醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)重點(diǎn)

本文格式為Word版，下載可任意編輯——醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)重點(diǎn)X射線管：產(chǎn)生X射線的裝置，陰極是X射線管的負(fù)極，由燈絲和聚焦罩構(gòu)成；

陽極是射線管的正極

焦點(diǎn)，燈絲發(fā)出的電子經(jīng)聚焦加速后撞擊在陽極板上的面積稱為實(shí)際焦點(diǎn)，是實(shí)

際的是實(shí)際的射線源X射線源

有效焦點(diǎn)，x射線管的實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于x射線管的軸線方向上投影的面積

x射線的量是x射線光子的數(shù)目，表示x射線的硬度，即穿透物質(zhì)才干的大小，x射線質(zhì)是x射線光子的能量，決定于x射線束中的光子數(shù)足跟效應(yīng)陽極效應(yīng)，厚靶周邊x射線強(qiáng)度的空間分布，越靠近陽極一側(cè)的x射線

輻射強(qiáng)度下降的越多，靶傾角越小下降的幅度越大，這種越靠近陽極x射線強(qiáng)度下降越多的現(xiàn)象

有效焦點(diǎn)大小的影響因素有：燈絲大小、管電壓和管電流、靶傾角。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)對(duì)影像質(zhì)量和患者防護(hù)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(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。有利的方面，

能產(chǎn)生質(zhì)量好的影像，其原因是：①不產(chǎn)生散射線，大大減少了照片的灰霧；②Csych001可增加人體不同組織和造影劑對(duì)射線的吸收區(qū)別，產(chǎn)生高對(duì)比度的X射線照片，對(duì)提高診斷的確鑿性有好處。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區(qū)別產(chǎn)生高對(duì)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(diǎn)講，應(yīng)盡量減少每次X射線檢查的劑量。康普頓效應(yīng)中產(chǎn)生的散射線是輻射防護(hù)中必需引起注意的問題。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(duì)稱地分布在整個(gè)空間，這個(gè)事實(shí)必需引起醫(yī)生和技術(shù)人員的重視，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。另外，散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的對(duì)比度，但與光電效應(yīng)相比受檢者的劑量較低。

x射線透視，將影像加強(qiáng)管輸出屏的圖像，傳遞到視頻攝像管的輸入屏，閉路視

頻系統(tǒng)傳遞圖像，利用監(jiān)視器觀測x射線影像

x射線攝影，用膠片來采集轉(zhuǎn)換x射線信息影像，使之成為可見的影像膠片特性曲線，膠片的一特性能指標(biāo)是相對(duì)曝光量RE的對(duì)數(shù)與對(duì)應(yīng)光密度D的

關(guān)系曲線，斜率為反差系數(shù)γ，橫坐標(biāo)范圍是寬容度

增感屏，x射線-熒光物質(zhì)-熒光-膠片感光加強(qiáng)，來增加x射線對(duì)膠片的曝光，以

縮短攝影時(shí)間，降低x射線輻射劑量，不足是使影像變得模糊

軟x射線攝影，采用20-40kv的峰值管電壓產(chǎn)生的低能x射線進(jìn)行的攝影

MRA磁共振血管成像，是一種無創(chuàng)傷性研究血液滾動(dòng)和實(shí)現(xiàn)血管系統(tǒng)可視化的技術(shù)。利用滾動(dòng)MR血液信號(hào)與周邊靜態(tài)組織MR信號(hào)的差異來建立圖像對(duì)比度，從而無需使用造影劑。一類利用的是血流流入成像層面的信號(hào)加強(qiáng)的滾動(dòng)效應(yīng)，另一類是利用沿磁場梯度方向運(yùn)動(dòng)的自旋核產(chǎn)生的相位偏移效應(yīng)

高千伏x射線攝影，120kv以上管電壓產(chǎn)生的較高能量的x射線進(jìn)行的攝影，物

質(zhì)的吸收衰減以康普頓效應(yīng)為主，與有效，原子序數(shù)無關(guān)，使與骨骼相重疊的軟組織和骨骼本身的細(xì)小結(jié)構(gòu)及含氣管腔等變得易于觀測

x射線造影，將對(duì)比劑引入欲檢查的器官內(nèi)或其周邊形成物質(zhì)密度差異，使器官

與周邊組織的x射線影像密度差異增大，顯示出器官的形態(tài)和功能的方法

體層攝影，曝光過程中，只要x射線管焦點(diǎn)，肢體，膠片三者保持相對(duì)靜止，可

獲得明了的影像。突出顯示任意欲觀測層面的病灶，而是其他層面的組織變得模糊不清

X射線能譜的影響因素有哪些？

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(dāng)然，通過附加濾過也可改變X射線能譜的形狀?？腕w對(duì)比度、圖像對(duì)比度與成像系統(tǒng)的對(duì)比度分辯力三者之間存在的關(guān)系？

客體對(duì)比度也稱物理對(duì)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?？腕w對(duì)比度的存在是醫(yī)學(xué)成像最根本的物理基礎(chǔ)。

圖像對(duì)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(gè)物體要形成可見的圖像對(duì)比度，它與周邊背景之間要存在一定的客體對(duì)比度，當(dāng)某種物理因子作用物體后，能夠形成一定的主體對(duì)比度（表現(xiàn)的x射線信息影像是不能為人識(shí)別的），被成像系統(tǒng)的探測器檢測出。

若客體對(duì)比度較小，成像系統(tǒng)的對(duì)比度分辯力低則所得的圖像對(duì)比度小，圖像質(zhì)量差，故圖像對(duì)比度的形成取決于客體對(duì)比度、主體對(duì)比度與成像系統(tǒng)的對(duì)比度分辯力。

圖像對(duì)比度、細(xì)節(jié)可見度、噪聲三者之間有怎樣的關(guān)系？

答：細(xì)節(jié)可見度與圖像對(duì)比度有關(guān)。圖像對(duì)比度高，細(xì)節(jié)可見度高；圖像

對(duì)比度低，細(xì)節(jié)可見度低。

細(xì)節(jié)可見度減小的程度與細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的大小及圖像的模糊度、圖像對(duì)比度有關(guān)，當(dāng)模糊度較低時(shí)，對(duì)于較大的物體，其圖像對(duì)比度的減小，不會(huì)影響到細(xì)節(jié)可見度；假使物體較小，但其線度比模糊度大，則圖像對(duì)比度的減小一般不會(huì)影響可見度；而當(dāng)細(xì)節(jié)的線度接近或小于模糊度時(shí)，圖像對(duì)比度的降低，會(huì)對(duì)細(xì)節(jié)可見度產(chǎn)生明顯的影響。

噪聲（圖像中可觀測到的光密度隨機(jī)出現(xiàn)的變化）對(duì)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，就宛如一幅原本明了的畫面被蒙上了一層霧，降低了圖像對(duì)比度，并減小細(xì)節(jié)可見度。在大多數(shù)醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)中，噪聲對(duì)低對(duì)比度結(jié)構(gòu)的影響最明顯，由于它們已接近結(jié)構(gòu)可見度的閾值。圖像對(duì)比度增大會(huì)增加噪聲的可見度。

偽象：指圖像中出現(xiàn)的成像物體本身所不存在的虛假信息畸變，各種成像方法有可能會(huì)引起受檢結(jié)構(gòu)的大小形狀和相對(duì)位置不同程度的改

變的現(xiàn)象

何謂對(duì)比度，何謂對(duì)比度分辯力?影響對(duì)比度分辯力因素？如何用模體檢測對(duì)

比度分辯力?

圖像的對(duì)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(duì)比度，是它們灰度間的黑白程度的對(duì)比。對(duì)比度主要由物質(zhì)間的密度差（或說不同物質(zhì)對(duì)X射線衰減的差異）決定，但也與X射線的能量有關(guān)。大量其它因素，比較較度也有影響，如噪聲等就會(huì)使對(duì)比度降低。

對(duì)比度分辯力也叫密度分辯力，它是CT像表現(xiàn)不同物質(zhì)的密度差異（主要是針對(duì)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(duì)比度分辯力尋常用能分辯的最小對(duì)比度的數(shù)值表示?？捎^測小對(duì)比度的組織是CT的優(yōu)勢，典型CT對(duì)比度分辯力為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(duì)比度分辯力也與X射線的能量有關(guān)。

對(duì)比度分辯力還受探測器噪聲的影響，噪聲越大，對(duì)比度分辯力越低、圖像信噪比越低。窗寬和窗位的選擇也影響對(duì)比度分辯。

對(duì)比度分辯力高是圖像能明了顯示微細(xì)組織結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要參數(shù)保證。檢測CT機(jī)的對(duì)比度分辯力方法尋常給低密度體模做CT，然后對(duì)試模的CT像進(jìn)行主觀的視覺評(píng)價(jià)。

層厚越薄，對(duì)比度分辯力越好，空間分辯力越差；劑量越大，對(duì)比度分辯力越好，空間分辯力越好

何謂空間分辯力?影響空間分辯力的因素?如何用模體檢測空間分辯力?

空間分辯力，CT像分辯兩個(gè)距離很近的微小組織結(jié)構(gòu)的能力，就是CT圖像

分辯斷層內(nèi)兩鄰近點(diǎn)的能力?？臻g分辯力可用分辯距離（即能分辯的兩個(gè)點(diǎn)間的最小距離）表示。空間分辯力是從空間分布上表征圖像分辯物體細(xì)節(jié)（微小結(jié)構(gòu)）的能力。

CT圖像的空間分辯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(duì)應(yīng)）和有效受照高度（傳統(tǒng)CT與線束高度相對(duì)應(yīng)）的大小，或者說取決于在檢測器前方準(zhǔn)直器的準(zhǔn)直孔徑。準(zhǔn)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)的空間分辯力就越高。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辯力；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辯力，或縱向分辯力。

重建算法對(duì)空間分辯力也有影響，選用不同的算法將得到不同分辯力的圖像質(zhì)量。

圖像矩陣對(duì)空間分辯力的影響是，圖像矩陣越大，分辯力越高。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(xì)膩。

表現(xiàn)在圖像上的對(duì)比度也影響圖像的空間分辯力，當(dāng)鄰近的兩個(gè)微小結(jié)構(gòu)對(duì)比度過低時(shí)，既使?jié)M足空間分辯力，也會(huì)因兩個(gè)鄰近微小組織結(jié)構(gòu)的低對(duì)比度而造成不可分辯。只有同時(shí)具有高對(duì)比度分辯力和高的空間分辯力，圖像才能明了顯示微細(xì)組織結(jié)構(gòu)。

檢測CT機(jī)空間分辯力的方法尋常用高密度模體做CT，然后對(duì)模體的CT像進(jìn)行主觀的視覺評(píng)價(jià)。

何謂高對(duì)比度分辯力?何謂低對(duì)比度分辯力?答：當(dāng)被分辯組織器官的較小結(jié)構(gòu)或病灶的線度過小時(shí)，即使在滿足對(duì)比度分辯

力的條件下，該較小結(jié)構(gòu)或病灶也未必能被分辯或識(shí)別出來。由此可見，CT機(jī)或CT像存在一個(gè)對(duì)物體線度大小的分辯能力問題。此分辯能力和對(duì)比度有關(guān)，

在高對(duì)比度下，或說物體與周邊環(huán)境的線性衰減系數(shù)區(qū)別較大的狀況下，物體的線度不很大時(shí)，就可能被分辯或識(shí)別出來；

在低對(duì)比度下，或說物體與周邊環(huán)境的線性衰減系數(shù)區(qū)別較小的狀況下，物體線度需較大些，物體才可能被分辯或識(shí)別出來。

高對(duì)比度分辯力：物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)區(qū)別的相對(duì)值大于10%時(shí)，CT機(jī)（從而也是CT圖像）能分辯該物體的能力。

低對(duì)比度分辯力：物體與勻質(zhì)環(huán)境的X射線線性衰減系數(shù)區(qū)別的相對(duì)值小于1%時(shí)，CT機(jī)（從而也是圖像）能分辯該物體的能力。低對(duì)比度分辯力的單位是mm。時(shí)間減影，在對(duì)比劑進(jìn)入欲顯示血管區(qū)域之前，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)采集一幀圖像中

存于存儲(chǔ)器中，作為掩模，他與在時(shí)間上順序出現(xiàn)的充有對(duì)比劑的血管圖像一對(duì)一的進(jìn)行相減，使相對(duì)固定的圖像部分被消除，突出了對(duì)比劑影像的對(duì)比度，這種減影方式稱為

能量減影，在欲顯示血管引入碘對(duì)比劑后，分別用略低于和略高于碘k緣能量

33kev的x射線曝光，由于碘在不同能量下衰減特征有較大區(qū)別，而其他組織區(qū)別不大，將這兩種能量條件下曝光的影像進(jìn)行數(shù)字減影處理，可突出減影圖像中碘的對(duì)比度，消除其他無關(guān)組織結(jié)構(gòu)對(duì)圖像的影響，這種減混合減影，在時(shí)間減影和能量減影的基礎(chǔ)上，先做高能和低，像的剪影圖像，來

得到一系列的雙能減影圖像，在這些雙能減影圖像中，軟組織像已經(jīng)被消除，在用時(shí)間減影法處理這些雙能減影圖像以消除骨骼等背景，由于軟組織像是用能量剪影法消除的，因此軟組織的運(yùn)動(dòng)將不會(huì)產(chǎn)生影響數(shù)字減影血管造影，造影前后獲的數(shù)字圖像進(jìn)行數(shù)字減影，在剪影圖像中消除骨

骼軟組織等結(jié)構(gòu)使?jié)舛群艿偷膶?duì)比劑所充盈的血管在剪影圖像中顯示出來，有較高的圖像對(duì)比度

為什么通過能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)無關(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)（但因除氫外其它所有物質(zhì)的每克電子數(shù)均十分Csych001接近，故所有物質(zhì)康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)幾乎一致）。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(duì)不同能量X射線的衰減方式不同（不同有效原子序數(shù)物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)的區(qū)別會(huì)在對(duì)不同能量X射線的衰減變化中更猛烈地反映出來），及康普頓效應(yīng)的產(chǎn)生在很大范圍內(nèi)與入射X射線的能量無關(guān)，可忽略不計(jì)的特點(diǎn)，將兩種效應(yīng)的信息進(jìn)行分開，選擇性去除骨或軟組織的衰減信息，便可得到分開的軟組織像或骨像。

影響x射線攝影圖像質(zhì)量的因素

（1）影響圖像對(duì)比度的因素①x射線膠片特性的影響②被檢者的影響，組織

成分，體厚③光子能量的影響④散射線的影響，造成圖像對(duì)比度降低

（2）模糊對(duì)x射線影像質(zhì)量的影響①模糊源與圖像總模糊度：運(yùn)動(dòng)模糊焦點(diǎn)模

糊，檢測器模糊②模糊對(duì)影像質(zhì)量的影響：降低了影像的對(duì)比度，減低細(xì)節(jié)可見度③噪聲對(duì)影像質(zhì)量的影響：掩蓋微小細(xì)節(jié)④x射線影像中的偽影與畸變

數(shù)字圖像處理的主要方法：

對(duì)比度加強(qiáng)（灰度變換法，直圖修正法）圖像平滑技術(shù)（鄰域平均法，頻域

低通濾波）圖像銳化技術(shù)（頻域高通濾波，偽彩色顯示）圖像分割技術(shù)，興趣區(qū)定量估值

何謂層厚?它與哪些因素有關(guān)?

層厚本意指斷層的厚度。傳統(tǒng)CT和單螺旋CT尋常層厚由X線束在掃描野

中心處掃描斷層的有效厚度決定，這個(gè)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(zhǔn)直器的準(zhǔn)直孔徑，檢測器的有效受照寬度（特別是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射線能量分布狀況的因素都將影響層厚的有效厚度。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(duì)于水的衰減計(jì)算出來的衰減系數(shù)的相對(duì)值被稱為CT值。

CT值的定義為：CT值是CT影像中每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)對(duì)X射線線性平均衰減量大小的表示。實(shí)際中，均以水的衰減系數(shù)μw作為基準(zhǔn)