影像物理学五年制本科教学大纲(36)2

医学影像物理学五年制本科教学大纲 课程编号：20 课程名称：医学影像物理学 英文名称：Physics of Medicine Imaging 课程类型：学科基础课 总 学 时：36 学时 讲课学时：36 学时 实验（上机）学时：0 学 分：2 学分 适用对象：医学影像学 现代医学影像技术从根本上说就是依据电离辐射（如 X 射线、 射线）和非电离辐射 自身的性质以及它们与物质相互作用的规律，用现代技术手段采集成像数据，再按一定的 数学方法用计算机重建数字图像。这就要求医学影像学专业的学生掌握相当的相关数理基 础。 医学影像物理学是医学影像学专业学科基础课的骨干课程之一，主要介绍 X 射线 及 XCT 成像、放射性核素成像、核磁共振成像及超声成像四大医学成像的物理学基础， 但并不过多涉及具体医学图像诊断内容及成像仪器设备本身。通过对本门课程的学习，力 图让医学影像学专业的学生系统掌握各大成像所涉及的基本概念、基本理论及成像机理， 以便使学生能更加深入地理解分析医学图像，更好地控制图像质量，更为有效合理地使用 成像设备。 第二章 X射线影像 目的要求： 一、掌握数字图像的概念、数字减影血管造影的原理及 CR、DR 的成像过程。 二、熟悉数字图像处理技术的原理。 三、了解数字图像的获得过程、数字成像技术的优缺点。 学时安排：理论课：4学时。 教学内容： 一、基本概念或关键词 ：数字图像、时间减影、能量减影、光激励发光等。 二、主要教学内容 1、数字图像基础： （1）数字图像； （2）数字图像的形成； （3）数字图像处理的主要方法； （4）数字图像的显示方法。 2 2、数字减影血管造影： （1）DSA 的物理基础； （2）DSA 的基本方法； （3）DSA 的影像质量与优缺点。 3、数字 X 射线摄影： （1）扫描投影放射摄影； （2）计算机 X 射线摄影； （3）直接数字化 X 射线摄影。 第三章 X射线计算机断层成像（X-CT） 目的要求： 一、掌握 XCT 成像原理。 二、熟悉评价图像质量的参数以及参数间的相互制约关系。 三、了解螺旋 CT 的成像原理 学时安排：理论课：6 学时。 教学内容： 一、基本概念或关键词 ：体素、像素、CT值、窗宽、窗位、对比度、对比度分辨率、 空间分辨率、噪声、均匀度等。 二、主要教学内容 1、X-CT 的基础知识： (1)断层与解剖断面； (2)体素与像素； (3)扫描与投影； (4)X-CT 图像重建的数理基础； (5)CT 值与灰度显示。 2、X-CT 后处理技术： （1）图像后处理技术的种类； （2）几个典型的图像处理技术。 3、X-CT 图像的质量控制： （1）图像的主要质量参数； （2）X-CT 图像的伪像。 4、螺旋 CT： （1）单层螺旋 CT； （2）多层螺旋 CT。 第四章 核磁共振现象 3 目的要求： 一、掌握核磁共振现象及其宏观描述、弛豫过程、纵向弛豫时间 T1 和横向弛豫时间 T2 的物理意义及其影响因素。 二、熟悉自旋核在外磁场中的旋进现象。 三、了解自旋核在磁场中的能级劈裂，劈裂能级间的跃迁。 学时安排：理论课：4 学时。 教学内容： 一、基本概念或关键词 ： 旋进、核磁共振现象、弛豫过程、纵向弛豫时间、横向弛 豫时间、自由感应衰减信号等。 二、主要教学内容 1、原子核的自旋角动量与自旋磁矩（略讲） 2、微观核磁共振： （1）自旋核在磁场中的能级劈裂； （2）劈裂能级间的跃迁； （3）自旋磁矩在外磁场中的旋进。 3、核磁共振现象的宏观描述： （1）自旋核密度与磁化强度矢量； （2）射频电磁波对样品的激励； （3） 角脉冲及磁共振信号； （4）狭义弛豫过程及其弛豫时间常数； （5）弛豫时间常数的理化、生物特性。 第五章 核磁共振成像 目的要求： 一、掌握： （1）2D-FT 成像原理； （2）信噪比、对比度、空间分辨力的概念及各参数间的相互制约关系。 二、熟悉各种脉冲序列的结构及脉冲作用下 MR 信号的特点及 IW、T1IW 和 T2IW。 三、了解空间位置编码；常见图像伪影。 学时安排：理论课：6 学时。 教学内容： 一、基本概念或关键词 ： 自旋回波序列、信噪比、对比度、空间分辨力等。 二、主要教学内容 1、核磁共振信号与加权图像： （1）自由感应衰减信号与加权图像； 4 （2）自旋回波信号与加权图像； （3）反转恢复信号与加权图像。 2、磁共振图像重建： （1）梯度和梯度磁场； （2）断层选择； （3）相位编码和频率编码； （4）二维傅立叶变换图像重建。 3、核磁共振图像质量：信噪比、对比度、空间分辨力、常见图像伪影。 第六章 放射性核素显像 目的要求： 一、掌握闪烁计数器原理；准直器的作用 二、熟悉 照相机、发射型计算机断层原理 三、了解放射性核素显象的特点、准直器参数、脉冲幅度甄别器、 照相及发射型计 算机断层的机性能指标及质量控制。 学时安排：理论课：6 学时。 教学内容： 一、基本概念或关键词 ： 准直器的灵敏度、脉冲幅度甄别器等。 二、主要教学内容 1、概述： (1)放射性核素显像的技术特点； (2)核素示踪； (3)放射性制剂 2、原子核的放射性（略讲）：放射性衰变规律；放射平衡；放射性核素发生器基本原 理。 3、 射线探测： (1) 射线能谱； (2)闪烁计数器； (3)脉冲幅度分析器。 4、准直器： （1）准直器的作用； （2）准直器的技术参数。 5、 照相机和单光子发射型计算机断层： 照相机原理； 照相机的性能指标及质量控制； 5 单光子发射型计算机断层原理； 单光子发射型计算机断层的技术优势； 单光子发射型计算机断层的性能指标及质量控制 6、正电子发射型计算机断层： 正电子发射型计算机断层原理； 正电子发射型计算机断层的技术优势； 正电子发射型计算机断层应用评价及发展趋势 第八章 超声波成像 目的要求： 一、掌握： 1、M 型及 B 型超声显示原理； 2、空间分辨力的概念及数学表述； 3、多普勒效应的概念及多普勒频移公式。 二、熟悉： 1、超声成像的物理假定及时间增益补偿原理； 2、脉冲多普勒距离选通及多道距离选通原理。 三、了解： 1、多普勒超声信号的采集和处理方法、频谱分析方法； 2、彩色多普勒血流显像的自相关技术及血流彩色显示原理； 3、对比度分辨率、图像均匀性的概念及伪像的分类与识别。 学时安排：理论课：10 学时。 教学内容： 一、基本概念或关键词 ：距离选通、采样容积、采样频率、多普勒效应、自相关技术。 二、主要教学内容 1、超声波的物理性质（略讲）：声波的基本概念；声波的反射与折射；声波在 介质中的衰减；超声场。 2、超声回波所携带的信息： 反射和散射回波； 超声成像的基本特征。 3、M 超与 B 超原理： M 超原理； 超声心动图曲线； B 超原理； 6 B 超的图像处理与灰阶。 4、超声多普勒成像原理： 多普勒频移信号的成分； 频谱分析方法； 频谱显示技术。 5、脉冲多普勒技术： 采样容积； 尼奎斯特频率极限； 多道距离选通测量。 6、彩色多普勒血流成像； 自相关技术； 信号输出的显示方式； 彩色多普勒血流显像的特点； 彩超的局限。 7、超声图像的质量评价： 空间分辨力； 清晰均匀性； 声像图的特征； 伪像及其形成原