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1、影像物理习题参考答案第一章：普通X射线影像1-1 产生X射线需要哪些条件？答：1、高速运动的电子流；2、阻碍电子运动的靶。1-2 X射线管的一般构造包括哪几部分，各部分都有什么功能？答：一般应包括阴极、阴极体、阳极（含靶）、阳极体、真空管。阴极发射热电子；阴极体有聚焦电子束和回收二次辐射的作用；阳极（含靶）加速电子并阻碍电子运动发射X射线；阳极体起散热作用；真空管产生高真空环境。1-3 什么是轫致辐射？为什么轫致辐射是产生连续X射线的机制？答：高速电子进入到原子核附近的强电场区域，受到强电场的作用，而使电子的速度大小和方向发生变化，按电磁理论，电子将向外辐射电磁波（即光子）而损失能量，电磁波的
2、频率由 决定。电子的这种能量辐射叫轫致辐射。1-4 为什么轫致辐射产生的连续X射线谱中存在最短波长？最短波长受何种因素影响？答：当电子的最大动能全部损失转化为X光子的能量后，X光子不可能再获得更大的能量。从而形成最短波长。，可见，最短波长仅由管电压决定。1-5 设X射线管的管电压为100kV，求其产生连续X射线的最短波长和相应的X光子能量的最大值。解：，对应的光子能量为：答：略。1-7 什么是标识辐射？为什么标识辐射是产生标识X射线的机制？影响标识辐射的因素有哪些？答：当电子的能量较高时，可将靶原子的内层电子（K，L，M壳层）碰出原子核的束缚，成为自由电子，这样，在内层轨道上产生一空位，这一空
3、位不能长期存在，外层电子会跃迁至空位填充内层轨道，并将多余的能量（二能级差）以X光子的形式辐射出来，产生标识X射线。轫致辐射不可能产生不连续的标识X射线。标识X射线的波长只能由靶原子的能级结构决定，即靶元素决定。管电压和管电流可影响标识辐射的强度。1-8 何为实际焦点、有效焦点、靶角？三者间有何关系？答：灯丝发射经聚焦的电子，加速后，投射在阳极靶上的面积b，称为实际焦点；X射线管的实际焦点在垂直于X射线管轴线方向上投影的面积a，即X射线照射在胶片上的有效面积。靶面与X射线投射方向的夹角。三者的关系为：1-9 影响焦点大小的因素有哪些？答：影响焦点大小的因素有：阴极灯丝的大小和形状；阴极体的聚焦
4、性能；管电流的大小，管电流增大时，由于电子间的为库仑作用，产生焦点增涨现象。1-10 为什么焦点面上X射线的能量分布是不均匀分布？答：一是到达靶面各处的电子密度不均匀；二是到达靶面的上各处的电子与靶原子作用的情况有差别。从而使得靶面各处产生的X射线的强度不均匀，辐射光子的频率有差别。1-11 何为半影？影响投影区半影大小的因素有哪些？管球焦点对X射线的投影有什么影响？答：由于X射线管的实际焦点有一定的面积，从而使得投照物体的边缘在投影区产生半明半暗的模糊投影，称为半影。影响半影的因素有：有效焦点的大小，焦点上的X射线分布，焦点、投照物、投影屏的相对距离。管球焦点越大，半影区越大。焦点上X射线的
5、强度分布也有影响，高斯分布半影较小，双峰分布半影较大。1-12 什么是X射线管球的容量？为什么不能超容量使用？答：由于X射线管的能量转换效率高，99%以上的电能转化为热能，阳极靶上产热量大并且集中，容易损坏阳极靶，超容量使用首先将破坏阳极靶而使管球报废。1-13 一个连续工作的X射线管管球，管电压是250kV，电流是40mA，其容量为多少？解：答：略。1-14 X射线具有哪些基本性质？答：X射线是波长极短的电磁波，具有下列性质：贯穿能力强，大多数物质对X射线透明或半透明；能使荧光物质发射荧光；具有电离作用；能使照相底片感光，能使很多物质发生光化学反应。1-15 何为X射线的强度？它决定与哪些因
6、素？答：单位时间内通过垂直于X射传播方向的单位面积的X射线辐射能量。它决定单个X光子的能量和X光子的数密度。1-16 X射线在物质内的传播过程中，同物质发生相互作用的种类有哪几种？答：X射线在物质内传播时，同物质发生的主要相互作用有：光电效应，康普顿散射，X射线能量很大时（大于1.022MeV）还可发生电子对效应。1-17 连续能谱X射线在物质中的衰减规律有什么特点？答：各种波长的X射线的强度均降低，但长波X射线衰减比例越大，最终使连续X射线光子的平均能量增加，X射线硬度增大。1-18 线性衰减系数和质量衰减系数之间有什么联系？质量衰减系数有什么特点？答：对同一种物质，线性衰减系数与密度成正比
7、。，质量衰减系数与靶物质的物理状态无关，仅由靶物质的原子分子结构决定。1-19 何为半价层？它与哪些因素有关？答：使X射线束的强度减弱为原来一半时所需要的吸收层的厚度。半价层与X射线的硬度和吸收层的物质组成及其密度有关。1-20 什么是X射线的滤过？它有哪些种类？答：X射线穿过一定的物质后，使部分较软X射线的相对强度降低，从而提高X射线的有效能量，线质变硬。称为X射线的滤过。分固有滤过（经X射线管壁的滤过）和附加滤过（在X射线管外的滤波板的滤过）。1-21 何为X射线的硬化？答：X射线穿过一定的物质后，能量较低的X射线衰减系数较大，从而出射X射线中的长波成分变小，X射线光子的平均能量增加，硬度
8、增加，称为X射线的硬化。1-22 什么是有效原子序数？答：如果某元素对X射线的质量衰减系数与某化合物或混合物的质量衰减系数相同，该元素的原子序数称为某化合物或混合物的有效原子序数。1-23 X射线摄影和X射线透视的基本原理是什么？它们有哪些特点？答：不同组织对X射线的吸收能力不同，均匀入射的X射线穿透人体后，出射的X射线将不均匀，使荧光屏或X射线胶片上显示出明暗不同或黑白不同的影像，对X射线吸收强的组织对应暗影像，吸收弱的组织对应亮影像。这就是X射线摄影和透视的基本原理。X射线摄影将影像记录在胶片上，便于查阅且图像清晰，空间分辨力高，避免了X射线对检查者的照射。X射线透视具有直观、方便、简单、
9、费用低廉的优点，但不能留下客观记录，且由于影像转换、荧光物质颗粒大、人眼视觉敏感性差，影像细节分辨力差。另外，检查者不可避免X射线的照射。1-24试述影像增强管的基本结构和工作原理，影像增强器对X射线影像系统产生的变革作用。答：影像增强管的基本结构有输入屏，光电阴极，聚焦电极，阳极，输入屏等。入射X射线照射输入荧光屏产生荧光影像，荧光照射光电阴极产生电子影像，经聚焦和阳阳电场的加速打在输出荧光屏上，再次转换为亮度大大加强的荧光影像。影像增强器提高了影像亮度，使X射线电视、电影、录相和遥控得以实现，摆脱了暗室操作，使X射线影像有了更大的使用空间，同时减小X射线的剂量，降低了对受检者和检查者的危害
10、。1-25什么是特殊X射线摄影？试述软X射线摄影、高千伏X射线摄影、体层摄影的基本原理。答：所谓特殊X射线摄影，是指通过利用X射线的某种特殊装置和方法，使人体的某一器官或组织，显示出一般X射线摄影所不能显示的影像。软X射线摄影是利用人体各种组织对不同质的软X射线的吸收有显著差别的原理，使密度相差不大的软组织形成对比度良好的影像。高千伏X射线摄影是利用不同组织对于高能X射线的吸收系数差别比常用X射线的吸收差别大的特点，克服普通X射线摄影中骨组织完全遮挡其它组织影像的缺点，从而在骨影中显示出其它组织的影像。体层摄影是利用X射线管、成像胶片相对于受检体作适当运动，使除指定层面的其它层面的影像模糊，从
11、而使指定层显示较为清晰的影像而不受其它层面的遮挡。1-26什么是X射线造影？X射线造影剂有哪些种类？答：X射线造影是指将某种造影剂引入欲检查的器官内或其周围，使其形成物质密度差异，从而改变器官与周围组织的X射线密度，显示出对比度较强的图像。造影剂可分为阳性造影剂（原子序数高，对X射线吸收能力强）和阴性造影剂（原子序数底，对X射线的吸收能力弱）。1-27常用来评价医学影像质量的参数有哪些？答：对比度，细节分辨力，噪声，伪影，畸变。1-28试述影响X射线影像质量的主要因素。答：影响X射线影像质的主要因素有：胶片的性能，受检者的厚度及运动，光子的能量和入射线的强度，散射，检测器的性能及运动等。第二章
12、：数字化X射线成像技术2-1 试述数字图像的特点与数字图像的获得过程。答：图像信息为数字的图像称为数字图像。数字图像由有限个灰度不连续的续的象素点组成，具有易于存贮、管理、复制、传输、处理等多方面的优点。数字图像是通过将模拟图像数字化得到的，首先将模拟图像分成若干空间像素，称为采样，然后将每一像素的平均灰度转换为用一整数表示的灰度级，称为灰度的量化，所有象素的灰度级组成的数字矩阵就是数字图像，然后存贮在存贮器中。2-2 常用的数字图像处理技术有哪些？答：常用的数字图像处理技术有：对比度增强，图像平滑，图像锐化，兴趣区定量估值等。2-3 试述数字透视系统的基本构成与成像过程。答：数字透视的主要组
13、成部件有：影像增强器，电视摄像机，A/D与D/A转换，技算机，显示器等。成像过程是，将影像增强器电视系统的视频输出信号数字化后输入计算机，由机算机完成图像处理，然后再经D/A转换器转换成模拟信号重新显示在视频终端上。2-4 数字减影血管造影的基本原理是什么？有哪些减影方法？答：数字减影血管造影的基本原理是：在血管中加入造影剂前后分别用数字透视的方法获得两幅数字图像，像素的灰度由透过该点的X射线的衰减量决定，由于两幅图像中，血管以外的骨和软组织对X射线的衰减是相同的，像素灰度级之差仅由加入造影剂前后，血管对X射线吸收的差值决定，从而在减影图像中消除了骨影和软组织影，清晰显示血管的影像。数字减影血
14、管造影分时间减影、能量减影和混合减影。2-6 试述CR的物理基础及其成像过程。答：CR即计算机X射线摄影，CR成像的物理基础是光激励发光现象。成像过程是：由光激励发光物质为核心的成像板受X射线的照射时，光激励发光物质将X射线的能量转化并贮存下来，形成“潜影”，通过适当频率的激光束的激发，某处光激励发光物质中的能量以荧光的方式发射出来，通过集光器收集并经光电倍增管转化为电信号并放大，由A/D转换为数字化的影像信号，经过对成像板的扫描和计算机的处理便得到一幅完整的数字图像并显示。2-7 X射线数字化成像技术有哪些优点及缺点？答：X射线数字化成像技术的优点有：1、X射线能量的利用效率更高，灵敏度高，
15、降低了投照X射线的强度。2、图像的对比度分辨力和宽容度大为提高。3、摄影条件大为改善，并可监查图像变化并选择最佳图像进行固定。4、图像的处理、存贮和传输更为灵活方便，易于使用。5、数字化技术使计算机辅助诊断成为可能。可实现智能化检测。缺点有：空间分辨力不及普通X射线胶片。第三章：X射线计算机体层成像（X-CT）3-1普通X射线摄影影像与X-CT影像最大的不同之处是什么？答：最大不同之处在于，普通X射线摄影影像是多器官的重叠图像，而X-CT像是清晰的断层图像。3-2何为体层？何为体素？何为像素？在重建CT像的过程中，体素与像素有什么关系？答：受检体中的一个薄层称为体层；在受检体内欲成像的层面上按
16、一定的大小和一定的坐标人为划分的小体积元称为体素；构成图像的基本单元（“点子”）称为像素。在重建CT像的过程中，体素和像素在坐标上一一对应。3-3重建CT像时都要通过扫描来采集足够的投影数据，请问何为扫描？扫描有哪些方式？答：扫描是用近于单能窄束的X射线以不同的方式，按一定的顺序，沿不同的方向对划分好体素编号的受检体体层进行投照，并用高灵敏度的探测器接收透射一串串体素后的出射X射线束的强度I。扫描方式有：单束平移-旋转方式，窄扇形束扫描平移-旋转方式，旋转-旋转方式，静止-旋转方式，螺旋扫描方式，动态空间扫描和电子束扫描方式等。3-5请划出或写出下列射线束投照各种介质后广义下的投影值：（图见教材P106）（17） （）3-
