医学影像设备

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1、医学影像设备X 线产生条件（Radiation Conditions）1要有一个电子源，能根据需要，随时提供足够数量的电子，这个电子源称为阴极（cathode）；2. 要有一个能经受高速电子撞击而产生X线的靶，即阳极（anode）；3要有高速电子流。两个方面，其一是高压电场，使电子获得动能；其二是有高真空环境， 使电子在运动中不受气体分子的阻挡和电离放电而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化 而被烧毁。X 线的作用（Functions of X-ray）1. 物理作用穿透作用（X线的能量很大，波长很短，穿透力很强，故能穿透物质的原子间隙，但其穿透 程度与物质的性质、结构有关）荧光作用（某些物质

2、受到X线照射时会产生荧光，如磷、铂氰化钡、硫化锌镉等） 电离作用（具有足够能量的X线光子照射物质时，使核外电子脱离原子轨道）X 线的质和量（Quality&Quantity）1. 物理方面在一定时间内，通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量，叫做X射线的量；X射线穿透物质的本领或者说这些光子的能量就表示X射线的质（或硬度）。2. 诊断方面以X线管的管电流与X射线照射时间的乘积来表示X射线的量一毫安秒（mAs）；以X线管的峰值管电压（KVp）来表示X射线的质。半价层（Half-thickness）半价层是使一束 X 线的强度减弱到其初始值一半时所需要的标准物质的厚度。通常也用半 价层来表示X线的

3、质，表示X线穿透能力。诊断用 X 线通常用铝作为表示半价层的物质， 半价层愈大表示 X 线的质愈硬。X 线球管1固定阳极 X 线球管(Stationary Anode X-ray Tub匕) 电子动能99转换为热能，灯丝及靶面采用钨：熔点高（3370C）、机械强度高、寿命长、延展性好。 二次电子：高速电子轰击靶面，少量电子反射回来形 成二次电子，能量为原来的 90左右。危害：1.降低真空度2. 影响成像质量3. 造成灯丝损害集射罩：1.使电子集中2.防止二次电子壬际焦点贡灯举有效焦点的大小与X线球管的管电流强度(管电流)和电压(管电压)有关。在管电流一定的条件下，管电压越高，电子间排斥力相对电

4、场力的作用变小，所以有效焦点尺寸略有减小；在 管电压一定的条件下，尤其在低压时，管电流增大，电子间的排斥力增大，有效焦点尺寸将 明显增加，这种现象称为焦点增涨 。 要提高阳极功率及散热，就要增大实际焦点面积1.增加阴极灯丝的长度L； 2.增大阳极倾角e。增大实际焦点面积又影响了清晰度。因此提高阳极功率与保证图像清晰成为矛盾。2旋转阳极 X 线球管(Rotating Anode X-ray Tube)旋转阳极定子灯丝高压整流器(High Voltage Rectifier)定义：将高压变压器次级输出的交流电压整流为脉动直流电压的电子器件。早期使用高压真 空二极管，目前采用半导体整流器。高压真空二

5、极管结构 阴极：通过加热发射电子 阳极：接受电子，传导管电流玻璃管：维持高真空环境阳极插脚玻璃壁阳极 灯丝 阴极罩灯丝支架玻璃柱阴极插脚半导体(硅silicon)高压整流器寿命长，机械强度高，无须灯丝加热，体积小。内部由许多单晶硅二极管串联而成，外壳用环氧树脂(epoxy resin)封装。高压整流电路(High Voltage Rectification Circuits)一、半波自整流(self-rectification)球管直接与高压发生器次级输出端相接，正 半周产生X 线，负半周截止，球管本身就起整流作 用。 优缺点：当阳极过热，负半周存在反向电流；球管易损坏效率低下； 电路简单，组

6、合机头中常用。单相全波桥式整流(single-Phase fullwave rectification) 采用半导体高压整流器。 优点：球管效率高，容许负载大半波自整流电路及波形图单相全波桥式整流波形图三相十二波桥式整流波形图三相全波桥式整流(three-Phase fullwave rectification) 优点： 功率更大、效率更高； 管电压脉动量小； 缩短曝光最短时限； 缺点：电路复杂，造价高 三相电路比较单相电路的优越性1. 三相电路产生软辐射线少，皮肤剂量相应减少；2对于同样的KV和mA,三相电路能产生更多X线；3. 同样曝光量，三相电路可缩短曝光时间；4三相电路热负荷更均匀，可

7、延长球管寿命。 倍压整流优点：体积小；管电压脉动量小；辐射效率高。 缺点：球管负担重。倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较低的整流二极管和电容器， “整”出一个较高的 直流电压。倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。二倍压整流电路由变压器B、两个整流二极管DI、D2及两个电容器Cl、C2组成。%二倍压整磴电路正半周：二极管D1导通，D2截止，电流 经过 Dl 对 Cl 充电负半周：二极管D2导通，D1截止，电流 经过D2对C2充电X线电视系统(XTV System)定义：利用影像增强器将不可见的X线转换为亮度很高的可见光影像，再通过摄像机转换为电

8、信号，经放大处理后用电缆 输送到显示器，显示出人体各部位的组织结构的系统。优点：输入屏光电阴极聚焦电极阳极25kV 透视剂量低 改善医生工作环境 为科学和教研打好基础影像增强器结构 影像增强器工作原理X 线在输入屏上成荧光影像，输入屏内侧的光电阴极按荧光的强弱产生光电子(光 电效应)，形成电子影像。光电子束高速飞向阳极，在聚焦电极作用下于输出屏前方形成了 缩小的电子倒像，其电子束射到输出荧光屏上，形成了荧光影像，亮度增加100010000 倍。影像增强器参数(Parameters)视野( field of view)在指定的电极电压下，用于影像增强器轴线平行的X线照射 时在输出屏上显示的最大输

9、入影像尺寸。由于球管发出的是点射线，故有效视野比标称视野小。输出图像直径( output image diameter) 在指定的电极电压下，有效输出视野在输出屏上映出的 影像直径。 15、 20、 30mm图像分辨率(image resolution factor)在管电压45kV、管电流0.1mA的照射条件下，将影像增强 器输入屏置于离球管中心1m处，在输入屏前安放由不透过X 线的重金属线按不同间隙构成的分辨率测试卡，观测输出影像在1cm宽度内能看清的线对数。2550LP/cm 影像对比度(image_contrast)在影像增强器入射面中心部位放置相当于入射面有效面积 10%的2mm厚的

10、圆形X线屏蔽铅板上，从输出屏上观察没有 铅板屏蔽部分的最大亮度与铅板屏蔽部分亮度之比。10：1 20：1 信噪比( Signal Noise Ratio)(1) 未被荧光层吸收的X线打到输入屏上；(2) 残留气体电离引起的自由电子；(3) 光学系统的来回反射；(4) 防护不佳造成散射X线影响；( 5)本底噪声。DSA系统定义：数字减影血管成像(Digital Subtracted Angiography) 是在通常血管造影的过程中运用数字计算机技术，取人体同一 部位 2 帧不同的数字影像进行相减处理，消去影像的相同部分， 得到造影剂充盈的血管影像。CR 成像的基本原理使用IP板(Imaging

11、 Plate)记录下X射线穿透人体衰减后的潜影(latent Image),此为第一 次激发。 激发的IP板，再经过激光扫描仪(激光束扫描)依据光致发光原理(PSL Photo Stimulated Lumines)读取影像数据，此过程为第二次激发。 将读取的影像数据转换成图像信号，并传输到图像工作站(Image Workstation)进行 各种图像处理和显示、照相等。CR定义CR定义数字影像与传统影像的比较PACS(Picture Archiving and Communication System) ，中文全称是医学影像存档和通讯系 统。定义CT: Computed Tomography

12、计算机断层成像为表示物质对X射线的衰减能力卩（吸收能 力），Hounsfield 引入 CT 值。CT值定义：某物质的CT值等于该物质的衰减系数与水的衰减系数之差，再与水的衰减系 数之比后乘以 1000。u uCT 二 水 X1000卩值：水： 1CT 值：水： 0致密骨： 1.92.0空气： -1000 骨：常见组织CT值:骨： 200-1000 血液： 121000脑灰质：3446 脑白质： 2232脂肪： -100CT 的影像重建典型重建方法有三种代数重建（很少采用，较精确） 反投影重建 褶积一反投影重建（三代以后CT通常采用）衡量影像质量的指标主要指标2 种：1. 对比度分辨率 （pa

13、ge 56） 空间分辨率（ page 56）其它：1. 厚度、线性、均匀性、伪影、噪声等1、对比度分辨率定义： 当感兴趣细节与背景间对比度低的情况下，将一定大小的细节鉴别出来的能力 影响因素：层厚度；探测器接收到的能量大小2、空间分辨率定义： 高对比度条件下（10）鉴别出细微差别的能力。 影响因素：探测器孔的宽度 矩阵大小和显示象素的大小采样点间的距离 重建运算 机械精度X 线管焦点的大小窗位 Window Level（ Window Center）兴趣区灰阶的中心CT值。窗宽 Window Width 兴趣区灰阶的上下阈值间的范围窗口技术意义： 观察者可以随意调整影像的对比度，使观察的部位影

14、像更清晰。窗口技术螺旋CT概念（Page 66）螺旋CT是X线球管绕被检物体匀速旋转，被检查物体匀速前进，X线连续发生的扫描过程。X线在被检查物体上留下的轨迹是螺旋曲线，故称螺旋CT。螺旋CT的结构硬件三件套Y扫描床控制台检查功能定位功能计算机系统控制通讯软件三维或四维重建、虚拟内窥镜血管成像、图像层面重建滑环技术(slip ring)区分是否螺旋CT的代表技术。传统常规 CT 机架部分电源的传输靠电缆，在机架旋转过程中，存在缠扰问题。不 能单一方向无限制旋转。滑环技术解决了这一问题。通过嵌在机架旋转上的滑环和固定在机架上的电刷来 进行电流和数据的传输。滑环的分类：高压滑环：高压在机架外发生，

15、易打火低压滑环：高压在机架上发生，电流大1、高压滑环把产生球管高压的高压发生器放在机架外部，通过电刷和滑环传输的是高压电。优点： 对高压发生器要求低，缺点：(1)吸附灰尘，影响电刷和滑环的保养。 高压易打火灼伤滑环影响使用寿命。安全问题。2、低压滑环将高压发生器放到机架上，滑环上通过低压大电流。在机架上完成高压的产生 优点：1相对高压滑环，易于保养。滑环上通过的是低压，不打火，延长滑环的寿命。安全性提高。缺点：1对高压发生器的要求提高，要体积小，重量轻。滑环该技术的实现，包括两个关键的解决：第一，它应用了中频技术将高压发生器 制作得很小，并与凹球管连在一起形成组合，固定在机架内，随机架旋转而同

16、步运 动。第二，它运用高速旋转的封闭滑环来代替机架运动器件的供电和传送数据的电 缆。所谓滑环，实际上是一个圆形宽带状封闭的铜条制成的同心环。其一面与探测 器、控制器、控制电路以及检测电路相连接并固定于机架的旋转部分。另一面则于 一组固定的碳刷头紧密接触，每个碳刷头对应一个滑道，这样在扫描时，滑环与机 架一起高速同步旋转，数据则通过滑环与机架相连的一面及时传递到滑环。 滑环另一面的各个滑道也就随即获取了各自所需负责传递的数据。这些数据再通过 各个滑道同与之对应的碳刷头的紧密接触，这就能及时地准确无误地被传送给数据 处理系统，这很像电机的结构。X管和探测器相当于电机的转子，滑环系统相当于 碳刷和集

17、电环。由于像这样电源和数据的传递不是通过电缆而是通过封闭的滑动的 铜环来连接的，所以称之为滑环技术。滑环装置则由一个连续移动的转子和一个供 电系统组成。滑环装在固定部分，电刷装在移动部分，电刷沿滑环移动，供电系统 则经滑环和电刷向转子高压供电，称高压滑环，如Siemens公司的Somatom Plus;也 可用低压滑环向转子低压供电持再升压，称低压滑环，如Toshiba的XVision。采 用滑环技术，X线管在扫描期间就可以连续旋转，高速连续扫描30-50s。螺旋CT工作原理CT 的成像原理利用 X 线束从不同角度穿过人体组织，（一薄层），并由探测器接收 X 线束的 衰减值，然后由计算机准确的

18、重建出该层面的图像。线性衰减系数（p）X线穿过人体组织，发生各种效应。p 用来表示这种衰减的能力。电子显微镜基础 电磁透镜球面相差远近轴光线在光程上的差异，或者光线与光轴相对倾斜引起成像点位置的前后不同。 消除方法：加光阑、合轴。见图 11.21）透射式电子显微镜（TEM） 结构：总体结构包括镜体和辅助系统两大部分 镜体部分包括： 照明系统 成像系统 观察记录系统 调校系统 辅助系统部分： 真空系统 电路系统 水冷系统 透射式电子显微镜总体工作原理口在物镜之下，常设有中间镜、第一、第二投影镜口共同配合完成放大作用，改变各级透镜的工作电流，可实现放大 倍率的变换 M = MO MI MP1MP2

19、口工作台面板上有对应的旋钮，供使用者调整口电镜的工作放大倍率M =各级中间镜和投影镜放大倍率之积 核磁共振定义：用 T1 值表示纵向弛豫时间，- T1是时间常数，表示纵向磁化矢量恢复到它的初始值的63%所需要 的时间-生物组织的T1值从大约50毫秒到几秒不等。横向（自旋一自旋）弛豫（spinspin relaxation） 激励后，自旋磁矩以相同相位进动，产生较大磁化横向成分，单个自旋磁矩 间相互作用引起局部随机性磁场的变化，使得单个核的进动频率波动，相互 分散，出现自旋磁矩逐渐的、随机的相位异步（dephase），引起净磁化横 向成分呈指数形式衰减（reduce） 用 T2 值表示横向弛豫时

20、间，T2是时间常数，表示横向磁化矢量恢复到它的初始值的37%所需要 的时间 横向磁化在纵向磁化恢复以前很久就消失了，因此生物组织的横向 弛豫时间要短于纵向弛豫时间MRI 梯度磁场：选层梯度场 频率编码梯度场 相位编码梯度场T1 加权像 在序列中采用短TR(V500ms)和短TE(V25ms)就可得到所谓的T1加权 像。扫描时，脂肪等短 T1 组织在给定 TR 时间内可充分弛豫，而脑脊液等 长T1组织的弛豫量相对较少，因此，在下个RF脉冲出现时对能量的吸收 程度也就不同，短T1组织因吸收能量多而显示强信号，长T1组织则因饱 和而不能吸收太多的能量，呈低信号。这种组织间信号强度的变化使图像的 T1

21、 对比度得到增强。 由于信号检测是在横向进行，采用短TE可最大限度地削减由于T2弛 豫造成的横向信号损失，从而排除T2的作用。 T2 加权像T2加权像通过长TR(15002500ms)和长TE(90-120ms)的扫描序列来取得， 在长TR的情况下，扫描周期内纵向磁化矢量已按T1时间常数充分弛豫， 采用长的TE后，信号中的T1效应也被进一步排除，长TR的另一作用是突 出液体等横向弛豫较慢的组织信号。一般病变部位都会出现大量水的聚集， 用T2加权像可以非常满意地显示这些水的分布。因此，T2加权像在确定病 变范围上有重要作用。T1加权像(T1WI) 在SE序列中主要采用短TR、短TE的技术获得的重

22、在表现 组织之间纵向弛豫时间差别的图像。T2加权像(T2WI) 在SE序列中主要采用长TR、长TE的技术获得的重在表现 组织之间横向弛豫时间差别的图像。 射频线圈用于激励和/或信号探测 必须能产生一个贯穿成像部位均匀磁场 线圈可同时用于激励或探测，或者一个线圈用于激励，另一个用于探测信号 为了获得较好的信号，所要成像物体应填满探测线圈的大部分。最好达到或超过 70的占空 使用表面线圈可以使信噪比增加35倍 正交射频线圈使信噪比改善 减少所需射频功率及减少在病人体内能量耗散 由二个线圈轴线相互垂直排列所组成可得到V2倍信噪比增益MRI成像原理ECT SPECT(singe photon emis

23、sion computed tomography) 单光子发射型计算机断层 PET(positron emission tomography) 正电子发射型计算机断层。ECT 与 XCT 异同 穿透型 CT TCT(XCT)( TRASMISSION) 发射型 CT ECT(EMISSION) 单光子 CT SPECT 正电子 CT PETY射线组织的物理密度变化组织的代谢功能差异ECT 机:4 10mmECT功能显像+解剖结构1、采用的射线不同；CT:X射线，SPECT：2、成像原理不同；3、影像的重建参数和诊断依据不同。XCT衰变系数ECT放射性浓度变化4、影像构成成分不同；5、空间分辨率

24、不同；XCT机:1 3mm6 、功能不同； XCT 精细解剖结构7 、电离辐射损伤不同；8 、探测技术都采用闪烁探测技术；9、影像重建技术都采用滤波反投影法。 显像原理比较CT:利用外来的X射线作为放射源穿透人体，由于正常和病变组织的物理密度不同，构成一 副反应人体组织密度差异的解剖图像。SPECT：利用注入体内的放射性药物发出的Y光子成像；放射药物可选择性聚集在特定的组 织器官或病变部位中，使该脏器或病变与邻近组织之间有放射性浓度差，构成一副反应人体 器官组织功能的解剖图像。有效半衰期 有效半衰期(effective half life, Te)：放射性核素活度由于放射性衰变和生化代谢过程共

25、同作用减少到原来的一半所需 的时间。SPECT最常用的放射性核素目前为99Tcm其次为 131IPET最常用的放射性核素目前为18F其次为 11C、 13N 、15OSPECT 系统构成1、探头(探测器) 2、机架3、计算机及辅助设备 探测器构成及工作原理1、准直器(collimator)2、晶体 (Crystal )3、光导4、光电倍增管(PMT)5、预放大器与线性放大器 6、模拟定位计算电路探测器工作原理一定视野范围内一定方向上的Y光子通过准直器小孔进入晶体，使晶体原子、分子电离和激 发，受激发的原子或分子在退激时发出大量光子；这些光子射到光电倍增管阴极，通过光电 效应产生光电子，光电子受

26、极间电场的加速射向第一打拿极，在打拿极上产生更多的次级电 子，这种电子倍增过程依次在联级中发展下去，在到达阳极前要通过814个联级，电子数 可增加106109倍，倍增后的电子最后收集到阳极，形成电流脉冲；这电信号通过位置网 络处理，形成与Y射线能量成正比的Z脉冲和与位置有关的信号(X+,X-,Y+,Y-)。计算机处理显示准直器：1、准直器：它安装在探头的最外层，是由具 有单孔或多孔的铅或铅合金块构成，其孔的长 度、孔的数量、孔径大小、孔与孔之间的间隔厚度、孔与探头平面之间的角度等依准直器的 功能不同而有所差异。2、准直器作用：是让一定视野范围内的一定角度方向上的Y射线通过准直器小孔进入晶体，

27、而视野外的与准直器孔角不符的射线则被准直器所屏蔽，也就是限制Y光子通过准直器小孔 进入晶体的方向角度，起到空间定位选择器的作用。(1) 平行孔准直器低能 W150keV)低能通用型 低能高分辨率 低能超高分辨率 低能高灵敏度中能(150350keV) 高能(M350keV)( 2)针孔准直器( 3)扩散孔准直器( 4)聚焦孔准直器采集矩阵1、矩阵(matrix):计算机把探头的视野划分为由一定量的行与列所组成的方块状阵形，称之 为矩阵。矩阵中的一个小方块则称为一个像素(pixel)。每一个像素在计算机存储器中都有与 之 对应的存储单元，以存放模拟点阵中每对经ADC转换后属于该像素的有效X、Y坐

28、 标值。2、不同的采集方式需采用不同的矩阵Dynamic TomoStatic20%20%64X64128X128256X256512X512SPECT 机采集参数1、选择核素种类、能峰及窗宽如： 99mTc141kev131I364kev2、选择采集方式及合适的影像矩阵Static256X256512X512Dynamic64X64128X128Tomo64X64128X128Whole body 256X1024512X2048256X1024512X2048放大因子(ZOOM)1、放大因子作用：在不改变矩阵大小的情况下提高数字分辨率。数字分辨率是指在水平和垂直两个方向上单位长度内的像素数

29、（或者用单位视野 面积内包含的像素数来表示），单位 peixlcm（cm2）。空间分辨率是指能清晰分辨出两个点源或线源之间的最小距离。断层重建技术与ECT不同（比较它们的不同） 影像重建： 已知物体在不同方向的投影值，求物体内各点 的分布值。在 SPECT 中，已知每个角度上的投影值，求断层面内各点的放射性分布值。加法因子迭代法 迭代法可以加入各种误差校正因子，重建精度高，但运算量大，重建速度慢。迭代法是通过不断地修正，使估计值一步步逼近真实的断层图像。一般说来，迭代 次数越多，图像质量越好，重建耗时越多。死时间是指探测器能够分开2个闪烁光子的最短时间称为死时间，用T表示；反映了对两个 相邻闪

30、烁事件在时间上的的分辨能力。一般SPECT机的死时间为4.510p s。（现要求=5 微妙）湮没辐射：是指B +粒子与物质作用能量耗尽时，和物质中的自由电子（e-）结合，正负电 荷抵消，两个电子的静止质量转化为2个能量相等（511keV）、方向相反的Y光子而自身消 失。符合线路（coincidence circuit）：只有进入两个探头的两个Y光子是同时到达的闪烁事件才 能被记录，否则不予接受，这种线路称符合线路。压电效应 泛指晶体处于弹性介质中所具有的一种声-电可逆特性，此现象为法国物理学者居里兄弟于1880 年所发现，故也称居里效应。1. 柱形单振元探头柱形单振元探头主要用于A超和M超，又

31、称笔杆式探头。由压电晶体、垫衬吸声材料、声学绝缘层、匹配层、保护面板组成。压电晶体： 常用锆钛酸铅类压电陶瓷晶体1. 发射和接收声波2. 其形状确定声束的形状和声场分布3. 其厚度确定发射超声的频率 垫衬吸声材料：1. 衰减并吸收压电晶体背向发射的超声 能量2. 要求垫衬具有较大的衰减能力，并具 有与压电材料接近的声阻抗匹配层和保护层：1. 声阻抗等于晶体和皮肤声阻抗的几何 平均值2. 选择衰减系数低并耐磨的材料3厚度为入/4声学绝缘层：防止超声能量传至探头外壳引起反射，造成对信号的干扰 外壳：作为探头内部材料的支承体，并固定 电缆引线声匹配层脉冲回波原理医学超声成像的基本原理 人体组织和脏器

32、具有不同的声速和声阻抗，声波在传播途中，遇到不同介质的界面时会反射 声波，称为回波。发射超声脉冲，遇界面反射，接收回波，检测出其中所携带的信息；由于界面两边声学差异 并不是很大，大部分声波穿过界面继续向前传播，到达第二个界面时又产生回波，并仍有大 部分声波透过该界面继续行进；将每次回波信号接收放大，并在显示器上显示。ABMD超的异同比较A超B超M超D超利用的物理特性超声波发射类型获取信息空间检测的信息调制/显示方式得到的人体信息脉冲重复频率 FPRFPR 指脉冲工作方式超声仪器每秒重复发射超声脉冲的次数，决定了仪器的最大探测距 离。Dmaxc/2 TPR1. 相控阵扫描原理 对成线阵排列的多个

33、声学上相互独立的压电晶体振元同时给予电激励，可以产生合成波束发 射,且合成波束的方向与振元排列平面的法线方向一致。对线阵排列的各振元不同时给予电激励，而是使施加到各振元的激励脉冲有一个等值 的时间差T，合成波束的波前平面与振元排列平面之间，将有一相位差0 ，合成波束的方 向与振元排列平面的法线方向就有一相位差e。通过控制激励时间而实现波束方向变化的扫 描方式，叫做相控阵扫描。增益控制 TGC（ Time Gain Compensation） 对来自不同深度（不同时间到达）的回声给予不同的增益补偿，即使接收机的近场增益适 当小，远场增益适当大，通常称此种控制手段为时间增益。多普勒效应定义：多普勒

34、效应原理在超声医学诊断中应用（用公式推导）血流运动状态的彩色显示方法2003级医学影像学专业本科医学影像设备期终试卷（A）一、选择题（每题2分，共20分）1 调节电子显微镜影像的亮度主要是通过改变哪一级透镜的工作电流来实现的？A 聚光镜B 物镜C 中间镜D 投影镜2 SPECT 中晶体的主要作用是：A将Y光子转化为荧光光子B将荧光光子转化为Y光子C将Y光子放大增强D将荧光光子放大增强3供给X线管的电能量有多少可以转换成X线能量？A 小于1%B 10%左右4 MRI 中磁体部分的作用是：A 提供 MRI 必需的主磁场C激发氢质子产生MR信号C 接近50%D 达到99% 以上B 发射射频电磁波D

35、接受 MR 信号5以下四种频率的超声波，哪个可能被用于US诊断仪?A 20kHzB 100kHzC 3.5MHzD 50MHz6 B 型超声成像仪是采用下列哪种调制成像方法？A 幅度调制型 B 辉度调制型C 时间调制型D 频率调制型7 以下四种人体组织中，哪种对超声波的回声最强？A 肌肉 B 血液 C 颅骨 D 脂肪8 X CT 机探测器的主要作用是：A 接受穿过扫描物体的 X 线B 接受 X 线球管发生的 X 线C 接受穿过扫描物体的衰减值 D 测量扫描物体的密度9 螺旋 CT 的信号和电源传输是依靠下述哪种方式完成？A 电缆线B 光电耦合 C 滑环 D 激光10 螺旋扫描时，机架与床的运动

36、方式是：A 机架连续单方向旋转，床匀速直线进退B 机架每螺旋360 度改变一次方向，床进退一个扫描层厚C 机架先正转5圈再反转5圈，床进退5 个扫描层厚距离D 机架逐渐加速旋转，床逐渐加速前进二、填空题（每空1分，共22分）1 X线是由德国科学 于年11月8日发现的，因此X线亦称为。2 X线管主要有和两种阳极结构形式。3 X线机的基本结构主要是由、及机械装置和辅助装置构成。4 SPECT断层图像以浓度变化为重建参数，以组织的差异作为诊断依据。5 XCT图像质量的最主要的指标，。6 XCT机的主要组成部分是、 三套件。7 MRI设备中的常见励磁方式有磁式与磁式导磁性能又分为 导型与导型。8 SP

37、ECT三维断层影像是指面、面、面断层图像。三、名词解释（每题5分，共20分）1 CT图像观察中的“窗口技术”2 MRI理论中的“T、T2加权像”3 电磁透镜的“球面像差”4 SPECT诊断中所用放射性核素的物理半衰期和生物半衰期四、问答题（共38分）1试述X光机中影像增强器的工作过程，它在应用中体现了哪些优点？（8分）2多普勒效应在彩色US诊断仪中的应用原理和意义是什么？（6分）3 试述核磁共振现象。（6分）4 磁共振设备中如何实现空间定位？（8分）5 综述本课程所学习的六种影像设备各自成像特点和实际应用的优劣。（10分）03级本科医学影像学专业医学影像设备（A）答案一选择题：1A2A3A4A

38、5C6B7C8A9C10A二填空题：1伦琴 1895 伦琴射线 2固定 旋转3X 线管 控制台 高压发生器 4放射性药物 聚焦和代谢5密度分辨率 空间分辨率 6扫描机架 扫描床 操作台7永 电 常 超 8冠状面 横断面 矢状面三名词解释：1 窗口技术就是从5000个 CT 值中选出其中的一小部分，并用整个灰度级(灰阶)来显示。这其中的一小部分CT值称为窗宽，而中心CT值称为窗位。用窗位决定观察影像的中心， 而用窗宽决定观察CT值的范围。窗宽的下限以下部分的影像呈现全黑，窗宽的上限以 上部分的影像呈现全白，只有在窗宽选定范围内的CT值用64级灰度等级(灰阶)来显示。 有了窗口技术，观察者可以随意

39、调整影像的对比度，使得欲观察的部位影像清晰.2. 人体不同组织不论它们是正常的还是异常的，有它们的各自的T2以及质子密度值， 这是MRI区分正常与异常以及诊断疾病的基础。为了评判被检组织的各种参数，在 操作中可通过调节重复时间TR、回波时间TE以突出某个组织特征的影像，这种影像 被称作加权像(weighted image, WI)。把分别反映组织T?和质子密度N(H)特 性的影像，相应称作加权像、丁2加权像和N (H)加权像。3. 球面相差 通过透镜边缘的旁轴光线与靠近中心的近轴光线，由于光程不同而产生 会聚差异，因之造成的成像质量下降。4. 物理半衰期是指放射性核素历经核衰变，其放射性强度或

40、放射性原子数减弱或减少到一 半所需要的时间；生物半衰期是指由于生物代谢，生物体内的放射性核素从体内排泄到 原来引入量的半数所需要的时间。四.问答题：1. X线带有的信息在影像增强器的输入屏上形成荧光影像(可见光影像)，紧贴输入屏内 侧的光电阴极各点按荧光的强弱程度产生数量对应不同的光电子(光电效应)，形成电 子影像。光电子束被阳极正电位吸引，高速飞向阳极，在聚焦电极作用下于输出屏前方 形成缩小了的电子影像(倒像)，其电子束射到输出荧光屏上，在电致发光作用下，形 成了荧光影像，但其亮度却比输入屏荧光影像增加了约1 0 0 01 0 0 0 0倍。(1)透视剂量低由于采用了影像增强器，使透视剂量大

41、为降低。这样不仅减轻了对受检者 和放射医生的辐射危害，而且降低了X线管的工作负荷，有利于延长机器寿命。(2 )改善医生工作环境普通X线机透视时必须在暗室里进行操作和诊断，而X线电视可 以将诊断医生从暗室中“解放”出来，使其在宽敞明亮的环境里进行遥控操作和诊断。并且 可以配备透视亮度自动控制器(IBS),减化操作的复杂性，无论检查部位、厚度的随机 变化，均可由IBS来自动保持显示屏影像亮度恒定。(3)为教学和科研打好基础X线电视使用方便灵活，可配置多路显示器、录像机及其他高科技的影像处理及记录系统，以方便会诊、教学和资料的记录与传输。2. 利用多普勒效应，采用自相关处理技术解得血流方向和速度，并

42、规定血流的方向用红 和蓝表示，朝向探头的运动血流用红色，远离探头运动的血流颜色用蓝色，而湍动血流用绿 色，通过彩色转换处理器把血流信息变为彩色图像显示。彩色多普勒血流显像对血流的显示 是直观的，它对于辨别血流的湍动、了解流速在心血管内分布较脉冲多普勒更快更好。3. 处于静磁场中的物质受到电磁波的激励时，如果射频电磁波的频率与静磁场强度的关系 满足拉莫尔方程，则组成物质的一些原子核会发生共振，即核磁共振。4根据拉莫尔方程，在均匀的强磁场中，生物体内质子群旋进频率由场强决定且是一致的， 如在主磁场中再附加一个线性梯度磁场，由被检物体各部位质子群的旋进频率可因磁场 强度的不同而有所区别，这样就可对被

43、检体某一部位行MR成像。因此，MRI空间定 位靠的是梯度磁场，MRI的梯度磁场有三种：选层梯度场Gz、频率编码梯度场Gx, 相位编码梯度场Gy。2003级医学影像学专业本科医学影像设备期终试卷（B）一、选择题（每题2分，共20分）作为 ECT 显像剂的放射性核素，必须能够发射A X射线B B射线C Y射线以下哪项属于 PACS 系统的内容？A影像采集B显示与处理C传输与存储螺旋CT的信号和电源传输是依靠下述哪种方式完成？A 电缆线B 光电耦合4 MRI 中磁体部分的作用是： A 提供 MRI 必需的主磁场C激发氢质子产生MR信号 磁场梯度包括：A层面选择梯度B相位编码梯度C频率编码梯度a射线D

44、 以上都是C 滑环D 激光B 发射射频电磁波 D接受MR信号D 以上均是调节电子显微镜影像的亮度主要是通过改变哪一级透镜的工作电流来实现的？A 聚光镜B 物镜C 中间镜D 投影镜为什么要调节X线管的灯丝电流？A控制产生X线的质B控制产生X线的量C 阻止反向电动势D 阻止软 X 线的产生以下四种频率的超声波，哪个可能被用于US诊断仪？A 20kHzB 100kHz C 3.5MHz D 50MHz以下四种人体组织中，哪种对超声波的回声最强？C 颅骨A 肌肉B 血液10 XCT 机探测器的主要作用是：A 接受穿过扫描物体的 X 线C 接受穿过扫描物体的衰减值 二、填空题（每空1分，共26分）1 S

45、PECT断层图像以异作为诊断依据。2 XCT机的主要组成部分是件。3X线机的基本结构主要是由及机械装置和辅助装置构成。4 MRI设备中的常见励磁方式有磁式与磁式；导磁性能又分为与导型。D 脂肪B接受X线球管发生的X线D 测量扫描物体的密度浓度变化为重建参数，以组织的三套导型5 SPECT三维断层影像是指面、面、面断层图像。6 X线是由德国科学 于年11月8日发现的，因此X线亦称为7 XCT图像质量的最主要的指标，8 X线管主要有和两种阳极结构形式。9透射式电子显微镜的成像放大倍数M等于。10在彩超成像中统一规定色表示血流朝向探头的运动，色表示血流背向探头的运动，对目标运动方向和速度探测的原理基

46、于效应。三、名词解释（每题4分，共20分）1 放射性药物的“有效半衰期”2 电磁透镜的“球面像差”3 MRI理论中的“T、T2加权像”4 CT 图像观察中的“窗口技术”5X射线的量和质四、问答题（共34分）1 请介绍电子显微镜中电子枪、聚光镜、物镜和投影镜在整个成像过程中的各自的主要功用。（8分）2 SPECT 与 X-CT 的影像构成因素有何不同？（6分）3 试述核磁共振现象。（6分）4请分别解释超声的工作频率f和脉冲重复频率FPr,两者有何不同？（6分）5试述X光机中影像增强器的工作过程，它在应用中体现了哪些优点？ （8分）五、附加题（本题另计10分）请试预测5年以后医学影像设备的发展状况

47、。03级本科医学影像学专业医学影像设备（B）答案一选择题：CCCADABCCA二填空题：1 放射性药物聚焦和代谢2 扫描机架；扫描床；操作台3. X线管 控制台 高压发生器4.永 电常超5.冠状面、横断面和矢状面6 .伦琴1895伦琴射线7 密度分辨率 空间分辨率8.固定 旋转9. Mem = M”XM込10.红蓝 多普勒TEM物中投三.名词解释：1. 有效半衰期：由于放射性衰变和生物代谢的共同作用，生物体内的放射性核素减少到原 来引入量一半所需要的时间。2. 球面相差 通过透镜边缘的旁轴光线与靠近中心的近轴光线，由于光程不同而产生 会聚差异，因之造成的成像质量下降。3. 人体不同组织不论它们

48、是正常的还是异常的，有它们的各自的T2以及质子密度值， 这是MRI区分正常与异常以及诊断疾病的基础。为了评判被检组织的各种参数，在 操作中可通过调节重复时间TR、回波时间TE以突出某个组织特征的影像，这种影像 被称作加权像（weighted image, WI）。把分别反映组织T?和质子密度N（H）特 性的影像，相应称作加权像、丁2加权像和N （H）加权像。4. 窗口技术就是从5000个 CT 值中选出其中的一小部分，并用整个灰度级（灰阶）来显示。 这其中的一小部分CT值称为窗宽，而中心CT值称为窗位。用窗位决定观察影像的中心， 而用窗宽决定观察CT值的范围。窗宽的下限以下部分的影像呈现全黑，

49、窗宽的上限以 上部分的影像呈现全白，只有在窗宽选定范围内的CT值用64级灰度等级（灰阶）来显示。 有了窗口技术，观察者可以随意调整影像的对比度，使得欲观察的部位影像清晰.5. 有在X线的诊断应用中，用X线管的管电流与照射时间的乘积来表示X线的量，通常以 毫安秒为单位；以X线管电压的大小来描述X线的质。四.问答题：1. 聚光镜 会聚电子束，使之形成明亮均匀的“光斑”，照射在样品上面。物镜 聚焦，进行初级的成像与放大。中间镜 放大影像。投影镜 与中间镜协作，共同完成对影像设定倍率的放大。2. ECT 图像仅显示浓聚放射性的靶器官或组织的三维断层图像，而毗邻组织脏器则不显 像。这就要求诊断医师对每个

50、层面的各个脏器之间的毗邻关系及其正常变异有较全面了解。XCT图像则显示某一层面内所有组织器官的二维图像。ECT依临床医师诊断目的不同，即 便是同一脏器，所采用的放射性核素或其标记物也不同，其所得ECT影像的临床意义也不 一样。XCT则以被检部位脏器为单位获得断层图像。3. 处于静磁场中的物质受到电磁波的激励时，如果射频电磁波的频率与静磁场强度的关系 满足拉莫尔方程，则组成物质的一些原子核会发生共振，即核磁共振。4. 超声的工作频率f是指探头与仪器联接后，实际辐射超声波的频率，也即所发射超声 波在每秒中内自身的振荡次数。它可以根据配用不同的探头来变换选择,而探头的标称频 率通常是固定的。仪器工作

51、频率f的选择，主要考虑衰减和探测部位的不同，但也要考 虑对纵向分辨力的影响。频率越高，波长越短，则波束的方向性越好，使纵向分辨力提 高，但衰减也成比例地增加，探测深度减小，信噪比也受到影响。因此，不能无限制地 提高工作频率，通常B超仪器的工作频率在0.510MHz范围内，应根据不同需要选择。脉冲重复频率FpR （pulse repeat frequency, PRF）指脉冲工作方式超声仪器在每 秒钟重复发射超声脉冲的个数，也就是探头激励脉冲的频率。这与前述的超声波频率是 2个不同概念。5. X线带有的信息在影像增强器的输入屏上形成荧光影像（可见光影像），紧贴输入屏 内侧的光电阴极各点按荧光的强

52、弱程度产生数量对应不同的光电子（光电效应），形成电子 影像。光电子束被阳极正电位吸引，高速飞向阳极，在聚焦电极作用下于输出屏前方形成缩 小了的电子影像（倒像），其电子束射到输出荧光屏上，在电致发光作用下，形成了荧光影 像，但其亮度却比输入屏荧光影像增加了约1 0 0 01 0 0 0 0倍。（1）透视剂量低由于采用了影像增强器，使透视剂量大为降低。这样不仅减轻了对受检者 和放射医生的辐射危害，而且降低了X线管的工作负荷，有利于延长机器寿命。（2）改善医生工作环境普通X线机透视时必须在暗室里进行操作和诊断，而X线电视可以 将诊断医生从暗室中“解放”出来，使其在宽敞明亮的环境里进行遥控操作和诊断。并且可 以配备透视亮度自动控制器（IBS）,减化操作的复杂性，无论检查部位、厚度的随机变 化，均可由IBS来自动保持显示屏影像亮度恒定。（3）为教学和科研打好基础X线电视使用方便灵活，可配置多路显示器、录像机及其他高 科技的影像处理及记录系统，以方便会诊、教学和资料的记录与传输。五、附加题：本题考查学生对本课程学习的知识理解和综合分析能力。不设固定答案，按