医学影像学3.docx

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医学影像学3

章后习题解答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4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Pa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。

-181-3在X射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5ms，求连续X10射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。

12求出电子的最大动能，此能量也是mv答：

此题的思路是由动能公式2-18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相比10较时，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31m9.1110300m1.05210kge222v1/c1（1/2）112308214vhm1.05210（1.510）1.1810J73.8keVmaxe22hc0.0169nmminhmax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，求电子到达阳极靶表面的电子速度时，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、E

1-5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。

h答：

此题的关键在于利用X射线的动量和能量的关系：

。

根据pc21（h）h2动量守恒，可知：

这样，原子的反冲动能MvMvp22c2Mc1-9X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别，产生高对比度的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。

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。

HVL1-100.5cm的铝将单能X射线强度衰减到46.7%,试求该光子束的。

x答：

此题是衰减规律的简单应用。

根据衰减规律，可知：

IIe00.5，从而求得线性衰减系数1.523cm再根据半价层HVL46.7%IIe00HVL与线性衰减系数的关系：

，得：

=0.455cmAlHVL0.693hν1-12已知入射光子的能量为,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2为。

mceh答：

由能量守恒和动量守恒，可得，散射光子能量为：

hh1（1cos）22h为入射光子能量ν和电子的静止能量的比值，=0.511MeV。

mcmc0ehh0当时，。

由于，故=0.511MeV，90hh

（1）10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90过0.511MeV。

x1-13X射线在物质中的衰减规律的适用条件是什么？

IIe0x答：

的适用条件是：

单能、窄束、均匀物质。

IIe02-18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影像，而X-CT图像是数字化的断层图像。

2-21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，凡是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。

2-30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，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。

2-36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应或表现，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，然后用观察感兴趣部分的图像处理技术显示该部分CT值的标准偏差。

可以用它来估计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。

3-7为什么T会随环境温度的升高而增长？

1答：

自旋核处于不同的分子环境中有不同的共振频率，这样自旋核就有一定的共振频率范围，而样品热弛豫跃迁的电磁波谱范围是很宽的，但总有一部分和自旋核共振频率范围相重叠，总的趋势是当环境温度越高时重叠的部分越小，样品内发生的受激辐射的概率减少，从而使T延长。

14-1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信号的强度则由成像物体的质子密度、纵向弛豫时间T、横向弛豫时11间T等特性参数决定。

出于分析图像的方便，我们希望一幅MR图像的灰度主1

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T1决定时，就是T加权图像；主要由T决定时，就是T加权图像；主要由质子密122度决定时，就是质子密度加权图像。

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对比情况的加权图像，以便在最大限度上显示病灶，提高病灶组织和正常组织的对比度1804-2简述SE序列时序和脉冲的作用。

答：

（1）SE序列时序为先发射90°射频脉冲经过时间t=1/2T后，再发射180E脉冲，当t=Te时出现回波峰值，开始采集信号。

（2）90°脉冲使M倒向y‘轴，由于B的不均匀性造成各个核磁矩旋进的角速00度不同，相位很快散开。

经时间T后，在x’方向施以180°脉冲使得所有自I旋磁矩都绕x‘轴旋转180，但并不改变旋进方向，所以互相远离的核磁矩变为互相汇聚的磁矩，最后汇聚于-y‘轴上，使去相位状态的自旋核重新处于同相位状态，抵消了磁场不均匀造成的影响。

4-3试分析自旋回波T加权、T加权的条件及图像对比度形成原理。

12答：

（1）选择短T和短T，实现T加权。

选择长T和长T实现T加权。

ER1ER2

（2）SE序列T对比度的形成：

T加权像的对比度主要由T决定，T大的地11R1方I值小，图像呈现弱信号；T小的地方I值大，图像呈现强信号。

这是因为1使用短的T，在下一个RF时，短T组织纵向磁化强度矢量必定恢复的比较好，R1M较大，在90°RF作用下M就大，信号就强。

在T足够短的情况下，最ZxyR终图像的对比度主要由组织间T差异决定。

T太长，各组织的纵向磁化强度矢1R量都恢复了，不能产生对比度。

对于SE序列还与T有关，若T太长，横向EE磁化强度矢量衰减（T）的影响就不能忽略，所以除T要短外，T也尽量要短。

2RE（3）SE序列T对比度的形成：

T加权像的对比度主要由T决定，T大22E2的地方I值较大，图像呈现强信号；T小的地方I值较小，图像呈现弱信号。

2这是因为180°脉冲重聚作用消除主磁场不均匀的影响，只留下了组织内环境的影响，在tT时，回波达峰值，T是回波时间又是信号采集时间，如果T短，EEE各种组织的横向磁化强度矢量衰减小，呈现不出差异；而长T，T短的组织的E2横向磁化强度矢量已发生大的衰减，而T长的组织横向磁化强度矢量保留有足2够强的强度，这样就显示出不同组织间的强度对比。

采用长T是为了消除T加R1权的影响。

z5-9一磁共振成像仪，其静磁场为1.5T,假设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，BGz

其共振频率也就不同，为假定施加的RF脉冲频率范（z）（BzG）（z）I0z围为，其中，于是就只有这一断层的2（BzG）zz01I00z0自旋核受到激励，所需的断层就选择出来了。

/2（BzG）0I01z于是射频脉冲的频宽/2（BzG）0I02z643Gzz=

（2）当梯度场改为242.61011014.2610HzIz1234.2610高斯/cm,射频脉冲的频宽不变时,层厚变为=0.5cmzz6442.6102106-10r照相机探头给出的位置信号和Z信号在r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。

②X，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。

6-11如何提高r照相机中的测量灵敏度？

答：

灵敏度不仅仅决定了图像的对比度、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。

6-12SPECT的技术优势表现在哪些方面？

答：

①SPECT可以提供建立三维图像的信息，也可以建立任意方位的断层图像，这为临床诊断提供了方便。

②SPECT在空间分辨力、定位的精确度、计算病变部位的大小和体积等方面远优于照相；而且与照相比较，断层图像受脏器大小、厚度的影响大为降低，对一些深度组织的探测能力也显著提高。

③SPECT可进行量化诊断，对肿瘤等疾病的诊断率比照相有了大幅度提高。

④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X-CT和B超，甚至MRI。

6-13PET为何不需要准直器？

答：

根据动量守恒定律，正负电子湮灭辐射发射两个飞行方向相反的光子，湮灭辐射有自准直作用，无需准直器，这样PET的灵敏度大大提高，引入体内的放射性制剂的量大为减少。

6-14PET的技术优势表现在哪些方面？

答：

①PET所用的放射性制剂中的核素是构成人体生物分子的主要元素，在理论上它可以显示机体进行的生理、生化过程②由于采用了贫中子核素，其半衰期极短，对人体的放射性剂量很小，在临床检查上可以进行多次给药、重复成像检查。

③PET采用了具有自准直的符合电路计数方法，省去了准直器，使探测效率即灵敏度大为提高。

这带来的直接好处是放射性制剂用量大为减少，成像信号的信噪比大为提高，患者的安全性更高。

④PET图像空间分辨距离较SPECT提高近十倍，可有效检出5~10mm的病灶。

⑤因为衰减校正更为精确，PET便于做定量分析。

⑥PET多环检测技术可以获得大量容积成像数据，从而可以进行三维图像重建。

⑦PET图像是构建融合所必备的条件。

PET以功能及代谢显示为主，CT、MR的形态学信息精确，故PET/CT，PET/MR融合大大提高了图像诊断的综合技术水平。