醫(yī)學影像物理學重點

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

陽極是射線管的正極

焦點，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際焦點，是實

際的是實際的射線源X射線源

有效焦點，x射線管的實際焦點在垂直于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)足跟效應陽極效應，厚靶周邊x射線強度的空間分布，越靠近陽極一側的x射線

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

有效焦點大小的影響因素有：燈絲大小、管電壓和管電流、靶傾角。光電效應和康普頓效應對影像質(zhì)量和患者防護各有何利弊？

答：診斷放射學中的光電效應，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：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射線的吸收區(qū)別，產(chǎn)生高對比度的X射線照片，對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)生高對比度照片的。有害的方面是，入射X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。從全面質(zhì)量管理觀點講，應盡量減少每次X射線檢查的劑量。康普頓效應中產(chǎn)生的散射線是輻射防護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，并且散射線比較對稱地分布在整個空間，這個事實必需引起醫(yī)生和技術人員的重視，并采取相應的防護措施。另外，散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的對比度，但與光電效應相比受檢者的劑量較低。

x射線透視，將影像加強管輸出屏的圖像，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是相對曝光量RE的對數(shù)與對應光密度D的

關系曲線，斜率為反差系數(shù)γ，橫坐標范圍是寬容度

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

縮短攝影時間，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)傷性研究血液滾動和實現(xiàn)血管系統(tǒng)可視化的技術。利用滾動MR血液信號與周邊靜態(tài)組織MR信號的差異來建立圖像對比度，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加強的滾動效應，另一類是利用沿磁場梯度方向運動的自旋核產(chǎn)生的相位偏移效應

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

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

x射線造影，將對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，肢體，膠片三者保持相對靜止，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。當然，通過附加濾過也可改變X射線能譜的形狀?？腕w對比度、圖像對比度與成像系統(tǒng)的對比度分辯力三者之間存在的關系？

客體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?？腕w對比度的存在是醫(yī)學成像最根本的物理基礎。

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

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

圖像對比度、細節(jié)可見度、噪聲三者之間有怎樣的關系？

答：細節(jié)可見度與圖像對比度有關。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)結構的大小及圖像的模糊度、圖像對比度有關，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；假使物體較小，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)生明顯的影響。

噪聲（圖像中可觀測到的光密度隨機出現(xiàn)的變化）對圖像中可見與不可見結構間的邊界有影響。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，降低了圖像對比度，并減小細節(jié)可見度。在大多數(shù)醫(yī)學成像系統(tǒng)中，噪聲對低對比度結構的影響最明顯，由于它們已接近結構可見度的閾值。圖像對比度增大會增加噪聲的可見度。

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引起受檢結構的大小形狀和相對位置不同程度的改

變的現(xiàn)象

何謂對比度，何謂對比度分辯力?影響對比度分辯力因素？如何用模體檢測對

比度分辯力?

圖像的對比度是CT圖像表示不同物質(zhì)密度差異、或對X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。對比度主要由物質(zhì)間的密度差（或說不同物質(zhì)對X射線衰減的差異）決定，但也與X射線的能量有關。大量其它因素，比較較度也有影響，如噪聲等就會使對比度降低。

對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（主要是針對生物體的組織器官及病變組織等而言），或對X射線透射度微小差異的能力。對比度分辯力尋常用能分辯的最小對比度的數(shù)值表示?？捎^測小對比度的組織是CT的優(yōu)勢，典型CT對比度分辯力為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，故對比度分辯力也與X射線的能量有關。

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

對比度分辯力高是圖像能明了顯示微細組織結構的一個重要參數(shù)保證。檢測CT機的對比度分辯力方法尋常給低密度體模做CT，然后對試模的CT像進行主觀的視覺評價。

層厚越薄，對比度分辯力越好，空間分辯力越差；劑量越大，對比度分辯力越好，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像分辯兩個距離很近的微小組織結構的能力，就是CT圖像

分辯斷層內(nèi)兩鄰近點的能力。空間分辯力可用分辯距離（即能分辯的兩個點間的最小距離）表示?？臻g分辯力是從空間分布上表征圖像分辯物體細節(jié)（微小結構）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與線束寬度相對應）和有效受照高度（傳統(tǒng)CT與線束高度相對應）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）圖像就應越細膩。

表現(xiàn)在圖像上的對比度也影響圖像的空間分辯力，當鄰近的兩個微小結構對比度過低時，既使?jié)M足空間分辯力，也會因兩個鄰近微小組織結構的低對比度而造成不可分辯。只有同時具有高對比度分辯力和高的空間分辯力，圖像才能明了顯示微細組織結構。

檢測CT機空間分辯力的方法尋常用高密度模體做CT，然后對模體的CT像進行主觀的視覺評價。

何謂高對比度分辯力?何謂低對比度分辯力?答：當被分辯組織器官的較小結構或病灶的線度過小時，即使在滿足對比度分辯

力的條件下，該較小結構或病灶也未必能被分辯或識別出來。由此可見，CT機或CT像存在一個對物體線度大小的分辯能力問題。此分辯能力和對比度有關，

在高對比度下，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，就可能被分辯或識別出來；

在低對比度下，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別出來。

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

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

存于存儲器中，作為掩模，他與在時間上順序出現(xiàn)的充有對比劑的血管圖像一對一的進行相減，使相對固定的圖像部分被消除，突出了對比劑影像的對比度，這種減影方式稱為

能量減影，在欲顯示血管引入碘對比劑后，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行數(shù)字減影處理，可突出減影圖像中碘的對比度，消除其他無關組織結構對圖像的影響，這種減混合減影，在時間減影和能量減影的基礎上，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，因此軟組織的運動將不會產(chǎn)生影響數(shù)字減影血管造影，造影前后獲的數(shù)字圖像進行數(shù)字減影，在剪影圖像中消除骨

骼軟組織等結構使?jié)舛群艿偷膶Ρ葎┧溆难茉诩粲皥D像中顯示出來，有較高的圖像對比度

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，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；而康普頓效應的發(fā)生概率與物質(zhì)有效原子序數(shù)無關，與X射線光子的能量略有關系，與物質(zhì)的每克電子數(shù)有關（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)生光電效應和康普頓效應而衰減，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)物質(zhì)發(fā)生光電效應的區(qū)別會在對不同能量X射線的衰減變化中更猛烈地反映出來），及康普頓效應的產(chǎn)生在很大范圍內(nèi)與入射X射線的能量無關，可忽略不計的特點，將兩種效應的信息進行分開，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，造成圖像對比度降低

（2）模糊對x射線影像質(zhì)量的影響①模糊源與圖像總模糊度：運動模糊焦點模

糊，檢測器模糊②模糊對影像質(zhì)量的影響：降低了影像的對比度，減低細節(jié)可見度③噪聲對影像質(zhì)量的影響：掩蓋微小細節(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：

對比度加強（灰度變換法，直圖修正法）圖像平滑技術（鄰域平均法，頻域

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

何謂層厚?它與哪些因素有關?

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（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。

CT值的定義為：CT值是CT影像中每個像素所對應的物質(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)μw作為基準