醫(yī)學影像物理學

醫(yī)學影像物理學復習整理（四種成像技術的物理原理，基本思想等）第一章：X射線物理第一節(jié)：X射線的產生醫(yī)學成像用的X射線輻射源都是利用高速運動的電子撞擊靶物質而產生的。產生X射線的四個條件：（1）電子源（2）高速電子流（3）陽極靶（4）真空環(huán)境X射線管結構及其作用（陰極，陽極，玻璃壁）（1）陰極：包括燈絲，聚焦杯，燈絲為電子源，聚焦杯調節(jié)電流束斑大小和電子發(fā)射方向。（2）陽極：接收陰極發(fā)出的電子；為X射線管的靶提供機械支撐；是良好的熱輻射體。（3）玻璃壁：提供真空環(huán)境。a.實際焦點：燈絲發(fā)射的電子，經聚焦加速后撞擊在陽極靶上的面積稱為實際焦點。b.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，稱為有效焦點。c.有效焦點的面積為實際焦點面積的sine倍。（。為靶與豎直方向的夾角）補充：影響焦點大小的因素有哪些？答：燈絲的形狀、大小及在陰極體中的位置和陽極的靶角e有關。碰撞損失：電子與原子外層電子作用而損失的能量。輻射損失：電子與原子內層電子或原子核作用而損失的能量。管電流升高，焦點變大；管電壓升高，焦點變小。a.標識輻射：高速電子與原子內層電子發(fā)生相互作用，將能量轉化為標識輻射。b.韌致輻射：高速電子與靶原子核發(fā)生相互作用，將能量轉化為韌致輻射。連續(xù)X射線的短波極限只與管電壓有關。且與其成反比。X射線的產生機制：電子與物質的相互作用，X射線是高速運動的電子在與物質相互作用中產生的。韌致輻射是產生連續(xù)X射線的機制。*影響X射線發(fā)射譜的因素：因素影響管電流能譜的幅度管電壓能譜的幅度和位置附加濾過能譜幅度，在低能時更加有效靶材料能譜的幅度和標識X射線譜的位置管電壓波形能譜幅度，在高能時更加有效8.X射線的基本特征（1）X射線的穿透作用（2）熒光作用（3）電離作用（4）熱作用（5）化學和生物效應*X射線的穿透作用是X射線醫(yī)學影像學的基礎。第二節(jié)：X射線輻射場的空間分布X射線強度：X射線在空間某一點的強度是指單位時間內通過垂直于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。補充：X射線強度是由光子數(shù)量和光子能量兩個因素決定。X射線的量是射線的光子數(shù)目，而質是射線的光子能量，表示X射線的硬度。各種因素對X射線強度的影響影響因素（增加）X射線的質X射線的量毫安秒不變增加管電壓增加增加靶原子序數(shù)增加增加濾過增加降低距離不變降低電壓脈動降低降低管電流不變增加第三節(jié)：X射線與物質的相互作用X射線與物質三種作用形式：光電效應，康普頓效應，電子對效應光電效應：能量為hv的X射線光子通過物質時，與物質原子的軌道電子發(fā)生相互作用，把全部能量傳遞給這個電子，光子消失，獲得能量的電子掙脫原子束縛成為自由電子（光電子）；原子的電子軌道出現(xiàn)一個空位而處于激發(fā)狀態(tài)，他將通過發(fā)射標識X射線或俄歇電子的形式很快回到基態(tài)，這個過程成為光電效應。診斷放射學中的光電效應：利：能產生質量好的影像，原因是：（1）不產生散射線，減少照片灰霧（2）可增加人體不同組織和造影劑對射線的吸收差別，產生高對比度的X射線照片，對提高診斷的準確性有好處。弊：入射乂射線通過光電效應可全部被人體吸收，增加了受檢者的劑量?？灯疹D效應:當入射乂射線光子和原子內一個軌道電子發(fā)生相互作用時，光子損失一部分能量，并改變運動方向，電子獲得能量而脫離原子，這個過程成為康普頓效應。診斷放射學中的康普頓效應：散射線增加了照片灰霧，降低了影像的對比度，但與光電效應相比受檢者的劑量較低。散射較強，醫(yī)生和技術人員應注意防護。電子對效應:當X射線光子從原子核旁經過時，在原子核庫倫場的作用下形成一對正負電子，此過程稱為電子對效應。各種相互作用的相對重要性：光子能量處于低能端部分，光電效應占優(yōu)勢；中間部分，康普頓效應占優(yōu)勢；高能端部分電子對效應占優(yōu)勢第四節(jié)：X射線在物質中的衰減這部分給的比較模糊，看書吧。主要是連續(xù)X射線在物質中的衰減規(guī)律。補充：濾過分為固有濾過和附加濾過。第二章第一節(jié)X射線攝影基本原理？X射線貫穿本領強，當一束強度大致均勻的x射線照到人體時，由于人體各種組織、器官在度、厚度方面的差異，對投照在其上的x射線的衰減各不相同，使透過人體的x射線強度分布發(fā)生變化，攜帶人體信息，形成x射線信息影像。再通過一定的采集，轉換，顯示系統(tǒng)將x射線強度分布轉換成可見光的分布，形成人眼可見的X射線影像。醫(yī)用X線膠片的作用膠片的主要功能是影像的記錄，顯示與貯存。膠片成像原理X射線照射的膠片，經過顯影、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膠片光密度。臨床上，影像白對應組織的密度高，吸收X射線多，照片上呈白影；黑對應組織的密度低，吸收的X線少，照在膠片上的多，膠片呈黑影。膠片特性曲線（看書上介紹）膠片寬容度是膠片的性能指標之一，指感光材料按線性關系正確記錄被檢體反差的范圍，即膠片特性曲線直線部分的照射量范圍，又稱曝光寬容度。第二節(jié)軟X射線攝影原理是利用人體各種組織對不同質地軟X射線的吸收有顯著差別，使密度相差的基本不大的脂肪、肌肉和腺體等軟組織在感光膠片上形成對比度高的影像。高千伏X射線攝影的基本原理是利用管電壓達到120kv以上時，組織吸收以散射效應（康普頓散射）為主，各部分結構影像密度的高低受其組織原子序數(shù)和厚度的影響減少，骨骼、軟組織、脂肪的氣體的影像密度差別隨之減少，骨骼的影像密度與軟組織和氣體的影像密度相差不大，即使相互重疊也不致為骨影所遮蓋，從而使與骨骼相重疊的軟組織或骨骼本身的細小結構及含氣的管腔等變得易于觀察。X射線體層攝影的基本原理是根據(jù)X射線的投照原理，在曝光過程中，X射線管焦點、肢體、膠片三者必須保持相對靜止，才能獲得清晰的影像。因此在曝光的過程中，欲成像部位的各點必須固定地投影在膠片的同一位置上，影像才能清楚顯示。如果三者之一在曝光中移動，影像就會模糊。X射線體層攝影的目的是攝取人體某一體層的影像，而使其它各層影像模糊不清。因此必須使焦點、被攝體層和膠片保持相對靜止，而使其它各層對焦點和膠片作相對運動。第三節(jié)影像質量是由對比度、模糊度、噪聲、偽影及畸變等多種因素綜合體現(xiàn)出來的。對比度：差異的程度。模糊度：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。第五節(jié)數(shù)字減影血管造影（DSA）的原理是？數(shù)字減影血管造影是將造影前、后獲得的數(shù)字圖像進行數(shù)字減影，在減影圖像中消除骨骼和軟組織結構，使?jié)舛群艿偷膶Ρ葎┧溆难茉跍p影圖像中顯示出來，有較高的圖像對比度。數(shù)字減影的3種基本方法：時間減影，能量減影，混合減影。影像DSA影像質量的因素？DSA的優(yōu)缺點？第六節(jié)計算機X線攝影（CR）CR與傳統(tǒng)X線攝影的不同之處？曝光量少，寬容度大b.數(shù)字化成像，可進行圖像處理，為X射線長期保存和高效率的檢索提供可能。C.其影像記錄與顯示不是在同一媒介上完成的，成像過程為：先用成像板（IP）進行影像信息的采集，然后通過讀取裝置將成像板中的影像信息讀出后，由計算機圖像處理系統(tǒng)處理，再經顯示、記錄裝置成像、顯示、貯存。光激勵發(fā)光的發(fā)光特性P53直接數(shù)字化X射線攝影（DDR）其與其他攝影技術的不同點體現(xiàn)在探測器上。即二維平板探測器（FPD）：A.非晶態(tài)硒型平板探測器B.非晶態(tài)硅型平板探測器C.氣體電離室探測器DDR的主要特點：其與傳統(tǒng)增感屏一膠片系統(tǒng)不同，由于成像環(huán)節(jié)明顯減少，可以在兩個方面避免了圖像信息的丟失。一時在屏一片系統(tǒng)中X射線照射使增感屏發(fā)出可見光后，再使X射線膠片感光的過程中的信息丟失，二是暗室化學處理過程中的信息丟失。圖像具有較細節(jié)可見度，能夠滿足臨床常規(guī)X射線攝影診斷的需要。放射劑量小，曝光寬容度大，曝光條件易掌握?？梢愿鶕?jù)臨床需要進行各種圖像后處理。第七節(jié)數(shù)字X射線影像的主要技術優(yōu)勢(與傳統(tǒng)X射線攝影比較)量子檢出效率高，X射線劑量低。對比度高，曝光寬容度大，但細節(jié)可見度低于X射線膠片影像，但是可以通過圖像處理的方式進行彌補。攝影條件好，無需連續(xù)輻照4.圖像存儲、傳輸方便5.可進行計算機輔助診斷第三章第一節(jié)：霍斯菲爾德(Housefield)發(fā)明了CTX-CT成像過程：X-CT是運用掃描并采集投影的物理技術，以測定X射線在人體內的衰減系數(shù)為基礎，采用一定算法，經計算機運算處理，求解出人體組織的衰減系數(shù)值在某剖面上的二維分布矩陣后，再轉為圖像上的灰度分布，從而實現(xiàn)建立斷層解剖圖像的現(xiàn)代醫(yī)學成像技術。反投影法的原理沿掃描路徑的反方向，把所得投影的數(shù)值反投回各體素中去，并用計算機進行運算，求出各體素u值而實現(xiàn)圖像的重建。要會做反投影法的題目P69反投影法的缺點：產生圖像的邊緣失銳。解決的辦法：采用濾波反投影法。CT值的定義：CT影像中每個像素所對應的物質對X射線線性平均衰減量大小的表示。ICT=k土土￡71.CT'lSEJ單位為皿虬，第三節(jié)：窗口技術：窗口技術是把放大或增強了局部灰度范圍內不同灰度之間黑白對比度。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。窗寬和窗位P76（計算題）第五節(jié)：螺旋CT（SCT或者HCT）與傳統(tǒng)CT的不同點：a.螺旋CT對X射線管的供電方式不同。b.掃描方式不同。什么是螺旋掃描CT?X射線管向一個方向圍繞受檢體連續(xù)旋轉掃描，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。螺旋CT掃描方式的優(yōu)點：a.提高了掃描速度，單次屏氣就可以完成整個檢查部位的掃描，減少了運動偽像；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，所以不僅可在任意位置上重建圖像，而且還可提供較好的三維圖像重建的容積數(shù)據(jù)補充：1、普通X射線影像與X-CT影像最大的不同之處是什么？答：二者最大的不同之處在于：X-CT像是斷層的、經過重建的數(shù)字影像；而普通X射線攝影像是多器官重疊的模擬圖像。第四章第一節(jié)V-L=—-—, ￡產生核磁共振（NMR）時，射頻電磁波的頻率"—第三節(jié)馳豫過程：從“不平衡”狀態(tài)恢復到平衡狀態(tài)的過程。T1為系統(tǒng)的縱向馳豫時間，T2為橫向馳豫時間。晶格一般指自旋核以外的部分，即自旋核的外環(huán)境。第五章第一節(jié)成像物體的基本參數(shù)：質子密度P，馳豫時間T1,T2自旋回波序列P1133.SE序列的加權圖像名稱TE選擇TR選擇效果T1加權圖像短短T1小I值大T2加權圖像長長T2大I值大質子密度加權圖像短長質子密度大I值大第二節(jié)各個方向上梯度磁場分量的作用分別是：BGx進行頻率編碼；BGy進行相位編碼；梯度磁場BGz選出一個垂直于Z軸的薄層。K空間P124第六章： 放射性核素顯像（RNI）RNI主要技術有Y照相、單光子發(fā)射型計算機斷層（SPECT）、正電子發(fā)射型計算機斷層（PET）。其中后兩者又統(tǒng)稱為發(fā)射型計算機斷層（ECT）RNI以功能顯像為主。補充：1、RNI的技術特點是