X射線源的距離，X射線的質(zhì)不變，X射線的量減少，X射線強度減少；管電壓的脈動，X射線的質(zhì)和量均減少，X射線強度減少。1-8 原子放出X射線前是靜止的，為了保持活動不變，當它發(fā)射X射線時，原子經(jīng)歷反沖。設(shè)原子的質(zhì)量是M，X射線的能量為h，試計算原子的反沖動能。答：此題的關(guān)鍵在于利用X射線的動量和能量的關(guān)系：。根據(jù)動量守恒，可知：這樣，原子的反沖動能1-9 X射線攝影中，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)對影像質(zhì)量和患

5、者防護各有何利弊？答：診斷放射學(xué)中的光電效應(yīng)，可從利弊兩個方面進行評價。有利的方面，能產(chǎn)生質(zhì)量好的影像，其原因是：不產(chǎn)生散射線，大大減少了照片的灰霧；可增加人體不同組織和造影劑對射線的吸收差別，產(chǎn)生高對比度的X射線照片，對提高診斷的準確性有好處。鉬靶乳腺X射線攝影，就是利用低能X射線在軟組織中因光電吸收的明顯差別產(chǎn)生高對比度照片的。有害的方面是，入射X射線通過光電效應(yīng)可全部被人體吸收，增加了受檢者的劑量。從全面質(zhì)量管理觀點講，應(yīng)盡量減少每次X射線檢查的劑量?？灯疹D效應(yīng)中產(chǎn)生的散射線是輻射防護中必須引起注意的問題。在X射線診斷中，從受檢者身上產(chǎn)生的散射線其能量與原射線相差很少，并且散射線比較對稱

6、地分布在整個空間，這個事實必須引起醫(yī)生和技術(shù)人員的重視，并采取相應(yīng)的防護措施。另外，散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的對比度，但與光電效應(yīng)相比受檢者的劑量較低。1-10 0.5cm的鋁將單能X射線強度衰減到46.7%, 試求該光子束的HVL。答：此題是衰減規(guī)律的簡單應(yīng)用。根據(jù)衰減規(guī)律，可知：，從而求得線性衰減系數(shù)1.523cm-1再根據(jù)半價層HVL與線性衰減系數(shù)的關(guān)系：，得： HVL=0.455cmAl1-11 質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)三者間的區(qū)別和聯(lián)系怎樣？答：X射線光子與吸收物質(zhì)發(fā)生相互作用時，一般情況下，光子的一部分能量以散射輻射的方式從吸收體中輻射掉，另一部分轉(zhuǎn)化為高

7、速電子或正電子的動能。質(zhì)量衰減系數(shù)表示入射X射線與物質(zhì)相互作用的總概率，它包括所有可能發(fā)生的相互作用的概率之和。質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)表示相互作用過程中光子能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子的那部分份額的總和。不過，由于光核反應(yīng)及其它一些過程的發(fā)生概率很小，因而帶電粒子的能量主要來自光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)三個主要過程。傳遞給帶電粒子的能量，其中又有一部分轉(zhuǎn)移成韌致輻射。質(zhì)能吸收系數(shù)表示扣除韌致輻射后，光子交給帶電粒子的能量用于造成電離、激發(fā)，從而真正被物質(zhì)吸收的那部分能量所占的份額。在數(shù)量上它們之間的關(guān)系為： ， ， 1-12 已知入射光子的能量為, 散射角為,試求散射光子的能量。并分析低能入射和高能入射光子

8、在90方向上光子散射的情況。電子的靜止能量為。答：由能量守恒和動量守恒，可得，散射光子能量為： 為入射光子能量h和電子的靜止能量的比值，=0.511MeV。當時，。由于，故=0.511MeV，這說明，不管入射X射線光子的能量有多高，散射光子的能量最大不超過0.511MeV。1-13 X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律的適用條件是什么？答：的適用條件是：單能、窄束、均勻物質(zhì)。1-14 若空氣中各組分的質(zhì)量百分比為氮75%，氧23.2%，氬1.3%，試計算在能量為20keV光子作用下，空氣的質(zhì)量衰減系數(shù)。已知氮、氧、氬的質(zhì)量衰減系數(shù)分別為0.36、0.587、和8.31()。答：根據(jù)混合物或化合物的質(zhì)量衰減

9、系數(shù)公式：來計算。空氣的質(zhì)量衰減系數(shù)為： =0.360.75+0.5870.232+8.310.013 =0.514(m2/kg)第二章 X射線影像習(xí)題二解答2-1 X射線信息影像形成的階段是（ ）A. X射線透過被照體之后 B. X射線照片沖洗之后c. X射線到達被照體之前 D.在大腦判斷之后 答：X射線到達被照體之前,不具有物體信息。X射線透射出被照體時,由于被照體對X射線的吸收衰減,使透射出的X射線強度產(chǎn)生不均勻分布,由此形成X射線信息影像。正確答案:A2-2 X射線照片圖像形成過程中,起作用的是（ ）A. X射線的穿透作用 B. X射線的熒光作用 c.被照體對X射線吸收衰減的差異 D.

10、 X射線的光化學(xué)作用 答：由于X射線具有穿透作用,且不同的物體(組織)對X射線的吸收衰減不同,使透射出物體(組織)的X射線強度分布不均勻,攜帶了物體(組織)的信息,當其投照到膠片上后,x射線的光化學(xué)作用使膠片形成潛影。但因X射線的光化學(xué)作用使膠片形成潛影的效率較低,利用X射線熒光作用的增感屏得到廣泛使用。在增感屏一膠片系統(tǒng)中,膠片潛影的形成,來自X射線光化學(xué)作用的貢獻不足10% ,其余為X射線的熒光作用使增感屏發(fā)出的熒光的貢獻。正確答案:A、B、C、D2-3關(guān)于X射線照片圖像的形成,正確的說法是（ ）A. X射線透過被照體之后的透射線和散射線,照射到膠片上形成照片圖像B. X射線照片圖像是X射

11、線被被照體吸收與散射后形成的C. X射線照片圖像是利用了X射線的直進性D. X射線膠片接受到的散射線不形成圖像答：由于被照體對X射線的吸收衰減,使透射出的X射線強度產(chǎn)生不均勻分布,由此形成X射線信息影像。散射線對透射過被照體的X射線的強度分布規(guī)律沒有影響,因此散射線不形成影像,只能給照片帶來灰霧。正確答案:B、C、D2-4關(guān)于光密度的定義,正確的說法是（ ）A.光密度為膠片乳劑膜在光的作用下致黑的程度 B.光密度是由膠片乳劑曝光后,經(jīng)沖洗還原出來的銀顆粒沉積而形成的 c.銀顆粒沉積越多的地方,照片越黑,密度越高;反之亦然 D.光密度值用照片阻光率的常用對數(shù)表示答：膠片感光層是感光靈敏的乳膠體薄

12、層,在乳膠體中均勻地分布著鹵化銀微顆粒。 x射線照射過的膠片,經(jīng)過顯影、定影后,膠片感光層中的鹵化銀被還原成金屬銀殘留在膠片上,形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。膠片變黑的程度稱為照片光密度(D)：式中I0是投照在膠片上曝光點的光強,I是曝光點的透射光強。越大,表示該曝光點吸收光的能力越大(阻光能力強) , 也被稱為阻光率,膠片經(jīng)沖洗還原出來的銀顆粒沉積越多,照片越黑,光密度越大(高)。正確答案:A、B、C、D25 均勻X射線透過被照體之后,形成的X射線強度分布變化稱為（ ）A.客觀對比度 B.主觀對比度c.圖像對比度 D. X射線對比度 答：強度均勻的X射線投照到人體,由于人體存在客觀對比度(

13、人體各種組織、器官間天然存在的密度、原子序數(shù)及厚度的差異) ,對X射線衰減不同,使透射出人體的X射線強度分布發(fā)生了變化,這種X線強度的差異,稱為X射線對比度(不可見的X射線信息影像) ,這是一種主觀對比度。 X射線照片上相鄰組織影像的光學(xué)密度差,稱為圖像(影像)對比度。圖像對比度依賴于被照體不同組織吸收所產(chǎn)生的X射線對比度,以及膠片對X射線對比度的放大結(jié)果。正確答案: B、D2-6關(guān)于圖像對比度,正確的說法是 （ ）A.為提高乳腺組織各層次的對比,應(yīng)選用軟X射線 B.骨骼圖像所以有很高的圖像對比度,是因為組成骨骼元素的原子序數(shù)高 c.離體的肺組織圖像,應(yīng)具有很高的圖像對比度 D.消化道必須通過

14、對比劑,才能形成良好的圖像對比度 E.高千伏攝影的照片,圖像對比度均偏低答:脂肪與軟組織之間的物質(zhì)密度差別不大,只有應(yīng)用軟X射線才能使它們顯出光密度稍有不同的影像。組成骨骼元素的原子序數(shù)高,物質(zhì)密度大,吸收X射線多,因此有很高的圖像對比度。具有生命力的肺與離體肺,雖然在組織結(jié)構(gòu)上是相同的,但具有活力的肺組織內(nèi)充滿了空氣,氣體與血液、肌肉相比,x射線的吸收率為千分之一,反映在照片上就形成了高對比度的影像?？紤]到離體肺組織內(nèi)空氣的流失,因而不可能形成良好對比的影像。 消化道內(nèi)雖含有氣體、液體等,但在普通平片上得不到滿意的顯影,只能顯出其外形, 不能顯示其內(nèi)腔,所以必須通過對比劑,才能形成良好的圖像

15、對比度。 高千伏攝影時,由于X射線能量較大,光電吸收減少,所以照片的圖像對比度均偏低。正確答案:A、B、D、E2-7客觀對比度、圖像對比度與成像系統(tǒng)的對比度分辨力三者之間存在怎樣的關(guān)系? 答：客觀對比度也稱物理對比度,為物體各部分(被檢者的組織器官)的密度、原子序 數(shù)及厚度的差異程度?？陀^對比度的存在是醫(yī)學(xué)成像最根本的物理基礎(chǔ)。 圖像對比度是可見圖像中灰度、光密度或顏色的差異程度,是圖像的最基本特征。 一個物體要形成可見的圖像對比度,它與周圍背景之間要存在一定的客觀對比度,當某種物理因子作用于物體后,能夠形成一定的主觀對比度,被成像系統(tǒng)的探測器檢測出。 如果客觀對比度較小,成像系統(tǒng)的對比度分辨

16、力低,則所得的圖像對比度小,圖像質(zhì)量差, 所以圖像對比度的形成取決于客觀對比度、主觀對比度與成像系統(tǒng)的對比度分辨力。2-8可通過哪些方法形成主觀對比度? 答：廣義上講主觀對比度是某種物理因子(如X射線、超聲波、射頻電磁波、放射性核素等與物體(人體)相互作用后所表現(xiàn)出的特征變化,或物體(人體)自身某種物理因子表現(xiàn)出的特征(如溫度的分布) ,形成了某種物理因子對比度。當強度均勻的X射線投照到人體,由于人體存在客觀對比度(人體各種組織、器官的密度、原子序數(shù)及厚度的差 異) ,對X射線衰減不同,使透射出人體的X射線的強度分布發(fā)生了變化,形成X射線對比度。由于聲遇到聲阻抗不同的界面時,會產(chǎn)生反射,且在聲

17、阻抗差別越大的界面,聲的 反射越強,當強度均勻的超聲波投照到人體,由于人體組織聲阻抗的差別,不同的界面對超聲波的反射不同,從而形成反映組織差異的超聲對比度;利用多普勒效應(yīng),探測投射到流動血液上超聲波頻率的變化,則可形成另外一種超聲對比度反映血流情況。人體不同的部位、組織溫度有所不同,其紅外輻射可形成紅外對比度。引入體內(nèi)的放射性核素會因參與體內(nèi)物質(zhì)的運輸、集聚、代謝,而在空間有特定的分布,由此其衰變時發(fā)出的射線(如 射線)便會形成放射性活度對比度。人體中能夠產(chǎn)生核磁共振的自旋核(如IH)分布及所處的狀態(tài)不同,當用靜磁場、射頻場激勵這些自旋核,使其發(fā)生核磁共振時,它們所產(chǎn)生的核磁共振信號特性便會有

18、所不同,從而形成核磁共振信號對比度。人體不同組織的電 特性不同,給人體施加特定的電場,可形成電流對比度、電壓對比度和阻抗對比度等。 2-9圖像的模糊度與哪些因素有關(guān)? 答：理想、情況下,物體內(nèi)每一個小物點的像應(yīng)為一個邊緣清晰的小點。但實際上,每個小物點的像均有不同程度的擴展,變得模糊(失銳)了。通常用小物點的模糊圖像的線度表示物點圖像的模糊程度,稱為模糊度。圖像的模糊度與成像系統(tǒng)的空間分辨力有很大關(guān)系。成像系統(tǒng)的空間分辨力是成像系統(tǒng)區(qū)分或分開相互靠近的物體的能力,以單位距離(mm或cm)內(nèi)可分辨線對(一個白線條與一個黑線條組成一個線對)的數(shù)目來表示,單位為LP/mm(或LP/cm) ,顯然單位

19、距離內(nèi)可分辨的線對數(shù)越多,成像系統(tǒng)的空間分辨力越高,所得圖像的模糊度越小。由于成像系統(tǒng)的對比度分辨力對成像系統(tǒng)的空間分辨力有影響,所以也會對圖像的模糊度產(chǎn)生影響.2-10圖像對比度、細節(jié)可見度、噪聲三者之間有怎樣的關(guān)系? 答：細節(jié)可見度與圖像對比度有關(guān)。圖像對比度高,細節(jié)可見度高;圖像對比度低,細節(jié)可見度低。細節(jié)可見度減小的程度與細節(jié)結(jié)構(gòu)的大小及圖像的模糊度、圖像對比度有關(guān),當模糊度較低時,對于較大的物體,其圖像對比度的減小不會影響到細節(jié)可見度;如果物體較小, 但其線度比模糊度大,則圖像對比度的減小一般不會影響可見度;而當細節(jié)的線度接近或小于模糊度時,圖像對比度的降低會對細節(jié)可見度產(chǎn)生明顯的影

20、響。噪聲對圖像中可見與不可見結(jié)構(gòu)間的邊界有影響。圖像噪聲增大,就如同一幅原本清晰的畫面被蒙上了一層霧,降低了圖像對比度,并減小細節(jié)可見度。在大多數(shù)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中,噪聲對低對比度結(jié)構(gòu)的影響最明顯,因為它們已接近結(jié)構(gòu)可見度的闊值。圖像對比度增大會增加噪聲的可見度。2-11作為被照體本身,有哪些因素影響圖像對比度 A.原子序數(shù) B.形狀 c.密度 D.厚度答：原子序數(shù)越高,因光電效應(yīng)產(chǎn)生的吸收就越多，x射線對比度就越大。骨骼由含高原子序數(shù)的鈣、磷等元素構(gòu)成,所以骨骼比肌肉、脂肪能吸收更多的X射線,在彼此間可形成較高的圖像對比度。被照體的形狀與圖像對比度無關(guān)。組織密度越大,對X射線吸收越多,因此,密度

21、差別大的組織也可以形成較明顯的圖像對比度。人體除骨悟外,其他組織的密度大致相同,只有肺例外,具有生命力的肺是充滿氣體的組織,由于氣體與血液、肌肉相比,x射線的吸收率為千分之一,可形成較高的圖像對比度。 在原子序數(shù)、密度相同的情況下,圖像對比度的形成取決于被照體的厚度差異。 正確答案:A、C、D2-12 X射線光子統(tǒng)計漲落的照片記錄稱為 （ ）A.圖像斑點 B.屏結(jié)構(gòu)斑點 c.膠片結(jié)構(gòu)斑點 D.增感率 答：因增感屏熒光顆粒大小不等、分布不均勻等增感屏自身結(jié)構(gòu)因素所形成的斑點為屏結(jié)構(gòu)斑點;因膠片感光顆粒大小不等、分布不均勻等膠片自身結(jié)構(gòu)因素所形成的斑點為膠片結(jié)構(gòu)斑點。在產(chǎn)生同樣的照片圖像對比度條件

22、下,使用增感屏與不使用增感屏所需X射線照射量的比稱為增感率。圖像(照片)的斑點現(xiàn)象主要由X射線的量子斑點和結(jié)構(gòu)斑點形成,其中X射線的量子斑點起主要作用。正確答案:A2-13下列說法哪項是正確的 （ ）A.每個像素的信息包括在圖像矩陣中的位置和灰度值 B.數(shù)字圖像是在空間坐標上和灰度值上離散化了的模擬圖像 c.像素的大小決定了圖像的細節(jié)可見度 D.像素的數(shù)目與灰度級數(shù)越大,圖像越模糊答：一幅圖像可以用點函數(shù)f(x,y,z,t)的集合表示,其中f表示該點的明暗程度; (, y,z)表示像點的空間位置,在二維圖像中像點的空間位置與z元關(guān); t表示時間,靜止圖像 與t無關(guān)。一幅靜止的二維圖可表示為：G

23、 =f(x,y) 坐標以（x,y)決定了像點的空間位置,G代表像點的明暗程度(灰度)。 若G、x、y的值是任意實數(shù),則是模擬圖像;若G、x、y的值是離散的整數(shù),則是數(shù)字圖像。描述一幅圖像需要的像素量是由每個像素的大小和整個圖像的尺寸決定的。當一幅 圖像的尺寸一定,若減少構(gòu)成圖像的像素數(shù)量,則每個像素的尺寸就會增大,則圖像模糊, 可觀察到的原始圖像細節(jié)較少,圖像的細節(jié)可見度低;反之,則可觀察到的圖像細節(jié)就比較多,圖像的細節(jié)可見度高。正確答案:A、B、C2-14指出下列說法中正確者 （ ）A.同一窗口技術(shù)不能使不同密度的影像都得到滿意的顯示效果 B.同一窗口技術(shù)能使不同密度的影像都得到滿意的顯示效

24、果 c.窗寬灰度值范圍以外的影像分別顯示黑色或白色影像 D.窗位是指顯示圖像的灰度值范圍答:窗口技術(shù)中的窗寬是指感興趣區(qū)圖像準備調(diào)整的灰度值范圍,窗位是對應(yīng)準備調(diào)整的灰度值范圍中心值。窗口技術(shù)只能使特定密度區(qū)域(窗寬范圍內(nèi))的影像得到較滿意的顯示效果。正確答案:A、C2-15造影檢查的目的是（ ）A.增加器官組織的密度 B.降低器官組織的密度c.增加器官組織的自然對比度 D.增加器官組織的人工對比度 答：將某種對比劑引入欲檢查的器官內(nèi)或其周圍,形成物質(zhì)密度差異,以人工方式增大客觀對比度,使器官與周圍組織的圖像對比度增大,進而顯示出器官的形態(tài)或功能的方法稱為造影。正確答案:D2-16為什么通過能

25、量減影可分別顯示軟組織或骨的圖像? 答：光電效應(yīng)的發(fā)生概率與X射線光子的能量、物質(zhì)的密度、有效原子序數(shù)有關(guān),是 鈣、骨骼、碘造影劑等高密度物質(zhì)衰減X射線光子能量的主要方式;而康普頓效應(yīng)的發(fā)生概率與物質(zhì)有效原子序數(shù)元關(guān),與X射線光子的能量略有關(guān)系,與物質(zhì)的每克電子數(shù)有關(guān)(但因除氫外其他所有物質(zhì)的每克電子數(shù)均十分接近,故所有物質(zhì)康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)幾乎相同)。醫(yī)學(xué)影像診斷X射線攝片所使用的X射線束,在穿過人體組織的過程中,主要因發(fā)生光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)而衰減,常規(guī)X射線攝影照片所得到的圖像中包含這兩種衰減效應(yīng)的綜合信息。能量減影攝影照片利用骨與軟組織對不同能量X射線的衰減方式不同(不同有效原子序數(shù)物

26、質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)的差別會在對不同能量X射線的衰減變化中更強烈地反映出來)，及康普頓效應(yīng)的產(chǎn)生在很大范圍內(nèi)與人射X射線的能量元關(guān),可忽略不計的特點,將兩種效應(yīng)的信息進行分離,選擇性去除骨或軟組織的衰減信息,便可得到分離的軟組織像或骨像。2-17圖像儲存和傳輸系統(tǒng)(PACS)主要功能包括（ ）A.高質(zhì)量、高速度、大容量地儲存影像B.高質(zhì)量、高速度地傳輸影像c.利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)影像資料共享D.直接產(chǎn)生數(shù)字圖像答：圖像儲存和傳輸系統(tǒng)( PACS)是把醫(yī)學(xué)影像學(xué)范疇的各種數(shù)字化信息進行存檔、 提取、處理和傳輸?shù)挠嬎銠C系統(tǒng)。正確答案:A、B、C2-18普通X射線攝影像與X-CT圖像最大不同之處是什么? 答

27、：普通X射線攝影像是重疊的模擬像,而X-CT圖像是數(shù)字化的斷層圖像。2-19何謂體層或斷層?何謂體素和像素?在重建中兩者有什么關(guān)系? 答:體層或斷層是指在人體上欲重建CT像的薄層。體素是人體中欲重建CT像斷層上的小體積元,是人為劃分的,是采集(或獲取)成像參數(shù)(衰減系數(shù)值)的最小體積元(實際中是掃描野進行劃分) ;像素是構(gòu)成圖像的最小單元,是人為在重建平面上劃分的,其數(shù)值是構(gòu)成CT圖像數(shù)據(jù)的最小單元。體素和像素的關(guān)系是兩者一一對應(yīng)。按重建的思想是體素的坐標位置和成像參數(shù)值被對應(yīng)的像素表現(xiàn)(坐標位置對應(yīng)、衰減系數(shù)值以灰度的形式顯示在CT圖像上)。 2-20何謂掃描?掃描有哪些方式?何謂投影? 答

28、:所謂掃描系指在CT圖像重建中使用的采集數(shù)據(jù)的物理技術(shù),具體言之就是以不同的方式,沿不同的角度,按一定的次序用X射線對受檢體進行投照的過程稱為掃描。掃描方式從總體上說有平移掃描和旋轉(zhuǎn)掃描兩種。掃描的目的是為了采集足夠的重建數(shù)據(jù)。投影的本意系指透射物體后的光投照在屏上所得之影。若物體完全透明,透射光強等于投照光強,則影是完全亮的;若物體半透明,透射光強小于投照光強,則影是半明半暗;若物體完全不透明,透射光強等于零,則影是完全暗的。按此種考慮,投影的本質(zhì)就是透射光的強度。重建CT像過程中投影p的直接含義就是透射人體后的X射線強度,即教材中X射線透射一串非均勻介質(zhì)(或人體)后的出射X射線的強度In，

29、即p=In。廣義之,這個投影 p又是由In決定的教材中表述的2-21 何謂層厚?它與哪些因素有關(guān)? 答：層厚的本意系指斷層的厚度。對于傳統(tǒng)CT和單螺旋CT,通常層厚由X線束在掃描野中心處掃描斷層的有效厚度決定,這個厚度一般用掃描野中心處層厚靈敏度曲線的半高寬表示。影響層厚的因素有準直器的準直孔徑,檢測器的有效受照寬度(尤其是 MSCT) ,內(nèi)插算法等。以橫斷面為例,凡是影響在斷層內(nèi)外沿人體長軸方向的X射線能量分布情況的因素,都將影響層厚的有效厚度。2-22什么是重建中的反投影法? CT的重建中,為何要用濾波反投影法? 答:重建中的反投影法,系指把投影沿掃描路徑的反方向?qū)⑺猛队爸捣赐痘氐礁鱾€體

30、素中去的一種重建算法。反投影法又稱總和法,它幾乎是各CT生產(chǎn)廠家實際采用的唯一的算法。為克服反投影法重建產(chǎn)生的邊緣失銳偽像,所以要對投影進行濾波后再進行反投影, 這樣可以消除重建的邊緣失銳偽像。2-23現(xiàn)有四體素陣列且在4個方向上的反投影值已填寫在各個體素中,如圖所示, 試求四個體素的成像參數(shù)的數(shù)值。5959解：分3步第一步求和：每個體素在全部各個方向上的反投影值分別求總和,分別為20、26、23、29; 第二步減基數(shù)：基數(shù)=成像參數(shù)總和=任一投影方向(對本題而言或為0 ,45 ,或為 90 ,或讀135)上投影值總和,如下基數(shù)=任一方向上投影值總和=5 +9 =2 +7 +5 =6 +8 =

31、4 +7 +3 =14由各像素值總和20、26、23、29分別減基數(shù)14求得各體素為6、12、 9、15第三步化簡:把各體素值6、12、9、15化成相對最簡數(shù)(用3約)。224 何謂CT值? 它與衰減系數(shù)的數(shù)值有什么關(guān)系? 答：按相對于水的衰減計算出來的衰減系數(shù)的相對值被稱為CT值。國標對CT值的定義為:CT值是CT影像中每個像素所對應(yīng)的物質(zhì)對X射線線性平均衰減量大小的表示。實際中,均以水的衰減系數(shù)w作為基準,若某種物質(zhì)的平均衰減系數(shù)為,則其對應(yīng) 的CT值由下式給出CT值的標尺按空氣的CT值= 1000HU和水的CT值=0HU作為兩個固定值標定,這樣標定的根據(jù)是因空氣和水的CT值幾乎不受X線能

32、量影響。CT值的單位為亨, HU ,規(guī)定w為能量是73keV的X射線在水中的衰減系數(shù), w=19m-1。式中k稱為分度因子,按CT值標尺,取k = 1000,故實用的定義式應(yīng)表為2-25何謂準直器? 準直器有什么作用? 答：準直器系指在X-CT掃描中限定X線束的裝置,用鉛制成。如傳統(tǒng)X-CT中準直器的準直通道可限定X線束的束寬和束高。準直器的基本作用有兩條,一是限定并準直 X線束,二是吸收散射線。2-26請你簡述X-CT重建過程(以傳統(tǒng)CT為例)。答：一是劃分體素和像素;二是掃描并采集足夠的投影數(shù)據(jù);三是采用一定的算法處理投影數(shù)據(jù),求解出各體素的成像參數(shù)值(即衰減系數(shù))獲取分布,并轉(zhuǎn)為對應(yīng)的C

33、T值分布;四是把CT值轉(zhuǎn)為與體素對應(yīng)的像素的灰度,即把CT值分布轉(zhuǎn)為圖像畫面上的灰度分布,此灰度分布就是CT像。2-27 何謂窗口技術(shù)? 什么叫窗寬? 窗寬取得寬或窄,對圖像有什么影響? 什么叫窗位? 窗位取得高或低,對圖像有什么影響? 答：所謂窗口技術(shù)系指CT機放大或增強某段灰度范圍內(nèi)對比度的技術(shù)。把觀察組織器官所對應(yīng)的CT值范圍確定為放大或增強的灰度范圍,這個放大或增強的灰度范圍 叫做窗口。具體做法是:把放大或增強的灰度范圍的上限以上增強為完全白,下限以下壓縮為完全黑,結(jié)果就增強了觀察灰度范圍的對比度。窗寬指窗口的數(shù)值范圍,它等于放大或增強的灰度范圍的上下限灰度值之差,用CT 值表示則為:

34、窗寬= CTmax - CTmin窗寬取得寬的優(yōu)點不易丟失圖像數(shù)據(jù)，不丟失信息，表示在圖像上就是不丟失結(jié)構(gòu)（對應(yīng)組織結(jié)構(gòu)）；缺點是對比度差。窗位指放大或增強的灰度范圍的中心灰度值，用CT值表示窗位取得高或低(同窗位取得標準相比)都易使圖像數(shù)據(jù)丟失,表現(xiàn)在圖像上都是丟失圖像解構(gòu),窗位取得高圖像偏白,窗位取得低圖像偏黑。2-28觀察腦組織時,一般取窗寬為120HU,窗位為35HU,試估計腦組織的CT值范圍。解:由于窗寬= CTmax - CTmin = 120HU,可解得CT max = 95HU , CT min = - 25HU ,可見腦組織的CT值范圍約為- 25HU - 95HU。2-29

35、螺旋掃描同傳統(tǒng)掃描有何不同? 答：與傳統(tǒng)CT第一個不同點是螺旋CT對X射線管的供電方式。螺旋CT因采用了滑環(huán)技術(shù),對X射線管供電方.式采用的是:電刷與滑環(huán)平行,作可滑動的接觸式連接,不再使用電纜線供電。第二個不同點是與傳統(tǒng)CT的掃描方式不同。螺旋CT采集數(shù)據(jù)的掃描方式是X射線管由傳統(tǒng)CT的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動改為向一個方向圍繞受檢體連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描,受檢體(檢查床)同時向一個方向連續(xù)勻速移動通過掃描野,因此,x射線管相對于受檢體的運動在受檢體的外周劃過一圓柱面螺旋線形軌跡。掃描過程中沒有掃描的暫停時間(X射線管復(fù)位花費的時間) ,可進行連續(xù)的動態(tài)掃描,故解決了傳統(tǒng)掃描時的層隔問題。其優(yōu)點主要有二,一是提高

36、了掃描速度,單次屏氣就可以完成整個檢查部位的掃描,且減少了運動偽像;二是由于可以進行薄層掃描,且在斷層與斷層之間沒有采集數(shù)據(jù)上的遺漏,所以可提供容積數(shù)據(jù),由此可使在重建中有許多新的選擇,如三維重建、各種方式各個角度的重建、各種回顧性重建等。2-30何謂螺旋數(shù)據(jù)? 何謂螺旋插值? MSCT為什么要進行螺旋插值?螺旋內(nèi)插方式有哪些?答：螺旋CT掃描采集數(shù)據(jù)的過程中因受檢體隨掃描床的不斷移動,故使采集到的數(shù)據(jù)不是取自對同一斷層掃描的采集結(jié)果,這些不是取自同一斷層的采樣數(shù)據(jù)稱為螺旋數(shù)據(jù)。在螺旋CT的重建中,必須安排螺旋圈間采樣數(shù)據(jù)的內(nèi)插,用以合成平面(即同一斷層內(nèi)的)采樣數(shù)據(jù),以補充欲重建圖像所對應(yīng)的

37、同一斷層內(nèi)的采樣值。所以要這樣做的原因是:由傳統(tǒng)的重建理論知,為重建一幅斷層圖像而使用的采樣數(shù)據(jù),必須是取自對同一斷層掃描的結(jié)果(傳統(tǒng)CT的采集數(shù)據(jù)就是對同一斷層掃描獲取的,并據(jù)此重建一幅斷層圖像) ;而螺旋CT掃描采集數(shù)據(jù)的過程中因受檢體隨掃描床的不斷移動,故使采集到的數(shù)據(jù)不是取自對同一斷層掃描的螺旋數(shù)據(jù),見教材中圖3-28所示:傳統(tǒng)CT對同一斷層掃 描的數(shù)據(jù)采集點和螺旋CT掃描的數(shù)據(jù)采集點示意圖,傳統(tǒng)CT的數(shù)據(jù)采集點在同一斷層內(nèi),螺旋CT掃描數(shù)據(jù)采集點的空間位置不斷離開起始點所在的斷層。為了得到同一斷層的數(shù)據(jù)并據(jù)此來重建一幅斷層圖像,就必須根據(jù)不是取自同一斷層的螺旋實測采樣值,通過某種計算

38、即所謂的內(nèi)插算法來獲取重建所需要的屬于同一斷層內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)(即這些為了重建同一斷層圖像所需要的采樣數(shù)據(jù),并非像傳統(tǒng)CT那樣是由真實的掃描過程所采集到的,而是通過插值算法求出來的)。螺旋內(nèi)插分為線性內(nèi)插和非線性內(nèi)插。線性內(nèi)插分為3600線性內(nèi)插和稱為標準型的1800線性內(nèi)插。非線性內(nèi)插有清晰內(nèi)插和超清晰內(nèi)插等。最常用的是1800線性內(nèi)插。 完成螺旋插值運算功能的部件叫螺旋內(nèi)插器。2-31單層螺旋CT與多層螺旋CT掃描使用的X線束有何不同?答：在傳統(tǒng)CT和單層螺旋CT的掃描中,因只有一排檢測器采集數(shù)據(jù)(接收信號) ,故通過準直器后的X線束為薄扇形束即可,且線束寬度近似等于層厚。而在MSCT的數(shù)據(jù)采

39、集中,在長軸方向上有多排檢測器排列采集數(shù)據(jù)(接收信號) ,故X射線束沿長軸方向的總寬度應(yīng)大于等于數(shù)排檢測器沿長軸方向的寬度總和才行。所以, MSCT掃描中被利用的X線束形狀應(yīng)是以X射線管為頂點(射出X線之處,稱為焦點)的四棱錐形,這樣的X線束才能同時覆蓋多排檢測器(實際使用時不一定要全覆蓋)。稱這樣的X線束稱為 小孔束或厚扇形束。2-32何謂容積數(shù)據(jù)? 多層螺旋CT的重建主要優(yōu)點有哪些? 答：所謂容積數(shù)據(jù)系指三維分布的數(shù)據(jù)。由于容積數(shù)據(jù)的獲取,使得在此基礎(chǔ)上的重建有了許多新的優(yōu)點,這些優(yōu)點也表現(xiàn)為多層CT優(yōu)點。 MSCT的最大優(yōu)勢首先是實現(xiàn)了重建的各向同性(16層以上CT) ,如長軸分辨率和橫

40、向分辨率幾乎完全相同,并且都很高(如16層CT縱向分辨率為0.6mm,橫向為0. 5mm) ; 第二是大大地提高了檢查速度(16層CT被稱為亞秒級掃描CT,其單圈掃描的時間可短 到半秒) ,這些優(yōu)點為動態(tài)器官重建及加快臨床檢查奠定基礎(chǔ);第三是為各種回顧性重建及三維重建的高質(zhì)量提供保證。2-33何謂對比度? 何謂對比度分辨力? 影響對比度分辨力的因素有哪些? 如何用模體檢測對比度分辨力? 答：所謂CT圖像的對比度是CT圖像表示不同物質(zhì)密度差異、或?qū)射線透射度微小差異的量。表現(xiàn)在圖像上像素間的對比度,是它們灰度間的黑白程度的對比。 對比度的定義如下對比度主要由物質(zhì)間的密度差(或說不同物質(zhì)對X射線

41、衰減的差異)決定,但也與X 射線的能量有關(guān)。許多其他因素,對對比度也有影響,如噪聲等就會使對比度降低。 所謂對比度分辨力也叫密度分辨力,它是CT像表現(xiàn)不同物質(zhì)的密度差異(主要是針對生物體的組織器官及病變組織等而言) ,或?qū)射線透射度微小差異的能力。對比度分辨力通常用能分辨的最小對比度的數(shù)值表示?？捎^察小對比度的組織是CT的優(yōu)勢,典型CT對比度分辨力為0.1% -1. 0%,這比普通X射線攝影要高得多。由于衰減系數(shù)與X射線的能量有關(guān),故對比度分辨力也與 X射線的能量有關(guān)。對比度分辨力還受探測器噪聲的影響,噪聲越大,對比度分辨力越低、圖像信噪比越低。窗寬和窗位的選擇也影響對比度分辨。對比度分辨力

42、高是圖像能清晰顯示微細組織結(jié)構(gòu)的一個重要參數(shù)保證。 檢測CT機的對比度分辨力方法通常給低密度體模(圖3-23 )做CT,然后對試模的 CT像進行主觀的視覺評價。2-34何謂高對比度分辨力? 何謂低對比度分辨力? 答：當被分辨組織器官的較小結(jié)構(gòu)或病灶的線度過小時,即使在滿足對比度分辨力的條件下,該較小結(jié)構(gòu)或病灶也未必能被分辨或識別出來。由此可見,CT機或CT像存在一個對物體線度大小的分辨能力問題。此分辨能力和對比度有關(guān),在高對比度下,或說物體與周圍環(huán)境的線性衰減系數(shù)差別較大的情況下,物體的線度不很大時,就可能被分辨或 識別出來;在低對比度下,或說物體與周圍環(huán)境的線性衰減系數(shù)差別較小的情況下,物體

43、線度需較大些,物體才可能被分辨或識別出來。按國家GB標準,高對比度分辨力的定義是:物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)差別的相對值大于10時,CT機(從而也是CT圖像)能分辨該物體的能力。高對比度分辨力的單位是mm或Lp/cm。國家GB標準對低對比度分辨力的定義是:物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)差別的相對值小于1%時,CT機(從而也是圖像)能分辨該物體的能力。低對比度分辨力的單位是mm。2-35何謂空間分辨力? 影響空間分辨力的因素有哪些? 如何用模體檢測空間分辨力?答：空間分辨力系指CT像分辨兩個距離很近的微小組織結(jié)構(gòu)的能力,抽象地說就是 CT圖像分辨斷層內(nèi)兩鄰近點的能力?？臻g分辨力可用分

44、辨距離(即能分辨的兩個點間的最小距離)表示。顯然,空間分辨力是從空間分布上表征圖像分辨物體細節(jié)(微小結(jié)構(gòu))的能力。目前在這一方面,傳統(tǒng)X-CT同某些其他影像相比并不占優(yōu)勢。以胸部檢測為例,射線源焦點為1mm,焦距為1. 8m時,x射線攝影的空間分辨距離為o. 1 O. 2mm, 核素檢測的照相為5 10mm,傳統(tǒng)CT機的空間分辨距離介于上兩者之間,約為1 2mm(這里指的是在斷層表面上的空間分辨力,或稱為橫向空間分辨力)。 表現(xiàn)在斷層表面上的空間分辨力,與表現(xiàn)在沿斷層軸向上的空間分辨力(也稱為縱向空間分辨力或長軸分辨力)不同。在沿斷層軸向上的空間分辨力,主要由層厚決定。 傳統(tǒng)CT的縱向空間分辨

45、力約為3 15mm,不如表現(xiàn)在體層表面上的橫向空間分辨力;多層CT的縱向空間分辨力和橫向空間分辨力接近,如16層CT縱向約為0.6mm,橫向約為0.5mm。 CT圖像的空間分辨力主要取決于檢測器有效受照寬度(傳統(tǒng)CT與線束寬度相對 應(yīng))和有效受照高度(傳統(tǒng)CT與線束高度相對應(yīng))的大小,或者說取決于在檢測器前方準直器的準直孔徑。準直孔徑的寬度和高度越小,檢測器的有效受照寬度和高度就越小,則相應(yīng)的空間分辨力就越高。檢測器的有效受照寬度基本上決定了在體層表面上的空間分辨力;而檢測器的有效受照高度基本上決定了層厚,也就是基本上決定了沿體層軸向上的長軸分辨力,或縱向分辨力。重建算法對空間分辨力也有影響,

46、選用不同的算法將得到不同分辨力的圖像質(zhì)量。 圖像矩陣對空間分辨力的影響是,圖像矩陣越大,分辨力越高。這是因圖像矩陣是由 組成圖像的像素組成,像素越多(即劃分的像素越小)圖像就應(yīng)越細膩。 表現(xiàn)在圖像上的對比度也影響圖像的空間分辨力,當鄰近的兩個微小結(jié)構(gòu)對比度過低時,即使?jié)M足空間分辨力,也會因兩個鄰近微小組織結(jié)構(gòu)的低對比度而造成不可分辨。 所以,只有同時具有高的對比度分辨力和高的空間分辨力,圖像才能清晰顯示微細組織結(jié)構(gòu)。檢測CT機空間分辨力的方法通常用高密度模體(教材圖3-24 )做CT,然后對模體的 CT像進行主觀的視覺評價。2-36圖像噪聲有哪些? 如何定量估計圖像噪聲?答：圖像噪聲有量子噪聲

47、,還有電子測量系統(tǒng)工作狀態(tài)的隨機變化而產(chǎn)生的熱噪聲, 以及重建算法等所造成的噪聲。這些噪聲隨機不均勻分布在圖像上的反應(yīng)或表現(xiàn),統(tǒng)稱為圖像噪聲。噪聲會使得勻質(zhì)體CT像上各像點的CT值不相同。噪聲的存在表現(xiàn)在CT 值的統(tǒng)計漲落上。增大X射線的劑量可以減小圖像噪聲。圖像噪聲可以用像素CT值的標準偏差來表示或估計 CT圖像的噪聲量可用掃描水模的方法來測定,然后用觀察感興趣部分的圖像處理技術(shù)顯示該部分CT值的標準偏差。如在教材中圖3-25所示的掃描水模所得體素數(shù)字矩陣中,CT值的標準偏差可求得為= 1. 72HU,以此來估計CT值在平均值上下的起伏程度, 并以此來估計圖像的噪聲量。2-37已知有16陣列

48、的各像素CT值如圖,試估計圖像噪聲水平。解：提示用像素CT值的標準偏差來表示或估計 求得CT平均值=0. 31HU;2-38 X射線劑量和圖像噪聲之間有什么關(guān)系? 答:：大X射線的劑量可以減小圖像噪聲。2-39何謂圖像均勻度? 如何估計圖像均勻度? 答：均勻度或均勻性,是描述在斷面不同位置上的同一種組織成像時,是否具有同一個平均CT值的量。國標對均勻度的定義是:在掃描野中,勻質(zhì)體各局部在CT圖像上顯示出的CT值的一致性。由圖像噪聲的討論可知,勻質(zhì)體在其CT像上各處的CT值,表現(xiàn)出事實上的不一致。此種不一致表現(xiàn)在圖像上各局部區(qū)域內(nèi)的平均CT值上,也將是不一致的。這不一致之間究竟有多大的偏離程度,

49、可由均勻性定量給出O偏離程度越大,均勻性越差;偏離程度越小,則均勻性越好?？梢?均勻性在進行圖像的定量評價時具有特殊意義。按國家GB標準規(guī)定,每月都要對CT 像均勻性的穩(wěn)定性指標做檢測。檢測方法是: 配置勻質(zhì)(水或線性衰減系數(shù)與水接近的其他均勻物質(zhì))圓柱形試模(仲裁時用水摸) ;使模體圓柱軸線與掃描層面垂直,并處于掃描野的中心;采用頭部和體部掃描條件分別進行掃描,獲取模體CT像;在圖像中心處取一大于100個像素點并小于圖像面積10%的區(qū)域,測出此區(qū)域內(nèi)的平均CT值和噪聲;然后在相當于鐘表時針3、6、9、12時,并距模體邊緣1cm處的4個位置上取面積同于前述規(guī)定的面積區(qū)域,分別測出四個區(qū)域的平均

50、CT 值,其中與中心區(qū)域平均CT值差別最大的,其差值用來表示圖像的均勻性。 第三章 磁共振物理習(xí)題三解答3-1 以下是原子質(zhì)量數(shù)與原子序數(shù)的幾種組合,使原子核的自旋為零的組合是（ ）A奇數(shù)，奇數(shù) B奇數(shù)，偶數(shù) C偶數(shù)，奇數(shù) D偶數(shù)，偶數(shù)分析：原子核的自旋量子數(shù)的取值由原子核內(nèi)部的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定。實驗發(fā)現(xiàn)，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都為偶數(shù)的原子核，其自旋；質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都為奇數(shù)的原子核，其自旋為整數(shù)；質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有一個為奇數(shù)，一個為偶數(shù)的原子核，其自旋為半整數(shù)。正確答案：C3-2 原子核磁矩與靜磁場的夾角增加，是由于（ ）A原子核從外界吸收能量 B原子核向外放出能量C系統(tǒng)能量保持不變 D以上說法都不對分析：在穩(wěn)定狀態(tài)下原子核磁矩與靜磁場的夾角保持不變；當外界施加的電磁波的頻率正好和原子核在靜磁場的旋進頻率相同時，就會產(chǎn)生核磁共振。發(fā)生核磁共振時，核系統(tǒng)吸收外界電磁波能量躍遷到高能態(tài)，而在微觀來看原子核磁矩就會在電磁波的磁矢量作用下偏離磁場方向，即夾角增大。正確答案：A 3-3 I=3的磁性核在靜磁場中有 種取向。A3 B5 C6 D7答：磁性核在靜磁場中存