川大医学成像技术期末复习提纲

1、医学成像原理期末复习提纲第一章 医学成像基础1. 什么是医学成像技术？医学成像是借助于某种介质（如 X线、电磁场、超声波、放射性核素等）与人体的相互作用，把人体内部组织、器官的形态结构、密度、功能等，以图像的方式表达出来，提供给诊断医生，使医生能根据自己的知识和经验对医学图像中所提供的信息进行判断，从而对病人的健康状况进行判断的一门科学技术。医学成像技术作为医学图像研究领域中的一个研究方向，是物理学、电子技术、计算机技术、工程数学及材料科学与精细加工等多种高新技术相互渗透的产物。ppt12 2. 密度分辨率和空间分辨率的概念密度分辨率，又称 “ 低对比度分辨率 ” ，在细节与背景间具有低对比度

2、时, 将细节从背景中鉴别出来的能力。常用 “%” 数表示。如某机的密度分辨率为 0.35%, 则表示该机对组织间的密度差只要大于0.35% 即可分辨出来。有两种定义 =(-)/(+b )×100% =(-)/×100% 空间分辨率，即“高对比度分辨率” ，指在细节与背景间具有高对比度的情况下,鉴别被照体细微结构的能力或对物体空间大小的鉴别能力。常用/(线对/厘米)、/、/(线径/毫米)等来表示空间分辨率。 第二章 X射线物理重点: 连续X射线和标示X射线的特性1. X射线产生需要具备的条件。l 电子源：能根据需要随时提供足够数量的电子；l 高速电子流：条件一：有一个高电压产

3、生的强电场，使电子获得很大的动能;条件二：有一个高真空度的空间，使电子在高速运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而烧毁。l 阳极靶：必须有适当的阻挡物(金属靶面)，在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止，承受高速电子的能量，使高速电子所带的动能转变成X射线。常用钨靶，因其：原子序数较高，产生X射线的效率高和产生高能X射线；能有效散热；熔点高。乳腺诊断采用钼靶。2. 实际焦点和有效焦点的概念，影响有效焦点的因素。l 实际焦点：电子流在靶面上的撞击面积l 有效焦点：实际焦点的在垂直于X射线管的轴向方向上的投影面积影响有效焦点大小的因素：靶倾角、实际焦点的大小有

4、效焦点的大小直接影响：散热、影像清晰度（空间分辨率）3. 硬X射线与软X射线的概念l 硬X射线：波长较短，能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。 l 软X射线：20-40kV管电压产生的x射线。波长较长，能量较低，穿透性弱，衰减以光电效应为主。其发生概率与物质有效原子序数4次方成正比，使密度相差无几 的软组织对比度提高，影像更清晰。4. 连续X射线的产生机制，轫致辐射的发生的条件，轫致辐射X线能谱的特点。l 电子在失去全部能量时与靶原子发生多次碰撞，造成碰撞损失和辐射损失。l 碰撞损失只涉及外层电子，辐射损失只涉及原子的内层电子和原子核。l 特征辐射：如果高速电子没有与

5、靶原子的外层电子作用，而是与内层电子发生作用，就会产生特征辐射，特征辐射的谱是线状的。特征辐射代表了靶原子的特点。l 发生条件：加速电子的能量eU大于内层电子的结合能。l 轫致辐射（连续x射线）：轫致辐射是高速电子与靶原子核发生相互作用的结果，轫致辐射的能谱是连续的。l 产生机制：经典电磁学理论指出：当一个带电体在外电场中速度发生变化时，将向外辐射电磁波。当高速电子穿过靶原子时完全避开轨道电子而经过原子核，它会由于质子的电场作用而减速，并改变其原有的轨迹。按照上述理论，电子将向外辐射电磁波而损失能量E，电磁波的频率由E=hv决定。l 发生条件：接上：电子的这种能量辐射称轫致辐射，这种辐射所产生

6、的能量为hv的电磁波称为X射线光子。l 韧致辐射X射线能谱的特点：1）X射线强度连续变化2）每条曲线有一个峰值3）波长增加方向上无限延展，强度越来越弱4）存在最短波长(min) 5. 什么是短波限，短波线与管电压的关系，能根据公式1-4计算连续X射线的短波限。l 短波限：连续X射线谱在短波方向有一个波长极限，称为短波限。它是由电子直接组昂即在原子核上而失去全部动能所产生的X射线。l 短波限：只与管电压有关6. X射线强度概念，影响X射线强度的因素有哪些？page11表1-5；连续X射线强度最大值在1.5min,而不在min处。l X射线的强度是指单位时间内通过垂直于射线方向的单位面积的辐射能量

7、(光子数目和能量乘积的总和)，用I表示。包括量和质两方面。l X射线的强度I是由光子能量hv和它的数目n两个因素决定的,即I=nhv.连续X射线强度最大值在1.50,而不在0处l 表1-5 各种因素对X射线强度的影像影响因素（增加）X射线的质X射线的量毫安秒（管电流·照射时间）不变增加管电压增加增加靶原子序数增加增加滤过增加降低距离不变降低电压脉动降低降低l X射线的量：由管电流与照射时间间接表示，通常以毫安秒(mA·s)为单位。l X射线的质：表示X射线的硬度，即穿透物体本领的大小，只与光子的能量有关，而光子的能量又由管电压和滤过的厚度有关，通常以千伏数（kV）为单位。l

8、 靶原子序数不仅能影响射线的量（原子核电场增强，连续辐射概率增大），还对射线的质有一定的影响（高能增加大于低能，更高能量的特征辐射）。l 特征X射线的激发与管电压有关，但能量与其无关。7. 特征X射线谱的产生机理l 产生机理：连续X射线的产生过程中，当加速电子的能量eU大于内层电子的结合能时，就有一定的概率产生特征X射线。高速电子将K层电子击出，使之离开原子成为自由电子，便会在K层产生一个临时的电子空位。对于靶原子来说，这是一个非常不稳定的状态。于是，外层的电子就会立即将这个K层电子空位填充，在跃迁过程中释放多余的能量，以X射线辐射的形式表现出来。此时，X射线的能量就等于这两个轨道电子的结合能

9、之差。小结：l 靶的材料不变时，加速电压 V 改变，则 X 射线连续谱的n max 改变，但标识 X 射线频率却不变；l 靶的材料改变时，加速电压 V 不变，则标识 X 射线谱改变，但 X 射线连续谱的 n max 不变。 8. 决定X射线的硬度的因素l 射线的硬度：指X射线的贯穿本领，它只取决于X射线的波长，即光子的能量，与光子数目无关。因此它与管电压有关，而与管电流无关。管电压越高，产生的X射线的硬度就越大。同时还与滤过的厚度有关。通常用管电压的千伏数(kV)来表示X射线的硬度。 9. X射线通过物质时，与物质之间的5种重要的相互作用。l 一束X射线通过物质时，可分为三部分：散射、吸收、透

10、过物质沿原方向传播l 五种相互作用形式:光电效应、康普顿效应、电子对效应、相干散射、光核反应l 光电效应：X射线光子通过物质时，与物质的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给这个电子，光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为光电子；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射特征X射线或俄歇电子的方式快速回到激态，这个过程成为光电效应。俄歇电子：高能级电子跃迁时产生二次电离，使另一个核外电子成为二次电子。作用系数：表示了光电效应发生的概率在X射线诊断摄影中，光电效应占主要地位。优点：1）无散射线，减少了照片灰雾； 2）增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差别，X照片对比度高。缺点：射线

11、可全部被人体吸收，增加了受检者的辐射剂量，易造成辐射损伤。l 康普顿效应：（非相干散射）当入射X射线光子与原子内的轨道电子发生相互作用，光子损失一部分能量，并改变运动方向，电子获得能量而脱离原子，这个过程称为康普顿效应。损失后的X射线光子称为散射光子；获得能量的电子称为反冲电子。康普顿公式：，为散射角。散射光波长的改变仅与有关。1eV=1.6×10-19J。康普顿波长：在入射X光线能量一定的情况下，散射光子的能量随散射角的增大而减小。作用系数：缺点：（1）从受检者身上产生的散射线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，医生和技术人员必须重视，并采取相应的防护措施。

12、（2）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。 l 电子对效应：当入射光子的能量1.02 MeV时，在原子核库伦场的作用下X线光子 形成一对正负电子。（X射线与原子在核区的相互作用）作用系数：（1）当hv>2mec2时：（2）当hv>>2mec2时：l 相干散射：也称经典散射或瑞利散射。在此过程中，一个束缚电子吸收入射光子而跃迁到高能级，随即又放出一个能量约等于入射光子能量的散射光子。相干散射是X射线光子与物质相互作用过程中唯一不产生电离的过程。相干散射在整个X射线能量范围内都可以产生，但所占比例很小。l 光核反应：光子与原子核作用而发生

13、的核反应，是一个光子从原子核击出数量不等的中子、质子和光子的作用过程。光核反应在诊断X射线能量范围内不可能发生。 l 总结：1) 光子能量一般 0.01-100MeV 且一般光子与物质相互作用的三种方式均存在。时， 光电效应占主导。 时， 康普顿散射占主导。 4.0-100MeV时， 电子对效应占主导。10. 相干散射（同频率、低能量的X线光子与物质作用时发生相干散射）11. 非相干散射 （康普顿效应）（波长发生变化的成分，康普顿波长，掌握PPT上例题）例：波长的射线与静止的自由电子作弹性碰撞，在于入射角成90°的方向角上观察，问（1） 散射波长的改变量为多少？（2） 反射电子得到多

14、少动能？（3） 在碰撞中，光子的能量损失了多少？解: 反冲电子的动能：光子损失的能量反冲电子的动能12. 光电效应，产生过程。光电效应发生概率与光子能量3次方成反比。与原子序数的3次方成正比。光电效应在成像中的利弊。13. 电子对效应产生两个光子，能量均在0.511Mev，一条直线上，飞行方向正好相反。14. 线性衰减系数和质量衰减系数的概念。l 线性衰减系数：表示X射线光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，单位是m-1。也表示X射线穿过靶物质时在单位厚度上X射线光子数减少的百分数。l 质量衰减系数：表示X射线光子与每单位质量厚度物质发生相互作用的概率，单位是m2·kg-1。质量衰

15、减系数与物质密度无关，所以不管物质的热力学状态如何，都一样。l m随的变化是不连续的，其间被尖锐的突变分开。突变对应的波长为吸收限15. 半价层(HVL)的概念，掌握公式1-32，1-33，完成相关计算。l 一般的，当X射线强度衰减到初始值的一半时所需的某种物质的衰减厚度定义为半价层16. X线在物质中的衰减规律，掌握公式1-37，完成相关计算。l 单能窄束X射线：l 连续X射线：l 特点：X射线强度变小，硬度变大（质提高）l 决定衰减程度的四个因素：1）X射线本身的性质；2）物质密度；3）原子序数；4）每千克物质含有的电子数。l 混合物和化合物的物质衰减系数：如果物质是混合物或化合物，其密度

16、为，所含各元素的质量衰减系数分别为，则混合物或化合物的质量衰减系数为：，其中Pi是第i种元素在混合物中其质量的百分数。第三章 X线影像本章重点：X射线影像形成的原理，体层摄影的原理，图像质量评价参数（主观对比度、客观对比度、模糊度等概念），DSA的物理基础与基本方法，能量剪影的原理.1. X射线成像的过程X射线有很强的贯穿本领，当一束强度大致均匀的X射线投射到人体上时，由于人体各种组织、器官在密度、厚度等方面的差异，对投射在其上的X射线的衰减各不相同，使透过人体的X射线强度分布发生变化，从而携带人体信息，通过一定的采集、转换、显示系统将X射线强度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可见的射线影

17、像。荧光屏上（正像）：高密度的组织显示较黑，低密度的组织显示较白照片上（反像或负像）：高密度的组织较白，低密度的组织较黑与线成像相关的特性：v 穿透性：能穿透可见光不能穿透的各种不同密度物体，此为X线成像的基础v 莹光效应：能激发莹光物质发出可见光，此为X线透视的基础v 摄影效应：能使涂有溴化银的胶片感光并形成潜影，以显定影处理产生黑、白图像。此为X线摄影的基础v 电离效应：X线通过任何物质都可产生电离效应，为X线防护和放射治疗的基础2. 胶片光密度D、透光率T、阻光率S概念，如某点的透光率为1/10，阻光率为10，则D1l 胶片光密度：表征胶片吸收光的能力 l 光强度I0入射照片，经照片吸收

18、后透过的光强度为I透光率TI/I0阻光率SI0 /I3. 胶片特性曲线（相对曝光量H的对数-光密度D的关系曲线），胶片反差系数l 最佳工作部分：线性区l 当曝光量H=0时D=D00,即为本底灰雾（最小密度）l 反差系数：两曝光点光密度的差别。一般控制在3左右。过小会降低图像反差。4. 增感屏的作用l 增感屏的材料是能在X射线照射下发出荧光的物质，如钨酸钙、硫酸钡等。 l 增感屏相当于移波剂，由于X光对胶片的感光能力差，所以它将X光转化为荧光，荧光的光谱正好与胶片的感光光谱一致，从而使胶片感光效率提高。 l 作用：可显著提高X线照相的灵敏度，缩短曝光时间，降低X线剂量5. 影像增强器的作用和增强

19、的工作原理，见PPT影像增强器的优点：大大提高了透视成像的图像亮度（还可提高管电流），减少透视剂量影像增强器的缺点：1）对比度降低：输入荧光屏受X-线照射产生散射；2）模糊度增加：输入荧光屏光线反馈至光电阴极-电子-加速-输出图象（影响图像质量 5%-15%）工作原理：l 个能量为50KeV的X射线光子l 输入荧光屏：di=10-40cm(碘化铯)；作用：X射线光子能量转换为可见光,效率20%产生5000个能量为2eV的可见光光子l 光阴极：作用：可见光变电子，所有可见光变为150个电子l 高压加速器：高压电源提供能量使电子达25KeVl 输出荧光屏：；作用：电子转可见光子；每个电子产生200

20、0个2eV光子 光通量增益g=150*2000/5000=60 亮度增益g*(d2/d1)2=60*(10/2.6)2=8876. 软X射线摄影(采用钼靶)的原理和主要用途l 软射线摄影：采用2040KeV的管电压产生的低能X射线（即软X射线）进行的摄影l 软射线与物质相互作用时，物质对射线的吸收衰减以光电效应为主。光电效应发生概率与吸收物质有效原子序数的次方成正比，对于密度差别不大而原子序数有微小差别的物质，因光电效应发生概率的不同对X射线的吸收衰减有明显差别，使密度相差无几的肌肉、脂肪、腺体等软组织的对比度大大提高，从而使影像更为清晰，得到对比度良好的X射线影像。l 多用于女性乳房的疾病检

21、查，对于乳房的腺体组织、结缔组织、脂肪、血管等细微组织结构，以及乳腺的其他疾病甚至肿瘤的边缘，都有较清晰的显示。7. 体层摄影的原理l 体层摄影是将位于身体内欲观察层面的病灶突出地显现，而使其他层面的组织变得模糊不清（使焦点、被摄层面和胶片保持相对静止，而使其他各层面对焦点和胶片作相对运动）8. 图像质量评价参数（对比度，主观对比度、客观对比度、图像对比度，模糊度等概念）l 影响质量是由对比度、模糊度、噪声、伪影、畸变综合体现的。l 对比度：对比度就是差异的程度。是图像最基本的特征。l 客观对比度：即物体本身的物理对比度，由构成被检者组织的密度、原子序数和厚度的差异形成。l 主观对比度：由于人

22、体各种组织、器官对X射线的衰减不同，使透射出人体的X射线强度分布发生变化，形成X射线的对比度。l 图像对比度：是在可见图像中出现的对比度，如图像的灰度梯度、光密度或颜色（图像对比度与客观对比度、主观对比度、X射线胶片的对比度传递特征、射线影像设备的特征有关）l 对比度分辨力：将客观对比度转换为图像对比度的能力。l 低对比度分辨力：能分辨的最小对比度的数值。l 模糊度：通常用小物点的模糊图像的线度表示物点图像的模糊程度（降低小物体和细节的对比度，从而降低了细节的可见度）与成像系统的空间分辨力有关l 空间分辨力：成像系统区分开或分开相互靠近的物体的能力。l 锐利度：照片上相邻组织密度的变化是逐渐的

23、还是明确的程度（几何模糊、移动模糊、屏片模糊）l 噪声：图像中可观察到的光密度随机出现的变化。l 信噪比：SNR=S/N 信号幅度/噪音幅度l 伪影：图像中出现成像物体本身所不存在的虚假信息l 畸变：图像中结构的大小、形状、相对位置的改变9. DSA成像的物理基础（数字减影血管造影Digital Subtraction Angiography）l 数字减影血管造影：是将人体同一部位造影前、后获得的两帧数字图像相减，则可获得只反映两帧图像中差异（造影）部分的图像。l 物理基础：数字减影血管造影是将造影前、后获得的数字图像进行数字减影，在减影图像中消除骨骼和软组织结构，使低浓度对比剂（照比正常对比

24、剂）充盈的血管在图像中显示出来，图像对比度较高。10. DSA成像的基本方法(三种)l 时间减影（Temporal Subtraction）l 能量减影（Energy Subtraction）l 混和减影（Hybrid Subtraction）11. 时间减影、能量减影的概念和原理l 时间减影：（易受病人移动和动脉搏动等慢运动影响而产生配准不良，血管模糊）概念：在不同的显影时期获得两帧图像。原理：从静脉或动脉注入对比剂。在对比剂进入显示的血管区域之前，利用计算机技术采集一帧图像贮存在存储器内，作为掩膜。它与在时间上顺序出现的充有对比剂的血管图像一点一点地相减。这样，相同固定的图像部分就被消除，

25、而对比剂通过血管引起的密度变化就会被突出地显示出来。l 能量减影（双能剪影、K缘剪影）：利用单次或双次能量曝光法，经对数变换进行加权相减，能将不同吸收系数的组织分开原理：在欲显示血管引入碘对比剂后，分别用略高于和略低于碘K-缘X减影的X射线能量曝光，由于在这两种能量条件下曝光的影像中，碘与其他结构的衰减特征有较大差别，因此将这两种能量条件下曝光的影像进行数字减影处理，可以突出减影图像中碘的对比度，消除其他无关组织结构对图像的影响。第四章 X-CT（computerized tomography）本章重点：X-CT图像重建原理、滤波反投影算法1. 体素与像素、体层与断层的概念和区别l 体素(vo

26、xel)：在受检体内欲成像的断层表面上，按照一定的大小和一定的坐标人为地划分的很小的体积单元l 像素：在图像平面上划分的很小的小单元，它是构成一幅图像的最小点，是构成图像的基本单元l 体层（断层）：根据研究目的沿某一方向所作的具有一定厚度的标本，在受检体内接受检查并欲建立图像的薄层。它的两个表面可视为平行的平面，体层越薄，甚至接近于0时，越接近解剖断面的剖面形态结构。l 解剖断面：断层标本的表面。2. 五代CT扫描的特点，以及螺旋CT的特点第一代第二代第三代第四代第五代扫描方式平移-旋转平移-旋转旋转旋转电子束扫描线束单路笔形多路笔形或扇形束脉冲扇形束连续脉冲扇形束扇形角度03-2621-45

27、48-1200探测器数/层1630300-800600-1500864扫描层数1-21-2118扫描时间/s240-30020-1203-51-5应用范围头头全身全身动态器官特点可以自校射线利用率低扫描速度慢可以自校窄扇形束运动伪影宽扇形束同步旋转环形伪影无法自校宽扇形束可以自校克服环形伪影电子控制无机械运动高速扫描动态检查价格高质量差l 螺旋CT 特点：滑环技术，不再使用电缆供电、沿一个方向围绕受检体连续扫描 优点：1）整个器官或一个部位一次屏息下的容积扫描，不会产生病灶的遗漏。 2）单位时间内扫描速度的提高，减少了运动伪影,使造影剂的利用率提 高，节省造影剂用量。 3）可任意地回顾性重建，

28、无层间隔大小的约束和重建次数的限制。 4）容积扫描，提高了多方位和三维重建图像的质量。3. CT重建方法的重建方法的步骤：掌握反投影重建算法；掌握傅里叶重建算法步骤；掌握滤波反投影重建算法的步骤，掌握中心面片定理的含义，能根据公式和图表识别重建算法，并说明重建步骤。l 投影方法：矩阵法（解方程组）、迭代法（逼近）、直接反投影、滤波反投影l 直接反投影：又称总和法，此法是利用投影数值近似地复制出ui值的二维分布。原理：沿扫描路径的反方向，将所得的投影数值反投回各体素中去，并用计算机进 行运算，求出各体素u值而实现图像的重建。基数选择：所有体素的特征参数的总和（任一方向上投影值的总和）。优点：重建

29、速度快；缺点：边缘失锐（星状伪影）。l 傅里叶重建算法：1. 对象空间(x,y) 测量X射线吸收率产生瑞东变换 瑞东空间g(s,q) 1维傅里叶变换FTg(s, q) 1维傅里叶-瑞东空间G(, q) =FTg(s,q ) 许多不同q 角度下的切片充满2维傅里叶-对象空间（通过内插完成极坐标到直角坐标的变换）2维傅里叶反变换对象空间 2. 插值误差：高频分量的计算误差比低频分量的大，引起图像质量的降低l 滤波反投影：将测得的投影数据与一个“核函数”作卷积运算，然后作反投影原因：直接反投影重建的图像变模糊是因为原图像被1/r卷积所致。式5.30（95）方法：要去除这个模糊因素，我们可以对Fb(,

30、)乘上一个|，也就是作一个滤波，以将其作用抵消，就可以得到正确的图像。（公式5.28）如果在反投影的过程中先将g(s,)经一维傅里叶变换后乘以|，然后经一维傅里叶反变换回到空间域进行反投影就可以得到不被模糊的图像。也可以在投影域上通过卷积来完成。重要公式：5.31,5.32,5.33（96）l Radon变换：衰减函数u(x,y)沿平面各个方向的直线的积分值。 在（s,）域中的每个点对应（x,y）域中的一条线l 中心面片定理：如果 是函数 的瑞东变换，那么关于s的投影函数 的一维傅里叶变换对应于在角度 下函数 的二维傅里叶变换 的一个中心切片公式： 4. 能识别R-L滤波函数 ，S-L滤波函数

31、 l 理想滤波器传递函数： 不可能实现 因为C(R)称为卷积核函数，对|不同程度的限制，构成了不同的卷积核。C(R)=F-1|·w()w()是一个窗函数，根据采样定理，边界值0(B)1/2d,d为离散点的间隔距离l R-L滤波器（矩形窗） 不足：重建图像物体边缘有灰度起伏，噪声较大 时重建效果差优点：边缘清楚l S-L滤波器优点、缺点和R-L相反。5. 为什么采用滤波反投影算法？6. CT值的定义，窗宽、窗位等概念，掌握水在73KeV X线照射时的衰减系数；掌握人体CT值的分布（1000HU1000Hu）。l CT值：CT影像中，每个像素所对应的物质对射线线性平均衰减量大小的表示。实

32、际中，均以水的衰减系数为基准，若某种物质平均衰减系数为 ，则： 为能量是73keV的X射线在水中的衰减系数19.5m-1 k:分度因子 空气CT值-1000HU 水CT值1000HU 人体各组织CT值约-10001000HUl 窗口技术：为弥补人眼的低灵敏度，并充分利用CT数字图像能表现出的生物信息。 指CT机放大或增强某段CT值范围相对应的灰度范围内灰度的技术。l 窗宽：放大灰度范围的上下限CT值之差叫窗宽l 窗位：放大灰度范围的中心CT值叫窗位7. 对比度定义，掌握page65公式l 对比度是CT图像表示不同物质密度差异、或对射线透射度微小差异的量l 定义：公式2-26(a) a,b为两像

33、素的CT值 公式2-26(b) 相对对比度8. 高对比度分辨力和低对比度分辨力的概念和区别l 对比度分辨力，它是CT像表现不同物质的密度差异（主要是针对生物体的组织器官及病变组织等而言）或对X射线透射度微小差异的能力，对比度分辨力通常用能分辨的最小对比度的数值来表示l 高对比度分辨力：物体与均质环境的X射线线性衰减系数差别的相对值大于10%时，CT机能分辨该物体的能力，单位为mm或LP.cm-1 （与周围环境相差大)l 低对比度分辨力：物体与均质环境的X射线线性衰减系数差别的相对值小于1%时，CT机能分辨该物体的能力，单位为mm （与周围环境相差小)9. 图像噪音的估计，掌握page67公式2

34、-49l CT噪音：在均匀物质的影像中，表示给定区域的各CT值对其平均值变化的量，可用CT值的标准偏差来表示l 增大投射X线量可减小图像噪声10. 空间分辨率、对比度分辨率、噪音、均匀度及X射线剂量之间的制约关系l 均匀度：同一组织不同位置CT值的一致性l 要提高空间分辨力就要减小探测器的尺寸，即减小体素大小、增加体素数目-造成进入探测器的光子数目减小-量子噪声相对增大-信噪比下降-均匀性变差-对比度分辨力下降-所以只能在增大X射线照射剂量的前提下才能改善图像质量-但受检体接受X射线剂量有限11. 部分容积效应的概念l 若成像系统划分的体素包含有不同的组织成分，所测得的CT值并不等于病变组织的

35、真实CT值（被周围组织的密度所影响）。这种测量值与实际值的偏差（即容积效应）在图像上的表现，使位于断层内不同结构物体的边缘轮廓显示不清，出现部分容积伪像。l 减小层厚有助于减小部分容积伪像。第五章 核磁共振现象本章重点：产生核磁共振现象的原因及其描述1. 原子核自旋、旋进现象、章动等概念。l 原子核自旋：原子核总是绕着自身的轴旋转l 自旋角动量：中子和质子的矢量和。（同为偶=0，同为奇=整数，一奇一偶=整数+0.5）l 旋磁比=磁矩/角动量l 旋进：也称进动，在静磁场B0的作用下，核磁矩uI会有特定的空间取向，与B0存在特定的夹角，静磁场与核磁矩作用还会产生施加在uI上的力矩，使磁矩uI与B0

36、成某一夹角在以B0为轴的圆锥面上以恒定的角速度旋进，称为拉莫尔旋进。l 拉莫尔角频率0=2·f0=B0，为旋磁比，f0为拉莫尔频率。0与B0反相。l 磁矩的能量：E=-u·B（向量）。自旋向上能量最小，自旋向下能量最大。l 净磁矩：（进动后）低能态略多于高能态（费米分布），和B0成正比。l 章动：当原子核自旋角速度不够大时，原子核除了自旋和进动外，中心轴与主磁场之间角度会逐渐变大或减小直至稳定。2. 旋进频率的决定因素，掌握公式能计算旋进角频率和频率。l 旋进角速度： 其中 为旋磁比，B为磁场强度 l 旋进频率： 发生核磁共振时，射频电波的角频率等于核磁共振的角频率l H：

37、=42.58 MHz（当B=1T）3. MRI医学成像所采用的原子核是哪一种？（1H核）l 因为1H相对含量高、相对灵敏度高、旋磁比大4. 核磁共振现象产生的宏观描述l 在外加磁场B0作用的同时，施加脉冲射频场的作用当RF的频率合适（取决于B0）时，进动的相位趋向一致，当完全一致时就发生核磁共振，原子由低能态激发到高能态时，质子大量吸收交变场的能量，RF信号之后，向外辐射能量，此即为成像信号两种可能的激发 90°脉冲: 自旋从平行方向至垂直方向 (lower RF)180°脉冲: 自旋从平行方向至反平行方向 (higher RF)5. 什么是弛豫过程？T1（自旋-晶格弛豫）

38、和T2（自旋-自旋弛豫）弛豫时间的定义。l 弛豫过程：脉冲B1作用之后, 被激发的自旋渐渐恢复到低能态，同时向外辐射RF信号，这一从“不平衡”状态恢复到平衡状态的过程，称为弛豫过程。（包括纵向驰豫、横向驰豫）l T1称为纵向驰豫时间：Mz方向上的磁场强度恢复到初始状态M0的63%所用的时间。与分子结构（顺磁）、环境温度、静磁场强度（增强）有关。水中H核的T1最长。低温、高粘T1缩短；高温、低粘T1增长。l T2称为横向驰豫时间：Mxy方向上的磁场强度衰减到初始态M0的37%所用的时间。 T2与主磁场的均匀性关系特别大（与大小相关不大），因为磁场的不均匀会大大加 剧自旋核磁矩方向分散，使T2明显

39、缩短。与分子结构有关，与温度、粘度无关。 其他原子的局部磁场使失相位加快，为T2*。T2一般比T1小1个数量级。 含游离水分子较多的组织T2较长。6. 弛豫时间常数的生物特性。l 不同的组织与器官的驰豫时间有显著不同，这一特点使MRI对软组织即器官有特殊的分辨能力l 同一组织、器官的不同病理阶段上的驰豫时间也有显著不同MR进行病理分期第六章 磁共振成像本章重点:自旋回波序列原理和图像特点，反转恢复序列原理和图像特点，180度相位重聚脉冲的作用，梯度磁场作用1. 理解磁共振加权图像的概念l 在MRI中，出于分析图像的方便，希望一帧MRI图像的灰度主要由一个特定的成像参数决定，通过改变射频脉冲发射

40、的幅度、宽度或脉冲时间间隔可突出成像参数中的一个或两个，其他参数被抑制，得到被突出参数的对比度图像，这一图像就是加权图像。例如图像灰度主要由T1决定就是T1加权图，主要由质子密度决定时就是 质子密度加权图。l 90°脉冲后立即采集FID信号，FID信号正比与样品内质子平均密度，所得的MRI图像就是质子密度图像。等待一段时间后是T2*加权图像。2. 自旋回波序列（临床上最基本的序列）构成，能标出T1，TE、TR时间段，说明各脉冲激发段所做的工作。l 1）90°脉冲作用：M0倒向Y轴，产生FID信号 磁场的非均匀性：在XY平面散相 2）180°脉冲作用 ：消除主磁场不

41、均匀的影响。180°脉冲在t=TE/2时触发。这时由于T2弛豫，横向磁矩基本趋于0。180°脉冲后，横向磁矩发生关于x轴的翻转，使原来落后最多的磁矩。又经过TE/2时间，相位在前的磁矩，实现了相位重聚，回波信号达到最大。3）此时可从接收线圈中感应出一个射频信号形成自旋回波SE4）自旋回波的峰值由T2决定，对T2*不敏感。5）T1自由衰减时间；TE回波时间（达到信号峰值，=2T1）；TR：脉冲序列重复时 间（必须足够大）6） TR长，TE短，仅与质子密度N相关，称为PD加权；TR短，TE短，与T1有关， 小的呈高亮信号，大的呈低亮信号，称为T1加权；TR长，TE长，与T2有关

42、， 大的高亮，小的低亮。3. SE spin echo序列（自旋回波序列）的加权图像的构成特点。l T1加权图：短的TE（1020ms）和短TR（300600ms）l T2加权图：长的TE（80ms）和长TR（2000ms）l 质子密度PD加权图：短的TE（20ms）和长TR（2000ms）4. 180度脉冲的作用。l 能使由于静磁场不均匀所造成的自旋去相位产生重聚5. IR（反转恢复序列）构成（180-T1(90)-180），能标出T1，TE、TR时间段，说明各脉冲激发段所做的工作。l 自旋回波序列派生，即在之前加180°脉冲。1） T1为反转时间，TE为回波时间，TR为脉冲重复时

43、间。2） T1参量用来抑制某组织的信号，增加图像的对比度。l 反转回波序列的特点：1） T1对比最佳，明显高于SE T1WI。2） 一次反转仅采集一个回波，且TR较长。3） 临床上T1WI，应用不广泛，主要用于增加脑灰白质之间的T1对比，对于儿童髓鞘发育研究有较高价值。4) IR序列可用于脂肪抑制（STIR,不宜用于增强扫描）或水抑制（Flair），但由于时间长，现在多用快速反转恢复序列完成。6. IR序列的加权图像的构成特点l 在IR序列成像中，TI的长度决定了图像的T1对比度,TE选择较短的图像的T2对比成分较少，而TR则要充分长（2000ms以上），以保证在下一次180°反转脉

44、冲开始前纵向磁化得到完全恢复。由于TR太长，因而IR序列扫描时间一般较长。l 质子密度加权图像：长Ti（1800ms），短TE(1020ms)，长TR（2000ms以上）l T1加权图：中等Ti（400800ms），短TE(1020ms)，长TR（2000ms以上）180度反脉冲后的-M0到M0 ，范围大，故IR可获得较大程度的T1加权成像l T2加权图：（长Ti，长TE，长TR ）l 短时反转加权图：短Ti（150175ms），短TE(1020ms)，长TR（2000ms以上）使短T1组织的纵向磁化处于转折点，该组织的信号被完全抑制，主要用于抑制脂肪的短T1高信号l 流动衰减恢复图像：长Ti

45、（2000ms），短TE(质子密度加权图)或长TE（T2加权图），长TR（6000ms以上）使长T1组织的纵向磁化处于转折点，该组织的信号被完全抑制抑制脑脊液（含水组织）的高信号7. 梯度磁场作用及空间定位的方法（选层、相位编码、频率编码）l 梯度磁场：在垂直于所选定的断层方向上加一个线性梯度磁场，沿该方向的自旋核的共振频率就呈线性变化，而具有一定频率范围的RF脉冲信号就只能激励共振频率和RF频率一致的自旋核。梯度磁场远远低于静磁场。l 选层：以轴横断面为例在主磁场上，沿方向施加梯度磁场，不同的地方，总磁场不同，自旋核的共振频率也就不同，若所加的RF脉冲的中心角频率w1为时，只有Z=Z1这一层

46、断面的自旋核受到激励，这样就通过采用特定频率的RF脉冲对所需要的断层进行了选择。RF频率范围（）越宽层越厚（z）。l 相位编码：选层梯度之后，每个体素产生一个频率相同、相位相同的RF信号。这些信号是同时发出的，所以它们无法被区分开。沿Y方向施加一线性梯度场(时间很短,在选层梯度之后),则沿Y方向的质子在进动相位上呈现线性关系。l 频率编码：在X方向叠加一线性梯度场，可使沿X向质子所处磁场线性变化,从而共振频率线性变化。8. K空间的基本概念和填充方法l 空间频率：指沿空间某一方向单位距离内波动的周期数，是矢量。又称为波数，以它为变量把时间t隐含到空间频率之中。其量纲为 Hz·cm-1

47、l K空间是一个抽象的频率空间，是一个以空间频率为坐标轴的坐标系所对应的空间。把采集到的时域信号S(t)变换为空间域S(k)，此函数恰好是自旋核密度的傅里叶变换式。l 在 K空间中，每一个点实际上是一个空位，这个空位只能存放具有相同空间频率的数据，数据的大小代表信号的强度。l 在MRI，每次采集到的是所有体素发出的信号之和。采集一次得到一个S(k)，形成一个数据点储存到MRI系统计算机上的一个区域内。 l K空间的性质：在K空间的中心部分，所对应的MR信号空间频率低、幅度大，主要形成图像对比度在K空间的外围部分，所对应的MR信号空间频率高、幅度大，主要形成图像分辨力l 光栅型扫描、EPI扫描（

48、应用最广）、螺旋扫描（对称、循环填充）9. 快速自旋回波序列的扫描时间和K空间的填充特点；与多回波SE序列的区别。l 快速自旋回波序列 FSE 的扫描时间： Tr：重复周期 Ny：相位编码次数 NEX：重复测量次数 ETL：一个周期内所获得的回波数l 概念：与多回波SE序列一样，一次RF激发后施加多次180°脉冲，所不同的是每个回波对应不同的相位编码梯度，所以采集的信号对应一幅图像 l 快速自旋回波序列的K空间填充特点：FSE序列中每个TR期间内获得几个彼此独立的相位编码数据，填充到同一个K空间中，所以形成一幅图像可使用较少的脉冲激励及较少的TR周期，从而减少扫描时间l 多回波SE序

49、列： 概念：在90°脉冲后施加相位编码，而后以特定的时间间隔连续施加多个180°脉冲，由此产生多个自旋回波，通过频率编码后采集信号，从而形成多个有一定间隔的自旋回波。相位编码梯度的幅度是固定的，每个回波填充到不同的K空间，得到多幅图像10. 梯度回波序列（临床上应用最广泛最成熟的快速扫描方法）和自旋回波序列的主要区别（三点）。l 使用小于90°的脉冲l 较短的重复时间l 使用反转梯度取代180°重聚脉冲11. 梯度回波（GRE） 序列加权图像的构成特点l T1加权：大翻转角70°、短Te(510ms)、短TR(<50ms)l T2加权：小

50、翻转角5°20°、长TE（1525ms）、短TR（<50ms）l 质子密度加权：小翻转角5°20°、短Te(510ms)、短TR（<50ms）12. 回波平面成像EPI（临床上应用中最快的成像方法）快速成像的原理l EPI其实是一种数据读出模式，对于单次激励EPI成像，在一次RF激励后，施加的读出梯度进行快速的往返振荡，梯度每反转一次就产生一个具有独立相位编码的梯度回波，直至采集完重建一幅MR图像所需的全部回波。13. 了解快速成像序列的应用：弥散成像、灌注成像、功能性成像l 弥散成像：各分子热运动产生的扩散不同，导致去相位不同l 灌注成像：

51、血流从动脉进入毛细血管再汇入到静脉的过程l 功能性成像：利用核磁共振对组织磁化特性的高度敏感来探究人脑功能14. 磁共振血管成像的原理l 利用流动血液MR信号与周围静态组织MR信号的差异来建立图像对比度l 建立在流动效应突出血流信号的基础上l 一种无创性血管造影技术，不用造影剂15. 评价MRI图像质量的主要指标（信噪比、对比度、空间分辨力、伪影）l 伪影：1）主磁场不均匀伪影（均匀场、屏蔽） 2）梯度磁场伪影（涡流补偿、线性校正） 3）RF脉冲伪影（串扰伪影、RF拉链、RF馈穿） 4）运动伪影 5）磁敏感性伪影等（镶牙等） 6）化学位移伪影 7）混叠伪影16. 信噪比的概念和影响信噪比的主要

52、因素l 体素的信号强度S与单位时间的噪声电平之比l 1）磁场强度：磁场强度，信噪比2）RF线圈：RF线圈与物体的距离，信号强度；线圈敏感区域包含的组织，噪声幅度越 3）体素容积：体素容积，体素内自旋核的数目，MR信号的强度 4）翻转角：RF脉冲作用下纵向磁化偏离Z轴的角度，所以翻转角，MR信号，信噪比 5）重复时间：重复时间决定纵向磁化恢复的大小，所以TR，恢复，下次激励时横向磁化增大，信噪比 6）回波时间：延长TE，回波信号，信噪比 7）重复测量次数：NEX，信噪比第七章 放射性核素成像本章重点：放射性核素成像的特点，种类1. 什么是放射性核素成像RNI（radio nuclear imag

53、ing），成像特点l RNI：通过探测引入人体内的放射性核素直接或间接放射出射线，利用计算机辅助进行图像重建，从而对病灶进行定位和定性。l 主要技术：照相机、单光子发射型计算机断层（SPECT）、正电子发射型计算机断层（PET）。统称发射型计算机断层（ECT）。l 放射性核素成像的基本过程：（1）放射性核素或标记化合物的制备（2）将放射性显像剂引入体内（3）体外测定射线（4）数据处理（5）图像显示与储存l 成像的技术特点：（1）检测灵敏度高： 可精确测出10-1410-18g水平，一般化学方法难以比拟。（2）测量简便且安全：由于引入人体内放射性核素的数量很少、生物半衰期极短、在体外进行的放射性检测灵敏度很高，且省去对被测物质的纯化或分离手续，所以核医学影像技术方便且安全。（3）功能性显像：影像清晰度主要由脏器或组织的功能状态决定，其成像取决于脏器或组织的血流，细胞功能，细胞数量，代谢活性和排泄引流情况等因素，而不是组织的密度变化（与CT,MR,US不同：解剖学形态变化）。（4）准确性高：微量示踪物，不干扰研究对象的正常生理、生化过程；（5）能获取定性、定量、定位的生物体内物质动态变化规律。2. 核示踪剂的特点（同位素、衰变发出射线）和作用l 两个基本根据（作用）：示踪和辐射粒子Ø 同一元素的同位素有相同化学性质，在生物体内生物化学变化过程完全相同，生物体不