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医学影像物理学

医学影像物理学复习资料
1． 产生X射线需要具备以下三个条件：
电子源
高速电子流
适当的靶物质
2.X射线的量：单位时间内垂直于X射线束的单位面积上通过的光子数称为X射线的量。
X射线的质:又称线质，表示X射线的硬度，即X射线穿透物体的能力。与光子能量的大 小有关，光子的能量越大穿透能力越强，越不容易被物质吸收。X射线中的量决定于x射线中光子数。
3.光电效应：入射光子与原子的内层电子作用时，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚而成为自由电子（光电子），而光子本身整个被原子吸收的过程称为光电效应。
康普顿效应：当入射光子与原子的外层轨道电子（自由电子）相互作用时，光子的能量部分交给轨道电子，光子的频率改变后发生偏转以新的方向散射出去即散射光子，获得足够能量的轨道电子形成反冲电子，这个过程称为康普顿效应。
电子对效应：当入射光子的能量>=1.02MeV时，在原子核场或原子的电子场作用下，X光子消失而变为一个正电子和一个负电子，称为电子对效应。
光蜕变：能量在10MeV以上的X光子与物质作用时发生光蜕变。
4.人体哪些部位适合软X射线照射，哪些适合高千伏射线照射及原因
软X射线适合女性乳房检查
原因：软X射线与物质作用时，物质对X射线的吸收以光电效应为主，光电效应的发生概率与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，因为光电效应发生的频率不同，对X射线的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。
高千伏射线主要用于密度差别较大的组织
原因：对于120Kv以上的管电压产生较高能量的X射线，物质的吸收衰减以康普顿效应为主，由于康普顿效应发生的概率与原子序数无关，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影所遮盖，从而使软组织或骨骼的细小结构及含气官腔变得易于观察。
5.IP板的组成成分级各部分的作用
表面保护层：防止PSL物质在使用过程中收到损伤。它不能随外界的温度、湿度的变化而发生变化，并在非常薄的情况下能弯曲、耐磨损、透光率高。常用聚酯树脂类纤维造这种保护层。
PSL物质层：将PSL物质混于多聚体溶液中，涂在基板上干燥而成。
基板：基板的作用时保护PSL物质层免受外力的损伤。要求具有很好的平面性、适度的柔软性及机械强度，材料是聚酯树脂纤维胶膜，厚度在200—350um。
背面保护层：防止使用过程中成像板之间的摩擦损伤，其材料与表面保护层相同。
6.DSA血管造影减影方式：时间减影、能量减影（用于心血管造影检查）、混合减影。
7.能量减影条件：利用碘在33keV附近对X线衰减系数有明显的差异而进行。
8.灰度：使用黑色调表示物体，每个灰度对象都具有从白色到黑色的亮度值。
灰度级：（Gray level）：将连续变化的灰度值转化成一系列离散的整数灰度值，量化后的整数灰度值即为灰度级，又称为灰阶。
直方图调整法：通过修改直方图，把灰度级的分布拉开，这相当于增加了图像的对比度，包括直方图均衡和直方图匹配。修改的目的是突出感兴趣的灰度范围，使图像的质量有所改善。
图像锐化(锐化能加强图像轮廓，使图像看起来比较清晰)
l 高通滤波法：是用高通滤波转移函数来衰减傅里叶变换中的低频分量，但无损高频分量。
l 带通滤波：选择性增强某些特定空间频率，衰减其他成分。
l 适当滤波:只增强某些空间频率，保持其他成分不变。
l 伪彩色显示：把黑白图像的各个灰度级按照线性和非线性函数映射成相应的色彩，提高人眼对图像的分辨能力。
l 代数运算：指两幅图像对应像素之间进行一对一灰度值的加、减、乘、除运算。可用于突出有用信息，抑制或消除无用信息，如DSA。
反锐化掩模：这是一种边缘增强技术。目的是升高高频成分，低频成分不受影响。
9.DR（数字化x射线摄影）和CR（计算机x射线摄影）的不足
CR不足：1.时间分辨力差，不能满足动态器官和结构的显示。
2.与X射线检查的增感胶片系统比较，CR系统的空间分辨力还稍显不足。
DR不足：空间分辨力低于CR。
传统CT机的不足：X射线管不能进行连续的扫描，延缓了完成全部工作的时间
‚存在接受扫描的断层间的间隔
10.窗口技术：指CT机放大或增强某段范围内灰度的技术。
窗宽=CTmax-CTmin 窗位=（CTmax+CTmin）/2
窄窗宽显示CT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，这有利于对低密度组织或结构的显示。
宽窗宽的每级灰阶代表的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。
11.磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质（即磁场强弱和方向）的两个物理量。
12.对磁共振而言，实现像素与体素对应的手段是施加三个维度上的梯度磁场。
13.核磁共振谱（MRS）分析的意义
从病理、生理发展进程上看，细胞能量代谢的变化在组织学结构改变之前发生，或者说MRS出现异常要遭遇MRI的图像上的异常表现。
核磁共振谱：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。
14.K空间：抽象的频率空间，是一个以空间频率为坐标轴的空间坐标系所对应的空间。
K空间的空间频率分布是中心频率为零，距中心频率越远，频率越高。
15.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。角动量的改变包括两个方面，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。
16．预饱和技术：预饱和技术是针对流入性增强的反效应而设计的。预饱和技术可以选择性的在图像上除掉动脉或静脉血流的MR信号。
17．半衰期及其成像特点。
物理半衰期（physical half life）符号T1/2，在单一的放射性核素衰变过程中，放射性活度降至原有值一半时所需要的时间，成为物理半衰期，简称半衰期（T1/2）。
生物半衰期（biological half life）符号 Th，生物半衰期是指进入生物机体内的放射性核素，由于生物代谢过程从体内排出到原来放射性活度一半时所需要的时间。
有效半衰期：符号Te，进入生物机体内的放射性核素由于放射性衰变及生物代谢的共同作用，该放射性核素的活度减少到一半所需的时间成为有效半衰期。
成像特点：1.由于引入人体内的放射性核素的数量很少，生物半衰期极短，在体外尽信的放射性检验灵敏度很高，所以核医学影响技术方便且安全。
2.核医学影像是一种功能显像清晰度主要由脏器或组织的功能状态决定，起成像取决于脏器或组织的血流，细胞功能，细胞数量，代谢活性的排泄引流情况等因素，而不是组织密度的变化。
3.与其他影像的比较 CT，MR，以及超声显像主要显示脏器或组织解剖学形态变化。而核医学影像含有丰富的人体内部功能性信息，因此，核医学影像以功能性显像为主。
18.γ照相机和ECT原理
γ照相机的探测器（探头）固定不动，在整个视野上对体内发出的γ射线都是敏感的，所以是一次性成像。检测器所得数据要输入计算机，γ照相可以对图像作后处理。能把形态学和功能性信息显示结合起来。
ECT的射线源在人体内部，即放射性药物引入人体后，药物释放出伽马射线，ECT的本质是由在体外测量发自体内的γ射线技术来确定在体内的放射性核素的活度。
19. γ射线能谱及其临床意义
每一种放射性核素都有自己特有的辐射能谱，正如每一种元素都有自己的发射和吸收光谱一样，测出γ射线的能谱来鉴定和分析放射性同位素。
意义：1测定某种放射性同位素的特定能量γ射线的计数率
2检定放射性同位素或放射性药物
20.PET符合探测原理
湮灭辐射发生的位置限于这两个探头的有效视野内，凡在此视野外或在此视野内发生的湮灭辐射，所产生的两个γ光子不能同时进入两个探头者，都不能形成符合信号。因而不能被记录，此即符合检测原理。
21.超声波的分类
（1）按振动方式分：横波和纵波。在固体中声振动可以以纵波形式传播，可以以横波形式传播。在气体和液体中，由于介质没有切变弹性，声波只能以纵波的形式传播。
（2）按频率高低分;低频超声（1-2.75MHz）；中频（常规用，3-10MHz）;高频超声（12-20MHz）；
超高频超声（大于20MHz）
（3）按发射方式分：连续波与脉冲波。
22.血流速度大小的提取方法
(1)过零检测法
(2)平均频率解调
(2)频谱分析方法
23.超声多普勒彩超的基本工作过程由以下三个步骤组成：
（1）发射固定频率的脉冲/连续式超声波
（2）提取频率已变的回声
（3）将回声频率与发射波频率f相比，获得 多普勒频移fD，取正负值。
24.能量损失包括碰撞损失和辐射损失，碰撞损失只涉及原子的外层电子，辐射损失只涉及原子的内层电子和原子核。
25.平滑：目的在于减弱图像中的噪声，平滑抑制了噪声高频成分，同时也会使图像变得模糊，空间域平滑的基本方法是求像素灰度均值或中值，频域平滑主要是低通滤波。
方法：邻域平均法、选择平均法、中值滤波法、多图像平均法、频域低通滤波法。
26. 对比度增强：是图像增强技术中比较简单又重要的一种方法，是逐点修改输入图像中每个像素的灰度，图像中个像素的位置不变，是输入与输出图像间一对一的运算，它主要用来改变图像的灰度范围。

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