醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)

1、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)1、x射線的基本特性：x射線的穿透作用、x射線的熒光作用、x射線的電離作用、x射線 的熱作用、x射線的化學(xué)和生物效應(yīng)。2、x射線的質(zhì)：又稱線質(zhì)，表示x射線的碩度，即x射線穿透物體的能力與光子能量的大 小有關(guān)，光了的能量越人穿透能力越強(qiáng)，越不容易被物體吸收。3、x射線的量：垂直于x射線束的單位面積上、單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的光子數(shù)稱為x射線的量。4、光電效應(yīng)：入射光子與原子的內(nèi)層電子作用時(shí)，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山電子（光電子），而光子本身整個(gè)被原子吸收的過(guò)程稱為光電 效應(yīng)。5、在光電效應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生：（1）負(fù)離了（光電了、俄歇電了）； （2）正離了（丟

2、失電了的原 子）;（3）標(biāo)識(shí)x射線。6、康普頓效應(yīng)：入射當(dāng)入射光子為原子的外層軌道電子（口由電子）相互作用吋，光子的 能量部分交給軌道電了，光了的頻率改變后發(fā)生偏轉(zhuǎn)以新的方向散射出去即散射光了，獲得 足夠能量的軌道電子形成反沖電子，這個(gè)過(guò)程稱為康普頓效應(yīng)。7、（1）光蛻變：能量在lomcv以上的x光子與物質(zhì)作用時(shí)發(fā)牛光蛻變。（2）電子對(duì)效應(yīng)：只冇當(dāng)入射x射線的光子能雖大于1. 02mev時(shí)才能發(fā)生電了對(duì)效應(yīng)。8、x射線的衰減：x射線與物質(zhì)相互作用過(guò)程屮，物質(zhì)吸收了 x射線示，x射線強(qiáng)度的減弱, 即為衰減。包括距離所致的擴(kuò)散衰減和物質(zhì)所致的吸收衰減。9、影響x線衰減的因素：（1） x線的能量：入

3、射光子的能量越大，穿透力越強(qiáng)，光電效應(yīng) 發(fā)生的概率下降，x線衰減越少，透過(guò)的x線強(qiáng)度越人。（2）吸收物質(zhì)的密度：吸收物質(zhì)的密度越大，x線衰減越大。人體的組織密度大致分為三 類，即高密度組織、中等密度組織、低密度組織。（3）吸收物質(zhì)的原子序數(shù)：吸收物質(zhì)的原子序數(shù)越大，x線衰減越大。（4）吸收物質(zhì)的每克物質(zhì)的電子數(shù)越大，x線衰減越大。10、x射線攝影基木原理：用膠片代替熒光屏，透過(guò)人體的x射線作用在膠片上，由于x射 線的光化學(xué)作用，使膠片感光，因各組織器官的密度、厚度不同，對(duì)x射線的衰減不同，對(duì) 膠片的感光程度也就不同，于是形成x射線影像。11、膠片主要感光材料：溟化銀12、計(jì)算機(jī)圖像處理主要包插

4、圖像增強(qiáng)（選擇性加強(qiáng)圖像屮某些有用的信息，削弱或去除無(wú) 用信息）、圖像恢復(fù)（力求恢復(fù)圖像的原來(lái)而貌）、圖像興趣區(qū)的定量估值與三維圖像重建等 等。13、圖像增強(qiáng)：對(duì)比度增強(qiáng)（是圖像增強(qiáng)技術(shù)屮比較簡(jiǎn)單但又十分重要的一種方法。如灰度 變換法、直方圖調(diào)整法）、圖象平滑、圖象銳化、同態(tài)濾波、偽彩色與假彩色處理、代數(shù)運(yùn) 算、兒何運(yùn)算。14、數(shù)字減影血管造影（dsa）基本方法：吋間減影、能量減影、混合減影。21、能量減彩條件：利用碘在33kev附近對(duì)x線衰減系數(shù)冇明顯的差異而進(jìn)行°15、影像板（ip板）:（1）表面保護(hù)層:防止psl物質(zhì)在使用過(guò)程中受到損傷。它不能隨外 界的溫度、濕度的變化而發(fā)牛變

5、化，并在非常薄的條件下能彎曲、耐磨損、透光率高。常用 聚酯樹(shù)脂類纖維制造這種保護(hù)層。（2）psl物質(zhì)層：將psl物質(zhì)混于多聚體溶液屮，涂在基板上，干燥而成。（3）基板：基板的作用是保護(hù)psl物質(zhì)層免受外力的損傷。要求具有很好的平面性、適度 的柔軟性及機(jī)械強(qiáng)度，材料是聚酯樹(shù)脂纖維膠膜，厚度在200350unio（4）背面保護(hù)層：防止使用過(guò)程中成像板z間的摩擦損傷，其材料與表面保護(hù)層相同。16、休素：指在受檢體內(nèi)欲成像的斷層表面上，按一定人小和一定坐標(biāo)人為地劃分的很小的 體積元。17、像素：指在圖像平面上劃分的很小的小單元，它是構(gòu)成一幅圖像的最小點(diǎn)，是構(gòu)成圖像 的基本單元。18> ct=k（

6、u-uw）/u.ct值：ct影像屮每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)x射線線性平均衰減量人小的表示。19、窗口技術(shù)：指ct機(jī)放人或增強(qiáng)某段范圍內(nèi)灰度的技術(shù)。窗寬二ct兩-ctniin窗位二（ct喚 + ct.in ） /220、窄窗寬：適用于軟組織部位，如腦和腹部。寬窗寬：適用于對(duì)比度較大的部位，如肺和 骨骼。21、螺旋ct的優(yōu)勢(shì)：一次屏息完成掃描、減少部分容積效應(yīng)、無(wú)間隙、亞加影像任意重建 無(wú)需額外投照、為3d重建提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。22、層厚選擇【選擇適當(dāng)層厚是為達(dá)到邊緣銳利度（空間分辨率）和噪聲的平衡，因?yàn)樗麄兿?互制約】對(duì)ct機(jī)的影響：（1）層厚厚：低噪聲、更好的密度分辨率、邊緣銳利度（空間分辨 率）

7、較差、部分容積效應(yīng)。（2）層厚?。焊咴肼暋⒚芏确直媛什?、更好的邊緣銳利度（空間分 辨率）、無(wú)部分容積效應(yīng)。23、磁共振成像（mri）原理：利用射頻電磁波對(duì)置于磁場(chǎng)中的含冇自旋不為零的原了核的 物質(zhì)進(jìn)行激發(fā),發(fā)生核磁共振，用感應(yīng)線圈采集共振信號(hào),經(jīng)處理,按一定數(shù)學(xué)方法建立的 數(shù)字圖像。24、旋進(jìn)也稱進(jìn)動(dòng)：描述的是具有角動(dòng)量的物體或體系在外力矩作用f,其角動(dòng)量發(fā)生改變 的現(xiàn)象。角動(dòng)量的改變包括兩方而，一是人小改變，二是方向改變。旋進(jìn)是角動(dòng)量方向發(fā)生 連續(xù)改變的現(xiàn)象。25、核磁共振現(xiàn)象中的共振吸收：用rf電磁波對(duì)樣品照射，如果rf電磁波的能屋剛好等于 原了核能級(jí)劈裂的間距時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)樣品中的原了核強(qiáng)

8、烈吸收電磁波能量，從劈裂后的低能 級(jí)向相鄰的高能級(jí)躍遷的現(xiàn)象。26、磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度均為表征磁場(chǎng)性質(zhì)（即磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向）的兩個(gè)物理量。27、縱向馳豫時(shí)間（td：縱向恢復(fù)時(shí)間是由于被激發(fā)的反平行于i掙磁場(chǎng)的質(zhì)了恢復(fù)到平行 狀態(tài)，所以縱向磁化增人。弛豫快慢遵循指數(shù)遞增規(guī)律，把從0增人到最人值的63%的所需 時(shí)間。28、橫向馳豫時(shí)間（t2）：橫向衰減是由于相位同步質(zhì)子的乂開(kāi)始變得不同步,所以橫向磁化 減小。弛豫快慢遵循指數(shù)遞減規(guī)律，把從最人下降到最大值的37%的吋間定義為橫向馳豫時(shí) 間。29、ti、l的物理學(xué)意義及生物學(xué)意義（p108）。30、馳豫過(guò)程的綜合表示（三種運(yùn)動(dòng)的綜合過(guò)程）：磁化矢量的

9、旋進(jìn)、縱向磁化的逐漸增大 過(guò)程、橫向磁化的逐漸減小過(guò)程。（如圖一所示）31、k空間:抽象的頻率空間，是一個(gè)以空間頻率為朋標(biāo)軸的空間朋標(biāo)系所對(duì)應(yīng)的空間。32、k空間的空間頻率分布是中心頻率為零，距中心頻率越遠(yuǎn)，頻率越高。33、k空間的性質(zhì)：儲(chǔ)存在k空間不同位置的mr信號(hào)對(duì)圖像的貢獻(xiàn)不同。屮心部分對(duì)應(yīng)的 mr信號(hào)空間頻率低，幅度大，主要形成圖像對(duì)比度。外圍部分對(duì)應(yīng)的mr信號(hào)空間頻率高， 幅度小，主耍形成圖像的分辨力。34、磁場(chǎng)修正的方法有兩種，其一可在磁場(chǎng)適當(dāng)部位加入金屬材料（在設(shè)備安裝過(guò)程中，一 次性安裝，調(diào)試完成的）。其次可采用補(bǔ)償線圈的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)（比較靈活，可在mri裝置運(yùn)行 中由主控系統(tǒng)調(diào)

10、試完成）。35、放射性核素顯像（rni）本質(zhì)：就是體內(nèi)放射性活度分布的外部測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果以 圖像的形式顯示出來(lái)。36、rni不可替代性依據(jù)：rni可以獲取定性、定量、定位的生物體內(nèi)物質(zhì)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。37、核素：凡是具有一定原子序數(shù)、一定質(zhì)最數(shù)和一定能量狀態(tài)的各種原子，統(tǒng)稱為核素。38、同位素：具有相同原子序數(shù)，但質(zhì)量數(shù)不同的核素稱為同位數(shù)。39、同質(zhì)杲能素：凡具有相同的原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)，處于不同能量狀態(tài)的一類核素，它們彼 此稱為同質(zhì)異能素。40、核衰變的特點(diǎn)：某些核索能h發(fā)地發(fā)生結(jié)構(gòu)變化及能量狀態(tài)的改變，放出射線并轉(zhuǎn)變?yōu)?另一種核素的過(guò)程叫核衰變。核衰變方式有a、b、丫等多種，但所有放射性

11、核素在衰變時(shí) 都遵循著共同的基本規(guī)律。如下：n = n&"其中：n為t時(shí)刻衰變核的剩余數(shù)冃，n0為t=0時(shí)刻的衰變核數(shù)冃，x為衰 變常數(shù)41、半衰期：（1）物理半衰期符號(hào)t1/2,在單一的放射性核素衰變過(guò)程中，放射性活度降 至原有值一半時(shí)所需要的時(shí)間，稱為物理半衰期，簡(jiǎn)稱半衰期（tl/2 ）o（2）牛物半衰期符號(hào)tb,是指進(jìn)入牛物機(jī)休內(nèi)的放射性核素，rfl于生物代謝過(guò)程從體內(nèi)排 出到原來(lái)放射性活度的一半時(shí)所需要的時(shí)間。（3）冇效半衰期符號(hào)te,進(jìn)入生物機(jī)體內(nèi)的放射性核索由于放射性哀變及生物代謝的共同 作用，該放射性核素的活度減少到一半所需的吋間稱為有效半衰期。即放射性核素被引

12、入生 物機(jī)體內(nèi)時(shí)，放射性活度一方面按衰變規(guī)律減少，另一方面還會(huì)通過(guò)牛物代謝排出。42、放射性制劑制備的要求:（1）.高產(chǎn)率。即最大限度的利用放射性核素。（2）.微量、低 濃度。醫(yī)用放射性核素的放射性活度很高，對(duì)應(yīng)的質(zhì)雖應(yīng)很低，常在微克數(shù)蜃級(jí)。如活度為 lmci的核索99mtc的質(zhì)量?jī)H為0. 19ug,所以放射性制劑的制備過(guò)程是一個(gè)微量、低濃度過(guò) 程。（3）.簡(jiǎn)便、快速。制備過(guò)程要求操作步驟簡(jiǎn)便、易行，最好是一步法。（4）.安全。制 備過(guò)程中要冇對(duì)射線的防護(hù)扌旳施，如通風(fēng)、屏蔽，應(yīng)在特殊的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，應(yīng)盡量避 免高溫、高壓等劇烈反應(yīng).避免使用強(qiáng)腐蝕、高揮發(fā)、易燃、易爆物質(zhì)。43、閃爍計(jì)數(shù)器

13、是射線探測(cè)的基木儀器，它山閃爍體、光學(xué)收集系統(tǒng)和光電倍增管組成。其 測(cè)雖原理是：y射線在晶體內(nèi)產(chǎn)生熒光，利用光導(dǎo)和反射器組成的光收集器將光了投射到光 電倍增管的光陰極上，擊出光電子，光電子在光電倍增管內(nèi)被倍增、加速，在陽(yáng)極上形成電 流脈沖輸出，電流脈沖的高度與射線的能量成正比，電流脈沖的個(gè)數(shù)與輻射源入射品體的光 子數(shù)目成正比，即與輻射源的活度成正比。44、pet符合探測(cè)原理：兩個(gè)相對(duì)的y閃爍探頭加符合電路組成湮滅符合探測(cè)裝置。上述兩 個(gè)方向相反的光了若同時(shí)分別進(jìn)入這兩個(gè)探頭，通過(guò)符合電路形成一個(gè)信號(hào)而被探測(cè)到。湮 火輻射發(fā)生的位置限于這兩個(gè)探頭的有效視野內(nèi)，凡在此視野外或在此視野內(nèi)發(fā)生的湮火輻

14、 射，所產(chǎn)生的兩個(gè)y光子不能同時(shí)進(jìn)入兩個(gè)探頭者，都不能形成符合信號(hào)，因而不能被記錄, 此即符合檢測(cè)原理。45、多普勒原理：當(dāng)聲發(fā)射源與聲接收器有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者在更復(fù)雜的情況下，當(dāng)聲發(fā)射源、 聲接收器和傳播的介質(zhì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收器所接收到的聲頻率與發(fā)射頻率有所不同，這- 現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng).聲源接收器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度越大，頻率改變雖:也越大.46、超聲的物理特性：（1）指向性（2）反射、折射、散射和繞射（3）吸收與衰減（4） 分辨力與穿透力（5）多普勒效應(yīng)47、超聲成像的基木原理：聲阻抗特性、聲衰減特性、多普勒效應(yīng)48、聲阻抗（z）二介質(zhì)密度（p）x聲速（c）, az>0. 1%即可產(chǎn)生

15、反射49、超聲波在界面發(fā)生反射或折射的條件是（1）介質(zhì)的聲阻抗在界面處發(fā)生突變（2）界面 的線度遠(yuǎn)大于聲波波長(zhǎng)及聲束的直徑50、血流速度大小的提取方法有三種：（1）過(guò)零檢測(cè)法（2）平均頻率解調(diào)（3）頻譜分析 方法。51. 超聲多普勒彩超的基木工作過(guò)程：（1）發(fā)射固定頻率的脈沖/連續(xù)式超聲波。（2）提取 頻率已變的回聲。（3）將回聲頻率與發(fā)射波頻率f和比,獲得多譜勒頻移f°,取正負(fù)值。52. 血流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的彩色顯示方法速度方式、方差方式、功率方式53. 多普勒超聲方向信息提取的方法：（1）單邊帶分離法:利用一個(gè)高通濾波器和個(gè)低通濾波器把接收到的混合信號(hào)，即頻 譜的上、下邊直接分離開(kāi)來(lái)。

16、（2）外差式檢測(cè)法:把信號(hào)的整個(gè)頻譜從射頻段平移到咅頻范圍或中頻范圍，然后再進(jìn) 行邊帶分離。（3）正交相位檢測(cè)法:是目前應(yīng)用最廣泛的血流方向檢測(cè)方法，是用數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)的。 英原理是用止交相位檢測(cè)方法將正反血流信號(hào)取出，再用頻譜分析法將正反血流區(qū)分開(kāi) 來(lái)54. 自和關(guān)技術(shù) 書本220頁(yè)55. 超聲成像的基本原理以三個(gè)物理假定為前提1. 聲束在介質(zhì)中以直線傳播。2. 在各種介質(zhì)中聲速均勻一致。3. 在各種介質(zhì)中介質(zhì)的吸收系數(shù)均勻一致。56. 軟x射線適用于軟組織的原理：原理：軟x射線通常是指管電壓在40kv以下的低能量x射線，它在體內(nèi)主耍是通過(guò)光 電效應(yīng)的方式被吸收。光電吸收與x射線能量的3次方成反比，與吸收物質(zhì)的原了序數(shù) 的4次方成正比，從而使密度相差無(wú)兒的肌肉、脂肪等軟組織的對(duì)比度人大提高，從而 使影