医学影像物理学重点

本文格式为Word版，下载可任意编辑——医学影像物理学重点X射线管：产生X射线的装置，阴极是X射线管的负极，由灯丝和聚焦罩构成；

阳极是射线管的正极

焦点，灯丝发出的电子经聚焦加速后撞击在阳极板上的面积称为实际焦点，是实

际的是实际的射线源X射线源

有效焦点，x射线管的实际焦点在垂直于x射线管的轴线方向上投影的面积

x射线的量是x射线光子的数目，表示x射线的硬度，即穿透物质才干的大小，x射线质是x射线光子的能量，决定于x射线束中的光子数足跟效应阳极效应，厚靶周边x射线强度的空间分布，越靠近阳极一侧的x射线

辐射强度下降的越多，靶倾角越小下降的幅度越大，这种越靠近阳极x射线强度下降越多的现象

有效焦点大小的影响因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。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；②Csych001可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收区别，产生高对比度的X射线照片，对提高诊断的确凿性有好处。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区别产生高对比度照片的。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需引起注意的问题。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，并且散射线比较对称地分布在整个空间，这个事实必需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，降低了影像的对比度，但与光电效应相比受检者的剂量较低。

x射线透视，将影像加强管输出屏的图像，传递到视频摄像管的输入屏，闭路视

频系统传递图像，利用监视器观测x射线影像

x射线摄影，用胶片来采集转换x射线信息影像，使之成为可见的影像胶片特性曲线，胶片的一特性能指标是相对曝光量RE的对数与对应光密度D的

关系曲线，斜率为反差系数γ，横坐标范围是宽容度

增感屏，x射线-荧光物质-荧光-胶片感光加强，来增加x射线对胶片的曝光，以

缩短摄影时间，降低x射线辐射剂量，不足是使影像变得模糊

软x射线摄影，采用20-40kv的峰值管电压产生的低能x射线进行的摄影

MRA磁共振血管成像，是一种无创伤性研究血液滚动和实现血管系统可视化的技术。利用滚动MR血液信号与周边静态组织MR信号的差异来建立图像对比度，从而无需使用造影剂。一类利用的是血流流入成像层面的信号加强的滚动效应，另一类是利用沿磁场梯度方向运动的自旋核产生的相位偏移效应

高千伏x射线摄影，120kv以上管电压产生的较高能量的x射线进行的摄影，物

质的吸收衰减以康普顿效应为主，与有效，原子序数无关，使与骨骼相重叠的软组织和骨骼本身的细小结构及含气管腔等变得易于观测

x射线造影，将对比剂引入欲检查的器官内或其周边形成物质密度差异，使器官

与周边组织的x射线影像密度差异增大，显示出器官的形态和功能的方法

体层摄影，曝光过程中，只要x射线管焦点，肢体，胶片三者保持相对静止，可

获得明了的影像。突出显示任意欲观测层面的病灶，而是其他层面的组织变得模糊不清

X射线能谱的影响因素有哪些？

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。客体对比度、图像对比度与成像系统的对比度分辩力三者之间存在的关系？

客体对比度也称物理对比度，为物体各部分（被检者的组织器官）的密度、

原子序数及厚度的差异程度。客体对比度的存在是医学成像最根本的物理基础。

图像对比度是可见图像中灰度、光密度或颜色的差异程度，是图像的最基本特征。一个物体要形成可见的图像对比度，它与周边背景之间要存在一定的客体对比度，当某种物理因子作用物体后，能够形成一定的主体对比度（表现的x射线信息影像是不能为人识别的），被成像系统的探测器检测出。

若客体对比度较小，成像系统的对比度分辩力低则所得的图像对比度小，图像质量差，故图像对比度的形成取决于客体对比度、主体对比度与成像系统的对比度分辩力。

图像对比度、细节可见度、噪声三者之间有怎样的关系？

答：细节可见度与图像对比度有关。图像对比度高，细节可见度高；图像

对比度低，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、图像对比度有关，当模糊度较低时，对于较大的物体，其图像对比度的减小，不会影响到细节可见度；假使物体较小，但其线度比模糊度大，则图像对比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，图像对比度的降低，会对细节可见度产生明显的影响。

噪声（图像中可观测到的光密度随机出现的变化）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，就宛如一幅原本明了的画面被蒙上了一层雾，降低了图像对比度，并减小细节可见度。在大多数医学成像系统中，噪声对低对比度结构的影响最明显，由于它们已接近结构可见度的阈值。图像对比度增大会增加噪声的可见度。

伪象：指图像中出现的成像物体本身所不存在的虚假信息畸变，各种成像方法有可能会引起受检结构的大小形状和相对位置不同程度的改

变的现象

何谓对比度，何谓对比度分辩力?影响对比度分辩力因素？如何用模体检测对

比度分辩力?

图像的对比度是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对比度，是它们灰度间的黑白程度的对比。对比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。大量其它因素，比较较度也有影响，如噪声等就会使对比度降低。

对比度分辩力也叫密度分辩力，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。对比度分辩力寻常用能分辩的最小对比度的数值表示。可观测小对比度的组织是CT的优势，典型CT对比度分辩力为0.1%～1.0%，这比普通X射线摄影要高得多。由于衰减系数与X射线的能量有关，故对比度分辩力也与X射线的能量有关。

对比度分辩力还受探测器噪声的影响，噪声越大，对比度分辩力越低、图像信噪比越低。窗宽和窗位的选择也影响对比度分辩。

对比度分辩力高是图像能明了显示微细组织结构的一个重要参数保证。检测CT机的对比度分辩力方法寻常给低密度体模做CT，然后对试模的CT像进行主观的视觉评价。

层厚越薄，对比度分辩力越好，空间分辩力越差；剂量越大，对比度分辩力越好，空间分辩力越好

何谓空间分辩力?影响空间分辩力的因素?如何用模体检测空间分辩力?

空间分辩力，CT像分辩两个距离很近的微小组织结构的能力，就是CT图像

分辩断层内两邻近点的能力。空间分辩力可用分辩距离（即能分辩的两个点间的最小距离）表示。空间分辩力是从空间分布上表征图像分辩物体细节（微小结构）的能力。

CT图像的空间分辩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，则相应的空间分辩力就越高。检测器的有效受照宽度基本上决定了在体层表面上的空间分辩力；而检测器的有效受照高度基本上决定了层厚，也就是基本上决定了沿体层轴向上的长轴分辩力，或纵向分辩力。

重建算法对空间分辩力也有影响，选用不同的算法将得到不同分辩力的图像质量。

图像矩阵对空间分辩力的影响是，图像矩阵越大，分辩力越高。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。

表现在图像上的对比度也影响图像的空间分辩力，当邻近的两个微小结构对比度过低时，既使满足空间分辩力，也会因两个邻近微小组织结构的低对比度而造成不可分辩。只有同时具有高对比度分辩力和高的空间分辩力，图像才能明了显示微细组织结构。

检测CT机空间分辩力的方法寻常用高密度模体做CT，然后对模体的CT像进行主观的视觉评价。

何谓高对比度分辩力?何谓低对比度分辩力?答：当被分辩组织器官的较小结构或病灶的线度过小时，即使在满足对比度分辩

力的条件下，该较小结构或病灶也未必能被分辩或识别出来。由此可见，CT机或CT像存在一个对物体线度大小的分辩能力问题。此分辩能力和对比度有关，

在高对比度下，或说物体与周边环境的线性衰减系数区别较大的状况下，物体的线度不很大时，就可能被分辩或识别出来；

在低对比度下，或说物体与周边环境的线性衰减系数区别较小的状况下，物体线度需较大些，物体才可能被分辩或识别出来。

高对比度分辩力：物体与匀质环境的X射线线性衰减系数区别的相对值大于10%时，CT机（从而也是CT图像）能分辩该物体的能力。

低对比度分辩力：物体与匀质环境的X射线线性衰减系数区别的相对值小于1%时，CT机（从而也是图像）能分辩该物体的能力。低对比度分辩力的单位是mm。时间减影，在对比剂进入欲显示血管区域之前，利用计算机技术采集一帧图像中

存于存储器中，作为掩模，他与在时间上顺序出现的充有对比剂的血管图像一对一的进行相减，使相对固定的图像部分被消除，突出了对比剂影像的对比度，这种减影方式称为

能量减影，在欲显示血管引入碘对比剂后，分别用略低于和略高于碘k缘能量

33kev的x射线曝光，由于碘在不同能量下衰减特征有较大区别，而其他组织区别不大，将这两种能量条件下曝光的影像进行数字减影处理，可突出减影图像中碘的对比度，消除其他无关组织结构对图像的影响，这种减混合减影，在时间减影和能量减影的基础上，先做高能和低，像的剪影图像，来

得到一系列的双能减影图像，在这些双能减影图像中，软组织像已经被消除，在用时间减影法处理这些双能减影图像以消除骨骼等背景，由于软组织像是用能量剪影法消除的，因此软组织的运动将不会产生影响数字减影血管造影，造影前后获的数字图像进行数字减影，在剪影图像中消除骨

骼软组织等结构使浓度很低的对比剂所充盈的血管在剪影图像中显示出来，有较高的图像对比度

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Csych001接近，故所有物质康普顿质量衰减系数几乎一致）。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区别会在对不同能量X射线的衰减变化中更猛烈地反映出来），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分开，选择性去除骨或软组织的衰减信息，便可得到分开的软组织像或骨像。

影响x射线摄影图像质量的因素

（1）影响图像对比度的因素①x射线胶片特性的影响②被检者的影响，组织

成分，体厚③光子能量的影响④散射线的影响，造成图像对比度降低

（2）模糊对x射线影像质量的影响①模糊源与图像总模糊度：运动模糊焦点模

糊，检测器模糊②模糊对影像质量的影响：降低了影像的对比度，减低细节可见度③噪声对影像质量的影响：掩盖微小细节④x射线影像中的伪影与畸变

数字图像处理的主要方法：

对比度加强（灰度变换法，直图修正法）图像平滑技术（邻域平均法，频域

低通滤波）图像锐化技术（频域高通滤波，伪彩色显示）图像分割技术，兴趣区定量估值

何谓层厚?它与哪些因素有关?

层厚本意指断层的厚度。传统CT和单螺旋CT寻常层厚由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（特别是MSCT），内插算法等。以横断面为例，凡是影响在断层内外沿人体长轴方向的X射线能量分布状况的因素都将影响层厚的有效厚度。何谓CT值?它与衰减系数的数值有什么关系?

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。

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