《医学影像物理学》-章课后习题答案

第一章X射线物理1-1产生X射线需要哪些条件？答：这个题目实际上把高速电子轰击靶产生X射线这一事实在条件上予以明确。首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。1-2影响X射线管有效焦点大小的因素有哪些？答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。1-3在X射线管中，假设电子到达阳极靶面的速度为1.5ms-1，求连续X射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。答：此题的思路是由动能公式求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而求出最短波长。但当速度可与光速c=3ms-1相比拟时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量此题的结果告诉我们，管电压为73.8KV。反过来，如果知道管电压，求电子到达阳极靶外表的电子速度时，同样需要考虑相对论效应。1-4下面有关连续X射线的解释，哪些是正确的？A．连续X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B．连续X射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果；C．连续X射线的最大能量决定于管电压；D．连续X射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；E．连续X射线的质与管电流无关。正确答案：B、C、E1-5下面有关标识X射线的解释，哪些是正确的？A．标识X射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B．标识X射线的质与高速电子的能量有关；C．标识X射线的波长由跃迁电子的能级差决定；D．滤过使标识X射线变硬；E．靶物质原子序数越高，标识X射线的能量就越大。正确答案：A、C、E1-6影响X射线能谱的因素有哪些？答：电子轰击阳极靶产生的X射线能谱的形状〔归一化后〕主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。当然，通过附加滤过也可改变X射线能谱的形状。1-7影响X射线强度的因素有哪些？答：X射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过垂直于X射线传播方向上的单位面积上的光子数量与能量乘积的总和。可见，X射线强度是由光子数目和光子能量两个因素决定的。影响X射线强度〔量与质〕的因素很多，主要有：增加毫安秒，X射线的质不变、量增加，X射线强度增加；增加管电压，X射线的质和量均增加，X射线强度增加；提高靶物质原子序数，X射线的质和量均增加，X射线强度增加；增加滤过，X射线的质增加、但X射线的量减少，X射线强度减少；增加离X射线源的距离，X射线的质不变，X射线的量减少，X射线强度减少；管电压的脉动，X射线的质和量均减少，X射线强度减少。1-8原子放出X射线前是静止的，为了保持活动不变，当它发射X射线时，原子经历反冲。设原子的质量是M，X射线的能量为h，试计算原子的反冲动能。答：此题的关键在于利用X射线的动量和能量的关系：。根据动量守恒，可知：这样，原子的反冲动能1-9X射线摄影中，光电效应和康普顿效应对影像质量和患者防护各有何利弊？答：诊断放射学中的光电效应，可从利弊两个方面进行评价。有利的方面，能产生质量好的影像，其原因是：①不产生散射线，大大减少了照片的灰雾；②可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差异，产生高比照度的X射线照片，对提高诊断的准确性有好处。钼靶乳腺X射线摄影，就是利用低能X射线在软组织中因光电吸收的明显差异产生高比照度照片的。有害的方面是，入射X射线通过光电效应可全部被人体吸收，增加了受检者的剂量。从全面质量管理观点讲，应尽量减少每次X射线检查的剂量。康普顿效应中产生的散射线是辐射防护中必须引起注意的问题。在X射线诊断中，从受检者身上产生的散射线其能量与原射线相差很少，并且散射线比拟对称地分布在整个空间，这个事实必须引起医生和技术人员的重视，并采取相应的防护措施。另外，散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的比照度，但与光电效应相比受检者的剂量较低。1-100.5cm的铝将单能X射线强度衰减到46.7%,试求该光子束的HVL。答：此题是衰减规律的简单应用。根据衰减规律，可知：，从而求得线性衰减系数1.523cm-1再根据半价层HVL与线性衰减系数的关系：，得：HVL=0.455cmAl1-11质量衰减系数、质能转移系数和质能吸收系数三者间的区别和联系怎样？答：X射线光子与吸收物质发生相互作用时，一般情况下，光子的一局部能量以散射辐射的方式从吸收体中辐射掉，另一局部转化为高速电子或正电子的动能。质量衰减系数表示入射X射线与物质相互作用的总概率，它包括所有可能发生的相互作用的概率之和。质能转移系数表示相互作用过程中光子能量转移给带电粒子的那局部份额的总和。不过，由于光核反响及其它一些过程的发生概率很小，因而带电粒子的能量主要来自光电效应、康普顿效应和电子对效应三个主要过程。传递给带电粒子的能量，其中又有一局部转移成韧致辐射。质能吸收系数表示扣除韧致辐射后，光子交给带电粒子的能量用于造成电离、激发，从而真正被物质吸收的那局部能量所占的份额。在数量上它们之间的关系为：，，1-12入射光子的能量为,散射角为,试求散射光子的能量。并分析低能入射和高能入射光子在90˚方向上光子散射的情况。电子的静止能量为。答：由能量守恒和动量守恒，可得，散射光子能量为：为入射光子能量hν和电子的静止能量的比值，=0.511MeV。当时，。由于，故=0.511MeV，这说明，不管入射X射线光子的能量有多高，散射光子的能量最大不超过0.511MeV。1-13X射线在物质中的衰减规律的适用条件是什么？答：的适用条件是：单能、窄束、均匀物质。1-14假设空气中各组分的质量百分比为氮75%，氧23.2%，氩1.3%，试计算在能量为20keV光子作用下，空气的质量衰减系数。氮、氧、氩的质量衰减系数分别为0.36、0.587、和8.31()。答：根据混合物或化合物的质量衰减系数公式：来计算。空气的质量衰减系数为：=0.36×0.75+0.587×0.232+8.31×0.013=0.514(m2/kg)第二章X射线影像2-1X射线信息影像形成的阶段是A．X射线透过被照体之后B.X射线照片冲洗之后C．X射线到达被照体之前D.在大脑判断之后答：X射线到达被照体之前，不具有物体信息。X射线透射出被照体时，由于被照体对X射线的吸收衰减，使透射出的X射线强度产生不均匀分布，由此形成X射线信息影像。正确答案：A2-2X射线照片图像形成过程中，起作用的是A.X射线的穿透作用B.X射线的荧光作用C.被照体对X射线吸收衰减的差异D.X射线的光化学作用答：由于X射线具有穿透作用，且不同的物体〔组织〕对X射线的吸收衰减不同，使透射出物体〔组织〕的X射线强度分布不均匀，携带了物体〔组织〕的信息，当其投照到胶片上后，X射线的光化学作用使胶片形成潜影。但因X射线的光化学作用使胶片形成潜影的效率较低，利用X射线荧光作用的增感屏得到广泛使用。在增感屏/胶片系统中，胶片潜影的形成，来自X射线光化学作用的奉献缺乏10%，其余为X射线的荧光作用使增感屏发出的荧光的奉献。正确答案：A、B、C、D2-3关于X射线照片图像的形成，正确的说法是A．X射线透过被照体之后的透射线和散射线，照射到胶片上形成照片图像B．X射线照片图像是X射线被被照体吸收与散射后形成的C．X射线照片图像是利用了X射线的直进性D．X射线胶片接受到的散射线不形成图像答：由于被照体对X射线的吸收衰减，使透射出的X射线强度产生不均匀分布，由此形成X射线信息影像，散射线对透射过被照体的X射线的强度分布规律没有影响，因此，散射线不形成影像，只能给照片带来灰雾。正确答案：B、C、D2-4关于密度的定义，正确的说法是A.密度为胶片乳剂膜在光的作用下致黑的程度B.密度是由胶片乳剂曝光后，经冲洗复原出来的银颗粒沉积而形成的C.银颗粒沉积越多的地方，照片越黑，密度越高；反之亦然D.密度值用照片阻光率的常用对数表示答：胶片感光层是感光灵敏的乳胶体薄层，在乳胶体中均匀地分布着卤化银微颗粒。X射线照射过的胶片，经过显影、定影后，胶片感光层中的卤化银被复原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像。胶片变黑的程度称为照片光密度〔D〕式中I0是投照在胶片上曝光点的光强，I是曝光点的透射光强。越大，表示该曝光点吸收光的能力越大〔阻光能力强〕，也被称为阻光率，胶片经冲洗复原出来的银颗粒沉积越多，照片越黑，光密度越大〔高〕。正确答案：A、B、C、D2-5均匀X射线透过被照体之后，形成的X射线强度分布变化，称为A．客观比照度B．主观比照度C．图像比照度D．X射线比照度答：强度均匀的X射线投照到人体，由于人体存在客观比照度〔人体各种组织、器官间天然存在的密度、原子序数及厚度的差异〕，对X射线衰减不同，使透射出人体的X射线强度分布发生了变化，这种X线强度的差异，称为X射线比照度〔不可见的X射线信息影像〕，这是一种主观比照度。X射线照片上相邻组织影像的光学密度差，称为图像〔影像〕比照度。图像比照度依赖于被照体不同组织吸收所产生的X射线比照度，以及胶片对X射线比照度的放大结果。正确答案：B、D2-6关于图像比照度，正确的说法是A．为提高乳腺组织各层次的比照，应选用软X射线B．骨骼图像所以有很高的图像比照度，是因为组成骨骼元素的原子序数高C．离体的肺组织图像，应具有很高的图像比照度D．消化道必须通过比照剂，才能形成良好的图像比照度E．高千伏摄影的照片，图像比照度均偏低答：脂肪与软组织之间的物质密度差异不大，只有应用软X射线才能使它们显出光密度稍有不同的影像。组成骨骼元素的原子序数高、物质密度大，吸收X射线多，因此有很高的图像比照度。具有生命力的肺与离体肺，虽然在组织结构上是相同的，但具有活力的肺组织内充满了空气。气体与血液、肌肉相比，X射线的吸收率为千分之一，反映在照片上就形成了高比照度的影像。考虑到离体肺组织内空气的流失，因而不可能形成良好比照的影像。消化道内虽含有气体、液体等，但在普通平片上得不到满意的显影，只能显出其外形，不能显示其内腔，所以必须通过比照剂，才能形成良好的图像比照度。高千伏摄影时，由于X射线能量较大，光电吸收减少，所以照片的图像比照度均偏低正确答案：A、B、D、E2-7客观比照度、图像比照度与成像系统的比照度分辨力三者之间存在怎样的关系？答：客观比照度也称物理比照度，为物体各局部〔被检者的组织器官〕的密度、原子序数及厚度的差异程度。客观比照度的存在是医学成像最根本的物理根底。图像比照度是可见图像中灰度、光密度或颜色的差异程度，是图像的最根本特征。一个物体要形成可见的图像比照度，它与周围背景之间要存在一定的客观比照度，当某种物理因子作用物体后，能够形成一定的主观比照度，被成像系统的探测器检测出。如果客观比照度较小，成像系统的比照度分辨力低，那么所得的图像比照度小，图像质量差，所以图像比照度的形成取决于客观比照度、主观比照度与成像系统的比照度分辨力。2-8可通过哪些方法形成主观比照度？答：广义上讲主观比照度是某种物理因子〔如X射线、超声波、射频电磁波、放射性核素等〕与物体〔人体〕相互作用后所表现出的特征变化，或物体〔人体〕自身某种物理因子表现出的特征〔如温度的分布〕，形成了某种物理因子比照度。当强度均匀的X射线投照到人体，由于人体存在客观比照度〔人体各种组织、器官的密度、原子序数及厚度的差异〕，对X射线衰减不同，使透射出人体的X射线的强度分布发生了变化，形成X射线比照度。由于声遇到声阻抗不同的界面时，会产生反射，且在声阻抗差异越大的界面，声的反射越强，当强度均匀的超声波投照到人体，由于人体组织声阻抗的差异，不同的界面对超声波的反射不同，从而形成反映组织差异的超声比照度；利用多普勒效应，探测投射到流动血液上超声波频率的变化，那么可形成另外一种超声比照度反映血流情况。人体不同的部位、组织温度有所不同，其红外辐射可形成红外比照度。引入体内的放射性核素会因参与体内物质的输运、集聚、代谢，而在空间有特定的分布，由此其衰变时发出的射线〔如γ射线〕便会形成放射性活度比照度。人体中能够产生核磁共振的自旋核〔如1H〕分布及所处的状态不同，当用静磁场、射频场鼓励这些自旋核，使其发生核磁共振时，它们所产生的核磁共振信号特性便会有所不同，从而形成核磁共振信号比照度。人体不同组织的电特性不同，给人体施加特定的电场，可形成电流比照度、电压比照度和阻抗比照度等。2-9图像的模糊度与哪些因素有关？答：理想情况下，物体内每一个小物点的像应为一个边缘清晰的小点。但实际上，每个小物点的像均有不同程度的扩展，变得模糊〔失锐〕了。通常用小物点的模糊图像的线度表示物点图像的模糊程度，称为模糊度。图像的模糊度与成像系统的空间分辨力有很大关系。成像系统的空间分辨力是成像系统区分或分开相互靠近的物体的能力，以单位距离〔毫米或厘米〕内可分辨线对〔一个白线条与一个黑线条组成一个线对〕的数目来表示，单位为LP/mm〔或LP/cm〕，显然单位距离内可分辨的线对数越多，成像系统的空间分辨力越高，所得图像的模糊度越小。由于成像系统的比照度分辨力对成像系统的空间分辨力的有影响，所以也会对图像的模糊度产生影响。2-10图像比照度、细节可见度、噪声三者之间有怎样的关系？答：细节可见度与图像比照度有关。图像比照度高，细节可见度高；图像比照度低，细节可见度低。细节可见度减小的程度与细节结构的大小及图像的模糊度、图像比照度有关，当模糊度较低时，对于较大的物体，其图像比照度的减小，不会影响到细节可见度；如果物体较小，但其线度比模糊度大，那么图像比照度的减小一般不会影响可见度；而当细节的线度接近或小于模糊度时，图像比照度的降低，会对细节可见度产生明显的影响。噪声对图像中可见与不可见结构间的边界有影响。图像噪声增大，就如同一幅原本清晰的画面被蒙上了一层雾，降低了图像比照度，并减小细节可见度。在大多数医学成像系统中，噪声对低比照度结构的影响最明显，因为它们已接近结构可见度的阈值。图像比照度增大会增加噪声的可见度。2-11作为被照体本身，有哪些因素影响图像比照度A．原子序数B．形状C．密度D．厚度答：原子序数越高，因光电效应产生的吸收就越多，X射线比照度就越大。骨骼由含高原子序数的钙、磷等元素构成，所以骨骼比肌肉、脂肪能吸收更多的X射线，在彼此间可形成较高的图像比照度。被照体的形状与图像比照度无关。组织密度越大，对X射线吸收越多，因此，密度差异大的组织也可以形成较明显的图像比照度。人体除骨骼外，其他组织的密度大致相同，只有肺是例外，具有生命力的肺是充满气体的组织，由于气体与血液、肌肉相比，X射线的吸收率为千分之一，可形成较高的图像比照度。在原子序数、密度相同的情况下，图像比照度的形成取决于被照体的厚度差异。正确答案：A、C、D2-12X射线光子统计涨落的照片记录称为A.图像斑点B.屏结构斑点C.胶片结构斑点D.增感率答：因增感屏荧光颗粒大小不等、分布不均匀等增感屏自身结构因素所形成的斑点为屏结构斑点；因胶片感光颗粒大小不等、分布不均匀等胶片自身结构因素所形成的斑点为胶片结构斑点。在产生同样的照片图像比照度条件下，使用增感屏与不使用增感屏所需X射线照射量的比称为增感率。图像〔照片〕的斑点现象主要由X射线的量子斑点和结构斑点形成，其中X射线的量子斑点起主要作用。正确答案：A2-13以下说法哪项是正确的A．每个像素的信息包括在图像矩阵中的位置和灰度值B．数字图像是在空间坐标上和灰度值上离散化了的模拟图像C．像素的大小决定了图像的细节可见度D．像素的数目与灰度级数越大，图像越模糊答：一幅图像可以用点函数f〔x，y，z，，t〕的集合表示，其中f表示该点的明暗程度；〔x，y，z〕表示像点的空间位置，在二维图像中像点的空间位置与z无关；t表示时间，静止图像与t无关。一幅静止的二维图可表示为：G=f〔x，y〕坐标〔x，y〕决定了像点的空间位置，G代表像点的明暗程度〔灰度〕。假设G、x、y的值是任意实数，那么是模拟图像；假设G、x、y的值是离散的整数，那么是数字图像。描述一幅图像需要的像素量是由每个像素的大小和整个图像的尺寸决定的。当一幅图像的尺寸一定，假设减少构成图像的像素数量，那么每个像素的尺寸就会增大，那么图像模糊，可观察到的原始图像细节较少，图像的细节可见度低；反之，那么可观察到的图像细节就比拟多，图像的细节可见度高。正确答案：A、B、C2-14指出以下说法中正确者A．同一窗口技术不能使不同密度的影像都得到满意的显示效果B．同一窗口技术能使不同密度的影像都得到满意的显示效果C．窗宽灰度值范围以外的影像分别显示黑色或白色影像D．窗位是指显示图像的灰度值范围答：窗口技术中的窗宽是指感兴趣区图像准备调整的灰度值范围，窗位是对应准备调整的灰度值范围中心值。窗口技术只能使特定密度区域〔窗宽范围内〕的影像得到较满意的显示效果。正确答案：A、C2-15普通人眼只能分辨16个灰度级，即从白到黑〔或从黑到白〕分16个灰度级，对应16个灰度值〔如0~15〕，人眼能够分清相邻两个灰度级的差异，如果从白到黑〔或从黑到白〕灰度级大于16，普通人眼便分辨不出相邻两个灰度级的差异了。监视器显示的灰度级通常是256，灰度值为0~255，如果某一组织的灰度值为50，其周围其它组织结构的灰度值为40~60，通过窗口技术处理〔线性灰度变换〕，增强低比照度图像的细节，假设要使人眼能分辨出其与周围的其它组织结构，那么窗宽应不低于多少？答：在全灰标内〔从全黑到全白〕，监视器显示的灰度级通常是256，灰度值为0~255，普通人眼假设按只能分辨16个灰度级计算，即灰度值相差16的两个像素才能被人眼所分辨。考虑到数字图像中灰度值取正整数，故与窗位〔灰度值50〕相临的灰度值分别为51与49，假设要能被人眼与窗位区分开，那么需分别将灰度值变为56〔增大15个灰度值〕与34〔减小15个灰度值〕，如此整个周围其它组织结构的灰度值范围那么变为40-15~60+15，即25~75，要将此范围的组织结构都显示出来，那么窗宽应不低于75-25=50〔灰度值〕。2-16造影检查的目的是A．增加器官组织的密度C．增加器官组织的自然比照度B．降低器官组织的密度D．增加器官组织的人工比照度答：将某种比照剂引入欲检查的器官内或其周围，形成物质密度差异，以人工方式增大客观比照度，使器官与周围组织的图像比照度增大，进而显示出器官的形态或功能的方法称为造影。正确答案：D2-17为什么通过能量减影可分别显示软组织或骨的图像？答：光电效应的发生概率与X射线光子的能量、物质的密度、有效原子序数有关，是钙、骨骼、碘造影剂等高密度物质衰减X射线光子能量的主要方式；而康普顿效应的发生概率与物质有效原子序数无关，与X射线光子的能量略有关系，与物质的每克电子数有关〔但因除氢外其它所有物质的每克电子数均十分接近，故所有物质康普顿质量衰减系数几乎相同〕。医学影像诊断X射线摄片所使用的X射线束，在穿过人体组织的过程中，主要因发生光电效应和康普顿效应而衰减，常规X射线摄影照片所得到的图像中包含这两种衰减效应的综合信息。能量减影摄影照片利用骨与软组织对不同能量X射线的衰减方式不同〔不同有效原子序数物质发生光电效应的差异会在对不同能量X射线的衰减变化中更强烈地反映出来〕，及康普顿效应的产生在很大范围内与入射X射线的能量无关，可忽略不计的特点，将两种效应的信息进行别离，选择性去除骨或软组织的衰减信息，便可得到别离的软组织像或骨像。2-18图像储存和传输系统〔PACS〕主要功能包括A．高质量、高速度、大容量地储存影像B．高质量、高速度地传输影像C．利用网络技术，实现影像资料共享D．直接产生数字图像答：图像储存和传输系统〔PACS〕是把医学影像学范畴的各种数字化信息施行存档、提取、处理和传输的计算机系统。正确答案：A、B、C第三章X射线计算机断层成像〔X-CT〕3-1普通X射线摄影像与X-CT图像最大不同之处是什么?答：普通X射线摄影像是重叠的模拟像，而X-CT图像是数字化的断层图像。3-2何谓体层或断层?何谓体素和像素?在重建中二者有什么关系?答：体层或断层是指在人体上欲重建CT像的薄层。体素是人体中欲重建CT像断层上的小体积元，是人为划分的，是采集〔或获取〕成像参数〔衰减系数值〕的最小体积元〔实际中是扫描野进行划分〕；像素是构成图像的最小单元，是人为在重建平面上划分的，其数值是构成CT图像数据的最小单元。要注意的是CT图像的像素和工业上的像素不是同一个概念。体素和像素的关系是二者一一对应。按重建的思想是体素的坐标位置和成像参数值被对应的像素表现〔坐标位置对应、衰减系数值以灰度的形式显示在CT图像上〕。3-3何谓扫描?扫描有哪些方式?何谓投影?答：所谓扫描系指在CT的重建中使用的采集数据的物理技术，具体言之就是以不同的方式，沿不同的角度，按一顶的次序用X射线对受检体进行投照的过程称为扫描。扫描方式从总体上说有平移扫描和旋转扫描两种。扫描的目的是为了采集足够的重建数据。所谓投影的本意系指透射物体后的光投照在屏上所得之影。假设物体完全透明，透射光强等于投照光强，那么影是完全亮的；假设物体半透明,透射光强小于投照光强，那么影是半明半暗；假设物体完全不透明，透射光强等于零，那么影是完全暗的。按此种考虑，所谓投影的本质就是透射光的强度。对重建CT像过程中投影p的直接含义就是透射人体后的X射线强度，即书中X射线透射一串非均匀介质〔或人体〕后的出射X射线的强度In，即p=In。广义之，这个投影p又是由In决定的书中表述的=p。3-4请写出射线束透射以下非均匀介质后广义下的投影值〔见书中习题3-4图〕。答案：(a)17；(b)3-5何谓层厚?它与哪些因素有关?答：层厚的本意系指断层的厚度。对于传统CT和单螺旋CT通常层厚由X线束在扫描野中心处扫描断层的有效厚度决定，这个厚度一般用扫描野中心处层厚灵敏度曲线的半高宽表示。影响层厚的因素有准直器的准直孔径，检测器的有效受照宽度〔尤其是MSCT〕，内插算法等。以横断面为例，但凡影响在断层内外沿人体长轴方向的X射线能量分布情况的因素都将影响层厚的有效厚度。3-6什么是重建中的反投影法？CT的重建中，为何要用滤波反投影法?答：重建中的反投影法，系指把投影沿扫描路径的反方向将所得投影值反投回到各个体素中去的一种重建算法。反投影法又称总和法，它几乎是各CT生产厂家实际采用的唯一的算法。为克服反投影法重建产生的边缘失锐伪像，所以要对投影进行滤波后再进行反投影，这样可以消除重建的边缘失锐伪像。3-7现有四体素阵列且在四个方向上的反投影值已填写在各个体素中，如下图，试求四个体素的成像参数μ的数值。解：分三步第一步求和：每个体素在全部各个方向上的反投影值分别求总和，分别为20、26、23、29；第二步减基数：基数=成像参数总和=任一投影方向(对此题而言或为0º,45º,或为90º,或诶135º)上投影值总和，如下基数=任一方向上投影值总和=5+9=2+7+5=6+8=4+7+3=14由各像素值总和20、26、23、29分别减基数14求得各体素为6、12、9、15第三步化简：把各体素值6、12、9、15化成相对最简数(用3约)。2026202623296129152435求和减基数化简3-8何谓CT值?它与衰减系数μ的数值有什么关系?答：按相对于水的衰减计算出来的衰减系数的相对值被称为CT值。国标对CT值的定义为：CT值是CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中，均以水的衰减系数μw作为基准，假设某种物质的平均衰减系数为μ，那么其对应的CT值由下式给出CT=kCT值的标尺按空气的CT值=-1000HU和水的CT值=0HU作为两个固定值标定,这样标定的根据是因空气和水的CT值几乎不受X线能量影响。CT值的单位为“亨，HU〞，规定μw为能量是73keV的X射线在水中的衰减系数，μw=19m-1。式中k称为分度因子，按CT值标尺，取k=1000，故实用的定义式应表为CT=×1000HU3-9何谓准直器?准直器有什么作用?答：准直器系指在X-CT扫描中限定X线束的装置，用铅制成。如传统X-CT中准直器的准直通道可限定X线束的束宽和束高。准直器的根本作用有两条，一是限定并准直X线束，二是吸收散射线。3-10请你简述X-CT重建过程〔以传统CT为例〕。答：一是划分体素和像素；二是扫描并采集足够的投影数据；三是采用一定的算法处理投影数据，求解出各体素的成像参数值〔即衰减系数〕获取μ分布，并转为对应的CT值分布；四是把CT值转为与体素对应的像素的灰度，即把CT值分布转为图像画面上的灰度分布，此灰度分布就是CT像。3-11何谓窗口技术?什么叫窗宽?窗宽取得宽或窄，对图像有什么影响?什么叫窗位?窗位取得高或低，对图像有什么影响?答：所谓窗口技术系指CT机放大或增强某段灰度范围内比照度的技术。把观察组织器官所对应的CT值范围确定为放大或增强的灰度范围，这个放大或增强的灰度范围叫做窗口。具体做法是：把放大或增强的灰度范围的上限以上增强为完全白，下限以下压缩为完全黑，结果就增强了观察灰度范围的比照度。窗宽指窗口的数值范围，它等于放大或增强的灰度范围的上下限灰度值之差，用CT值表示那么为：窗宽=CTmax-CTmin；窗宽取得宽的优点是不易丧失图像数据，不丧失信息，表现在图像上就是不丧失结构〔对应组织结构〕；缺点是比照度差。窗位指放大或增强的灰度范围的中心灰度值，用CT值表示那么为：窗位=窗位取得高或低〔同窗位取得标准相比〕都易是图像数据丧失，表现在图像上都是丧失图像解构，窗位取得高图像偏白，窗位取得低图像偏黑。3-12观察脑组织时，一般取窗宽为120HU，窗位为35HU，试估计脑组织的CT值范围。解：由于窗宽=CTmax-CTmin=120HU窗位==35HU可解得CTmax=95HU，CTmin=-25HU，可见脑组织的CT值范围约为-25HU～95HU。3-13何谓比照度?何谓比照度分辩力?影响比照度分辩力的因素有哪些？如何用模体检测比照度分辩力?答：所谓CT图像的比照度是CT图像表示不同物质密度差异、或对X射线透射度微小差异的量。表现在图像上像素间的比照度，是它们灰度间的黑白程度的比照。比照度的定义如下=×100%比照度主要由物质间的密度差〔或说不同物质对X射线衰减的差异〕决定，但也与X射线的能量有关。许多其它因素，对比照度也有影响，如噪声等就会使比照度降低。所谓比照度分辩力也叫密度分辨力，它是CT像表现不同物质的密度差异〔主要是针对生物体的组织器官及病变组织等而言〕，或对X射线透射度微小差异的能力。比照度分辨力通常用能分辨的最小比照度的数值表示。可观察小比照度的组织是CT的优势，典型CT比照度分辨力为0.1%～1.0%，这比普通X射线摄影要高得多。由于衰减系数μ与X射线的能量有关，故比照度分辨力也与X射线的能量有关。比照度分辨力还受探测器噪声的影响，噪声越大，比照度分辨力越低、图像信噪比越低。窗宽和窗位的选择也影响比照度分辨。比照度分辨力高是图像能清晰显示微细组织结构的一个重要参数保证。检测CT机的比照度分辨力方法通常给低密度体模〔图3-23〕做CT，然后对试模的CT像进行主观的视觉评价。3-14何谓高比照度分辩力?何谓低比照度分辩力?答：当被分辨组织器官的较小结构或病灶的线度过小时，即使在满足比照度分辨力的条件下，该较小结构或病灶也未必能被分辨或识别出来。由此可见，CT机或CT像存在一个对物体线度大小的分辨能力问题。此分辨能力和比照度有关，在高比照度下，或说物体与周围环境的线性衰减系数差异较大的情况下，物体的线度不很大时，就可能被分辨或识别出来；在低比照度下，或说物体与周围环境的线性衰减系数差异较小的情况下，物体线度需较大些，物体才可能被分辨或识别出来。按国家GB标准，高比照度分辨力的定义是：物体与匀质环境的X射线线性衰减系数差异的相对值大于10%时，CT机〔从而也是CT图像〕能分辨该物体的能力。高比照度分辨力的单位是mm或Lp/cm。国家GB标准对低比照度分辨力的定义是：物体与匀质环境的X射线线性衰减系数差异的相对值小于1%时，CT机〔从而也是图像〕能分辨该物体的能力。低比照度分辨力的单位是mm。3-15何谓空间分辩力?影响空间分辩力的因素有哪些?如何用模体检测空间分辩力?答：空间分辨力系指CT像分辨两个距离很近的微小组织结构的能力，抽象地说就是CT图像分辨断层内两邻近点的能力。空间分辨力可用分辨距离〔即能分辨的两个点间的最小距离〕表示。显然，空间分辨力是从空间分布上表征图像分辨物体细节〔微小结构〕的能力。目前在这一方面，传统X-CT同某些其它影像相比并不占优势。以胸部检测为例，射线源焦点为1mm，焦距为1.8m时，X射线摄影的空间分辨距离为0.1～0.2mm，核素检测的γ照相为5～10mm，传统CT机的空间分辨距离介于上两者之间，约为1～2mm(这里指的是在断层外表上的空间分辨力，或称为横向空间分辨力)。表现在断层外表上的空间分辨力，与表现在沿断层轴向上的空间分辨力(也称为纵向空间分辨力或长轴分辨力)不同。在沿断层轴向上的空间分辨力，主要由层厚决定。传统CT的纵向空间分辨力约为3～15mm,不如表现在体层外表上的横向空间分辨力；多层CT的纵向空间分辨力和横向空间分辨力接近,如16层CT纵向约为0.6mm,横向约为0.5mm。CT图像的空间分辨力主要取决于检测器有效受照宽度〔传统CT与线束宽度相对应〕和有效受照高度〔传统CT与线束高度相对应〕的大小，或者说取决于在检测器前方准直器的准直孔径。准直孔径的宽度和高度越小，检测器的有效受照宽度和高度就越小，那么相应的空间分辨力就越高。检测器的有效受照宽度根本上决定了在体层外表上的空间分辨力；而检测器的有效受照高度根本上决定了层厚，也就是根本上决定了沿体层轴向上的长轴分辨力，或纵向分辨力。重建算法对空间分辨力也有影响，选用不同的算法将得到不同分辨力的图像质量。图像矩阵对空间分辨力的影响是，图像矩阵越大，分辨力越高。这是因图像矩阵是由组成图像的像素组成，像素越多〔即划分的像素越小〕图像就应越细腻。表现在图像上的比照度也影响图像的空间分辨力，当邻近的两个微小结构比照度过低时，既使满足空间分辨力，也会因两个邻近微小组织结构的低比照度而造成不可分辩。所以，只有同时具有高的比照度分辩力和高的空间分辩力，图像才能清晰显示微细组织结构。检测CT机空间分辨力的方法通常用高密度模体〔图3-24〕做CT，然后对模体的CT像进行主观的视觉评价。3-16图像噪声有哪些?如何定量估计图像噪声?答：图像噪声有量子噪声，还有电子测量系统工作状态的随机变化而产生的热噪声，以及重建算法等所造成的噪声。这些噪声随机不均匀分布在图像上的反响或表现，统称为图像噪声。噪声会使得匀质体CT像上各像点的CT值不相同。噪声的存在表现在CT值的统计涨落上。增大X射线的剂量可以减小图像噪声。图像噪声可以用像素CT值的标准偏差来表示或估计=CT图像的噪声量可用扫描水模的方法来测定，然后用观察感兴趣局部的图像处理技术显示该局部CT值的标准偏差。如在书中图3-25所示的扫描水模所得体素数字矩阵中，CT值的标准偏差可求得为=1.72HU，以此来估计CT值在平均值上下的起伏程度，并以此来估计图像的噪声量。3-17有16阵列的各像素CT值如图，试估计图像噪声水平。习题3-17图解：提示用像素CT值的标准偏差来表示或估计=求得平均值=0.31HU；=1.00HU3-18X射线剂量和图像噪声之间有什么关系?答：增大X射线的剂量可以减小图像噪声。3-19何谓图像均匀度?如何估计图像均匀度?答：均匀度或均匀性，是描述在断面不同位置上的同一种组织成像时，是否具有同一个平均CT值的量。国标对均匀度的定义是：在扫描野中，匀质体各局部在CT图像上显示出的CT值的一致性。由图像噪声的讨论可知，匀质体在其CT像上各处的CT值，表现出事实上的不一致。此种不一致表现在图像上各局部区域内的平均CT值上，也将是不一致的。这不一致之间究竟有多大的偏离程度，可由均匀性定量给出。偏离程度越大，均匀性越差；偏离程度越小，那么均匀性越好。可见，均匀性在进行图像的定量评价时具有特殊意义。按国家GB标准规定，每月都要对CT像均匀性的稳定性指标做检测。检测方法是：配置匀质〔水或线性衰减系数与水接近的其它均匀物质〕圆柱形试模〔仲裁时用水模〕；使模体圆柱轴线与扫描层面垂直，并处于扫描野的中心；采用头部和体部扫描条件分别进行扫描，获取模体CT像；在图像中心处取一大于100个像素点并小于图像面积10％的区域，测出此区域内的平均CT值和噪声；然后在相当于钟表时针3、6、9、12时，并距模体边缘lcm处的四个位置上取面积同于前述规定的面积区域，分别测出四个区域的平均CT值，其中与中心区域平均CT值差异最大的，其差值用来表示图像的均匀性。3-20螺旋扫描同传统扫描有何不同?答：与传统CT第一个不同点是螺旋CT对X射线管的供电方式。螺旋CT因采用了滑环技术，对X射线管供电方式采用的是：电刷与滑环平行，作可滑动的接触式连接，不再使用电缆线供电。第二个不同点是与传统CT的扫描方式不同。螺旋CT采集数据的扫描方式是X射线管由传统CT的往复旋转运动改为向一个方向围绕受检体连续旋转扫描，受检体〔检查床〕同时向一个方向连续匀速移动通过扫描野，因此，X射线管相对于受检体的运动在受检体的外周划过一圆柱面螺旋线形轨迹。扫描过程中没有扫描的暂停时间〔X射线管复位花费的时间〕，可进行连续的动态扫描，故解决了传统扫描时的层隔问题。其优点主要有二，一是提高了扫描速度，单次屏气就可以完成整个检查部位的扫描，且减少了运动伪像；二是由于可以进行薄层扫描，且在断层与断层之间没有采集数据上的遗漏，所以可提供容积数据，由此可使在重建中有许多新的选择，如三维重建、各种方式各个角度的重建、各种回忆性重建等。3-21何谓螺旋数据?何谓螺旋插值?MSCT为什么要进行螺旋插值?螺旋内插方式有哪些?答：螺旋CT扫描采集数据的过程中因受检体随扫描床的不断移动，故使采集到的数据不是取自对同一断层扫描的采集结果，这些不是取自同一断层的采样数据称为螺旋数据。在螺旋CT的重建中，必须安排螺旋圈间采样数据的内插，用以合成平面(即同一断层内的)采样数据，以补充欲重建图像所对应的同一断层内的采样值。所以要这样做的原因是：由传统的重建理论知，为重建一幅断层图像而使用的采样数据,必须是取自对同一断层扫描的结果〔传统CT的采集数据就是对同一断层扫描获取的，并据此重建一幅断层图像〕；而螺旋CT扫描采集数据的过程中因受检体随扫描床的不断移动，故使采集到的数据不是取自对同一断层扫描的螺旋数据，见书中图3-28所示：传统CT对同一断层扫描的数据采集点和螺旋CT扫描的数据采集点示意图，传统CT的数据采集点在同一断层内，螺旋CT扫描数据采集点的空间位置不断离开起始点所在的断层。为了得到同一断层的数据并据此来重建一幅断层图像，就必须根据不是取自同一断层的螺旋实测采样值，通过某种计算即所谓的内插算法来获取重建所需要的属于同一断层内的采样数据〔即这些为了重建同一断层图像所需要的采样数据,并非象传统CT那样是由真实的扫描过程所采集到的，而是通过插值算法求出来的〕。螺旋内插分为线性内插和非线性内插。线性内插分为360°线性内插和称为标准型的180°线性内插。非线性内插有清晰内插和超清晰内插等。最常用的是180°线性内插。完成螺旋插值运算功能的部件叫螺旋内插器。3-22单层螺旋CT与多层螺旋CT扫描使用的X线束有何不同?答：在传统CT和单层螺旋CT的扫描中，因只有一排检测器采集数据〔接收信号〕，故通过准直器后的X线束为薄扇形束即可，且线束宽度近似等于层厚。而在MSCT的数据采集中，在长轴方向上有多排检测器排列采集数据〔接收信号〕，故X射线束沿长轴方向的总宽度应大于等于数排检测器沿长轴方向的宽度总和才行。所以，MSCT扫描中被利用的X线束形状应是以X射线管为顶点〔射出X线之处，称为焦点〕的四棱锥形，这样的X线束才能同时覆盖多排检测器〔实际使用时不一定要全覆盖〕。称这样的X线束称为“小孔束〞或厚扇形束。3-23何谓容积数据?多层螺旋CT的重建主要优点有哪些?答：所谓容积数据系指三维分布的数据。由于容积数据的获取，使得在此根底上的重建有了许多新的优点，这些优点也表现为多层CT优点。MSCT的最大优势首先是实现了重建的各向同性〔16层以上CT〕，如长轴分辩率和横向分辩率几乎完全相同，并且都很高〔如16层CT纵向分辩率为0.6mm,横向为0.5mm〕；第二是大大地提高了检查速度〔16层CT被称为亚秒级扫描CT,其单圈扫描的时间可短到半秒〕，这些优点为动态器官重建及加快临床检查奠定根底；第三是为各种回忆性重建及三维重建的高质量提供保证。第四章核磁共振现象4-1具有自旋的原子核置于外磁场中为什么会发生自旋或角动量旋进？答：具有自旋的原子核置于外磁场中，其自旋角动量受到一个与之垂直的力矩的作用，所以自旋或角动量就产生旋进。4-2当一质子处于磁场中时，如果增加此磁场的强度，那么其旋进频率将A．减小B．增加C．不发生变化D．依赖于其它条件答：因为旋进频率，如果增加此磁场的强度，那么其旋进频率将将增加。正确答案：B4-3、是核磁共振成像中的两个驰豫时间常数，以下表达哪个正确？A．、都是横向驰豫时间常数B．、都是纵向驰豫时间常数C．是横向驰豫时间常数、是纵向驰豫时间常数D．是横向驰豫时间常数、是纵向驰豫时间常数答：核磁共振成像中的通常用表示横向驰豫时间常数、用表示纵向驰豫时间。正确答案：D4-4磁场中，处于热平衡状态的1H核从外界吸收了能量，那么其旋进角_________；反之，如果向外界放出能量，那么其旋进角__________。答：磁矩在磁场中会得到能量，获得的能量的大小，与磁矩同磁场的夹角有关，当夹角增大时，磁矩系统能量增加。反之，当夹角减小时，磁矩系统能量减小，向外界放出能量。所以第一个空填“增加〞，第二个空填“减小〞。4-5判断正误1．核磁共振成像中驰豫过程是磁化矢量受激翻倒的过程2．核磁共振成像中驰豫过程是磁化矢量受激翻倒的过程的逆过程3．核磁共振成像中驰豫过程是射频脉冲过后，组织中的质子先进行驰豫，再进行驰豫的过程4．核磁共振成像中驰豫过程是磁化量的x轴分量和y轴分量消失，z轴分量向自旋系统的热平衡状态恢复的过程答：射频脉冲结束之后，核磁矩解脱了射频场的影响，而只受到主磁场的作用，进行“自由旋进〞。所有核磁矩力图恢复到原来的热平衡状态。这一从“不平衡〞状态恢复到平衡状态的过程，称为弛豫过程。可见，驰豫过程是射频脉冲过后，组织中的质子同时进行驰豫，和驰豫。即是磁化量的x轴分量和y轴分量消失，z轴分量向自旋系统的热平衡状态恢复的过程。所以选项1、2、3错，选项4正确。4-6具有自旋角动量的1H核在外磁场中旋进时，其自旋角动量A．不发生变化B．大小不变，方向改变C．大小改变，方向不变D．大小改变，方向也改变答：可用两种方法分析自旋角动量旋进的情况1．用质点的圆周运动引出体系发生纯旋进质点要作圆周运动：在平动中，当外力与质点的运动速度〔或动量〕始终保持垂直时，质点要作圆周运动，即质点的运动速度大小不变，而速度方向连续发生改变。体系发生纯旋进：假设作转动的体系所受的外力矩与体系的角动量始终垂直时，体系将发生纯旋进，即角动量的大小不变，而角动量的方向连续发生改变。所以选项B正确。2．用刚体转动中角动量定理引出角动量旋进的数学表达式如下图〔教材图4-2〕，当陀螺倾斜时，重力矩，与陀螺的自旋角动量始终垂直时，陀螺将产生纯旋进〔以下简称旋进〕，具体表现是陀螺除自旋外，还绕铅直方向作转动。的大小不变，方向时刻发生变化。所以选项B正确。正确答案：B4-7具有自旋的原子核置于外磁场中能级劈裂的间距等于什么?能级劈裂的数目由什么决定?答：因为自旋核在磁场中的附加能量和核磁量子数的关系为所以具有自旋的原子核置于外磁场中能级劈裂的间距为能级劈裂的数目由决定。4-8计算1H、23Na在0.5T及1.0T的磁场中发生核磁共振的频率。答：从表4-1中可知，，，当B=0.6T时，当B=1.0T时，4-9样品的磁化强度矢量与哪些量有关？答：样品的磁化强度矢量与样品内自旋核的数目、外磁场的大小以及环境温度有关。样品中自旋核的密度越大，那么越大；外磁场越大，也越大；环境温度越高，越小。第五章磁共振成像5-1如何理解加权图像？答：磁共振成像是多参数成像，图像的灰度反映了各像素上MR信号的强度，而MR信号的强度那么由成像物体的质子密度、纵向弛豫时间、横向弛豫时间等特性参数决定。在磁共振成像中，出于分析图像的方便，我们希望一幅MR图像的灰度主要由一个特定的成像参数决定，这就是所谓的加权图像，例如图像灰度主要由决定时就是加权图像、主要由决定时就是加权图像，主要由质子密度决定时就是质子密度加权图像。在磁共振成像中，通过选择不同的序列参数，可以获得同一断层组织无数种不同比照情况的加权图像，以便在最大限度上显示病灶，提高病灶组织和正常组织的比照度。5-2SE信号是如何产生的？SE序列的比照特点是什么？答：(1)SE序列由一个脉冲和一个脉冲组合而成，脉冲使得纵向磁化翻转到xy平面，于是就出现了横向磁化，横向磁化也就是开始在xy平面旋进。由于磁场的不均匀〔包括静磁场的不均匀和自旋-自旋相互作用产生的磁场不均匀〕，自旋磁矩的旋进速度会不一致，自旋磁矩的相位一致性会逐渐丧失，横向磁化逐渐衰减。为消除静磁场不均匀所致的自旋磁矩失相位，脉冲过后的时刻，施加一个脉冲，使得自旋磁矩翻转，于是处于失相位状态的自旋磁矩开始相位重聚，在接收线圈中出现一个幅值先增长后衰减的MR信号，即SE信号。(2)SE序列的图像比照主要决定和的选择：=1\*GB3①加权图像：选择短、短产生。越短，影响越小，信号幅度也越高，图像的SNR也就越高；越短，比照越强，但信号幅度随之下降，图像的SNR也越低。=2\*GB3②加权图像：选择长、长产生。越长，影响越小；越长那么比照越强，但信号幅度随之下降，图像的SNR也越低。=3\*GB3③质子密度加权图像：选择短、长产生。越短，影响越小，质子密度比照越强；越长，影响就越小。5-3采用自旋回波脉冲序列，为获得加权像，应选用A．长，短；B.短，短；C．长,长；D.短，长。答：因为在SE脉冲序列中，图像的加权主要由扫描参数和决定，其中的长度决定了纵向磁化的恢复程度，而的长度决定了横向磁化的衰减程度，所以选择短可使各类组织纵向磁化的恢复程度存在较大差异，突出组织的比照；而选择短可使各类组织横向磁化的衰减程度差异不大，对图像比照的影响较小。正确答案：B5-4IR信号是如何产生的？IR序列的比照特点是什么？答：(1)IR序列先使用脉冲使纵向磁化翻转到负轴上，待纵向磁化恢复一段时间后，再施加脉冲，使恢复到一定程度的纵向磁化翻转到xy平面成为横向磁化，由此在接收线圈产生的MR信号就是IR信号。(2)IR序列中，的选择对图像的形成起着非常重要的作用，因为第一个脉冲后，经过时间的弛豫，较长的组织，纵向磁化尚处于负值；一般的组织，纵向磁化可能正好过零点；较短的组织，纵向磁化已恢复到某一正值。但无论纵向磁化是正值还是负值，脉冲后在xy平面上的横向磁化是其绝对值，IR信号的强度只与此绝对值相关。由于存在局部组织在时刻正好过零点，这局部组织的信号就很弱，所以IR图像SNR较低。=1\*GB3①选择长、短、长形成质子密度加权图像。长使得所有组织的纵向磁化均可完全恢复，短使得影响减小。=2\*GB3②选择中等长的、短、长形成加权图像。中等长，使得大局部组织的纵向磁化已恢复至正值，比照加强；越短，影响越小。=3\*GB3③选择较短、较长形成加权图像。较短时不同组织纵向磁化恢复至正值和负值的绝对值相仿，脉冲后的信号强度相差不大，即影响较小；较长的，会使得的影响加大。5-5反转恢复法是否可获得加权像？答：选择较短，较长可以形成加权像，因为较短时不同组织纵向磁化恢复至正值和负值的绝对值相仿，脉冲后的信号强度相差不大，即影响较小；而较长的，会使得的影响加大。5-6在反转恢复脉冲序列中，为有效地抑制脂肪信号，应选用A．短的；B.长的；C.中等长度的；D.A、B、C都正确。答：因为当非常短时，大多数组织的纵向磁化都是负值，只有短组织的纵向磁化处于转折点，如脂肪，因此图像中该组织的信号完全被抑制。正确答案：A5-7液体衰减反转恢复〔FLAIR〕序列是如何来抑制脑脊液〔含水组织〕的高信号，使脑脊液周围的病变在图像中得以突出的？答：流动衰减反转恢复〔FLAIR〕序列是由反转恢复脉冲序列开展而来的，该序列采用很长的，使得几乎所有组织的纵向磁化都已恢复，只有非常长的组织的纵向磁化处于转折点，如水，因此图像中含水组织〔如脑脊液〕的信号完全被抑制，脑脊液周围的病变在图像中得以突出抑制。5-8梯度磁场是如何选层、确定层厚和层面位置的？答：磁共振成像中，断层位置的选择是线性梯度磁场和选择性RF脉冲〔sinc函数型〕共同作用的结果。在叠加上线性梯度磁场后，自旋核所受的磁场就变为，于是坐标z不同的自旋核，其共振频率也就不同，为。假定在叠加线性梯度磁场时，施加中心频率的RF脉冲，就只有这一层面的自旋核受到鼓励，所需的断层就选择出来了。由于所施加的RF脉冲的频率总是有一定频率范围的，即，因此所选择的断层厚度为。5-9一磁共振成像仪，其静磁场为1.5T,假设z方向的梯度场选定为1高斯/cm,为获取10mm层厚的横断面像,射频脉冲的频宽应为多少?假设梯度场改为2高斯/cm,射频脉冲的频宽不变,层厚变为多少?〔磁旋比γ=42.6MHz/T，1T=10000高斯〕答：(1)在叠加上线性梯度磁场后，坐标z不同的自旋核，其共振频率也就不同，为假定施加的RF脉冲频率范围为，其中，于是就只有这一断层的自旋核受到鼓励，所需的断层就选择出来了。由于于是射频脉冲的频宽=(2)当梯度场改为2高斯/cm,射频脉冲的频宽不变时,层厚变为=5-10采用二维傅里叶变换成像〔2DFT〕，为获取256×256个像素的图像，至少要施加多少次幅度各不相同的相位编码梯度场？A．1；B．256；C．128；D．256×256。答：因为在2DFT图像重建中，沿相位编码方向排列的像素的个数决定了为实现重建图像所需进行的相位编码的次数。正确答案：B5-11用二维多层面法对16个层面进行扫描时，如果脉冲周期的重复时间为1.5秒，重复测量次数为2，图像矩阵为`128×128，那么整个扫描时间为多少秒？A．16×1.5×2×128×128；B．16×1.5×2×128；C．16×1.5×2；D．1.5×2×128。答：因为多层面扫描是同时进行的，这就使得多个层面所需的扫描时间与一个层面的成像时间几乎相同，而2DFT完成一个层面的扫描时间等于序列重复时间×相位编码次数×重复测量次数。正确答案：D5-12K空间的性质如何？答：在K空间中，每个点的数据都来源于整个成像物体，而图像上每个像素的信号都由K空间内的所有数据点叠加而成，但K空间内位置不同的数据点对图像的奉献有所差异，K空间中心局部，所对应的MR信号空间频率低、幅度大，主要形成图像比照度；K空间的外围局部，所对应的MR信号空间频率高、幅度低，主要形成图像的分辨力。5-13快速自旋回波〔FSE〕序列与多回波SE序列有何不同？答：FSE序列与多回波SE序列一样，都是在一个周期内先发射RF脉冲，再连续发射多个RF脉冲，从而形成多个有一定间隔的自旋回波。在多回波SE序列中，一个周期内相位编码梯度磁场的幅度是固定的，每个回波参与产生不同的图像，最终形成多幅不同加权的图像，也即每个回波所对应的数据要填充到不同的K空间；而在FSE序列中，一个周期内各个回波经过不同幅度的相位编码作用，这些回波所对应的数据被填写到同一K空间中，最终形成一幅图像。5-14在FSE序列中，多数情况下一次鼓励不能填充整个K空间，必须经过屡次鼓励才能产生足够的数据行，那么在屡次鼓励下该如何填写K空间呢？答：在FSE序列中，一般是根据回波链长ETL将K空间分成ETL个区域或节段，每一节段所填写的回波信号性质相同，回波时间也相同，因此一个周期内的ETL个回波就分别对应于K空间的ETL个不同的节段，从而完成ETL条相位编码线的采集。这样经过/ETL次激发就完成了整个K空间的数据采集。在MRI的数据采集中，相位编码幅度为零时所产生的回波信号被填入K空间的中心行，该回波信号所对应的回波时间称为有效回波时间。有效回波时间决定着图像比照性质，它可由操作者来控制，即决定何时实施=0的相位编码，采集K空间的中央线。5-15在FSE序列中有效回波时间是如何确定的？它和加权图像有何关系？答：在FSE序列中，通常将相位编码梯度为0时所产生的回波信号写入K空间的中央行，该回波信号所对应的回波时间称为有效回波时间，有效回波时间决定着图像比照性质，它可由操作者来控制，即决定何时采集K空间的中央线。5-16GRE信号是如何产生的？答：在GRE序列中，脉冲作用后，先在频率编码方向施加负向去相位梯度使横向磁化矢量去相位；然后再施加正向反转梯度使自旋相位重聚，由此形成的回波即为梯度回波。5-17关于回波平面成像〔EPI〕，以下哪种说法是正确的？A．EPI是一种快速数据读出方式；B．EPI要求快速的相位编码梯度切换；C．EPI要求快速的频率编码梯度切换；D．单次激发EPI最多只能采集一个SE信号。答：单次激发EPI序列是在一次RF激发后，利用读出梯度的连续快速振荡，获取一系列不同相位编码的回波，直至填完整个K空间，所以EPI技术实质上是一种K空间数据的快速采集方式，(A)和(C)正确。在单次激发SE-EPI序列中，RF激发后，再施加相位重聚脉冲，离散的自旋相位开始重聚；脉冲停止后假设干时间，开始采集第一个回波，但回波并未完全消除的影响；当离散的自旋相位完全重聚时，采集到的才是以衰减SE回波，而在此之后出现的回波将以衰减，所以只能采集到一个SE信号，〔D〕正确。正确答案：A、C、D5-18评价MR图像质量的技术指标主要有哪些？答：评价MR图像质量的技术指标主要有信噪比、比照度、空间分辨力和伪影，这些技术指标决定着图像上各种组织的表现，同时它们之间也存在着相互影响和相互制约。5-19为消除或抑制运动伪影，可采取哪些方法？答：为消除或抑制运动伪影，可采用GRE或EPI等快速成像技术，使得在成像期间物体的运动可忽略不计，另外就是针对运动伪影产生的不同原因，采取一些不同的方法或技术，如对于呼吸和心跳等周期性生理运动，可采取门控采集技术；对于流体的流动，可采用流动补偿技术和预饱和技术；对于儿童的多动或病人的躁动，必要时可使用镇静剂或将他们束缚住。第六章放射性核素显像6-1 放射性核素显像的方法是根据A．超声传播的特性及其有效信息，B．根据人体器官的组织密度的差异成像，C．射线穿透不同人体器官组织的差异成像，D．放射性药物在不同的器官及病变组织中特异性分布而成像。解：根据放射性核素显像的定义，答案D是正确的。正确答案：D6-2 放射性核素显像时射线的来源是A．体外X射线穿透病人机体， B．引入被检者体内放射性核素发出，C．频率为2.5MHz～7.5MHz超声， D．置于被检者体外放射性核素发出。解：A是X照相和X-CT的射线来源，C是超声成像所用的超声，对于B、D来说，显然B正确。正确答案：B6-3 一定量的99mTc经过3T1/2后放射性活度为原来的A．1/3， B．1/4， C．1/8， D．1/16。 解根据，当t＝3T1/2时，。正确答案：C6-4 在递次衰变99Mo→99mTc中，子核放射性活度到达峰值的时间为A．6.02h， B．66.02h， C．23h， D．48h。解参考例题，T11/2=66.02h,T21/2=6.02h,1=ln2/T11/2,2=ln2/T21/2，根据公式计算得出，tm=22.886h=22h53min正确答案：C6-5利用131I的溶液作甲状腺扫描，在溶液出厂时只需注射1.0ml就够了，假设出厂后存放了4天，那么作同样扫描需注射溶液为〔131I半衰期为8天〕A．0.7ml， B．1.4ml， C．1.8ml， D．2.8ml。解：作同样扫描必须保证同样的活度，设单位体积内131I核素数目为n，根据放射性衰变规律，，T1/2=8d刚出厂时，V0=1ml溶液放射性活度为A0=N0=n0V0，存放t=4d后，V1体积的溶液放射性活度为A1=N1=n1V1，根据A1=A0，得出正确答案：B6-6 放射系母体为A，子体为B，其核素数目分别为NA(t)、NB(t)，放射性活度为AA(t)、AB(t)，到达暂时平衡后A．NA(t)＝NB(t)， B．AA(t)＝AB(t)，C．NA(t)、NB(t)不随时间变化， D．NA(t)、NB(t)的比例不随时间变化。解：A、B、C不正确，根据式(6-12)及(6-18)，在递次衰变中，。暂时平衡，，正确答案：D6-799mTc是SPECT最常用的放射性核素，其衰变时产生的射线能谱中能量最大的峰〔称为光电峰或全能峰〕为A．140keV， B．190keV， C．411keV， D．511keV。解：140keV是99mTc的射线光电峰，190keV是81mKr的γ峰，411keV是198Au和152Eu的γ峰，511keV是电子对湮灭时产生的一对γ光子中每个光子的能量。正确答案：A6-811C、13N、15O、18F等是PET常用的放射性核素，这些核素会发生＋衰变放出正电子＋，＋与电子－发生湮灭时，产生一对飞行方向相反的光子，每个光子的能量为A．140keV， B．511keV， C．635keV， D．1.022MeV。解：参考上题解。正确答案：B6-9RNI的技术特点是什么?答：其他医学影像，如X线摄影、CT、MRI及超声，一般提供组织的形态结构信息，而RNI是一种具有较高特异性的功能性显像，除显示形态结构外，它主要是提供有关脏器和病变的功能信息。由于病变组织功能变化早于组织结构方面变化，所以SPECT有利于发现早期的病变，在这方面SPECT明显优于XCT和B超，甚至MR。6-10放射性核素或其标记化合物应用于示踪的根据是什么？答：放射性核素或其标记化合物应用于示踪是基于两个根本根据：①同一元素的同位素有相同的化学性质，进入生物体后所发生的化学变化和生物学过程均完全相同，而生物体不能区别同一元素的各个同位素，这就有可能用放射性核素来代替其同位素中的稳定性核素；②放射性核素在核衰变时发射射线，利用高灵敏度的放射性测量仪器可对它所标记的物质进行精确定性、定量及定位测量。这两点的有机结合，是建立放射性核素示踪技术的理论根底。借助这种技术，就能有效地动态研究各种物质在生物体内的运动规律，揭示其内在关系。6-11放射性核素示踪技术的优越性主要表现在哪些方面？答：放射性核素示踪技术的优越性主要表现在：①灵敏度高，②测量方法简便，③准确性高，结果可靠，④在医学科学中应用广泛。6-12表示放射性核素衰变快慢的三个物理常数间的关系是什么?答：有效衰变常数e和物理衰变常数p、生物衰变常数b之间的关系e=p+b有效半衰期Te1/2和物理半衰期Tp1/2、生物半衰期Tb1/2之间的关系6-13为什么临床上愿意用短寿命的核素?答：(1)当两种核素N相同不同，有。即如果引入体内两种数量相等的不同的核素，短寿命的核素的活度大。(2)当A一定时，有。即在满足体外测量的一定活度下，引入体内的放射性核素寿命越短，所需数量越少，这就是为什么临床上都要用短寿命核素的原因。6-14什么是射线能谱？临床医学中测量射线能谱有什么意义？答：射线能谱是指射线在闪烁能谱仪中产生的脉冲高度谱。闪烁能谱仪的探头内是用NaI(Tl)晶体接收射线，射线源所发射的光子与晶体作用，产生闪烁光，通过光电倍增管计数，就得到脉冲高度随闪烁光光子能量的分布曲线(或称脉冲高度谱)，这就是射线能谱。临床医学中测量射线能谱主要意义在于：①测定某种放射性同位素的特定能量射线的计数率，有助于提高诊断结果的准确性。例如利用99mTc作为扫描剂进行扫描时，可使同位素闪烁扫描机中的脉冲分析器选用适当的阈值及道宽，专门记录99mTc的140keV的射线光电峰的计数率，这样可防止康普顿散射射线及其他能量射线的干扰。②定量检定放射性同位素或放射性药物纯度。检定时，只须将样品与标准源(或标准样品)在相同条件下分别测出射线能谱，然后进行比拟(也可以不用标准源，即将测得的样品能谱与有关手册中刊载的标准能谱作比拟)。如果样品能谱中出现不应有的光电峰等情况，即说明样品中混有杂质放射性同位素，并可定量计算。6-15照相机探头给出的位置信号和Z信号在照相机中的作用是什么?答：(1)每一个光电倍增管给出的电流都要经前置放大后分别通过四个电阻形成X＋，X－，Y＋，Y－的位置信号，其作用是确定射线打到闪烁晶体上产生的闪烁光点的位置。(2)X＋，X－，Y＋，Y－四个位置信号还要在一个加法器中总合起来，再通过脉冲幅度分析器，选取需要的脉冲信号送到示波器的Z输入端，控制像点的亮度，此信号又称为Z信号。6-16如何提高照相机中的测量灵敏度?灵敏度不仅仅决定了图像的比照度、均匀性、也直接关系到引入体内的显像制剂的多少。灵敏度的提高的关键是调节幅度分析器的窗位，此窗位应与能谱中全能峰有准确的对应。由此可见，临床医学中测量射线能谱的重要意义。第七章超声物理7-1提高超声检测的空间分辨率的有效途径是增加超声波的()，但带来的弊病是探测()的下降。A．波长；频率B．频率；强度C．波长；强度D．频率；深度答：由于空间分辨率与脉冲宽度有关，脉冲宽度愈小，纵向分辨率愈高。脉冲宽度的大小一般与超声频率有关，频率愈高脉冲宽度愈小；而频率愈高那么衰减快。所以提高超声检测的空间分辨率的有效途径是增加超声波的频率，但带来的弊病是探测深度的下降。正确答案：D7-2某超声发射面积为3cm2，超声波的强度为200wm-2，脉宽为5s，脉冲的间歇时间为15000s，求峰值发射功率。解：平均功率为峰值功率根据答：峰值发射功率为180W。7-3超声波在水中的传播速率为1500ms-1，求频率为0.5MHz和10MHz的超声在水中的波长分别是多少?解：由公式答：频率为0.5MHz和10MHz的超声在水中的波长分别是、。7-4在水中传播的某超声频率为10MHz，声传播速率是1500ms-1，在某点上的声强是1.0×105Wm-2，水的密度等于103kgm-3，求(1)该点的声压幅值是多少?(2)忽略介质中声能的衰减，在一个波长范围内，各点声压的最大差值是多少?解：由得答：该点的声压幅值是，一个波长范围内，各点声压的最大差值是。7-5超声探测器的增益为100dB，探头是发射和接收两用型，在某组织中的最大探测深度是0.5米，求该组织的吸收系数。解：根据公式得答：该组织的吸收系数为或。7-6圆片型〔活塞式〕超声发生器产生的超声场在近场及远场声压分布各有何特点？答：近场沿发射方向有声压极大值和极小值交替分布，且非等周期。根本为平行束。远场声压单值、非线性衰减，当x>5L时呈线性衰减，声束明显发散。7-7直径为10mm的圆形晶片，发射的超声频率为10MHz，求在水中的近场长度和半扩散角各为多少？〔设声波在水中的速率为1500ms-1〕。解：7-8用连续型多普勒诊断仪研究心脏壁的运动速率。超声频率为5MHz，垂直入射心脏，声速为1500ms-1，测得的多普勒频移为500Hz，求此瞬间心脏壁的运动速率大小。解：设某瞬间心脏壁间探头运动探头接到7-9多普勒频移公式的矢量表示意义是什么?答：Doppler频移大小，不仅与f0、、c大小有关，且与声束与血流的夹角有关。7-10怎样减小探头与皮肤外表的入射超声衰减?答：加耦合剂，设计使其声阻抗Z2介于皮肤和探头的声阻中间值。7-11用10MHz的脉冲超声探测眼球，脉宽为2s，声速为1500ms-1，求最小探测深度的理论值。解：7-13水在内径d为10cm的管中流动，平均流速为50cms-1，水的粘滞系数为0.01泊，试问水在管中呈何种流动状态?假设设管中的流体是油，流速不变，但油的密度为0.8gcm-3。粘滞系数为0.25泊，试问油在管中又里何种流动状态。解：水的雷诺数油的雷诺数答：水在管中呈湍流状态。油在管中呈层流状态。第八章超声波成像8-1在B超成像中，对组织与器官的轮廓显示主要取决于〔〕回波；反映组织特征的图像由〔〕回波决定。A．反射B．衍射C．散射D．透射答：在B超成像中，组织与器官的轮廓的显示主要是取决于反射和散射回波。因为B超是在入射一方接收信息，故透射波所携带的信息是不能接收得到的；而超声回波对特殊的组织结构也可能产生衍射现象，但这在超声成像中不是主要决定因素，注意我们的问题是“主要取决于〞。用排除法，剩下A和C，在教科书中也已明确介绍。正确答案：A、C8-2超声束如果不能垂直入射被检部位，所带来的弊病是可能产生A．折射伪像B．半波损失C．回波增大D．频率降低答：超声束不能垂直入射被检部位的声介质界面时，如果是从低声速介质进入高声速介质，在入射角超过临界角时，产生全反射，以致其前方出现声影。此现象称作折射声影伪像，简称折射伪像。而B、C、D都与问题的条件无关。正确答案：A8-3提高超声成像的空间分辨力的有效途径是增加超声波的〔〕，但带来的弊病是影响了探测的〔〕。A．波长；频率B．频率；强度C．波长；强度D．频率；深度答：分析题意，第一个填空选项有两个被选目标：一个是波长；另一个是频率。由教科书介绍，空间分辨力可分为横向分辨力和纵向分辨力。对横向分辨力，假设两个相邻点之间最小距离用ΔY表示，依据公式λ是超声波长；f是声透镜的焦距。显然ΔY随距离λ的增加而增大，而ΔY增大意味着横向分辨力下降。所以，提高超声成像横向分辨力的有效途径是增加超声波的频率。对于纵向分辨力，假设脉冲宽度为τ，两界面可探测最小距离是d，声速用c表示，假设使两界面回波刚好不重合，必须满足这里，脉冲宽度τ的大小与超声频率大小有关，τ值越大，频率越小；而τ值越小，频率越大。τ值与d成正比，而d增大意味着纵向分辨力下降。所以，提高超声成像纵向分辨力的有效途径也是增加超声波的频率。因此，就问题第一个填空选项而言，可选B和D。对第二个填空