间《医 学影 像成像原理》试题库李月卿第三章CT成像一、专业名词解释与翻译1 窗口技术：window technology是显示数字图像的一种重要方法即选择适当的窗宽 和窗位来观察图像，使病变部位明显地显示出来2. 窗宽：window width , WW表示数字图像所显示信号强度值的范围图像显示过程中代表所显示信号强度值的范围3. 窗位:window level , WL又称窗水平，是图像显示过程中代表图像灰阶的中心 位置放大的灰度范围的平均值，所放大灰度范围的 灰度中心值，即显示器所显示的中心CT值4. 投影：projection检测器接收透过受检层面后出射的X线束的强度（I） 称为投影CT扫描装置扫描完一个层面后，获得一 个方向上的一组吸收系数之和的数值与X线束扫描位 置的曲线，这个曲线称作X线束经被测人体吸收后在 该方向上的投影，投影上各点数值称为投影值5. CT值：computed tomography numberCT影像中每个像素所对应的物质对X线线性平均衰减 量大小的表示以水的衰减系数作为基准，CT值定义 为将人体被测组织的吸收系数 亠％与水的吸收系数 Jw的相对值，用公式表示为：卩一卩CT 值 x - K%6. 采集时间：acquisition time即成像时间或扫描时间，指获取一幅图像所花费的时7.半程扫描时间：half-scan time是指X线管扫描移动角度在210°〜240°时的扫描时 间。
全程扫描：full-scan是指为了获取比较高质量的CT图像进行360°的扫描9. 最大密度投影： maximum inten sity projecti on ,MIP是将径线所通过的容积组织或物体中每个像素的最大 强度值进行投影，最大强度代表最大CT值，故一般称 为最大密度投影10. 最小密度投影： minimumintensity projection , Mi nIP是在某一平面方向上对所选取的三维组织层块中的最 小密度进行投影重建图像11 .空间分辨力:spatial resolution是指在某物体间对X线吸收具有高的差异、形成高对 比的条件下，鉴别其微细结构的能力12. 对比度分辨力：con trast resolution是在ROI内观察细节与背景之间具有低对比度时，将 一定大小的细节部分从背景中鉴别出来的能力13. 密度分辨力：density resolution分辨人体组织密度差异的能力（分辨人体内组织密度 细小的变化的能力）14. 多层螺旋 CT： multislice CT , MSCT多层面螺旋CT机X线管旋转一圈可以同时获得多幅图 像，检测器在Z轴方向的数目已从一排增加到几排直 至几十排，又称多排检测器CT （multirow detector CT。
二、问答题1简述CT成像原理，并画图说明（10分）答：在CT成像中物体对X线的吸收起主要作用，在 一均匀物体中，X线的衰减服从指数规律在X线穿 透人体器官或组织时，由于人体器官或组织是由多种 物质成分和不同的密度构成的，所以各点对 X线的吸 收系数是不同的将沿着X线束通过的物体分割成许 多小单元体（体素）,令每个体素的厚度相等（I）设 I足够小，使得每个体素均匀，每个体素的吸收系数 为常值，如果X线的入射强度Io、透射强度I和物体 体素的厚度I均为已知，沿着X线通过路径上的吸收 系数之和1 + 2+ + n就可计算出来为了建立CT图像，必须先求出每个体素的吸收系 数卩1、2、3 no为求出n个吸收系数，需要建立如上式那样n个或n个以上的独立方程CT成像 装置从不同方向上进行多次扫描，来获取足够的数据 建立求解吸收系数的方程吸收系数是一个物理量，它是CT影像中每个像素 所对应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示实 际应用中均以水的衰减系数为基准，故CT值定义为将 人体被测组织的吸收系数q与水的吸收系数 s的相 对值表示：ct =3 w 1000再将图像面上各像素的CT值转换为灰度，就得到 图像面上的灰度分布，就是CT影像。
{CT图像的本质是衰减系数 卩成像通过计算机 对获取的投影值进行一定的算法处理，可求解出各个 体素的衰减系数值，获得衰减系数值的二维分布（衰 减系数矩阵）再按CT值的定义，把各个体素的衰减 系数值转换为对应像素的CT值，得到CT值的二维分 布（CT值矩阵）然后，图像面上各像素的CT值转换 为灰度，就得到图像面上的灰度分布，此灰度分布就2. 简述CT成像技术的物理原理，并画图说明（10分） 评分标准：（1）吸收系数、CT值、灰度 各2分；⑵图 每个2分答：在CT成像中物体对X线的吸收起主要作用，在 一均匀物体中，X线的衰减服从指数规律在X线穿 透人体器官或组织时，由于人体器官或组织是由多种 物质成分和不同的密度构成的，所以各点对 X线的吸 收系数是不同的将沿着X线束通过的物体分割成许 多小单元体（体素），令每个体素的厚度相等（l）设 l足够小，使得每个体素均匀，每个体素的吸收系数 为常值，如果X线的入射强度I透射强度I和体素 的厚度I均为已知，沿着X线通过路径上的吸收系数 之和[1 1 + [1 2+ + [1 n就可计算出来为了建立CT图像，必须先求出每个体素的吸收系 数11、1 2、1 3 1 n。
为求出n个吸收系数，需要建立如上式那样n个或n个以上的独立方程因此, CT成像装置要从不同方向上进行多次扫描，来获取足 够的数据建立求解吸收系数的方程吸收系数是一个物理量，CT影像中每个像素所对 应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示实际应 用中，均以水的衰减系数为基准，故CT值定义为将人 体被测组织的吸收系数1i与水的吸收系数1 w的相 对值，用公式表示为：CT w 1000■—w再将图像面上各像素的CT值转换为灰度，就得到 图像面上的灰度分布，就是CT影像30°〜50°宽扇形X线束进行旋转扫描3 .简述常规CT扫描方式（10分）评分标准：五种扫描方式及解释每种2分 答：（1）单束平移-旋转方式：扫描装置由一个X线管 和一个检测器组成，X线束被准直成笔直单线束形式， X线管和检测器围绕受检体作同步平移-旋转（T-R） 扫描运动这种扫描首先进行同步平移直线扫描，平 移扫描完一个指定层面后，同步扫描系统转过一个角 度，然后再对同一指定层面进行同步平移直线扫描 如此进行下去，直到扫描系统旋转到与初始位置成 180°角为止2） 窄扇形束平移-旋转方式：扫描装置由一个X 线管和6〜30个检测器组成同步扫描系统。
此种扫描 进行时，X线管发出一张角为3°〜15°的扇形X线 束，6〜30个检测器同时采样，并采用T-R扫描方式 由于一次X线投照的扇形束同时被多个检测器检测， 故一次扫描能同时获取多个扫描数据，这样就可以减 少每个方向上平移的次数和增大扫描系统每次旋转的 角度，使扫描采样的速度加快，从而使重建图像的速 度加快3） 宽扇形束旋转-旋转方式：扫描装置由一个X 线管和250〜700个检测器（检测器阵列）组成，后者 排成一个彼此无空隙的、可在扫描架内滑动的紧密圆 弧形X线管发出张角为30°〜40°,能覆盖整个受 检体的宽扇形线束4） 宽扇形束静止-旋转扫描方式：扫描装置由一 个X线管和600〜2000个检测器组成这些检测器在 扫描架内排列成固定静止的检测器环，X线管发出静止-旋转扫描方式又分为两种，一种是X线管旋 转轨道设置在固定检测器圆环内的普通S-R方式；另 一种是将X线管旋转轨道设置在检测器环外的章动- 旋转（N-R）扫描方式5）电子束扫描：第五代CT扫描方式，也称超高 速扫描电子束CT由一个特殊制造的大型钟形X线管、 一组864个固定检测器阵列和一个采样、整理、数据 显示的计算机系统构成。
大型的X线管内从电子枪发 射出的电子束经过两次磁偏转高速的撞击在 X线管的 很大的圆环形靶上，产生不同方位的扇形 X线束，通 过适当的准直器后投照在受检体上扇形束透射受检 体后被衰减的X线束再投照在静止的检测器环上，便 可检出来自不同方位上的投影值4 .用四个体素（设 叫=1，丄2 - 2 , .—3= 3 , 「4 =4 ）矩阵，叙述CT反投影法图像重建方法及缺 点（10分）答：反投影法是利用投影数值近似地复制出吸收系数 的二维分布它的基本原理是将所测得的投影值按其 原路径平均地分配到每一点上，各个方向上投影值反 投影后，在影像处进行叠加，从而推断出原图像对 四体素矩阵作0°、45°、90°、135°投影（扫描）,再将 投影值反投回原矩阵的对应位置（扫描过的各个体素） 上，即可将原矩阵中的四体素的特征参数 」值解出， 其过程如下图所示I枷+凹体和必的讪影法:咋币;建5 .用四个体素（设 J^2 ,=4 ,叮=6 ,% =8 ）矩阵，叙述CT反投影法图像重建方法及缺 点（10分）评分标准：①反投影法文字叙述：4分；② 图示 ：4分；③ 缺点 ：2分答：反投影法是利用投影数值近似地复制出吸收系数 的二维分布。
它的基本原理是将所测得的投影值按其 原路径平均地分配到每一点上，各个方向上投影值反 投影后，在影像处进行叠加，从而推断出原图像对 四体素矩阵作0°、45°、90°、135°投影（扫描），再将 投影值反投回原矩阵的对应位置上，即可将原矩阵中 的四体素的特征参数」值解出，其过程如下图所示HU MR111 HI 卄:.-Yi pP.111lJyij—鮮-牴叫体匾知阵的斥投霜法图似重崔缺点：产生图像的边缘失锐，反投影图像会出现图像 的伪影7 .简述CT图像重建方法并分析其利蔽（15分） 评分标准：4种方法各2分，利蔽分析2分答：（1）反投影法（总和法）：是利用投影数值近似 地复制出吸收系数的二维分布它的基本原理是将所 测得的投影值按其原路径平均地分配到每一点上，各 个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，从而 推断出原图像正方形物体反投影法重建的物体图像 不是正方形，变成了 “星”状物，中心处吸收系数」 值最大，离中心越远」值越低，产生图像的边缘失锐 反投影法会造成影像边缘的不清晰如果在一均匀的 组织密度内，存在吸收系数极不均匀的部分时，反投 影图像会出现图像的伪影2）傅里叶变换重建方法：对于每次测得的投 影数据先作一维傅里叶变换，根据中心切片定理，可 将此变换结果看成二维频域中同样角度下过原点的直 线上的值。
在不同投影角度下所得的一维变换函数可 在频域中构成完整的二维傅里叶变换函数，将此二维 变换函数进行逆变换，就得到了所要求的空间域中的 密度函数傅里叶变换的方法重建图像时，投影函数的一维 傅里叶变换在频域中表现为极坐标的形式，把极坐标 形式的数据通过插补运算转换为直角坐标形式的数据 时，计算的工作量比较大此外，在极坐标形式的频 域数据中，离原点较远的频率较高的部分数据比较稀 疏，当这些位置上的数据转换到直角坐标下时，需经 过插补，这将引入一定程度的误差也就是在重建的 图像中，高频分量可能会有较明显的失真3） 滤波反投影重建方法：采用先修正、再反 投影的做法，得到原始的密度函数滤波反投影重建 图像的基本做法是：在某一投影角下取得投影函数（一 维函数）后，对其作滤波处理，得到一个经过修正的 投影函数然后再将此修正后的投影函数作反投影运 算，得出所需的密度函数滤波反投影法在实现图像重建时，只需作一维的 傅里叶变换。