第一章X射線物理1-1產生X射線需要哪些條件？答：這個題目實際上把高速電子轟擊靶產生X射線這一事實在條件上予以明確。首先要有產生電子的陰極和被轟擊的陽極靶，電子加速的環境條件即在陰極和陽極間建立電位差，為防止陰極和陽極氧化以及電子與中性分子碰撞的數量損失，要制造壓強小于的真空環境，為此要有一個耐壓、密封的管殼。1-2影響X射線管有效焦點大小的因素有哪些？答：影響有效焦點大小的因素有：燈絲大小、管電壓和管電流、靶傾角。1-3在X射線管中，假設電子到達陽極靶面的速度為1.5ms-1，求連續X射線譜的最短波長和相應的最大光子能量。答：此題的思路是由動能公式求出電子的最大動能，此能量也是最大的光子能量，從而求出最短波長。但當速度可與光速c=3ms-1相比擬時，必須考慮相對論效應，我們可以用下面公式求出運動中電子的質量此題的結果告訴我們，管電壓為73.8KV。反過來，如果知道管電壓，求電子到達陽極靶外表的電子速度時，同樣需要考慮相對論效應。1-4下面有關連續X射線的解釋，哪些是正確的？A．連續X射線是高速電子與靶物質軌道電子相互作用的結果；B．連續X射線是高速電子與靶物質的原子核電場相互作用的結果；C．連續X射線的最大能量決定于管電壓；D．連續X射線的最大能量決定于靶物質的原子序數；E．連續X射線的質與管電流無關。正確答案：B、C、E1-5下面有關標識X射線的解釋，哪些是正確的？A．標識X射線是高速電子與靶物質軌道電子相互作用的結果；B．標識X射線的質與高速電子的能量有關；C．標識X射線的波長由躍遷電子的能級差決定；D．濾過使標識X射線變硬；E．靶物質原子序數越高，標識X射線的能量就越大。正確答案：A、C、E1-6影響X射線能譜的因素有哪些？答：電子轟擊陽極靶產生的X射線能譜的形狀〔歸一化后〕主要由管電壓、靶傾角和固有濾過決定。當然，通過附加濾過也可改變X射線能譜的形狀。1-7影響X射線強度的因素有哪些？答：X射線在空間某一點的強度是指單位時間內通過垂直于X射線傳播方向上的單位面積上的光子數量與能量乘積的總和。可見，X射線強度是由光子數目和光子能量兩個因素決定的。影響X射線強度〔量與質〕的因素很多，主要有：增加毫安秒，X射線的質不變、量增加，X射線強度增加；增加管電壓，X射線的質和量均增加，X射線強度增加；提高靶物質原子序數，X射線的質和量均增加，X射線強度增加；增加濾過，X射線的質增加、但X射線的量減少，X射線強度減少；增加離X射線源的距離，X射線的質不變，X射線的量減少，X射線強度減少；管電壓的脈動，X射線的質和量均減少，X射線強度減少。1-8原子放出X射線前是靜止的，為了保持活動不變，當它發射X射線時，原子經歷反沖。設原子的質量是M，X射線的能量為h，試計算原子的反沖動能。答：此題的關鍵在于利用X射線的動量和能量的關系：。根據動量守恒，可知：這樣，原子的反沖動能1-9X射線攝影中，光電效應和康普頓效應對影像質量和患者防護各有何利弊？答：診斷放射學中的光電效應，可從利弊兩個方面進行評價。有利的方面，能產生質量好的影像，其原因是：①不產生散射線，大大減少了照片的灰霧；②可增加人體不同組織和造影劑對射線的吸收差異，產生高比照度的X射線照片，對提高診斷的準確性有好處。鉬靶乳腺X射線攝影，就是利用低能X射線在軟組織中因光電吸收的明顯差異產生高比照度照片的。有害的方面是，入射X射線通過光電效應可全部被人體吸收，增加了受檢者的劑量。從全面質量管理觀點講，應盡量減少每次X射線檢查的劑量。康普頓效應中產生的散射線是輻射防護中必須引起注意的問題。在X射線診斷中，從受檢者身上產生的散射線其能量與原射線相差很少，并且散射線比擬對稱地分布在整個空間，這個事實必須引起醫生和技術人員的重視，并采取相應的防護措施。另外，散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的比照度，但與光電效應相比受檢者的劑量較低。1-100.5cm的鋁將單能X射線強度衰減到46.7%,試求該光子束的HVL。答：此題是衰減規律的簡單應用。根據衰減規律，可知：，從而求得線性衰減系數1.523cm-1再根據半價層HVL與線性衰減系數的關系：，得：HVL=0.455cmAl1-11質量衰減系數、質能轉移系數和質能吸收系數三者間的區別和聯系怎樣？答：X射線光子與吸收物質發生相互作用時，一般情況下，光子的一局部能量以散射輻射的方式從吸收體中輻射掉，另一局部轉化為高速電子或正電子的動能。質量衰減系數表示入射X射線與物質相互作用的總概率，它包括所有可能發生的相互作用的概率之和。質能轉移系數表示相互作用過程中光子能量轉移給帶電粒子的那局部份額的總和。不過，由于光核反響及其它一些過程的發生概率很小，因而帶電粒子的能量主要來自光電效應、康普頓效應和電子對效應三個主要過程。傳遞給帶電粒子的能量，其中又有一局部轉移成韌致輻射。質能吸收系數表示扣除韌致輻射后，光子交給帶電粒子的能量用于造成電離、激發，從而真正被物質吸收的那局部能量所占的份額。在數量上它們之間的關系為：，，1-12入射光子的能量為,散射角為,試求散射光子的能量。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況。電子的靜止能量為。答：由能量守恒和動量守恒，可得，散射光子能量為：為入射光子能量hν和電子的靜止能量的比值，=0.511MeV。當時，。由于，故=0.511MeV，這說明，不管入射X射線光子的能量有多高，散射光子的能量最大不超過0.511MeV。1-13X射線在物質中的衰減規律的適用條件是什么？答：的適用條件是：單能、窄束、均勻物質。1-14假設空氣中各組分的質量百分比為氮75%，氧23.2%，氬1.3%，試計算在能量為20keV光子作用下，空氣的質量衰減系數。氮、氧、氬的質量衰減系數分別為0.36、0.587、和8.31()。答：根據混合物或化合物的質量衰減系數公式：來計算。空氣的質量衰減系數為：=0.36×0.75+0.587×0.232+8.31×0.013=0.514(m2/kg)第二章X射線影像2-1X射線信息影像形成的階段是A．X射線透過被照體之后B.X射線照片沖洗之后C．X射線到達被照體之前D.在大腦判斷之后答：X射線到達被照體之前，不具有物體信息。X射線透射出被照體時，由于被照體對X射線的吸收衰減，使透射出的X射線強度產生不均勻分布，由此形成X射線信息影像。正確答案：A2-2X射線照片圖像形成過程中，起作用的是A.X射線的穿透作用B.X射線的熒光作用C.被照體對X射線吸收衰減的差異D.X射線的光化學作用答：由于X射線具有穿透作用，且不同的物體〔組織〕對X射線的吸收衰減不同，使透射出物體〔組織〕的X射線強度分布不均勻，攜帶了物體〔組織〕的信息，當其投照到膠片上后，X射線的光化學作用使膠片形成潛影。但因X射線的光化學作用使膠片形成潛影的效率較低，利用X射線熒光作用的增感屏得到廣泛使用。在增感屏/膠片系統中，膠片潛影的形成，來自X射線光化學作用的奉獻缺乏10%，其余為X射線的熒光作用使增感屏發出的熒光的奉獻。正確答案：A、B、C、D2-3關于X射線照片圖像的形成，正確的說法是A．X射線透過被照體之后的透射線和散射線，照射到膠片上形成照片圖像B．X射線照片圖像是X射線被被照體吸收與散射后形成的C．X射線照片圖像是利用了X射線的直進性D．X射線膠片接受到的散射線不形成圖像答：由于被照體對X射線的吸收衰減，使透射出的X射線強度產生不均勻分布，由此形成X射線信息影像，散射線對透射過被照體的X射線的強度分布規律沒有影響，因此，散射線不形成影像，只能給照片帶來灰霧。正確答案：B、C、D2-4關于密度的定義，正確的說法是A.密度為膠片乳劑膜在光的作用下致黑的程度B.密度是由膠片乳劑曝光后，經沖洗復原出來的銀顆粒沉積而形成的C.銀顆粒沉積越多的地方，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對數表示答：膠片感光層是感光靈敏的乳膠體薄層，在乳膠體中均勻地分布著鹵化銀微顆粒。X射線照射過的膠片，經過顯影、定影后，膠片感光層中的鹵化銀被復原成金屬銀殘留在膠片上，形成由金屬銀顆粒組成的黑色影像。膠片變黑的程度稱為照片光密度〔D〕式中I0是投照在膠片上曝光點的光強，I是曝光點的透射光強。越大，表示該曝光點吸收光的能力越大〔阻光能力強〕，也被稱為阻光率，膠片經沖洗復原出來的銀顆粒沉積越多，照片越黑，光密度越大〔高〕。正確答案：A、B、C、D2-5均勻X射線透過被照體之后，形成的X射線強度分布變化，稱為A．客觀比照度B．主觀比照度C．圖像比照度D．X射線比照度答：強度均勻的X射線投照到人體，由于人體存在客觀比照度〔人體各種組織、器官間天然存在的密度、原子序數及厚度的差異〕，對X射線衰減不同，使透射出人體的X射線強度分布發生了變化，這種X線強度的差異，稱為X射線比照度〔不可見的X射線信息影像〕，這是一種主觀比照度。X射線照片上相鄰組織影像的光學密度差，稱為圖像〔影像〕比照度。圖像比照度依賴于被照體不同組織吸收所產生的X射線比照度，以及膠片對X射線比照度的放大結果。正確答案：B、D2-6關于圖像比照度，正確的說法是A．為提高乳腺組織各層次的比照，應選用軟X射線B．骨骼圖像所以有很高的圖像比照度，是因為組成骨骼元素的原子序數高C．離體的肺組織圖像，應具有很高的圖像比照度D．消化道必須通過比照劑，才能形成良好的圖像比照度E．高千伏攝影的照片，圖像比照度均偏低答：脂肪與軟組織之間的物質密度差異不大，只有應用軟X射線才能使它們顯出光密度稍有不同的影像。組成骨骼元素的原子序數高、物質密度大，吸收X射線多，因此有很高的圖像比照度。具有生命力的肺與離體肺，雖然在組織結構上是相同的，但具有活力的肺組織內充滿了空氣。氣體與血液、肌肉相比，X射線的吸收率為千分之一，反映在照片上就形成了高比照度的影像。考慮到離體肺組織內空氣的流失，因而不可能形成良好比照的影像。消化道內雖含有氣體、液體等，但在普通平片上得不到滿意的顯影，只能顯出其外形，不能顯示其內腔，所以必須通過比照劑，才能形成良好的圖像比照度。高千伏攝影時，由于X射線能量較大，光電吸收減少，所以照片的圖像比照度均偏低正確答案：A、B、D、E2-7客觀比照度、圖像比照度與成像系統的比照度分辨力三者之間存在怎樣的關系？答：客觀比照度也稱物理比照度，為物體各局部〔被檢者的組織器官〕的密度、原子序數及厚度的差異程度。客觀比照度的存在是醫學成像最根本的物理根底。圖像比照度是可見圖像中灰度、光密度或顏色的差異程度，是圖像的最根本特征。一個物體要形成可見的圖像比照度，它與周圍背景之間要存在一定的客觀比照度，當某種物理因子作用物體后，能夠形成一定的主觀比照度，被成像系統的探測器檢測出。如果客觀比照度較小，成像系統的比照度分辨力低，那么所得的圖像比照度小，圖像質量差，所以圖像比照度的形成取決于客觀比照度、主觀比照度與成像系統的比照度分辨力。2-8可通過哪些方法形成主觀比照度？答：廣義上講主觀比照度是某種物理因子〔如X射線、超聲波、射頻電磁波、放射性核素等〕與物體〔人體〕相互作用后所表現出的特征變化，或物體〔人體〕自身某種物理因子表現出的特征〔如溫度的分布〕，形成了某種物理因子比照度。當強度均勻的X射線投照到人體，由于人體存在客觀比照度〔人體各種組織、器官的密度、原子序數及厚度的差異〕，對X射線衰減不同，使透射出人體的X射線的強度分布發生了變化，形成X射線比照度。由于聲遇到聲阻抗不同的界面時，會產生反射，且在聲阻抗差異越大的界面，聲的反射越強，當強度均勻的超聲波投照到人體，由于人體組織聲阻抗的差異，不同的界面對超聲波的反射不同，從而形成反映組織差異的超聲比照度；利用多普勒效應，探測投射到流動血液上超聲波頻率的變化，那么可形成另外一種超聲比照度反映血流情況。人體不同的部位、組織溫度有所不同，其紅外輻射可形成紅外比照度。引入體內的放射性核素會因參與體內物質的輸運、集聚、代謝，而在空間有特定的分布，由此其衰變時發出的射線〔如γ射線〕便會形成放射性活度比照度。人體中能夠產生核磁共振的自旋核〔如1H〕分布及所處的狀態不同，當用靜磁場、射頻場鼓勵這些自旋核，使其發生核磁共振時，它們所產生的核磁共振信號特性便會有所不同，從而形成核磁共振信號比照度。人體不同組織的電特性不同，給人體施加特定的電場，可形成電流比照度、電壓比照度和阻抗比照度等。2-9圖像的模糊度與哪些因素有關？答：理想情況下，物體內每一個小物點的像應為一個邊緣清晰的小點。但實際上，每個小物點的像均有不同程度的擴展，變得模糊〔失銳〕了。通常用小物點的模糊圖像的線度表示物點圖像的模糊程度，稱為模糊度。圖像的模糊度與成像系統的空間分辨力有很大關系。成像系統的空間分辨力是成像系統區分或分開相互靠近的物體的能力，以單位距離〔毫米或厘米〕內可分辨線對〔一個白線條與一個黑線條組成一個線對〕的數目來表示，單位為LP/mm〔或LP/cm〕，顯然單位距離內可分辨的線對數越多，成像系統的空間分辨力越高，所得圖像的模糊度越小。由于成像系統的比照度分辨力對成像系統的空間分辨力的有影響，所以也會對圖像的模糊度產生影響。2-10圖像比照度、細節可見度、噪聲三者之間有怎樣的關系？答：細節可見度與圖像比照度有關。圖像比照度高，細節可見度高；圖像比照度低，細節可見度低。細節可見度減小的程度與細節結構的大小及圖像的模糊度、圖像比照度有關，當模糊度較低時，對于較大的物體，其圖像比照度的減小，不會影響到細節可見度；如果物體較小，但其線度比模糊度大，那么圖像比照度的減小一般不會影響可見度；而當細節的線度接近或小于模糊度時，圖像比照度的降低，會對細節可見度產生明顯的影響。噪聲對圖像中可見與不可見結構間的邊界有影響。圖像噪聲增大，就如同一幅原本清晰的畫面被蒙上了一層霧，降低了圖像比照度，并減小細節可見度。在大多數醫學成像系統中，噪聲對低比照度結構的影響最明顯，因為它們已接近結構可見度的閾值。圖像比照度增大會增加噪聲的可見度。2-11作為被照體本身，有哪些因素影響圖像比照度A．原子序數B．形狀C．密度D．厚度答：原子序數越高，因光電效應產生的吸收就越多，X射線比照度就越大。骨骼由含高原子序數的鈣、磷等元素構成，所以骨骼比肌肉、脂肪能吸收更多的X射線，在彼此間可形成較高的圖像比照度。被照體的形狀與圖像比照度無關。組織密度越大，對X射線吸收越多，因此，密度差異大的組織也可以形成較明顯的圖像比照度。人體除骨骼外，其他組織的密度大致相同，只有肺是例外，具有生命力的肺是充滿氣體的組織，由于氣體與血液、肌肉相比，X射線的吸收率為千分之一，可形成較高的圖像比照度。在原子序數、密度相同的情況下，圖像比照度的形成取決于被照體的厚度差異。正確答案：A、C、D2-12X射線光子統計漲落的照片記錄稱為A.圖像斑點B.屏結構斑點C.膠片結構斑點D.增感率答：因增感屏熒光顆粒大小不等、分布不均勻等增感屏自身結構因素所形成的斑點為屏結構斑點；因膠片感光顆粒大小不等、分布不均勻等膠片自身結構因素所形成的斑點為膠片結構斑點。在產生同樣的照片圖像比照度條件下，使用增感屏與不使用增感屏所需X射線照射量的比稱為增感率。圖像〔照片〕的斑點現象主要由X射線的量子斑點和結構斑點形成，其中X射線的量子斑點起主要作用。正確答案：A2-13以下說法哪項是正確的A．每個像素的信息包括在圖像矩陣中的位置和灰度值B．數字圖像是在空間坐標上和灰度值上離散化了的模擬圖像C．像素的大小決定了圖像的細節可見度D．像素的數目與灰度級數越大，圖像越模糊答：一幅圖像可以用點函數f〔x，y，z，，t〕的集合表示，其中f表示該點的明暗程度；〔x，y，z〕表示像點的空間位置，在二維圖像中像點的空間位置與z無關；t表示時間，靜止圖像與t無關。一幅靜止的二維圖可表示為：G=f〔x，y〕坐標〔x，y〕決定了像點的空間位置，G代表像點的明暗程度〔灰度〕。假設G、x、y的值是任意實數，那么是模擬圖像；假設G、x、y的值是離散的整數，那么是數字圖像。描述一幅圖像需要的像素量是由每個像素的大小和整個圖像的尺寸決定的。當一幅圖像的尺寸一定，假設減少構成圖像的像素數量，那么每個像素的尺寸就會增大，那么圖像模糊，可觀察到的原始圖像細節較少，圖像的細節可見度低；反之，那么可觀察到的圖像細節就比擬多，圖像的細節可見度高。正確答案：A、B、C2-14指出以下說法中正確者A．同一窗口技術不能使不同密度的影像都得到滿意的顯示效果B．同一窗口技術能使不同密度的影像都得到滿意的顯示效果C．窗寬灰度值范圍以外的影像分別顯示黑色或白色影像D．窗位是指顯示圖像的灰度值范圍答：窗口技術中的窗寬是指感興趣區圖像準備調整的灰度值范圍，窗位是對應準備調整的灰度值范圍中心值。窗口技術只能使特定密度區域〔窗寬范圍內〕的影像得到較滿意的顯示效果。正確答案：A、C2-15普通人眼只能分辨16個灰度級，即從白到黑〔或從黑到白〕分16個灰度級，對應16個灰度值〔如0~15〕，人眼能夠分清相鄰兩個灰度級的差異，如果從白到黑〔或從黑到白〕灰度級大于16，普通人眼便分辨不出相鄰兩個灰度級的差異了。監視器顯示的灰度級通常是256，灰度值為0~255，如果某一組織的灰度值為50，其周圍其它組織結構的灰度值為40~60，通過窗口技術處理〔線性灰度變換〕，增強低比照度圖像的細節，假設要使人眼能分辨出其與周圍的其它組織結構，那么窗寬應不低于多少？答：在全灰標內〔從全黑到全白〕，監視器顯示的灰度級通常是256，灰度值為0~255，普通人眼假設按只能分辨16個灰度級計算，即灰度值相差16的兩個像素才能被人眼所分辨。考慮到數字圖像中灰度值取正整數，故與窗位〔灰度值50〕相臨的灰度值分別為51與49，假設要能被人眼與窗位區分開，那么需分別將灰度值變為56〔增大15個灰度值〕與34〔減小15個灰度值〕，如此整個周圍其它組織結構的灰度值范圍那么變為40-15~60+15，即25~75，要將此范圍的組織結構都顯示出來，那么窗寬應不低于75-25=50〔灰度值〕。2-16造影檢查的目的是A．增加器官組織的密度C．增加器官組織的自然比照度B．降低器官組織的密度D．增加器官組織的人工比照度答：將某種比照劑引入欲檢查的器官內或其周圍，形成物質密度差異，以人工方式增大客觀比照度，使器官與周圍組織的圖像比照度增大，進而顯示出器官的形態或功能的方法稱為造影。正確答案：D2-17為什么通過能量減影可分別顯示軟組織或骨的圖像？答：光電效應的發生概率與X射線光子的能量、物質的密度、有效原子序數有關，是鈣、骨骼、碘造影劑等高密度物質衰減X射線光子能量的主要方式；而康普頓效應的發生概率與物質有效原子序數無關，與X射線光子的能量略有關系，與物質的每克電子數有關〔但因除氫外其它所有物質的每克電子數均十分接近，故所有物質康普頓質量衰減系數幾乎相同〕。醫學影像診斷X射線攝片所使用的X射線束，在穿過人體組織的過程中，主要因發生光電效應和康普頓效應而衰減，常規X射線攝影照片所得到的圖像中包含這兩種衰減效應的綜合信息。能量減影攝影照片利用骨與軟組織對不同能量X射線的衰減方式不同〔不同有效原子序數物質發生光電效應的差異會在對不同能量X射線的衰減變化中更強烈地反映出來〕，及康普頓效應的產生在很大范圍內與入射X射線的能量無關，可忽略不計的特點，將兩種效應的信息進行別離，選擇性去除骨或軟組織的衰減信息，便可得到別離的軟組織像或骨像。2-18圖像儲存和傳輸系統〔PACS〕主要功能包括A．高質量、高速度、大容量地儲存影像B．高質量、高速度地傳輸影像C．利用網絡技術，實現影像資料共享D．直接產生數字圖像答：圖像儲存和傳輸系統〔PACS〕是把醫學影像學范疇的各種數字化信息施行存檔、提取、處理和傳輸的計算機系統。正確答案：A、B、C第三章X射線計算機斷層成像〔X-CT〕3-1普通X射線攝影像與X-CT圖像最大不同之處是什么?答：普通X射線攝影像是重疊的模擬像，而X-CT圖像是數字化的斷層圖像。3-2何謂體層或斷層?何謂體素和像素?在重建中二者有什么關系?答：體層或斷層是指在人體上欲重建CT像的薄層。體素是人體中欲重建CT像斷層上的小體積元，是人為劃分的，是采集〔或獲取〕成像參數〔衰減系數值〕的最小體積元〔實際中是掃描野進行劃分〕；像素是構成圖像的最小單元，是人為在重建平面上劃分的，其數值是構成CT圖像數據的最小單元。要注意的是CT圖像的像素和工業上的像素不是同一個概念。體素和像素的關系是二者一一對應。按重建的思想是體素的坐標位置和成像參數值被對應的像素表現〔坐標位置對應、衰減系數值以灰度的形式顯示在CT圖像上〕。3-3何謂掃描?掃描有哪些方式?何謂投影?答：所謂掃描系指在CT的重建中使用的采集數據的物理技術，具體言之就是以不同的方式，沿不同的角度，按一頂的次序用X射線對受檢體進行投照的過程稱為掃描。掃描方式從總體上說有平移掃描和旋轉掃描兩種。掃描的目的是為了采集足夠的重建數據。所謂投影的本意系指透射物體后的光投照在屏上所得之影。假設物體完全透明，透射光強等于投照光強，那么影是完全亮的；假設物體半透明,透射光強小于投照光強，那么影是半明半暗；假設物體完全不透明，透射光強等于零，那么影是完全暗的。按此種考慮，所謂投影的本質就是透射光的強度。對重建CT像過程中投影p的直接含義就是透射人體后的X射線強度，即書中X射線透射一串非均勻介質〔或人體〕后的出射X射線的強度In，即p=In。廣義之，這個投影p又是由In決定的書中表述的=p。3-4請寫出射線束透射以下非均勻介質后廣義下的投影值〔見書中習題3-4圖〕。答案：(a)17；(b)3-5何謂層厚?它與哪些因素有關?答：層厚的本意系指斷層的厚度。對于傳統CT和單螺旋CT通常層厚由X線束在掃描野中心處掃描斷層的有效厚度決定，這個厚度一般用掃描野中心處層厚靈敏度曲線的半高寬表示。影響層厚的因素有準直器的準直孔徑，檢測器的有效受照寬度〔尤其是MSCT〕，內插算法等。以橫斷面為例，但凡影響在斷層內外沿人體長軸方向的X射線能量分布情況的因素都將影響層厚的有效厚度。3-6什么是重建中的反投影法？CT的重建中，為何要用濾波反投影法?答：重建中的反投影法，系指把投影沿掃描路徑的反方向將所得投影值反投回到各個體素中去的一種重建算法。反投影法又稱總和法，它幾乎是各CT生產廠家實際采用的唯一的算法。為克服反投影法重建產生的邊緣失銳偽像，所以要對投影進行濾波后再進行反投影，這樣可以消除重建的邊緣失銳偽像。3-7現有四體素陣列且在四個方向上的反投影值已填寫在各個體素中，如下圖，試求四個體素的成像參數μ的數值。解：分三步第一步求和：每個體素在全部各個方向上的反投影值分別求總和，分別為20、26、23、29；第二步減基數：基數=成像參數總和=任一投影方向(對此題而言或為0o,45o,或為90o,或誒135o)上投影值總和，如下基數=任一方向上投影值總和=5+9=2+7+5=6+8=4+7+3=14由各像素值總和20、26、23、29分別減基數14求得各體素為6、12、9、15第三步化簡：把各體素值6、12、9、15化成相對最簡數(用3約)。2026202623296129152435求和減基數化簡3-8何謂CT值?它與衰減系數μ的數值有什么關系?答：按相對于水的衰減計算出來的衰減系數的相對值被稱為CT值。國標對CT值的定義為：CT值是CT影像中每個像素所對應的物質對X射線線性平均衰減量大小的表示。實際中，均以水的衰減系數μw作為基準，假設某種物質的平均衰減系數為μ，那么其對應的CT值由下式給出CT=kCT值的標尺按空氣的CT值=-1000HU和水的CT值=0HU作為兩個固定值標定,這樣標定的根據是因空氣和水的CT值幾乎不受X線能量影響。CT值的單位為“亨，HU〞，規定μw為能量是73keV的X射線在水中的衰減系數，μw=19m-1。式中k稱為分度因子，按CT值標尺，取k=1000，故實用的定義式應表為CT=×1000HU3-9何謂準直器?準直器有什么作用?答：準直器系指在X-CT掃描中限定X線束的裝置，用鉛制成。如傳統X-CT中準直器的準直通道可限定X線束的束寬和束高。準直器的根本作用有兩條，一是限定并準直X線束，二是吸收散射線。3-10請你簡述X-CT重建過程〔以傳統CT為例〕。答：一是劃分體素和像素；二是掃描并采集足夠的投影數據；三是采用一定的算法處理投影數據，求解出各體素的成像參數值〔即衰減系數〕獲取μ分布，并轉為對應的CT值分布；四是把CT值轉為與體素對應的像素的灰度，即把CT值分布轉為圖像畫面上的灰度分布，此灰度分布就是CT像。3-11何謂窗口技術?什么叫窗寬?窗寬取得寬或窄，對圖像有什么影響?什么叫窗位?窗位取得高或低，對圖像有什么影響?答：所謂窗口技術系指CT機放大或增強某段灰度范圍內比照度的技術。把觀察組織器官所對應的CT值范圍確定為放大或增強的灰度范圍，這個放大或增強的灰度范圍叫做窗口。具體做法是：把放大或增強的灰度范圍的上限以上增強為完全白，下限以下壓縮為完全黑，結果就增強了觀察灰度范圍的比照度。窗寬指窗口的數值范圍，它等于放大或增強的灰度范圍的上下限灰度值之差，用CT值表示那么為：窗寬=CTmax-CTmin；窗寬取得寬的優點是不易喪失圖像數據，不喪失信息，表現在圖像上就是不喪失結構〔對應組織結構〕；缺點是比照度差。窗位指放大或增強的灰度范圍的中心灰度值，用CT值表示那么為：窗位=窗位取得高或低〔同窗位取得標準相比〕都易是圖像數據喪失，表現在圖像上都是喪失圖像解構，窗位取得高圖像偏白，窗位取得低圖像偏黑。3-12觀察腦組織時，一般取窗寬為120HU，窗位為35HU，試估計腦組織的CT值范圍。解：由于窗寬=CTmax-CTmin=120HU窗位==35HU可解得CTmax=95HU，CTmin=-25HU，可見腦組織的CT值范圍約為-25HU～95HU。3-13何謂比照度?何謂比照度分辯力?影響比照度分辯力的因素有哪些？如何用模體檢測比照度分辯力?答：所謂CT圖像的比照度是CT圖像表示不同物質密度差異、或對X射線透射度微小差異的量。表現在圖像上像素間的比照度，是它們灰度間的黑白程度的比照。比照度的定義如下=×100%比照度主要由物質間的密度差〔或說不同物質對X射線衰減的差異〕決定，但也與X射線的能量有關。許多其它因素，對比照度也有影響，如噪聲等就會使比照度降低。所謂比照度分辯力也叫密度分辨力，它是CT像表現不同物質的密度差異〔主要是針對生物體的組織器官及病變組織等而言〕，或對X射線透射度微小差異的能力。比照度分辨力通常用能分辨的最小比照度的數值表示。可觀察小比照度的組織是CT的優勢，典型CT比照度分辨力為0.1%～1.0%，這比普通X射線攝影要高得多。由于衰減系數μ與X射線的能量有關，故比照度分辨力也與X射線的能量有關。比照度分辨力還受探測器噪聲的影響，噪聲越大，比照度分辨力越低、圖像信噪比越低。窗寬和窗位的選擇也影響比照度分辨。比照度分辨力高是圖像能清晰顯示微細組織結構的一個重要參數保證。檢測CT機的比照度分辨力方法通常給低密度體模〔圖3-23〕做CT，然后對試模的CT像進行主觀的視覺評價。3-14何謂高比照度分辯力?何謂低比照度分辯力?答：當被分辨組織器官的較小結構或病灶的線度過小時，即使在滿足比照度分辨力的條件下，該較小結構或病灶也未必能被分辨或識別出來。由此可見，CT機或CT像存在一個對物體線度大小的分辨能力問題。此分辨能力和比照度有關，在高比照度下，或說物體與周圍環境的線性衰減系數差異較大的情況下，物體的線度不很大時，就可能被分辨或識別出來；在低比照度下，或說物體與周圍環境的線性衰減系數差異較小的情況下，物體線度需較大些，物體才可能被分辨或識別出來。按國家GB標準，高比照度分辨力的定義是：物體與勻質環境的X射線線性衰減系數差異的相對值大于10%時，CT機〔從而也是CT圖像〕能分辨該物體的能力。高比照度分辨力的單位是mm或Lp/cm。國家GB標準對低比照度分辨力的定義是：物體與勻質環境的X射線線性衰減系數差異的相對值小于1%時，CT機〔從而也是圖像〕能分辨該物體的能力。低比照度分辨力的單位是mm。3-15何謂空間分辯力?影響空間分辯力的因素有哪些?如何用模體檢測空間分辯力?答：空間分辨力系指CT像分辨兩個距離很近的微小組織結構的能力，抽象地說就是CT圖像分辨斷層內兩鄰近點的能力。空間分辨力可用分辨距離〔即能分辨的兩個點間的最小距離〕表示。顯然，空間分辨力是從空間分布上表征圖像分辨物體細節〔微小結構〕的能力。目前在這一方面，傳統X-CT同某些其它影像相比并不占優勢。以胸部檢測為例，射線源焦點為1mm，焦距為1.8m時，X射線攝影的空間分辨距離為0.1～0.2mm，核素檢測的γ照相為5～10mm，傳統CT機的空間分辨距離介于上兩者之間，約為1～2mm(這里指的是在斷層外表上的空間分辨力，或稱為橫向空間分辨力)。表現在斷層外表上的空間分辨力，與表現在沿斷層軸向上的空間分辨力(也稱為縱向空間分辨力或長軸分辨力)不同。在沿斷層軸向上的空間分辨力，主要由層厚決定。傳統CT的縱向空間分辨力約為3～15mm,不如表現在體層外表上的橫向空間分辨力；多層CT的縱向空間分辨力和橫向空間分辨力接近,如16層CT縱向約為0.6mm,橫向約為0.5mm。CT圖像的空間分辨力主要取決于檢測器有效受照寬度〔傳統CT與線束寬度相對應〕和有效受照高度〔傳統CT與線束高度相對應〕的大小，或者說取決于在檢測器前方準直器的準直孔徑。準直孔徑的寬度和高度越小，檢測器的有效受照寬度和高度就越小，那么相應的空間分辨力就越高。檢測器的有效受照寬度根本上決定了在體層外表上的空間分辨力；而檢測器的有效受照高度根本上決定了層厚，也就是根本上決定了沿體層軸向上的長軸分辨力，或縱向分辨力。重建算法對空間分辨力也有影響，選用不同的算法將得到不同分辨力的圖像質量。圖像矩陣對空間分辨力的影響是，圖像矩陣越大，分辨力越高。這是因圖像矩陣是由組成圖像的像素組成，像素越多〔即劃分的像素越小〕圖像就應越細膩。表現在圖像上的比照度也影響圖像的空間分辨力，當鄰近的兩個微小結構比照度過低時，既使滿足空間分辨力，也會因兩個鄰近微小組織結構的低比照度而造成不可分辯。所以，只有同時具有高的比照度分辯力和高的空間分辯力，圖像才能清晰顯示微細組織結構。檢測CT機空間分辨力的方法通常用高密度模體〔圖3-24〕做CT，然后對模體的CT像進行主觀的視覺評價。3-16圖像噪聲有哪些?如何定量估計圖像噪聲?答：圖像噪聲有量子噪聲，還有電子測量系統工作狀態的隨機變化而產生的熱噪聲，以及重建算法等所造成的噪聲。這些噪聲隨機不均勻分布在圖像上的反響或表現，統稱為圖像噪聲。噪聲會使得勻質體CT像上各像點的CT值不相同。噪聲的存在表現在CT值的統計漲落上。增大X射線的劑量可以減小圖像噪聲。圖像噪聲可以用像素CT值的標準偏差來表示或估計=CT圖像的噪聲量可用掃描水模的方法來測定，然后用觀察感興趣局部的圖像處理技術顯示該局部CT值的標準偏差。如在書中圖3-25所示的掃描水模所得體素數字矩陣中，CT值的標準偏差可求得為=1.72HU，以此來估計CT值在平均值上下的起伏程度，并以此來估計圖像的噪聲量。3-17有16陣列的各像素CT值如圖，試估計圖像噪聲水平。習題3-17圖解：提示用像素CT值的標準偏差來表示或估計=求得平均值=0.31HU；=1.00HU3-18X射線劑量和圖像噪聲之間有什么關系?答：增大X射線的劑量可以減小圖像噪聲。3-19何謂圖像均勻度?如何估計圖像均勻度?答：均勻度或均勻性，是描述在斷面不同位置上的同一種組織成像時，是否具有同一個平均CT值的量。國標對均勻度的定義是：在掃描野中，勻質體各局部在CT圖像上顯示出的CT值的一致性。由圖像噪聲的討論可知，勻質體在其CT像上各處的CT值，表現出事實上的不一致。此種不一致表現在圖像上各局部區域內的平均CT值上，也將是不一致的。這不一致之間究竟有多大的偏離程度，可由均勻性定量給出。偏離程度越大，均勻性越差；偏離程度越小，那么均勻性越好。可見，均勻性在進行圖像的定量評價時具有特殊意義。按國家GB標準規定，每月都要對CT像均勻性的穩定性指標做檢測。檢測方法是：配置勻質〔水或線性衰減系數與水接近的其它均勻物質〕圓柱形試模〔仲裁時用水模〕；使模體圓柱軸線與掃描層面垂直，并處于掃描野的中心；采用頭部和體部掃描條件分別進行掃描，獲取模體CT像；在圖像中心處取一大于100個像素點并小于圖像面積10％的區域，測出此區域內的平均CT值和噪聲；然后在相當于鐘表時針3、6、9、12時，并距模體邊緣lcm處的四個位置上取面積同于前述規定的面積區域，分別測出四個區域的平均CT值，其中與中心區域平均CT值差異最大的，其差值用來表示圖像的均勻性。3-20螺旋掃描同傳統掃描有何不同?答：與傳統CT第一個不同點是螺旋CT對X射線管的供電方式。螺旋CT因采用了滑環技術，對X射線管供電方式采用的是：電刷與滑環平行，作可滑動的接觸式連接，不再使用電纜線供電。第二個不同點是與傳統CT的掃描方式不同。螺旋CT采集數據的掃描方式是X射線管由傳統CT的往復旋轉運動改為向一個方向圍繞受檢體連續旋轉掃描，受檢體〔檢查床〕同時向一個方向連續勻速移動通過掃描野，因此，X射線管相對于受檢體的運動在受檢體的外周劃過一圓柱面螺旋線形軌跡。掃描過程中沒有掃描的暫停時間〔X射線管復位花費的時間〕，可進行連續的動態掃描，故解決了傳統掃描時的層隔問題。其優點主要有二，一是提高了掃描速度，單次屏氣就可以完成整個檢查部位的掃描，且減少了運動偽像；二是由于可以進行薄層掃描，且在斷層與斷層之間沒有采集數據上的遺漏，所以可提供容積數據，由此可使在重建中有許多新的選擇，如三維重建、各種方式各個角度的重建、各種回憶性重建等。3-21何謂螺旋數據?何謂螺旋插值?MSCT為什么要進行螺旋插值?螺旋內插方式有哪些?答：螺旋CT掃描采集數據的過程中因受檢體隨掃描床的不斷移動，故使采集到的數據不是取自對同一斷層掃描的采集結果，這些不是取自同一斷層的采樣數據稱為螺旋數據。在螺旋CT的重建中，必須安排螺旋圈間采樣數據的內插，用以合成平面(即同一斷層內的)采樣數據，以補充欲重建圖像所對應的同一斷層內的采樣值。所以要這樣做的原因是：由傳統的重建理論知，為重建一幅斷層圖像而使用的采樣數據,必須是取自對同一斷層掃描的結果〔傳統CT的采集數據就是對同一斷層掃描獲取的，并據此重建一幅斷層圖像〕；而螺旋CT掃描采集數據的過程中因受檢體隨掃描床的不斷移動，故使采集到的數據不是取自對同一斷層掃描的螺旋數據，見書中圖3-28所示：傳統CT對同一斷層掃描的數據采集點和螺旋CT掃描的數據采集點示意圖，傳統CT的數據采集點在同一斷層內，螺旋CT掃描數據采集點的空間位置不斷離開起始點所在的斷層。為了得到同一斷層的數據并據此來重建一幅斷層圖像，就必須根據不是取自同一斷層的螺旋實測采樣值，通過某種計算即所謂的內插算法來獲取重建所需要的屬于同一斷層內的采樣數據〔即這些為了重建同一斷層圖像所需要的采樣數據,并非象傳統CT那樣是由真實的掃描過程所采集到的，而是通過插值算法求出來的〕。螺旋內插分為線性內插和非線性內插。線性內插分為360°線性內插和稱為標準型的180°線性內插。非線性內插有清晰內插和超清晰內插等。最常用的是180°線性內插。完成螺旋插值運算功能的部件叫螺旋內插器。3-22單層螺旋CT與多層螺旋CT掃描使用的X線束有何不同?答：在傳統CT和單層螺旋CT的掃描中，因只有一排檢測器采集數據〔接收信號〕，故通過準直器后的X線束為薄扇形束即可，且線束寬度近似等于層厚。而在MSCT的數據采集中，在長軸方向上有多排檢測器排列采集數據〔接收信號〕，故X射線束沿長軸方向的總寬度應大于等于數排檢測器沿長軸方向的寬度總和才行。所以，MSCT掃描中被利用的X線束形狀應是以X射線管為頂點〔射出X線之處，稱為焦點〕的四棱錐形，這樣的X線束才能同時覆蓋多排檢測器〔實際使用時不一定要全覆蓋〕。稱這樣的X線束稱為“小孔束〞或厚扇形束。3-23何謂容積數據?多層螺旋CT的重建主要優點有哪些?答：所謂容積數據系指三維分布的數據。由于容積數據的獲取，使得在此根底上的重建有了許多新的優點，這些優點也表現為多層CT優點。MSCT的最大優勢首先是實現了重建的各向同性〔16層以上CT〕，如長軸分辯率和橫向分辯率幾乎完全相同，并且都很高〔如16層CT縱向分辯率為0.6mm,橫向為0.5mm〕；第二是大大地提高了檢查速度〔16層CT被稱為亞秒級掃描CT,其單圈掃描的時間可短到半秒〕，這些優點為動態器官重建及加快臨床檢查奠定根底；第三是為各種回憶性重建及三維重建的高質量提供保證。第四章核磁共振現象4-1具有自旋的原子核置于外磁場中為什么會發生自旋或角動量旋進？答：具有自旋的原子核置于外磁場中，其自旋角動量受到一個與之垂直的力矩的作用，所以自旋或角動量就產生旋進。4-2當一質子處于磁場中時，如果增加此磁場的強度，那么其旋進頻率將A．減小B．增加C．不發生變化D．依賴于其它條件答：因為旋進頻率，如果增加此磁場的強度，那么其旋進頻率將將增加。正確答案：B4-3、是核磁共振成像中的兩個馳豫時間常數，以下表達哪個正確？A．、都是橫向馳豫時間常數B．、都是縱向馳豫時間常數C．是橫向馳豫時間常數、是縱向馳豫時間常數D．是橫向馳豫時間常數、是縱向馳豫時間常數答：核磁共振成像中的通常用表示橫向馳豫時間常數、用表示縱向馳豫時間。正確答案：D4-4磁場中，處于熱平衡狀態的1H核從外界吸收了能量，那么其旋進角_________；反之，如果向外界放出能量，那么其旋進角__________。答：磁矩在磁場中會得到能量，獲得的能量的大小，與磁矩同磁場的夾角有關，當夾角增大時，磁矩系統能量增加。反之，當夾角減小時，磁矩系統能量減小，向外界放出能量。所以第一個空填“增加〞，第二個空填“減小〞。4-5判斷正誤1．核磁共振成像中馳豫過程是磁化矢量受激翻倒的過程2．核磁共振成像中馳豫過程是磁化矢量受激翻倒的過程的逆過程3．核磁共振成像中馳豫過程是射頻脈沖過后，組織中的質子先進行馳豫，再進行馳豫的過程4．核磁共振成像中馳豫過程是磁化量的x軸分量和y軸分量消失，z軸分量向自旋系統的熱平衡狀態恢復的過程答：射頻脈沖結束之后，核磁矩解脫了射頻場的影響，而只受到主磁場的作用，進行“自由旋進〞。所有核磁矩力圖恢復到原來的熱平衡狀態。這一從“不平衡〞狀態恢復到平衡狀態的過程，稱為弛豫過程。可見，馳豫過程是射頻脈沖過后，組織中的質子同時進行馳豫，和馳豫。即是磁化量的x軸分量和y軸分量消失，z軸分量向自旋系統的熱平衡狀態恢復的過程。所以選項1、2、3錯，選項4正確。4-6具有自旋角動量的1H核在外磁場中旋進時，其自旋角動量A．不發生變化B．大小不變，方向改變C．大小改變，方向不變D．大小改變，方向也改變答：可用兩種方法分析自旋角動量旋進的情況1．用質點的圓周運動引出體系發生純旋進質點要作圓周運動：在平動中，當外力與質點的運動速度〔或動量〕始終保持垂直時，質點要作圓周運動，即質點的運動速度大小不變，而速度方向連續發生改變。體系發生純旋進：假設作轉動的體系所受的外力矩與體系的角動量始終垂直時，體系將發生純旋進，即角動量的大小不變，而角動量的方向連續發生改變。所以選項B正確。2．用剛體轉動中角動量定理引出角動量旋進的數學表達式如下圖〔教材圖4-2〕，當陀螺傾斜時，重力矩，與陀螺的自旋角動量始終垂直時，陀螺將產生純旋進〔以下簡稱旋進〕，具體表現是陀螺除自旋外，還繞鉛直方向作轉動。的大小不變，方向時刻發生變化。所以選項B正確。正確答案：B4-7具有自旋的原子核置于外磁場中能級劈裂的間距等于什么?能級劈裂的數目由什么決定?答：因為自旋核在磁場中的附加能量和核磁量子數的關系為所以具有自旋的原子核置于外磁場中能級劈裂的間距為能級劈裂的數目由決定。4-8計算1H、23Na在0.5T及1.0T的磁場中發生核磁共振的頻率。答：從表4-1中可知，，，當B=0.6T時，當B=1.0T時，4-9樣品的磁化強度矢量與哪些量有關？答：樣品的磁化強度矢量與樣品內自旋核的數目、外磁場的大小以及環境溫度有關。樣品中自旋核的密度越大，那么越大；外磁場越大，也越大；環境溫度越高，越小。第五章磁共振成像5-1如何理解加權圖像？答：磁共振成像是多參數成像，圖像的灰度反映了各像素上MR信號的強度，而MR信號的強度那么由成像物體的質子密度、縱向弛豫時間、橫向弛豫時間等特性參數決定。在磁共振成像中，出于分析圖像的方便，我們希望一幅MR圖像的灰度主要由一個特定的成像參數決定，這就是所謂的加權圖像，例如圖像灰度主要由決定時就是加權圖像、主要由決定時就是加權圖像，主要由質子密度決定時就是質子密度加權圖像。在磁共振成像中，通過選擇不同的序列參數，可以獲得同一斷層組織無數種不同比照情況的加權圖像，以便在最大限度上顯示病灶，提高病灶組織和正常組織的比照度。5-2SE信號是如何產生的？SE序列的比照特點是什么？答：(1)SE序列由一個脈沖和一個脈沖組合而成，脈沖使得縱向磁化翻轉到xy平面，于是就出現了橫向磁化，橫向磁化也就是開始在xy平面旋進。由于磁場的不均勻〔包括靜磁場的不均勻和自旋-自旋相互作用產生的磁場不均勻〕，自旋磁矩的旋進速度會不一致，自旋磁矩的相位一致性會逐漸喪失，橫向磁化逐漸衰減。為消除靜磁場不均勻所致的自旋磁矩失相位，脈沖過后的時刻，施加一個脈沖，使得自旋磁矩翻轉，于是處于失相位狀態的自旋磁矩開始相位重聚，在接收線圈中出現一個幅值先增長后衰減的MR信號，即SE信號。(2)SE序列的圖像比照主要決定和的選擇：=1\*GB3①加權圖像：選擇短、短產生。越短，影響越小，信號幅度也越高，圖像的SNR也就越高；越短，比照越強，但信號幅度隨之下降，圖像的SNR也越低。=2\*GB3②加權圖像：選擇長、長產生。越長，影響越小；越長那么比照越強，但信號幅度隨之下降，圖像的SNR也越低。=3\*GB3③質子密度加權圖像：選擇短、長產生。越短，影響越小，質子密度比照越強；越長，影響就越小。5-3采用自旋回波脈沖序列，為獲得加權像，應選用A．長，短；B.短，短；C．長,長；D.短，長。答：因為在SE脈沖序列中，圖像的加權主要由掃描參數和決定，其中的長度決定了縱向磁化的恢復程度，而的長度決定了橫向磁化的衰減程度，所以選擇短可使各類組織縱向磁化的恢復程度存在較大差異，突出組織的比照；而選擇短可使各類組織橫向磁化的衰減程度差異不大，對圖像比照的影響較小。正確答案：B5-4IR信號是如何產生的？IR序列的比照特點是什么？答：(1)IR序列先使用脈沖使縱向磁化翻轉到負軸上，待縱向磁化恢復一段時間后，再施加脈沖，使恢復到一定程度的縱向磁化翻轉到xy平面成為橫向磁化，由此在接收線圈產生的MR信號就是IR信號。(2)IR序列中，的選擇對圖像的形成起著非常重要的作用，因為第一個脈沖后，經過時間的弛豫，較長的組織，縱向磁化尚處于負值；一般的組織，縱向磁化可能正好過零點；較短的組織，縱向磁化已恢復到某一正值。但無論縱向磁化是正值還是負值，脈沖后在xy平面上的橫向磁化是其絕對值，IR信號的強度只與此絕對值相關。由于存在局部組織在時刻正好過零點，這局部組織的信號就很弱，所以IR圖像SNR較低。=1\*GB3①選擇長、短、長形成質子密度加權圖像。長使得所有組織的縱向磁化均可完全恢復，短使得影響減小。=2\*GB3②選擇中等長的、短、長形成加權圖像。中等長，使得大局部組織的縱向磁化已恢復至正值，比照加強；越短，影響越小。=3\*GB3③選擇較短、較長形成加權圖像。較短時不同組織縱向磁化恢復至正值和負值的絕對值相仿，脈沖后的信號強度相差不大，即影響較小；較長的，會使得的影響加大。5-5反轉恢復法是否可獲得加權像？答：選擇較短，較長可以形成加權像，因為較短時不同組織縱向磁化恢復至正值和負值的絕對值相仿，脈沖后的信號強度相差不大，即影響較小；而較長的，會使得的影響加大。5-6在反轉恢復脈沖序列中，為有效地抑制脂肪信號，應選用A．短的；B.長的；C.中等長度的；D.A、B、C都正確。答：因為當非常短時，大多數組織的縱向磁化都是負值，只有短組織的縱向磁化處于轉折點，如脂肪，因此圖像中該組織的信號完全被抑制。正確答案：A5-7液體衰減反轉恢復〔FLAIR〕序列是如何來抑制腦脊液〔含水組織〕的高信號，使腦脊液周圍的病變在圖像中得以突出的？答：流動衰減反轉恢復〔FLAIR〕序列是由反轉恢復脈沖序列開展而來的，該序列采用很長的，使得幾乎所有組織的縱向磁化都已恢復，只有非常長的組織的縱向磁化處于轉折點，如水，因此圖像中含水組織〔如腦脊液〕的信號完全被抑制，腦脊液周圍的病變在圖像中得以突出抑制。5-8梯度磁場是如何選層、確定層厚和層面位置的？答：磁共振成像中，斷層位置的選擇是線性梯度磁場和選擇性RF脈沖〔sinc函數型〕共同作用的結果。在疊加上線性梯度磁場后，自旋核所受的磁場就變為，于是坐標z不同的自旋核，其共振頻率也就不同，為。假定在疊加線性梯度磁場時，施加中心頻率的RF脈沖，就只有這一層面的自旋核受到鼓勵，所需的斷層就選擇出來了。由于所施加的RF脈沖的頻率總是有一定頻率范圍的，即，因此所選擇的斷層厚度為。5-9一磁共振成像儀，其靜磁場為1.5T,假設z方向的梯度場選定為1高斯/cm,為獲取10mm層厚的橫斷面像,射頻脈沖的頻寬應為多少?假設梯度場改為2高斯/cm,射頻脈沖的頻寬不變,層厚變為多少?〔磁旋比γ=42.6MHz/T，1T=10000高斯〕答：(1)在疊加上線性梯度磁場后，坐標z不同的自旋核，其共振頻率也就不同，為假定施加的RF脈沖頻率范圍為，其中，于是就只有這一斷層的自旋核受到鼓勵，所需的斷層就選擇出來了。由于于是射頻脈沖的頻寬=(2)當梯度場改為2高斯/cm,射頻脈沖的頻寬不變時,層厚變為=5-10采用二維傅里葉變換成像〔2DFT〕，為獲取256×256個像素的圖像，至少要施加多少次幅度各不相同的相位編碼梯度場？A．1；B．256；C．128；D．256×256。答：因為在2DFT圖像重建中，沿相位編碼方向排列的像素的個數決定了為實現重建圖像所需進行的相位編碼的次數。正確答案：B5-11用二維多層面法對16個層面進行掃描時，如果脈沖周期的重復時間為1.5秒，重復測量次數為2，圖像矩陣為`128×128，那么整個掃描時間為多少秒？A．16×1.5×2×128×128；B．16×1.5×2×128；C．16×1.5×2；D．1.5×2×128。答：因為多層面掃描是同時進行的，這就使得多個層面所需的掃描時間與一個層面的成像時間幾乎相同，而2DFT完成一個層面的掃描時間等于序列重復時間×相位編碼次數×重復測量次數。正確答案：D5-12K空間的性質如何？答：在K空間中，每個點的數據都來源于整個成像物體，而圖像上每個像素的信號都由K空間內的所有數據點疊加而成，但K空間內位置不同的數據點對圖像的奉獻有所差異，K空間中心局部，所對應的MR信號空間頻率低、幅度大，主要形成圖像比照度；K空間的外圍局部，所對應的MR信號空間頻率高、幅度低，主要形成圖像的分辨力。5-13快速自旋回波〔FSE〕序列與多回波SE序列有何不同？答：FSE序列與多回波SE序列一樣，都是在一個周期內先發射RF脈沖，再連續發射多個RF脈沖，從而形成多個有一定間隔的自旋回波。在多回波SE序列中，一個周期內相位編碼梯度磁場的幅度是固定的，每個回波參與產生不同的圖像，最終形成多幅不同加權的圖像，也即每個回波所對應的數據要填充到不同的K空間；而在FSE序列中，一個周期內各個回波經過不同幅度的相位編碼作用，這些回波所對應的數據被填寫到同一K空間中，最終形成一幅圖像。5-14在FSE序列中，多數情況下一次鼓勵不能填充整個K空間，必須經過屢次鼓勵才能產生足夠的數據行，那么在屢次鼓勵下該如何填寫K空間呢？答：在FSE序列中，一般是根據回波鏈長ETL將K空間分成ETL個區域或節段，每一節段所填寫的回波信號性質相同，回波時間也相同，因此一個周期內的ETL個回波就分別對應于K空間的ETL個不同的節段，從而完成ETL條相位編碼線的采集。這樣經過/ETL次激發就完成了整個K空間的數據采集。在MRI的數據采集中，相位編碼幅度為零時所產生的回波信號被填入K空間的中心行，該回波信號所對應的回波時間稱為有效回波時間。有效回波時間決定著圖像比照性質，它可由操作者來控制，即決定何時實施=0的相位編碼，采集K空間的中央線。5-15在FSE序列中有效回波時間是如何確定的？它和加權圖像有何關系？答：在FSE序列中，通常將相位編碼梯度為0時所產生的回波信號寫入K空間的中央行，該回波信號所對應的回波時間稱為有效回波時間，有效回波時間決定著圖像比照性質，它可由操作者來控制，即決定何時采集K空間的中央線。5-16GRE信號是如何產生的？答：在GRE序列中，脈沖作用后，先在頻率編碼方向施加負向去相位梯度使橫向磁化矢量去相位；然后再施加正向反轉梯度使自旋相位重聚，由此形成的回波即為梯度回波。5-17關于回波平面成像〔EPI〕，以下哪種說法是正確的？A．EPI是一種快速數據讀出方式；B．EPI要求快速的相位編碼梯度切換；C．EPI要求快速的頻率編碼梯度切換；D．單次激發EPI最多只能采集一個SE信號。答：單次激發EPI序列是在一次RF激發后，利用讀出梯度的連續快速振蕩，獲取一系列不同相位編碼的回波，直至填完整個K空間，所以EPI技術實質上是一種K空間數據的快速采集方式，(A)和(C)正確。在單次激發SE-EPI序列中，RF激發后，再施加相位重聚脈沖，離散的自旋相位開始重聚；脈沖停止后假設干時間，開始采集第一個回波，但回波并未完全消除的影響；當離散的自旋相位完全重聚時，采集到的才是以衰減SE回波，而在此之后出現的回波將以衰減，所以只能采集到一個SE信號，〔D〕正確。正確答案：A、C、D5-18評價MR圖像質量的技術指標主要有哪些？答：評價MR圖像質量的技術指標主要有信噪比、比照度、空間分辨力和偽影，這些技術指標決定著圖像上各種組織的表現，同時它們之間也存在著相互影響和相互制約。5-19為消除或抑制運動偽影，可采取哪些方法？答：為消除或抑制運動偽影，可采用GRE或EPI等快速成像技術，使得在成像期間物體的運動可忽略不計，另外就是針對運動偽影產生的不同原因，采取一些不同的方法或技術，如對于呼吸和心跳等周期性生理運動，可采取門控采集技術；對于流體的流動，可采用流動補償技術和預飽和技術；對于兒童的多動或病人的躁動，必要時可使用鎮靜劑或將他們束縛住。第六章放射性核素顯像6-1 放射性核素顯像的方法是根據A．超聲傳播的特性及其有效信息，B．根據人體器官的組織密度的差異成像，C．射線穿透不同人體器官組織的差異成像，D．放射性藥物在不同的器官及病變組織中特異性分布而成像。解：根據放射性核素顯像的定義，答案D是正確的。正確答案：D6-2 放射性核素顯像時射線的來源是A．體外X射線穿透病人機體， B．引入被檢者體內放射性核素發出，C．頻率為2.5MHz～7.5MHz超聲， D．置于被檢者體外放射性核素發出。解：A是X照相和X-CT的射線來源，C是超聲成像所用的超聲，對于B、D來說，顯然B正確。正確答案：B6-3 一定量的99mTc經過3T1/2后放射性活度為原來的A．1/3， B．1/4， C．1/8， D．1/16。 解根據，當t＝3T1/2時，。正確答案：C6-4 在遞次衰變99Mo→99mTc中，子核放射性活度到達峰值的時間為A．6.02h， B．66.02h， C．23h， D．48h。解參考例題，T11/2=66.02h,T21/2=6.02h,1=ln2/T11/2,2=ln2/T21/2，根據公式計算得出，tm=22.886h=22h53min正確答案：C6-5利用131I的溶液作甲狀腺掃描，在溶液出廠時只需注射1.0ml就夠了，假設出廠后存放了4天，那么作同樣掃描需注射溶液為〔131I半衰期為8天〕A．0.7ml， B．1.4ml， C．1.8ml， D．2.8ml。解：作同樣掃描必須保證同樣的活度，設單位體積內131I核素數目為n，根據放射性衰變規律，，T1/2=8d剛出廠時，V0=1ml溶液放射性活度為A0=N0=n0V0，存放t=4d后，V1體積的溶液放射性活度為A1=N1=n1V1，根據A1=A0，得出正確答案：B6-6 放射系母體為A，子體為B，其核素數目分別為NA(t)、NB(t)，放射性活度為AA(t)、AB(t)，到達暫時平衡后A．NA(t)＝NB(t)， B．AA(t)＝AB(t)，C．NA(t)、NB(t)不隨時間變化， D．NA(t)、NB(t)的比例不隨時間變化。解：A、B、C不正確，根據式(6-12)及(6-18)，在遞次衰變中，。暫時平衡，，正確答案：D6-799mTc是SPECT最常用的放射性核素，其衰變時產生的射線能譜中能量最大的峰〔稱為光電峰或全能峰〕為A．140keV， B．190keV， C．411keV， D．511keV。解：140keV是99mTc的射線光電峰，190keV是81mKr的γ峰，411keV是198Au和152Eu的γ峰，511keV是電子對湮滅時產生的一對γ光子中每個光子的能量。正確答案：A6-811C、13N、15O、18F等是PET常用的放射性核素，這些核素會發生＋衰變放出正電子＋，＋與電子－發生湮滅時，產生一對飛行方向相反的光子，每個光子的能量為A．140keV， B．511keV， C．635keV， D．1.022MeV。解：參考上題解。正確答案：B6-9RNI的技術特點是什么?答：其他醫學影像，如X線攝影、CT、MRI及超聲，一般提供組織的形態結構信息，而RNI是一種具有較高特異性的功能性顯像，除顯示形態結構外，它主要是提供有關臟器和病變的功能信息。由于病變組織功能變化早于組織結構方面變化，所以SPECT有利于發現早期的病變，在這方面SPECT明顯優于XCT和B超，甚至MR。6-10放射性核素或其標記化合物應用于示蹤的根據是什么？答：放射性核素或其標記化合物應用于示蹤是基于兩個根本根據：①同一元素的同位素有相同的化學性質，進入生物體后所發生的化學變化和生物學過程均完全相同，而生物體不能區別同一元素的各個同位素，這就有可能用放射性核素來代替其同位素中的穩定性核素；②放射性核素在核衰變時發射射線，利用高靈敏度的放射性測量儀器可對它所標記的物質進行精確定性、定量及定位測量。這兩點的有機結合，是建立放射性核素示蹤技術的理論根底。借助這種技術，就能有效地動態研究各種物質在生物體內的運動規律，揭示其內在關系。6-11放射性核素示蹤技術的優越性主要表現在哪些方面？答：放射性核素示蹤技術的優越性主要表現在：①靈敏度高，②測量方法簡便，③準確性高，結果可靠，④在醫學科學中應用廣泛。6-12表示放射性核素衰變快慢的三個物理常數間的關系是什么?答：有效衰變常數e和物理衰變常數p、生物衰變常數b之間的關系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之間的關系6-13為什么臨床上愿意用短壽命的核素?答：(1)當兩種核素N相同不同，有。即如果引入體內兩種數量相等的不同的核素，短壽命的核素的活度大。(2)當A一定時，有。即在滿足體外測量的一定活度下，引入體內的放射性核素壽命越短，所需數量越少，這就是為什么臨床上都要用短壽命核素的原因。6-14什么是射線能譜？臨床醫學中測量射線能譜有什么意義？答：射線能譜是指射線在閃爍能譜儀中產生的脈沖高度譜。閃爍能譜儀的探頭內是用NaI(Tl)晶體接收射線，射線源所發射的光子與晶體作用，產生閃爍光，通過光電倍增管計數，就得到脈沖高度隨閃爍光光子能量的分布曲線(或稱脈沖高度譜)，這就是射線能譜。臨床醫學中測量射線能譜主要意義在于：①測定某種放射性同位素的特定能量射線的計數率，有助于提高診斷結果的準確性。例如利用99mTc作為掃描劑進行掃描時，可使同位素閃爍掃描機中的脈沖分析器選用適當的閾值及道寬，專門記錄99mTc的140keV的射線光電峰的計數率，這樣可防止康普頓散射射線及其他能量射線的干擾。②定量檢定放射性同位素或放射性藥物純度。檢定時，只須將樣品與標準源(或標準樣品)在相同條件下分別測出射線能譜，然后進行比擬(也可以不用標準源，即將測得的樣品能譜與有關手冊中刊載的標準能譜作比擬)。如果樣品能譜中出現不應有的光電峰等情況，即說明樣品中混有雜質放射性同位素，并可定量計算。6-15照相機探頭給出的位置信號和Z信號在照相機中的作用是什么?答：(1)每一個光電倍增管給出的電流都要經前置放大后分別通過四個電阻形成X＋，X－，Y＋，Y－的位置信號，其作用是確定射線打到閃爍晶體上產生的閃爍光點的位置。(2)X＋，X－，Y＋，Y－四個位置信號還要在一個加法器中總合起來，再通過脈沖幅度分析器，選取需要的脈沖信號送到示波器的Z輸入端，控制像點的亮度，此信號又稱為Z信號。6-16如何提高照相機中的測量靈敏度?靈敏度不僅僅決定了圖像的比照度、均勻性、也直接關系到引入體內的顯像制劑的多少。靈敏度的提高的關鍵是調節幅度分析器的窗位，此窗位應與能譜中全能峰有準確的對應。由此可見，臨床醫學中測量射線能譜的重要意義。第七章超聲物理7-1提高超聲檢測的空間分辨率的有效途徑是增加超聲波的()，但帶來的弊病是探測()的下降。A．波長；頻率B．頻率；強度C．波長；強度D．頻率；深度答：由于空間分辨率與脈沖寬度有關，脈沖寬度愈小，縱向分辨率愈高。脈沖寬度的大小一般與超聲頻率有關，頻率愈高脈沖寬度愈小；而頻率愈高那么衰減快。所以提高超聲檢測的空間分辨率的有效途徑是增加超聲波的頻率，但帶來的弊病是探測深度的下降。正確答案：D7-2某超聲發射面積為3cm2，超聲波的強度為200wm-2，脈寬為5s，脈沖的間歇時間為15000s，求峰值發射功率。解：平均功率為峰值功率根據答：峰值發射功率為180W。7-3超聲波在水中的傳播速率為1500ms-1，求頻率為0.5MHz和10MHz的超聲在水中的波長分別是多少?解：由公式答：頻率為0.5MHz和10MHz的超聲在水中的波長分別是、。7-4在水中傳播的某超聲頻率為10MHz，聲傳播速率是1500ms-1，在某點上的聲強是1.0×105Wm-2，水的密度等于103kgm-3，求(1)該點的聲壓幅值是多少?(2)忽略介質中聲能的衰減，在一個波長范圍內，各點聲壓的最大差值是多少?解：由得答：該點的聲壓幅值是，一個波長范圍內，各點聲壓的最大差值是。7-5超聲探測器的增益為100dB，探頭是發射和接收兩用型，在某組織中的最大探測深度是0.5米，求該組織的吸收系數。解：根據公式得答：該組織的吸收系數為或。7-6圓片型〔活塞式〕超聲發生器產生的超聲場在近場及遠場聲壓分布各有何特點？答：近場沿發射方向有聲壓極大值和極小值交替分布，且非等周期。根本為平行束。遠場聲壓單值、非線性衰減，當x>5L時呈線性衰減，聲束明顯發散。7-7直徑為10mm的圓形晶片，發射的超聲頻率為10MHz，求在水中的近場長度和半擴散角各為多少？〔設聲波在水中的速率為1500ms-1〕。解：7-8用連續型多普勒診斷儀研究心臟壁的運動速率。超聲頻率為5MHz，垂直入射心臟，聲速為1500ms-1，測得的多普勒頻移為500Hz，求此瞬間心臟壁的運動速率大小。解：設某瞬間心臟壁間探頭運動探頭接到7-9多普勒頻移公式的矢量表示意義是什么?答：Doppler頻移大小，不僅與f0、、c大小有關，且與聲束與血流的夾角有關。7-10怎樣減小探頭與皮膚外表的入射超聲衰減?答：加耦合劑，設計使其聲阻抗Z2介于皮膚和探頭的聲阻中間值。7-11用10MHz的脈沖超聲探測眼球，脈寬為2s，聲速為1500ms-1，求最小探測深度的理論值。解：7-13水在內徑d為10cm的管中流動，平均流速為50cms-1，水的粘滯系數為0.01泊，試問水在管中呈何種流動狀態?假設設管中的流體是油，流速不變，但油的密度為0.8gcm-3。粘滯系數為0.25泊，試問油在管中又里何種流動狀態。解：水的雷諾數油的雷諾數答：水在管中呈湍流狀態。油在管中呈層流狀態。第八章超聲波成像8-1在B超成像中，對組織與器官的輪廓顯示主要取決于〔〕回波；反映組織特征的圖像由〔〕回波決定。A．反射B．衍射C．散射D．透射答：在B超成像中，組織與器官的輪廓的顯示主要是取決于反射和散射回波。因為B超是在入射一方接收信息，故透射波所攜帶的信息是不能接收得到的；而超聲回波對特殊的組織結構也可能產生衍射現象，但這在超聲成像中不是主要決定因素，注意我們的問題是“主要取決于〞。用排除法，剩下A和C，在教科書中也已明確介紹。正確答案：A、C8-2超聲束如果不能垂直入射被檢部位，所帶來的弊病是可能產生A．折射偽像B．半波損失C．回波增大D．頻率降低答：超聲束不能垂直入射被檢部位的聲介質界面時，如果是從低聲速介質進入高聲速介質，在入射角超過臨界角時，產生全反射，以致其前方出現聲影。此現象稱作折射聲影偽像，簡稱折射偽像。而B、C、D都與問題的條件無關。正確答案：A8-3提高超聲成像的空間分辨力的有效途徑是增加超聲波的〔〕，但帶來的弊病是影響了探測的〔〕。A．波長；頻率B．頻率；強度C．波長；強度D．頻率；深度答：分析題意，第一個填空選項有兩個被選目標：一個是波長；另一個是頻率。由教科書介紹，空間分辨力可分為橫向分辨力和縱向分辨力。對橫向分辨力，假設兩個相鄰點之間最小距離用ΔY表示，依據公式λ是超聲波長；f是聲透鏡的焦距。顯然ΔY隨距離λ的增加而增大，而ΔY增大意味著橫向分辨力下降。所以，提高超聲成像橫向分辨力的有效途徑是增加超聲波的頻率。對于縱向分辨力，假設脈沖寬度為τ，兩界面可探測最小距離是d，聲速用c表示，假設使兩界面回波剛好不重合，必須滿足這里，脈沖寬度τ的大小與超聲頻率大小有關，τ值越大，頻率越小；而τ值越小，頻率越大。τ值與d成正比，而d增大意味著縱向分辨力下降。所以，提高超聲成像縱向分辨力的有效途徑也是增加超聲波的頻率。因此，就問題第一個填空選項而言，可選B和D。對第二個填空