医学影像物理学复习资料汇总

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1、X射线物理学一、X射线的基本特性1. x射线在均匀的、各向同性的介质中，是直线传播，具有光的一切特性，具有波粒二象性。2. X射线不带电，不受外界磁场和电场影响；3. X射线具有贯穿本领；（不同组织穿透性不同：骨骼-软组织-脂肪-肺、肠道）4. X射线的荧光作用；（X射线照射荧光物质可发出荧光）透视、增感屏5. X射线的电离作用；（X光子撞击电子-一次电离-撞击其它原子-二次电离）X射线损伤和治疗基础6. X射线的热作用；7. X射线的化学和生物效应：与物质进行光化学反应，生物体内电离和激发作用二、X射线的产生医学成像用的X射线辐射源都是利用高速运动的电子撞击靶物质而产生的。1. 产生X射线的

2、四个条件：（1）具有电子源（阴极）产生发射电子；（2）有加速电子使其增加动能的电位差（高管电压）（3）有一个高度真空（P 折射寸(refraction)、散身寸(scattering) 会聚(convergence) 发散(divergence) 衍射(diffraction) 干涉(interference)和多普勒效应(Doppler effect)等现象。(四)超声波与人体组织的相互作用 超声波的热效应：温度升高 机械效应：振动和压力 化学效应： 空化效应： 这些生物效应，能引起组织产生某些变化、损伤甚至灭活，产生的大小与超声强度、频率、持续时 间有关。 超声诊断的安全剂量:10-40m

3、W/cm2超声诊断技术的分类超声诊断技术的类型极其丰富，按利用超声参数的不同，大概可以分为下列类型：1. 脉冲回波幅度法2. 多普勒法3. 谐波成像(harmonic imaging)4. 超声 CT ( Ultrasonic Computed Tomography)利用声速或衰减进行计算机重建的图像。5. 声全息(acoustical holography)6. 超声组织定征(ultrasonic tissue characterization)脉冲回波幅度法这是一类利用超声反射回波幅度变化来获取组织信息的方法。它主要提供组织器官解剖等结构和形态方面的信 息。原理人体器官表面有被膜包绕，被膜

4、同其下方组织的声阻抗差大，形成良好界面反射,声象图上出现完整而清晰的 周边回声,从而显出器官的轮廓。根据周边回声能判断器官的形状与大小。无回声：无反射，如血液、肿瘤、肾实质；低回声：肝炎不同程度的强回声：癌；骨质，结石；肺凡利用脉冲超声回波的幅度变化来传递人体组织的解剖结构情况的技术都属于脉冲回波幅度法。其中在显示器上以波形的大小表示人体组织回波幅度的变化的显示模式称为幅度调制型，如A型超声; 而用亮度表示人体组织回波幅度的变化的显示模式称为亮度调制型，如B型、C型、F型、M型超声等1. 主控电路最简单的主控电路是同步触发信号发生器。它周期性地产生同步触发脉冲信号，分别去触发控制发 射电路、扫

5、描发生器。2. 发射电路发射电路是在受到同步信号触发时，产生高压电脉冲去激励探头发射超声波。3. 接收电路 它包括射频放大电路、解调和抑制、视频放大电路三个基本部分衰减概念：声波在介质中传播时，声波声强随传播距离增加而逐渐减弱的现象；声波衰减的主要原因扩散衰减：反射波，折射波或者波阵面的扩大造成单位截面通过的声能减小；散射衰减：声波传播过程中，由于散射中心的散射作用，产生散射波，从而使沿传播方向上的声波能量减小； 吸收衰减：声波传播过程中，与介质相互作用，声能被吸收，转化为热能或其他形式的机械能，从而使沿传播 方向上的声波能量减小；声波在介质中的衰减规律：频率越大，传播距离越长，衰减越大 A

6、型超声（Amplitude Modulation）幅度显示型：荧光屏上出现脉冲波形，脉冲的幅度依据反射回波的强度大小决定，脉冲间距离正比于反射界 面间距离。示波器上：横坐标表示波传播时间即探测深度。纵坐标表示脉冲的回波幅度信号。提供轴向一维组织信息， 用于实质性病变的定位诊断（病灶到体表的深度）。可据回波脉冲幅度及形状推测病灶的性质。这种模式测量距离比较准确。目前在眼科应用中比较多。超声波声束不扫查，只进行一个方向的传播，并利用 显示波形的幅度反映组织界面反射回波的大小的一种超声诊断仪。 M 型超声（Motion Modulation）运动显示方式：亮度调辉运动展开型，将回波幅度信号加到显像管

7、z轴亮度调辉极上，提供轴向一维诊断信 息，主要用于心脏等运动器官检测。图像亮度：是回波幅度纵坐标：传播时间即探测深度横坐标：慢速时间扫描信号，用于展开人体活动器官的运动轨迹（心脏的活动时相），显示心脏各层结构相对 体表的相对距离随时间的变化曲线，反映心脏一维空间组织结构的运动情况，所以称为M型（Motion Mode九 在产科中用来测量胎心。M型超声波声束同样不扫查，只进行一个方向的传播，但利用显示屏上随时间展开的深度变化曲线的亮度来反 映组织界面反射回波大小的一种超声诊断仪，它属于辉度调制型.M型和A型不同点有：1、视放输出的回波信号不是去驱动CRT的Y轴偏转，而是送到CRT的阴极或栅极进行

8、亮度调制。2、深度扫描电路（A型称之时基电路）输出的扫描信号不是驱动CRT的X轴偏转，而是Y轴偏转，并在X轴 上加上时间扫描信号，用作时间坐标。3、标距电路采用点阵距离刻度，上下两点距离表示深度距离（如1cm），左右两点距离表示时间（如0.5s）。 B 型超声（Bright Modulation）辉度调制显示方式：亮度调辉型，将回波幅度信号加到显像管z轴亮度调辉极上，提供二维断层图像，也可 实时动态观测。图像亮度：是回波幅度纵坐标：传播时间即探测深度横坐标：时间扫描信号，但时间扫描电压变化速率一定要与声线的实际位置严格对应，即与探头移动同步变 化。超声多普勒成像基本原理：多普勒频移为负，血流远

9、离探头运动接收频率高于fo多普勒频移为正，血流朝 向探头运动；接收频率低于fo,通过测量计算获得fd，实现血流速度v的测量。通过超声的多普勒效应，可方 便测量运动的目标，目前巳形成了多种诊断设备，用于心脏、血管、血流和胎儿心率等诊断，如超声血流测量 仪、超声胎儿测量仪、超声血管显像仪、心脏探查仪等。包括1.脉冲式多普勒超声2,连续式多普勒超声3.高脉冲重复频率式多普勒超声4.彩色多普勒血流成像1.脉冲多普勒超声基本原理：由超声换能器以脉冲波的形式发射一组脉冲，再选定一定的时间延迟后，接收回波信号，也就是频 移信号。脉冲式多普勒超声技术因具有距离选通功能，故可定位测量不同深度的血流速度信息，这是

10、其最重要 的优点；但缺点是，能获得的血流最大速度与最大可测深度之间互相制约。脉冲多普勒超声成像：对应探头发射的超声波对应产生的回波，探头只在一选定的时间延迟Tk （接收回波延迟 时间）后才开始接受回波信号，即只接收某一深度界面上的回波信号。从而实现了基于多普勒效应，对选定深度 运动物体运动速度的测定。多道距离选通：采用一道发射电路和多道选通测量电路获得沿声束传播方向获得均匀分布于血管内的多个采样 容积实现同时测量获得血管内各点的血流速度，构成流速分布图2）.扫描发生器DSC扫描发生器产生的扫描电压加至显示器的偏转系统，使电子束按一定的规律扫描，在显 示器上显示出曲线的轨迹或切面图像。 数字扫描变换器DSC（Digital Scan Converter）原理 将图像的极坐标转换为直角坐标，并用计算机技术和数字图像处理技术完成图像修补，使图像质量 更高。超声多普勒诊断仪简称D型超声诊断仪。这类诊断仪是利用多普勒效应原理，对运动的脏器和血流进行检测的 仪器。按超声源在时域的工作状态，可以将多普勒系统分为连续波多普勒（CW）和脉冲波多普勒（PW）。CW是连续地发射和接收超声波的一种多普勒系统PW是采用一个换能器按一定周期发射和接收超声波，而且是发射窄脉冲超声波的一种多普勒系统辐射防护