影像物理复习题

第一章X射线物理

第一节X射线的产生

LX射线产生条件：电子源、高速电子流、阳极靶

2.靶去倾角越小，有效焦点的长度越小，即有效焦点的面积越小；实际焦点越大有效焦点的

面积也增大，影像在胶片上所形成影像的清晰度;焦点上a射线增强度的差别主要是由灯丝,

聚焦罩和加在聚焦罩上的电压来决定。

影像有效焦点大小的因素：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角

3.电子与原子的外层电子作用而损失的能量统称为碰撞损失。凡属电子与原子核或原子的内

层电子作用而损失的能量统称为辐射损失。100KV管电压下，电子撞击在鸨靶上，99.1%的

能量以碰撞损失，仅有0.9%的能量产生X射线。

4.连续X射线：韧致辐射是高速电子与靶原子核发生相互作用的结果，韧致辐射能谱连续。

短波极限（入min）,hvmax=eU,A,min=,Xmin=（nm）o连续X射线的短波极限只与管电压有

关，而与其他因素无关。

5.特征X射线：如果高速电子没有与靶原子的外层电子作用，而是与内层电子发生作用，就

会产生特征辐射，特征辐射的谱是线状的。X射线的能量等于发生跃迁的来年各个轨道电子

的结合能之差。只有当入射电子的动能大于靶原子的某一壳层电子的结合能时，才能产生特

征X射线。而入射电子的动能完全由管电压决定。因此，管电压U须满足eUNWi

6.影响X射线能谱的大小和相对位置的因素①管电流：能谱的幅度②管电压：能谱的幅度和

位置③附加滤过：能谱幅度，在低能时更加有效④靶材料：能谱的幅度和标识X射线谱的

位置⑤管电压波形：能谱幅度，在高能时更加有效

第二节X射线辐射场的空间分布

1.X射线强度：X射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过笔直于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。X射线强度是由光子数目和光子能量两个因素

决定的I=N-hv

2.X射线的量与质：X射线的量决定于X射线束中的光子数。X射线的质只与光子的能量

有关，而光子的能量又由管电压和滤过厚度有关。

3.影像X射线强度的因素及影像结果：①毫安秒增加：X射线质不变，量增加②管电压增

加：质增加，量增加③靶原子序数增加：质增加，量增加④滤过增加：质增加。量降低⑤距

离增加：质不变，量降低⑥电压脉动增加：质降低，量降低

4.薄靶周围X射线强度的空间分布：管电压较低-用反射式靶，管电压过高-用穿透式靶

5.厚靶周围X射线强度的空间分布：①愈靠近阳极，X射线强度下降愈多的现象，就是所

谓的“足限”效应，也称阳极效应②减小阳极效应⑴将厚度大，密度高的部位置于阳极侧⑵增

大焦片距

第三节X射线与物质的相互作用

1.截面：为一个入射粒子与单位面积上一个靶粒子发生相互作用的概率，用符号6表示。

2.X射线与物质的相互作用的主要过程有：光电效应，康普顿效应，电子对效应

3.线性衰减系数：口也表示X射线光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，单位m-1或

cm-l0”也表示X射线光子束穿过靶物质时在单位厚度上X射线光子数减少的百分数。

N=6n,N=N0e-6nx=N0e-|ix,|i=。光子数的变化服从指数衰减规律，但必须满足窄束和单能条件。

4.质量衰减系数：（单位m2-kg-l或cm2-g-l），表示X射线光子与单位质量厚度物质发生相

互作用的概率。（避开了与物质p的相关性）

5.光电效应：⑴能量为hv的X射线光子通过物质时，与物质原子的轨道电子发生相互作用，

把全部能量传递给这个电子，光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（称为

光电子）；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X射线或俄歇电

子的形式很快回到基态，这个过程成为光电效应。hv=Ee+Eb

⑵光电质量衰减系数与原子序数、光子能量之间的关系可表示为随原子序数的增大，光电效

应发生的概率迅速增加，随能量增大，光电效应发生的概率迅速减小。

⑶边缘吸收限：当X射线光子能量增加到等于某壳层结合能时，此壳层电子才参与光电效

应，使阶跃地上升到较高数值，然后随能量增加而下降。

⑷光电子的角分布：当入射X线光子能量增加，角分布逐渐倾向沿光子入射方向。

⑸诊断放射学中的光电效应①有利方面：能产生质量好的影像，其原因是：不产生散射线，

大大减少照片的灰雾。可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差别，产生高对比度的X

射线照片，对提高诊断准确性有好处②有害方面：入射X射线通过光电效应可全部被人体

吸收，增加了受检查者的计量

6.康普顿效应⑴当入射X射线光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部

分能量，并改变运动方向，电子获得的能量而脱离原子，这个过程成为康普顿效应。损失能

量后的X射线光子成为散射光子，获得能量的电子称为反冲电子。散射光子与反冲电子称

为康普顿效应的次级粒子

⑵康普顿质量衰减系数与入射光子能量之间的关系可表示为康普顿效应发生的概率与原子

序数Z无关。

⑶诊断放射学中的康普顿效应：①有利：与光电效应相比受检者的剂量较低②不利：三射线

比较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。散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的对比度。

7.电子对效应：当X射线光子从原子核旁经过时，在原子核库仑场的作用下形成一对正负

电子，此过程成为电子对效应

8.在10KeV-100meV能量范围的低能端部分光电效应占优势，中间部分康普顿效应占优势，

高能部分电子对效应占优势。

9.X射线的基本特性①X射线的穿透作用②X射线的荧光作用③X射线的热作用④X射线的

电离作用⑤X射线的化学和生物效应。

第四节X射线在物质中的衰减

1.X射线在其传播过程中的强度衰减，包括距离所致的衰减（扩散衰减），物质所致的衰减

（吸收衰减）两个方面。

2.单能窄束X射线在物质中的衰减规律可表示为I=IOe-nx,X射线强度衰减到其初始值一半时

所需要某种物质的衰减厚度定义为半价层（HVL）,它与线性衰减系数的关系：HLV=

3.宽束X射线的衰减规律I=BIOe*x,对宽束而言B总是大于1,在理想窄束条件下，B=1

4.连续X射线在物质中的衰减规律：X射线管的管电压与滤过是决定X射线束线质的重要

条件。

5.决定X射线衰减程度的因素：⑴X射线本身的性质：入射光子的能量越大，X射线穿透能

力越强⑵吸收物质的性质：吸收物质密度越大，X射线衰减越多；原子序数越高，X射线衰

减越多；每克电子数越多，X射线衰减越多。

6.X射线的滤过:X射线的滤过分为固有滤过和附加滤过。附加率过可使X射线的强度减小，

但提高了X射线的有效能量，线质变硬了。

第二章X射线的影像

第一节模拟X射线影像

1.医用X射线胶片包括：一般摄影用的X射线胶片，多幅相机胶片，激光相机胶片，影像

增强器胶片和特种胶片。

2.胶片变黑的程度成为胶片光密度（D）。D=lg,IO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，胶片经冲洗还原出来的银颗粒沉积越

多，照片越黑，光密度越大，反之光学密度小。

3.组织的问物质密度高，吸收X射线多，透射过得X射线轻度较低，胶片相应的位置曝光

量小，经冲洗还原出来的因颗粒沉积少，光密度小，在X射线照片上呈白影对应的照片影

像密度高；反之，对应的光密度大，照片影像密度低。要注意荧光屏上的图像的亮，暗变化

与照片上图像的白，黑变化正好相反。

4.胶片的一个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，又称胶片

特征曲线，投照拍摄时的曝光量应学则在曲线的直线部分。

5.胶片宽容度：是胶片的性能指标之一，质感光材料（胶片）按线性关系正确记录被检体反

差的范围，即胶片特性曲线直线部分的照射量范围，又称曝光宽容度。宽容度大的胶片可真

实记录F反差较大的组织器官，宽容度小的胶片，拍摄时中间层次丢失较多。

6.增感屏的作用：增强了对X射线胶片的感光作用，使胶片曝光所需要的实际X射线辐射

量大幅度地降低。

7.软X射线摄影：采用20-40KV的峰值管电压产生的低能X射线（即软X射线）进行的摄影,

成为软X射线摄影。软X射线与物质相互作用时，物质对X射线的吸收衰减以光电子效应

为主。光电子效应的发生概率与吸收物质有效原子序数的4次方成正比,对于密度相差不大,

但有效原子序数存在微小差别的物质，因光电效应发生概率不同，对X射线和吸收衰减有

明显差别，，可在感光胶片上形成对比良好的X射线影像。

8.高千伏X射线摄影：对于120KV以上管电压产生的较高能量X射线，物质的吸收衰减则

以康普顿效应为主，由于康普顿效应发生的概率与有效原子序数无关，此时，骨骼的影像密

度与软组织及气体的影像密度相差不大，即使相互重叠也不致为骨骼影所遮盖，从而使与骨

骼像重叠的软组织或骨骼本身的细小结构及含气的管腔变得易于观察。

9.体层摄影：是将位于身体内任一欲观察层面的病灶突出地显现出来，而使其他层面的组织

变得模糊不清。

X射线摄影图像质量评价

1.对比度（有差异的程度）⑴容积对比度：即物体本身的物理对比度，由构成被检这组织器

官的密度，原子序数和厚度的差异形成⑵X射线对比度（主体对比度）：是由于人体各种组

织，器官对X射线的衰减不同，使透射出人体的X射线的强度分布发生变化所形成⑶图像

对比度：是在可见图像中出现的对比度

2.对比度分辨力：一个成像系统的对比度分辨力表征了其将物体的客体对比度转换成图像对

比度的能力。

3.空间分辨力（率）：是成像系统区分或分开相互靠近的物体的能力，习惯用单

位距离内可分辨线对（一个白线条与一个黑线条组成一个线对）的数目来表示，

是评价影像设备性能的重要参数之一，也是决定临床能够观测到的病灶的最小尺

寸。

4.噪声与信噪比⑴噪声指图像中可观察到的光密度随机出现的变化。噪声主要来

源是：电子噪声和粒子噪声⑵若影像中的有用图像信号相同，而噪声水平不痛，

则形成图像的对比度不同，所以信噪比（SNR）来描述成像系统的噪声水平。

SNR=常，S是有用图像信号幅度，N是噪声幅度。信噪比越高，图像质量就越好；

图像噪声增大，会减小结构的可见度。

5.伪影：图像伪影是指图像中出现的成像物体本身所部存在的虚假信息。

6.影像图像对比度的因素：①X射线胶片特性的影响②被捡者的影响③光子能量

的影响④散射线的影响

7.模糊对X射线影像质量的影响：成因：运动模糊，焦点模糊，检测器模糊。迷

糊对图像质量最直接的影响是降低了影像的对比度，进而减低了细节可见度。

8.噪声对图像质量的影响：所有的生理噪声都降低图像的信噪比，引起图像的模

糊。

第二节数字X射线影像

1.量化后的整数灰度值又称为灰度级或灰阶。灰度级之间的最小变化称为灰度分

辨力。灰度级的数量由ZN决定，位数越高灰度分辨力越高，图像层次感越强，

越清晰。

2.图像灰度的量化是把原来连续变化的灰度值变成量值上离散的有限个等级的

数字量。量化的级数越多，数字化过程带来的误差就越小。

3.一幅图像中包含的像素数目等于图像矩阵行与列数目的乘积，数字图像是像素

的集合，相邻像素点所对应的实际距离称为图像的空间分辨力。

4.数字图像的形成过程：⑴一幅模拟图像可以经过一个A/D转换器，将图像转换

为数字图像①图像的抽样或采集②图像灰度的量化③将形成的数字图像存于存

储器⑵计算机生成数字图像⑶数字化影像设备可直接获得数字图像。

5.数字图像处理的主要方法：数字图像处理主要包括：图像增强，图像恢复，图

像兴趣区的定量估值与三位图像重建等。⑴对比度增强：①灰度变换法：线性变

换，非线性变换，Y矫正，灰度反转②直方图修正法⑵图像平滑技术⑶图像锐化

⑷兴趣区定量估值

※数字减影血管造影

1.减影技术：把人体同一部位造影前，后的两帧图像相减，则可获得只反映两帧

图像中有差异（造影）部分的图像，这就是减影技术

2.减影后的图像信号与对比剂的厚度成正比，与对比剂和软组织的线性吸收系数

有关，与骨和软组织的结构无关。

3.数字减影血管造影的基本方法：时间减影，能量减影，混合减影。

⑴时间减影。过程：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

帧图像贮存在存储器内，作为掩模，也称蒙片。它与在时间上顺序出现的充有对

比剂的血管图像（成为充盈图像）一点对一点的进行相减。弊端：这种减影方式

易受病人移动和动脉搏动等慢运动的影响。

⑵能量减影：也称双能减影，K-缘减影。①过程：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。②利用能量能量减

影法，还能把不同吸收系数的组织影分开，例如把骨影或软组织影从X射线图像

中除去，从而得到仅有软组织或仅有骨的X射线影像。③优点：可抑制由于组织

慢运动所造成的图像模糊。④缺点：在一幅减影像中不可能将软组织和骨骼同时

抵消。

⑶混合减影：①过程：在对比剂到达前或到达后都做高能和低能的图像。②原理;

光做高能和低能像的减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了。再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减影法消除的，因此软组织的运动将不会产生影

像。③优点：同时消除了软组织和骨骼影，不受软组织运动影像。

4.影像DSA影像质量的因素①噪声②运动伪影③对比剂浓度

5.CR（计算机X射线摄影）系统成像的基本过程①影像信息的来源②影像信息的读取③影

像信息的处理④影像的再现

6.CR的优点与不足

㈠CR优点①CR产生的是数字影像，便于处理，储存，传输②PSL发光强度度X射线照射

能量的变化呈5位数直线相关，使得组织结构或病灶的X射线吸收系数只要存在微弱差异，

就有可能在图像上显示出来③临床应用范围广④IP能量重复使用

㈡CR的不足①时间分辨力较差，不能满足动态器官和结构的显示②在细微结构的显示上，

与X射线检查的增感屏/胶片系统比较，CR系统空间分辨力有时稍显不足。

7.CR、DR的异同：①相同点：是将模拟X线信息，转换成数字信息，其图像显示、存储

方式、后处理方式相同。②不同点：X射线的采集，影像转换方式不同。

第三节X射线计算机断层成像（X-CT）

一、X-CT的基础知识

1.C-CT像的本质是衰减系数成像。

2.体素：是指在受检体内欲成像的断层表面上，按一定大小和一定坐标人为地划分的很小的

体积元。

3.像素：是指在图像平面上划分的很小的单元，它是构成一幅图像的最小点，是构成图像的

基本单元。

4投影值：投照受检体后出射X线束的强度I称为投影，投影的数值称为投影值。

5.扫描是为获得投影值而采用的物理技术，扫描的方式有平移扫描，旋转扫描，平移加旋转

扫描等。

6.使X线束成为窄束的办法是配准直器

7.何为准直器？准直器是指在X-CT扫描中限定X线束的装置，用铅制成。准直器的作用有

两个：一是限定并准直X线束；二是吸收散射线

8.CT扫描所使用的是具有一定能谱宽度的连续X射线。对每个体素的衰减系数而言，是一

个平均衰减系数。此平均衰减系数也可粗略理解为是一个与扫描用连续X射线谱的有效能

量相对应的衰减系数。

9.反投影法：又称总和法。①原理：沿扫描路径的反方向，把所得投影的数值反投回各体素

中去，并用计算机进行运算，求出各体素口值而实现图像的重建②缺点：会出现图像的边缘

失锐现象（即一种伪像）③解决方法：来用滤波反投影法③优点：重建速度快

10.国际对CT值的定义为：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，均以水德衰减系数UW作为基准，若某物质的平均衰减系数为口，则其对

应的CT值由下式给出：CT=K〃_〃",CT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CT值的单位为亨氏单位HU,规定Uw为能量是73KeV的X

射线在水中的衰减系数，uw=19.5m1»式中k成为分度因子，按CT值标尺，取k=1000,

故实用定义式应表示为CT=〃_〃*X1000HU.

11.简述X-CT重建过程：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

用一定得算法处理投影数据，求解出各体素的成像参数值获取口分布，并转为对应的CT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

12.部分容积现象：如果划分的体素内包含有几种不同的组织成分，则该体素的衰减系数口

应取所含各种组织成分的加权平均值。于是该体素的CT值应是衰减系数U加权平均值所对

应的CT值。在这种情况下，此平均值不能准确地与各种组织成分的密度相对应，于是将可

能产生部分容积现象或部分容积伪像。

13.灰度显示：①通过计算机，对获取的投影数值进行一定的算法处置，可求解出各个体素

的衰减系数值②从而获取衰减系数值的二维分布（即衰减系数矩阵）③再按CT值的定义把

各个体素的衰减系数值转换为对应的CT值，于是就得到了CT值的二维分布（即CT值矩

阵）④此后，再把各体素（或说像素）的CT值转换图像画面上对应像素的灰度，就得到图

像画面上的灰度分布。此灰度分布就是X-CT像。

14.窗口技术（CT像是灰度像，一个CT值应对应图像平面上某一级灰度。）所谓窗口技术

指CT机放大或增强某段范围内灰度的技术。这个被确定为放大或增强的灰度范围叫做窗口，

放大的灰度范围上下限之差叫窗宽（WW），放大灰度范围的中心灰度值叫窗位（WL）.

窄窗宽显示的CT值范围小，每级灰阶代表的CT值跨度小，对组织或结构在密度差异之间

显示的黑白对比度大，有利于对低密度组织或结构（如脑组织）的显示；反之，宽窗宽的每

级灰阶代数的CT值跨度大，对组织或结构在密度差异之间显示的黑白对比度小，适用于密

度差别大的组织或结构（如肺，骨质等）的显示

15.图像的放大和缩小⑴图像放大,缺点：数据缺少，图像粗糙；处理：插值法⑵图像缩小,

缺点：数据增多，图像失真；处理：数据压缩。

二，传统X-CT的扫描方式

L单束平移-旋转扫描方式（第一代CT扫描）①组成：由一个X射线管和一个检测器组成

②特点：先直线平移，再旋转③缺点：射线利用率极低，扫描速度很慢，对一个断层扫描约

需5mino

2.窄扇形束平移-旋转扫描方式（又称为第二代CT扫描）①组成：一个X线管，6-30个监

测器②特点：窄扇形射线束，同时采样，平移-旋转扫描方式，10S左右扫完一层③缺点：

运动伪影。

3.旋转-旋转扫描方式（第三代CT扫描）①组成：由一个X射线管和由250-700个检测器

（或用检测器阵列）排成②特点：X射线利用率有所提高，可靠性比平移-旋转方式高，1S

左右扫描一层。③缺点：要对每个相邻检测器的接受灵敏度差异进行矫正，否则由于同步旋

转扫描运动会产生环形伪像。

4.静止-旋转方式：称为第四代CT扫描方式①组成：由一个X射线管和600-2000个检测

器组成②优点：能较好地克服扇形束的旋转-旋转扫描方式中由于检测器之间差异所带来的

环形伪影，其扫描速度同宽扇束相比也有所提高或接近。

5.电子束扫描方式：又称为第五代CT①组成：由一个特殊制造的大型X射线管和静止排列

的检测器环组成。②特点：这种X射线束的旋转扫描，是有可控的电子束高速旋转，偏转,

撞击靶环而产生，是非机械运动。X射线管设置在检测器环外，控制电子束进行旋转扫描的

运动类似于章动-旋转扫描方式。这种机构在50—100ms的能完成216°的局部扫描，一般

用于心肺等动态器官的CT检查。③优点：取消了X射线管和检测器之间的同步扫描机械运

动，所以大大提高了扫描速度。

三.螺旋CT

1、1螺旋CT的原理：螺旋CT最重要的突破是使用滑环技术，去掉了常规CT旋转扫描过

程中的电缆，螺旋CT采集数据的扫描方式变为X射线管向一个方向连续曝光，同时检查床

同步匀速移动进行扫描，连续采集人体的容积数据，进行各个扫描层面图像。

1、2螺旋CT分类：单源螺旋CT：单层螺旋CT、多层面螺旋CT

双源螺旋CT

1供电：滑环技术扫描：连续旋转扫描

2螺距：相邻螺线圈沿螺线圈轴线方向（床移方向）的距离称为螺距，螺距也等于X射线

管旋转一圈受检体随扫描床移动的距离。第二种定义方式：扫描架旋转一周（360°）进床距

离与透过检测器的X射线束厚度的比值，是一个无量纲的量。计算式pitch=4式中d为扫

S

描架旋转一周进床距离。S为透过检测器的X射线厚度。

3层厚：是指断层的厚度。对于单层螺旋CT来说，层厚主要由准直器通道限定的X射线束

宽度决定，也可理解为检测器的宽度（或有效变照宽度）。

4螺距越小，扫描对受检体覆盖的越完全。螺距，层厚薄可提高纵向分辨力，对检出小病灶

有利。

5螺旋插值：对于任一层面，螺旋扫描轨迹仅有一点与该平面相交，其余各点均落在该平面

之外，这就需要对原始螺旋投影数据进行插值处理。常用的插值方法为线性内插法（LD,

包括全扫描内插法（FI）和半扫描内插法（HI）,FI和HI法又分别称为360°线性内插和180°

线性内插。

6层厚灵敏度曲线（SSP）：是指在断层内，沿人体长轴方向对扫描X线束敏感度的分布曲

线，不同的内插算法对应不同的层厚灵敏度曲线。

7螺旋CT的主要优点：①提高了扫描速度，不会遗漏病灶，并减少运动伪影。②由于是容

积扫描，在体层与体层之间没有采集数据上的遗漏，提高了图像质量。③根据需要任意回顾

性重建图像，无层间隔大小的约束和重建次数的限制。④单位时间内的扫描速度提高，提高

了增强CT检查时对比剂的利用率。

7、1螺旋扫描与传统扫描有何不同？一、螺旋CT对X射线管的供电方式不同。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。二、螺旋CT与传统CT扫描方式不同。螺旋CT的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，可进行连续的动态扫描，解决了传统扫描的层隔问题。

8多层面螺旋CT（MSCT）：⑴特点：多排检测器，多个数据采集系统，旋转一周同时可

获得2幅以上图像⑵等宽型和非等宽型检测器各有其特点:①等宽型检测器组由于检测器宽

度均等，检测器的组合比较灵活，层厚改变方便。②而非等宽型检测器组则由于检测器数量

少，相对应的检测器间隔少，对X射线的吸收就少些，提高了X射线利用率，可降低X射

线的曝光剂量。⑶单层螺旋CT中，通过准直器后的X射线束为薄扇形，X线束厚度等于层

厚。

在MSCT中，X射线的厚度等于多个层厚之和，为厚扇形X射线束（或锥形X射线束）⑷

多层面CT的螺距为pitch=上一，式中d为扫描架旋转360°进床距离，s表示层厚，m表示

m»s

扫描一周获得图像的层数，m*s为透过检测器的X射线厚度，当m,=l时，实际上就是单层

螺旋CT

⑸MSCT与单层螺旋CT相比有以下优点：①提高了X射线利用率②扫描速度更快③提高

了时间分辨力④提高了Z轴空间分辨力。

9、螺旋内插方式有哪些？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。

10、完成螺旋插值运算功能的部件叫辘内适螯

X-CT图像的质量控制

1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

2对比度分辨力：也叫密度分辨力，它是CT像表现不同物质密度差异，或对X射线投射度

微小差异的能力，对比度分辨力通常用能分辨最小对比度的数值表示。

3检测CT机的对比度分辨力方法通常给低密度体模做CT,然后对试模的CT像进行主观

的视觉评价。

4影响对比度分辨力的因素：①X射线能量②探测器噪声③窗宽窗位

5空间分辨力：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，抽象的说

就是CT图像分辨断层上两临近点得能力。

6CT图像的空间分辨力主要取决于检测器有效变照宽度（传统CT与线束宽度相对应）和

有效变照高度（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。

7检测CT的空间分辨力的方法通常用高密度体模做CT,然后对体模的CT像进行主观的

视觉评价

8图像噪声：CT噪声的定义：在均匀物质的影像中，表示给定区域的各CT值对其平均值

变化的量，其量值用给定区域CT值的标准偏差表示。X-CT噪声的来源：①量子噪声②热

噪声

9X射线剂量：系指在用X射线的扫描中，投照受检体所使用的X射线的量。它决定于X

射线的强度和硬度。增大X射线剂量可以减小图像噪声。

10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，它除受图像噪声影响外，还受X线束硬化影响。

11空间分辨力、对比度分辨力、噪声、均匀度以及X射线剂量之间的相互制约关系。空间

分辨里和对比度分辨力是最重要的两个评价质量的指标参数。在X射线剂量一定的条件下，

不可嫩那个同时改变空间分辨里和对比度分辨力。原因：要提高空间分辨力就要减小探测器

的几何尺寸，即减小体素增加体素数目，这势必造成进入探测器的光子数目减少，于是将导

致量子噪声相对增大，信噪比下降和均匀性变差，从而将导致对比度分辨力下降，所以，只

有在增大X射线剂量的前提下才能改善图像的质量。图像上的对比度也影响图像的空间分

辨力。

12伪像：又称伪影，它是指在重建图像过程中，所有不同类型的图像干扰和各种其他非随

机干扰在图像上的表现，它对应的是受检体中根本不存在的组织或病灶的影像。

13产生伪影的原因：①成像系统的测量误差②受检体的原因③X射线的原因④成像装置原

因。

14渐晕伪像（渐晕现象）：若受检体某一部分超出了测量断层区域，则会在图像中出现渐晕

伪像，且越靠近测量区边缘所对应的图像部分表现的越严重，于是将出现均匀度误差增大。

15周围间隙现象：如果在一个断层面内有密度不同，且与断层表面垂直的两个相邻物体存

在，则有可能不能准确测得物体边缘部分CT值。这种情况在CT图像上的表现，使两个物

体分解的影响不能被清除分辨出来。此现象成为周围间隙现象。成因：扫描线束的宽度和对

透射受检体后的X射线束测量的间隔以及像素大小三者之间不一致。

第三章

1角动量：£=rx（mv）=m（rxv）轨道角动量,矢径r与动篁mv的矢

量积方向为右手螺旋。自旋角动量7=j），转动横量J与角速度着的乘积。

2角动量定理：力矩下=；x了，在质点运动中有冲量定理，即7*dt=d（mj）,与此对应，在

转动中有角动量定理了*dt=dLo

2.1、质子数和中子数都为偶数的原子核，其自旋1=0；质子数和中子数都为奇数的原子核，

其自旋I为整数；质子数和中子数有一个为奇数，一个为偶数的原子核，其自旋I为半整数

3旋进：也称进动，描述的是具有角动量的物体或体系在外力矩作用下，其角动量发生改变

的现象。角动量的改变也包括两方面，一是大小改变，二是方向改变。旋进是角动量

方向发生连续改变的现象。

4电子的角动量与磁矩：①电子的轨道角动量：Lj=rx(mev)=me(rxy)电流圈包围

的面积与电流强度的乘积，称为磁矩。电子轨道磁矩)=-X3)=-上芯=01,

22me

「/=2=-一"，为电子轨道磁旋比。该是表明电子轨道角动量与相应磁矩之间有线性关系o

L]2me

②电子的自旋运—动»=g/*—eJ*L—/>,g/为带电粒子轨道g因子，对轨道运动电子来说

2me

g/=-l,对自旋运动电子来说g,=-2。

5原子核的自旋角动量乙=血工亍*力，I为原子核的自旋量子数，取整数和半整数芯在

静磁场方向(Z方向)的投影值力，mi=1>1-1、1-2……-1(共21+1个)%为核自旋

磁量子数。原子核的自旋量子数I的取值由原子核内部的质子数和中子数决定。①偶偶核：

1=0②奇奇核：I为整数1=1、2……③奇偶核：I为半整数1=1,|……o

6原子核的磁矩〃z=产。，r=gie/2mpc为比例系数，称为磁旋比，g/称g因子。

口尸g/3—，(/+l)=g/口NJ/(/+1)，PN=—/称为核磁子，作为核磁矩单位。核

2mpc2mpc

磁矩工有静磁场方向(Z方向)的投影值，Hz有21+1个不同的分量,即口z=m./g

口N，mz=I、1-1、1-2...._Io

7以磁矩方面考察，水分子就相当是两个“裸露”的氢核。

8能级劈裂当磁性核处于静磁场中时，只能沿空间某几个特定的方向分布，加上外磁场①

核绕石的旋进②核的附加能量，造成了原子核能级劈裂。RF电磁波能量刚好等于原子核能

劈裂的间距一共振吸收。劈裂间距△E=g/BNN，该式表明：对于同一种核，在同样强度的

磁场中能级分裂而言，分裂后相邻核能级之间的能量差都相等。共振吸收一hVRF=g/BUN，

e力11e1

VRF=g/*B*----*—=——*gj*-----*B=——nBo

Imph21Imp2万

9自旋磁矩在外磁场中的旋进，磁场对Hi的作用力矩T=〃/x8,旋进的角度wo=2兀fo=rBo

10型邈度先量:描述磁性核在磁场中的运动所表现出来的宏观特

一a一—

性■。加=静磁场为#0时，对于I”核来说，有两种不同的取向，一种是顺着磁场

Z=1

方向，两一种是反着磁场方向，形成两个圆锥，圆锥面上的矢线代表核磁矩的取向。顺着磁

场方向的磁性核所具有的能量要低一些，而反着磁场方向的磁性核所具有的能量要高一些。

高能级比低能级少。将处于热平衡状态时样品M2的大小写为Mo,Mo的大小与样品内自旋

核的密度Q、静磁场瓦的大小以及环境温度有关。密度越大，磁化强

度矢量越大；静磁场越大，磁化强度矢量越大；环境温度越大，磁化强度矢量越小。

11核磁共振、如果外界施加的电磁波能量（量子hv）正好等于不同取向的氢核之间的能量

差AE,则处于低能态的氢核就会吸收电磁波能量跃迁到高能态（受激吸收）。△

E=hv=r*%*Bo，v=r**Bo=色"。要产生磁共振：①施加的电磁波频率必

2万2万

须和磁性核的旋进频率相同②电磁波中的磁矢量后必须垂直于

瓦。

12万、瓦、1相互垂直

13常用的两个基本脉冲：90°,180°脉冲。

14弛豫：向原有平衡状态恢复的过程。撤万一自由旋进一由“不平衡”状态恢复到“平衡

状态”：弛豫过程。纵向弛豫：Mz逐渐恢复为Mo的过程T1。横向弛豫：Mxy逐渐恢复为

MoT2—自由感应衰减（FID）,Tl,T2»RF作用时间

M（Q=M（l--^）

20g♦=（时，M'2（7］）=63%M0

/=（时，加一（（）=37%加0（黑线代表分隔不代表除

号）

15纵向弛豫：自旋-晶格弛豫。横向弛豫：自旋-自旋弛豫。

纵向弛豫：又称自旋-晶格弛豫，是自旋核与周围物质相互作用交换能量的过程。在纵向弛

豫过程中，自旋核把能量交给周围的晶格，转变为晶格的热运动，同时自旋核就从高能运动

跃迁到低能态，使处于高能态的核的数量减少，低能态的核的数量增多，知道符合玻尔兹曼

分布，恢复到热平衡状态为止。

横向弛豫：又称自旋-自旋弛豫，是自旋核之间的相互作用产生的。RF脉冲结束后，核磁矩

绕面旋进，但各核磁矩所具有的磁场会相互影响，这就使得各自旋核还会受到局部磁场

△B的影响。由于各自旋核所处的局部环境不同，它们受到的局部磁场各异，旋进角速度也

就各不相同，原来在圆锥面上相位分布不均匀的自旋核就会逐渐散开，即失相位，最终形成

自旋核相位的均匀分布。

①低温一热弛豫跃迁电磁波谱和自旋核共振频率范围相重叠部位增多一Ti缩短。高温一

Ti缩短。②耳增大一直增大一弛豫粒子数增多一弛豫时间延长一Ti值增加③T2不存在能

量的释放,与磁场的关系特别大:磁场不均匀一加剧自旋核磁矩方向分散一T2明显缩短（T/）

T2比Ti小一个数量级④顺磁环境，Ti，T2均明显缩短。

16不同分子中的核有不同的共振频率

17化学位移：在均匀的静磁场中，处于不同化学环境下的同一种自旋核会受到不同的磁场

B的作用，因而会有不同的共振频率v,这种共振频率的差异称为化学位移，即△V=VM

18核磁共振谱MRS：是某种自旋核的共振频率及其MR吸收信号强度变化的曲线，其横坐

标表示共振频率，纵坐标表示MR吸收信号强度，MRS异常早于MRI图像异常。

第四章

190°脉冲后立即采集FID信号-质子密度加权图像。

等待一段时间后一TJ加权

2自旋回波序列（SE）：包括单回波和多回波SE序列及其变种。

①单回波序列：光发射90°射频脉冲，经实践t=Ti后，再发射180°脉冲。Ti：90°与180°

脉冲间隔时间,TE：回波出现时间=2Ti，TR：序列重复时间。90°脉冲一使磁化强度矢量Mo

倒向y'轴，180°脉冲一相位重聚。180°脉冲只能使由于静磁场不均匀造成的自旋去相位产生

相位重聚，而由于自旋-自旋作用所致的局部磁场不均匀性是随机变化的，180°脉冲不能重

聚其相位，这便是T2弛豫的持续作用。②多回波SE序列：一个Tk周期中，于90°脉冲后，

再以特定的时间间隔连续施加多个180°脉冲，由此产生多个自旋回波，通过频率编码以后

采集信号。相继产生的回波信号幅值以T2时间常数作指数衰减，图像信噪比逐渐降低。

3SE序列加权图像：Tk，TE决定，Tk的长度决定了纵向磁化的恢复程度，TE的长度决定了

横向磁化的衰减程度。①短TE和短TR-TI加权图像。②长TE和长TR-T?加权图像③短

TE和长TR-质子密度加权图像。

4反转恢复序列（IR）:先发射180°RF脉冲，经时间Ti后再加一个90°脉冲。TE是回波时间，

等于90°脉冲过后到采集信号间的时间。Ti：反转时间。IRSE序列：①长Ti,短TE，长TR

一质子密度加权成像②中等Ti，短TE，长TR-TI加权图像（能获得较大程度的T,加权）

③短时反转恢复成像（STIR）：短Ti，长TR-抑制脂肪的信号，若TE也取得较短的值，可

呈现Ti加权④流动衰减反转恢复序列（FLAIR）：长TE，长TR-T?加权，长Ti,短TE-质子

密度加权。（抑制合水组织（Ti非常长）的高信号）

5磁场中某点梯度为一矢量，其方向为该点场强增加率最大的方向，其大小为沿该方向的磁

场增加率。如果梯度磁场沿梯度方向各处的梯度大小都相等，这样的梯度称线性梯度，对应

的磁场称线性梯度场。（选用两个通电方向相反的线圈，通过调整线圈的大小，形状，电流

及两线圈间距离可获得所需的梯度磁场）。梯度磁场的强度（数量级为L0xl（y4T*m」）远低

于主磁场B0（T数量级），其叠为加于主磁场之上但不足以改变主磁场方向，只是使各处磁场

大小略有不同，所以仍认为主磁场的方向就是瓦的方向沿着Z轴。

6只使成像物体被选定断层的自旋核受到激励。

垂直于断层方向的线性梯度磁场一不同层面上感受到的磁场强度不同，固而有不同的旋进

频率一RF脉冲激励与其频率一致的自旋核一激励脉冲RF的频率有一定的范围，选中的一

层有一定厚度一自旋核去相位一Mxy的衰减加快。所以常常在梯度磁场脉冲之后加入一个与

其方向相反的相位重聚脉冲，使由于加梯度场而散开的相位重聚，补偿信号幅度的降低。

7相位编码：BG2后，沿层面的y方向加一梯度场BGy,持续时间h-空间位置y用相位进

行了编码。频率编码：在采集MR信号时，加BGx-用频率Wx确定信号所产生的位置X。

8二维傅立叶变换图像重建，将时域信号所含有的各种频率成分分解出来并计算其强度。进

行n次相位编码，列方程求解。n由沿相位编码方向排列的像素个数决定。2DFT图像重建

时间t=TR*Ny*NEX

9k空间：是以空间频率为坐标轴的空间。空间频率是指沿空间某一方向单位距离内波动的

周期数，空间频率的单位用周期数*cm"或Hz*cm」表示。它具有方向性，是一个矢量。

K空间特点：①k空间内的空间频率分布是中心频率为0,距中心越远则频率越高，

-127Hz~128Hz,共256②k空间中心部分所对应的MR信号幅度大，主要形成图像的对比度。

外围部分所对应的MR信号幅度低，主要形成图像的分辨力。

10快速自旋回旋（FSE）：1次RF激发后施加多次180°脉冲。SE和FSE区别：在多回波

SE序列中，一个TR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，即每个回波所对应的数据都要填充到不同的K空间中，最终形成多幅不同加权的MR

图像；在FSE序列中，K空间被分成若干个不同的区域，经过不同幅度的相位编码梯度磁

场作用，一个TR周期内各回波所对应的数据分别被记录到同一K空间的不同区域，这样经

多次激励后最终形成一幅完整的MR图像。

11FSE扫描时间t=f=心——-------,ETL（回波链长）：回拨链中的回波数。

EI'L

12有效回波时间：相位编码幅度为0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成为有效回波时间。FSE图像与常规SE图像非常接近。

13梯度回波（GRE）序列与SE的区别：①使用小角（＜90°）RF激发，采用较短的TR时间，

用反转梯度取代180°重聚脉冲，大大缩短成像时间。②SE序列一180°相位重聚一可消除磁

场不均匀性，梯度磁场引起的区相位影响一获得T2信号。GER序列一读出梯度反转产生相

位重聚一能补偿梯度场引起的去相位，无法消除磁场不均匀性的影响一获得的是T2*信号。

③梯度回波时序：与选层梯度脉冲同时施加RF小角度a射频脉冲，没激励后横向分矢量在

y'轴，同时施加相位编码梯度场Gy并在x方向加负向反转梯度场-Gx使y'数相加速进行，然

后施加正向翻转梯度+Gx，变散相运动为聚相运动。在1=1£时重聚与y'轴而产生回波，称梯

度回波。相位重聚梯度的持续时间为去相位梯度时间的一倍。

14.回波平面成像（EPI）EPI技术实质上是一种数据读出模式。

15.弥散又称扩散，直接反映分子的可活动性，分子的活动主要指无规则的热运动和布朗运

动。弥散运动具有随机性、方向性、温度依赖性。

16.弥散加权成像（DWI）：若与SE序列结合，就构成自旋回波弥散成像。为增加弥散的灵

敏度，需插入额外的幅度很大的双级梯度脉冲Gd,该两个脉冲施加于180,脉冲两侧，改善

双极脉冲的幅度，可产生不同强度的弥散加权。得到由于弥散系数差异而形成的MR信号

强度的差异。组织的弥散系数D越高，在图像上的信号越低。

弥散系数成像：弥散系数大的地方强度大，亮度高，与DWI正好相反

弥散成像的应用：在脑梗死的早期检测中具有重要临床价值

17.灌注成像方法：①注射外源性示踪剂的对比剂团注示踪法②利用内源性示踪剂的动脉血

流自旋标记法（在动脉血流流向成像区域之前，先对动脉血进行饱和或激励处理，即所谓的

标记）

18.功能性磁共振成像（fMRI）：是指应用血氧水平依赖性（BOLD）效应成像。

血红蛋白的磁化特性：Fe离子在HbCh中呈抗磁性，不会影响弛豫过程或MR信号Fe离

子在dHb中呈顺磁性，使组织毛细血管内外出现非均匀性磁场，加快质子失相位，导致T2*

缩短，MR信号强度减低。

19.磁共振血管成像（MRA）：①利用血流流入成像层面的信号增强的流动效应，称为飞行时

间效应MRA②利用沿磁场梯度方向运动的自旋核产生的相位偏移效应，称为相位对比法

MRA

20.流动性增强效应：信号饱和：成像容积内的静态组织，受到90,RF脉冲反复激励，在TR

远小于Ti时，其纵向磁化来不及恢复，这样静态组织所产生的MR信号幅度很小。

21.相位偏移效应：在梯度磁场作用下，不论是运动自旋还是静态自旋，他们的相位都会发

生改变，这样单个自旋在梯度磁场中的相位改变，称为相位偏移效应。

22.流动补偿（FC）：用于减少流动或其他运动引起的相位弥散和相关信号的丢失。

加FC梯度一流动组织在TE时刻变为0

23.预饱和技术：MRI视野外对从一个方向流入的血液施加饱和脉冲，等它进入

成像区域时由于处于饱和状态，不能接受新的FR激励产生MR信号，血流呈现

黑色；与此同时，从相反方向进入成像区域的血流未经饱和处理，血液可接受新

的FR激励产生MR信号。

24.TOF血管成像：是在二维或三维梯度回波的基础上利用血流流入成像层面的

信号增强效应（FRE）发展形成的。

二维TOFMRA：扫描层面与血流方向垂直

三维TOFMRA：层厚厚一血液饱和效应一血流信号减弱

25.PCMRA：在不同的双级梯度磁场作用下，流动的血液会产生不用的相位偏差。在层面选

择方向、频率编码方向和相位编码方向都施加双级梯度场，才能获得完整的血流信息，完成

相位对比血管成像工作。

第五章

1.平均结合能的大小可以表示原子核结合的松紧程度，平均结合能越大，则原子核分解为单

个核子所需要的能量就越大，原子核就越稳定。

中等质量的核比较稳定

2.放射性核素自发放出射线变为另一种核素的过程称为原子核衰变，简称核衰变。衰变类型

主要有三种：a衰变、B衰变、丫衰变。

衰变过程将遵守质量、能量、动量、电荷和核子数守恒定律。

3.放射性核素放出a粒子而衰变为另一种核素的衰变过程，称为a衰变。a射线的能谱是不

连续的线状谱，常伴有Y射线。

4.B衰变：子核与母核是相邻的同量异位素。

B+粒子是带1个单位正电荷且静止质量与电子相等的粒子。这种衰变只有在人工放射性

核素才能发生。

8+粒子是不稳定的，只能存在短暂时间，当它被物质阻碍失去动能后，可与物质中的电

子相结合而转化成一对沿相反方向飞行的Y光子，每个Y光子的能量为0.511MeV,正好与

电子的静止质量相对应（电子对湮没）。

发生0衰变的原子核俘获一个核外电子，同时放出一个中微子，使核内一个质子转变为中

子的衰变过程称为电子俘获。

5.原子核从激发态回复到基态，以发射光子释放过剩的能量，这一过程称为Y衰变。

6N=N/",它表明放射性核素衰变是按照指数衰减的规律减少的。

7.描述放射性核素衰变快慢的物理量是由电子核本身性质决定。

.ln20.693

.']/2——

8.%X半衰期TI/2与衰变常量入成反比。显然人大，TI/2就短，衰变就快

平均寿命7,%=空=鳖

9.21/222

10.单位时间内衰变的原子核数为该放射性样品的放射性活度（A）

⑴当核素一定（即人不变）时，A℃No即在体外测得的活度数值正比于体内对应投影位

置上的放射性核素的数目。⑵当量中核苏的N相同而入不同时，短寿命的核素的活度大。

⑶当A一定时，放射性核素寿命越短，所需数量越少。

11.在递次衰变中，当满足一定条件时，各代核的数量比与时间无关。

此时子核数量按母核衰变规律变化两者数目保持与t无关的暂时固定的比例，这就叫暂

时平衡。

由于A=AN---->A2/A1=入2/（入2-入1）

13.A1N1=LN2,或A1=A2，母核半衰期比子核长得多（T|>>T2）,观察时间足够长（t>>

7T2）,子核数目及活度达到饱和，其活度与母核相等，这就叫长期平衡。

达到长期平衡时，各代放射活度均相等。A1N产入2N2="=AnNN=A

14.重原子核经中子轰击分裂为质量大致相等两部分和1到3个中子，同时放出大量热量，

这种反应叫做重核裂变。

15.快中子同含有一定量轻原子核（抽、2H、12c、9Be）的物质中的轻原子核碰撞，通过能量传

递、速度减慢，直至与周围介质分子热运动达到平衡。

16.利用反应堆提供高通量中子流照射靶材料生产放射性核素

反应堆生产的放射性核素是丰中子核素，主要发生衰变

17.加速器主要生产短寿命和超短寿命的贫中子放射性核素。

第六章核医学影像

1.放射性核素仅有示踪和辐射粒子作用，放射性制剂的性质决定于被标记的化合物

2.每一种放射性核素都有自己特有的辐射能谱。在丫射线能谱中能量最大的峰（或全能峰）

表示核素的特征的峰

3.电流脉冲高度与射线能量成正比，电流脉冲个数与辐射源入射晶体的光子数成正比，即与

辐射源的活度成正比

4.准直器的作用：排除干扰成像的射线,建立放射性核素与图像的空间对应关系

5.限制探测器视野，起到一个放大和缩小图像的作用。

6.准直器的空间分辨率与灵敏度是一个