《影像物理知识点》PPT课件.ppt

影像物理学,知识点,2学时,1、X射线的产生条件（P1） 电子源，高速电子流（高电压、高真空度），X射线靶（或阳极靶） 2、阴极与阳极的作用 （P1-2） 阴极：发射电子、 使电子聚焦，阳极：产生 X 射线,第一章 X射线物理,3、韧致辐射 （P5） 当高速电子经过原子核时，它会慢下来，并改变其原来的轨迹，电子将向外辐射电磁波，电子的这种能量辐射叫韧致辐射。 4、X射线的基本特性 （P8） 电磁波、不带电，穿透作用，荧光作用，电离作用，热作用，化学和生物作用,第一章 X射线物理,第一章 X射线物理,5、X射线与物质的主要作用形式（P15-19） 光电效应，康普顿效应，电子对效应。 6、 连续X射线在物质中衰减的特点（P23） 强度（量）变小，硬度（质）变大。 7、 水分子有效原子序数的近似计算（P27）,8、X射线强度、硬度、滤过、半价层的概念 强度：单位时间通过单位面积的x和射线的 总能量（光子数与单光子能量之积） 硬度：单光子能量或所有光子的平均能量 滤过：用一定厚度金属将X射线的低能部分 吸收，使X射线的硬度提高的过程。分为固有滤过和附加滤过。 半价层：使X射线束强度减弱为原一半的滤过板厚度。,第一章 X射线物理,1、X射线影像的基本原理 （P30） X射线源（X射线管）产生 X射线束（强度大致均匀）投照于人体（密度、厚度不同，衰减不同）后产生X射线束（强度分布不同），然后采集、转换、显示此强度分布（转换为可见影像） 2、对比剂的选择必须具备的条件 （P35） 无毒性、无刺激性、副作用小;容易吸收和排泄，不久存于体内发，理化性能稳定，便于储存，有效原子序数高（或低）、密度大（或小），用于有效原子序数低（或高）、密度小（或大）的组织器官中，能形成较高的密度差别，使影像清晰。,第二章 X射线影像,3、评价医学影像质量的参数 （P35） 对比度与对比度分辨力， 模糊与细节的可见度，噪声 ，伪影 ， 畸变（失真） 、为什么不宜无限增加灰阶？ （P41） 增加灰队阶可以获得更高的细节可见度，但是因为电子噪声和量子噪声的存在，使信号包含了一定的随机误差，只有用适当的灰阶才能不明显增加误差，因此过多的增加灰阶是一种浪费。,第二章 X射线影像,5、数字图像处理的主要方法 （P42） 对比度增强（灰度变换法，直方图修正法）， 图像平滑（ 邻域平均法，低通滤波法） 图像锐化（高通滤波法，反锐化掩模，伪彩色显示， 代数运算 ）兴趣区定量估值 6、CR系统成像基本过程 （P55） X射线照射IP，贮存潜影；激光束扫描，PSL被激励释放贮能；发出荧光集光器收集送光电倍增管；信号放大并转成电信号；A/D转成数字信号；显示与贮存,第二章 X射线影像,7、概念：对比度、模糊度、噪声、伪影、像素、灰度、灰阶、光激励发光 对比度：对比度就是差异程度。 模糊度：图像中小物点存在扩展的情况叫模糊，模糊图像的线度叫模糊度。 噪声：图像中可观察到的光密度随机出现的变化。 伪影：图像中出现的成像物体本身所不存在的虚假信息。,第二章 X射线影像,像素：组成图像的最小基本单元。 灰度：明暗或黑白程度 灰阶：数字量化后的灰度值称为灰度级或灰阶。 光激励发光：某些物质在第一次受到光照时，能将一次激发光所携带的信息贮存下来，当二次受光照时，能发出与一次激发光所携带的信息相关的荧光。这种现象被称为光激励发光,第二章 X射线影像,1、普通X射线与XCT图像的最大不同是什么？（P61） 普通X射线：重叠像，XCT：断层像 2、体层，体素，像素是什么？在重建中二者是什么关系？（P62） 体层：受检体的一薄层。体素：组成体层的最小单元。像素：组成图像的最小单元。体素与相应位置的像素相对应。,第三章 XCT,3、何谓扫描？有哪些方式？何谓投影？（P63） 扫描：用X射线束以不同方式、按一定顺序、沿不同方向对划分好体素编号的受检体断层进行投照，并用高灵敏度的检测器接收出X射线束强度。 扫描方式：平移、旋转、平移加旋转。 投影：把投照受检体后出射X射线束的强度称为投影。,第三章 XCT,7、图像重建的反投影法,各投影值相加,减基数10,等效,练习：重建下面四体素矩阵图像，投影值P：0度8、9， 45度5、5、7，90度7、10，135度2、12、3。,8、何谓CT值？它与衰减系数有何关系？（P71） CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减大小的表示。是按相对于水的衰减计算出来的衰减系数的相对值。关系式： 10、请简述XCT的重建过程。 通过扫描得到投影值。根据投影值，利用各种方法（如反投影法）求出衰减系数二维数组。把衰减系数转换成CT值。把CT值转换成灰度。储存或显示。,第三章 XCT,11、何谓窗口技术？什么叫窗宽？窗宽的宽或窄对图像有何影响？什么叫窗位？窗位的高或低对图像有何影响？（P76） 窗口技术：把人体中被观测组织的CT值范围相对应的灰度范围确定为放大或增强的灰度范围，上限以上增强为全白，下限以下压缩为全黑，为增强对比度。 窗宽：放大的灰度范围的上下限之差。窗宽窄观察对象的范围窄，但对比度强，适于观察相近密度物质。窗宽宽观察对象的范围宽，但对比度差，适于观察密度差别大的物质。 窗位：放大的灰度范围的中心灰度值。窗位的选择决定于需要观察的组织的CT值。,第三章 XCT,1、具有自旋的原子核置于外磁场中为什么会发生自旋或角动量旋进？ 外磁场对具有自旋的原子核会产生力矩的作用，而力矩的方向又垂直于自旋核的角动量方向，所以，力矩只改变角动量的方向，不改变角动量的大小，作旋进运动。 2、当一质子处于恒定磁场中时，如果增加此磁场的强度，则其旋进频率将 B A、减小 B、增加 C、不变 D、依赖于其他条件,第四章 核磁共振现象,3、T1、T2是MRI中的两个弛豫时间常数，以下叙述哪个正确？ D A、T1、T2都是横向弛豫时间常数 B、T1、T2都是纵向弛豫时间常数 C、T1是横向弛豫时间常数，T2是纵向弛豫时间常数 D、T2是横向弛豫时间常数，T1是纵向弛豫时间常数,第四章 核磁共振现象,6、具有自旋角动量的1H核在外磁场中旋进时，其自旋角动量 B A、不发生变化 B、大小不变，方向改变 C、大小改变，方向不变 D、大小改变，方向也改变 9、样品的磁化强度矢量与那些量有关？（P104） 自旋核密度越大，磁化强度矢量越大；外磁场的磁感应强度越大，磁化强度矢量越大；环境温度越高，磁化强度矢量越小。,第四章 核磁共振现象,10、为什么磁场的不均匀性会使T2急剧缩短？（P108） 因为磁场的不均匀性会大大加剧自旋核磁矩方向分散，使T2急剧缩短。 补： 1、MRI基本原理 利用射频电磁波对置于磁场中含有自旋不为零的原子核的物质进行激发，发生核磁共振，用感应线圈采集共振信号，按一定数学方法建立数字图像。,第四章 核磁共振现象,2、化学位移 核不孤立，被外带磁性的电子云包围，处于屏蔽之中，可能大于或小于B0 ，故同类核有不同共振频率。样品中自旋核的共振频率与标准物质中自旋核的共振频率之差称为化学位移。 3、核磁共振谱（MRS）的物理基础与意义 物理基础：化合物有自己特有的特征峰的频率位置；共振峰面积正比于化合物中自旋核的数量；共振峰的形态反映分子结构。意义：细胞能量代谢的变化在组织学结构改变之前，所以MRS先于MRI出现异常。,第四章 核磁共振现象,1、如何理解加权成像？ 由某个量主要决定的图像，则称为该量的加权成像。短TE,长TR时，图像主要由质子密度决定，叫密度加权成像；短TE,短TR时，图像主要由T1决定，叫T1加权成像；长TE,长TR时，图像主要由T2决定，叫T2加权成像；密度加权成像的特点为：共振信号最强，最清晰，分辨率最高，但组织含水差别很小，反差不大，氢核周围的生化病理信息反映少。T1、T2加权成像的特点为：T1、T2值差别远大于水比例，反差大，同时能反映氢核周围分子结构的生化信息。 3、采用自旋回波脉冲序列，为获得T1加权像，应选用,第五章 磁共振成像,8、在MRI中，梯度场是如何选层，定层厚和层面位置的？ 选层： Gz 各层B不同，同层B相同；拉莫尔公式，不同层共振频率不同；设计RF，使某一层产生共振。层厚由RF脉冲宽度和梯度场的斜度有关，RF脉冲宽度越小，梯度场的斜度越小，层厚越大。 定位置：位相编码：X轴加一梯度场 Gx ；垂X方向同一直线B相同，不同直线略有差异；各线旋进速度不一样，相位也不一样；一定时间后去掉Gx，频率相同，相位不一样；不同位相信号即为不同直线体素；频率编码：接收信号时，沿Y方向加一较大梯度场Gy；垂Y, B相同，不同直线B不同，旋进频率不同；不同频率信号即为不同直线体素。,第五章 磁共振成像,补： 1、常见MRI图像伪影有哪些？P139 B0不均匀伪影、梯度磁场伪影、RF脉冲伪影、运动伪影、磁敏感性伪影、化学位移伪影、混淆伪影。,第五章 磁共振成像,1、放射性核素显像的方法是根据 A、超声传播的特性及其有效信息 B、根据人体器官的组织密度的差异成像 C、射线穿透不同人体器官组织的差异成像 D、放射性药物在不同的器官及病变组织中特异性分布而成像,第六章 放射性核素显像,2、放射性核素显像时射线的来源是 B A、体外X射线穿透病人机体 B、引入被检者体内放射性核素发出 C、一定频率的超声波 D、置于被检者体外放射性核素发出 3、一定量的放射性核素经过3T1/2后放射性活度为原来的 C A、1/3 B、1/4 C、1/8 D、1/16,第六章 放射性核素显像,9、RNI的技术特点是什么？ 功能性显像，物质在生物体内动态变化规律。 10、放射性核素及其标记化合物应用于示踪的根据是什么？ 放射性核素衷变，发出体外可被测的射线；被标记的同位素中的不同核素会与未被标记的物质一样参与相同的生理生化过程。,第六章 放射性核素显像,12、表示放射性核素衰变快慢的三个物理常数间的关系是什么？ 衰变常数：一放射性核单位时间的衰变概率。 半衰期：衰变半数核所需的时间。 平均寿命：放射性核平均存在的时间。关系为,第六章 放射性核素显像,3、超声波在水中的速率为1500m/s，求频率为0.5MHZ和10 MHZ的超声波在水中的波长分别是多少？ 3mm 0.15mm 9、用连续型多普勒诊断仪研究心脏壁的运动速率。原频率为5MHZ，垂直入射心脏，已知声速为1500m/s，测得多普勒频移为500HZ，求此瞬间心脏壁的运动速率大小。（P190公式7-44）,第七章 超声物理,11、怎样减小探头与皮肤表面的入射超声衰减？ 在探头与皮肤表面加一层适当厚度的声阻抗值介于探头与皮肤之间的液体或半液体状材料耦合剂。 补： 2、超声波的反射或折射条件 （P177） 介质的声阻抗在界面处发生突变；界面的线度远大于声波波长及声束的直径。,第七章 超声物理,3、为什么与波长相仿的病灶探测不到？（P179） 当病灶与波长相仿时，由于衍射现象，声波会完全绕过病灶，不形成明显的反射回波，所以在图像上不会出现病灶的外轮廓图形。 4、物体线度d对散射的影响 （P180） d远大于波长时散射不明显，主要为反折射，有声影；d远小于波长时散射明显，散射场强度均匀分布；d约等于波长时散射情况复杂。,第七章 超声物理,5、声束通过介质薄层的特征（P186） 当Z2远小时，声束不能透射。当d等于中间层波长的一半或等情况时，相当于薄层消失。当等情况时，相当于两界面不在。 6、 压电效应与电致伸缩效应（P191） 某些各向异材料，在外部压力或拉力的作用下正负电重心相对位移，表面产生相反电荷，即在机械作用产生电场。（反之亦然电致伸缩效应） 7、 血流动力学效应中的几个概念（P197） 涡流：连续效应：感应：涡流发放距离：掩盖：,第七章 超声物理,1、在B超成像中，对组织与器官的轮廓显示主要取决于（反射）回波，反映组织特征的图像由（散射）回波决定。 2、超声束如果不能垂直入射被检部位，所带来的弊病是产生（ ）(P178) A、折射伪像 B、半波损失 C、回波增大 D、频率降低,第八章 超声波成像,补： 1、超声波临床诊断技术分类及作用 （P200） 基于回波扫描的探测技术 解剖学范畴检测 基于多普勒效应的诊断技术 人体内部运动信息 2、反射波和散射波分别得到什么信息（P200） 反射波：位置信息 散射波：结构信息,第八章 超声波成像,3、超声成像的物理假设前提（P202） 1)、声束在介质中直线传播。 2)、在各种介质中声速不变。 3)、在各种介质中吸收系数不变。,第八章 超声波成像,4、A超、M超、B超的基本原理（P204） A超：一维超声成像;探测界面的位置;幅度调制，表示界面的性质。 M超：一