医学成像技术参考要点Word格式文档下载.docx
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由于介质的吸收，将声能转换成热能等使声能逐渐减小。
扩散衰减与波阵面形状有关，与特性阻抗差无关。
水对超声的衰减非常小。
超声诊断中，其分辨率随频率的增加而提高。
6.超声波的发射和接收：
发射：
压电效应；
接收;
逆压电效应。
接收到回波吼，为测定超声波在反射界面上的损失强度，消除吸收衰减对回波的影响，
必须对回波进行放大。
放大程度于吸收衰减程度成比例。
7.A型超声诊断仪：
图像直观性差，不能给出体内脏器、病灶的图像显示。
探头定点发射获得的回波所在位置可测得人体脏器的厚度，病灶在人体组织中的深度及
病灶大小。
重复频率越高，显示亮度越亮，但探测深度减小。
8.B型超声诊断仪：
辉度调制。
探头发射的声束在水平方向是以快速电子扫描的方法逐次获得不同位置的深度方向所有界面的反射回波。
工作原理：
回波加在电子枪的阴极或控制级上，利用回波产生的电信号改变阴、栅的电势差，从而改变阴极发射电子的数量，达到控制荧光屏上光点辉度的目的。
9.M型超声诊断仪：
显示的图形是由运动回波信号对显示器扫描线进行辉度调制，并按时间
顺序展开而获得一维空间多点运动时序图。
适用于运动脏器的诊断，可构成运动目标在不同时间的运动轨迹图。
于B型类似。
但深度扫描信号输入显示器的垂直偏转板y，时间慢扫描信号输入显示器的水平偏转板x。
10.C型超声诊断仪：
为解决B型超声诊断仪不能显示水平解剖图像的不足。
11.M型与A型比较：
①M型的深度扫描信号不是加到x偏转板而是加到y偏转板上，于是扫描线自上而下扫
描。
②M型接收的回波信号加到栅极，有回波信号时不是显示波形而是显示亮点。
③M型增加时间慢扫描信号加到x偏转板上，垂直扫描线自左向右形成二维图像。
12.M型与B型比较：
相似处：
回波加到栅极上调制光点亮度。
深度扫描信号加到y偏转板，自上而下扫描，各亮点距离表示界面的深度。
区别：
B型在x偏转板加的电压与换能器位置相对应，当换能器在人体表面移动时，显
示屏的垂直扫描线，相应地自左向右移动。
于是线上代表界面位置和特征的亮点就可横向连成曲线，勾画出体内某一组织的切面轮廓。
B型主要用于：
腹腔及胸腔内脏器（不含心脏）检查。
M型主要用于：
心脏运动观测，胎心及一些动脉血管的搏动。
13.超声多普勒成像：
①定性分析：
发射器与接收器相互分离运动，接收频率f<
f0；
相互接近运动，f>
f0。
②超声多普勒血流计：
发射器发射，由血液接收的频率
f1=f0·
（C+V·
cosθ）/C
再由血液发射，接收器接收的频率
f2=f1C/（C+V·
cosθ）=f0（C+V·
cosθ）/（C-V·
cosθ）
故频移
ΔfD=f2-f0=2f0·
V·
cosθ/C
若V反向，则ΔfD=-2f0·
③连续多普勒：
理论上最大流速测值无限制性，但缺乏空间分辨能力。
脉冲多普勒：
能进行疾病的定位诊断和血流的定量测定，但最大流速测值受限，位置信息进度精度不高。
第三章：
X射线成像技术
1.电离辐射的生物效应：
是一种能量的传递过程，辐射的部分能量为被照物所吸收，从而引
起其内部发生各种物理的、化学的、生物的变化，并从临床症状表现出来。
具体分为躯体
效应和遗传效应。
2.电离辐射与普通光电辐射的基本区别在于：
电离辐射具有足够的能量引起电离，并与被照体细胞组织、体液等相互作用，引起物质的原子激发或电离，因而可以直接使机体内某些大分子结构受破坏，甚至直接损伤细胞的结构。
3.电离辐射飞防护：
①为防止或减少体内受到的内照射，必须尽可能切断放射物质进入人体的各种途径，减少放射性核素进入体内的一切机会。
②外照射防护的基本措施是缩短接触放射源的时间，增大离开放射源的距离和采取适当的屏蔽措施。
4.X射线的产生：
①产生X射线的两个基本条件：
高速运动的粒子流；
适当的阻止粒子流运动的障碍。
②连续辐射：
高速带电粒子在靶物质的原子核电场作用下，改变运动方向和速度所损失的动能中一部分转化为能量等于hv的光子辐射出去。
（辐射的光子具有连续的能量分布）
h·
vmax=e·
V,λmin=C/vmax=hC/eV,带值得λmin=12.4/V（kv）
故连续辐射的X射线波长由管电压V决定。
③特性辐射（标识辐射）：
高速电子于原子内层电子相互作用，而将内层电子轰击使原子呈不稳状态。
当具有较高势能的外层电子填补内层电子的空位时，就要释放多余能量。
标识辐射的X射线波长由跃迁电子能量差决定。
5.X射线的基本特性：
①物理特性：
穿透作用、荧光作用、电离作用；
②化学特性：
感光作用、脱水作用；
③通过物质被吸收所产生的各种效应：
光电效应、康普顿散射、电子对的产生。
6.X射线的量与质：
常用管电流和管电压来描述。
量：
X射线束内的光子数量。
质：
X射线光子的能量。
X射线强度I=∑Ni·
hvi=N1·
hv1+N2·
hv2+……
管电流增大，N增大；
管电压增大，hv增大。
7.X射线对人体的穿透能力：
用硬度描述。
硬度越大，穿透力越强。
密度越大的组织，对X射线的吸收越多。
8.实用X射线的产生条件：
①具有一个电子源（阴极）：
用以发射电子；
②具有一个受电子轰击而辐射X射线的物质（阳极）；
③为加速电子，在阳、阴极之间加上较高的电压，是电子在强电场作用下被加速，获得电场能；
④为使高速电子在加速中部受气体分子阻挡而损耗能量，同时保护阳极不被氧化，阴极及靶内必须处于机械强度较高的抽真空的X射线管内。
9.X射线机的分类：
10.X射线机的组成：
主机（电源箱、控制台、高压发生器、X射线管）和外设（荧光屏、增感盒、遮光器、滤线器）
X射线管对电路结构的要求：
可以改变管电流的装置（由灯丝电压控制）；
管电压可变的装置、可控制X射线曝光时间的装置。
为使阴、阳极不相互变换，必须对管电压进行整流。
11.X射线机采用的滤线设备：
避免原发X射线进入人体组织后产生的续发射线对胶片影像
的影响。
1遮光器：
调节X射线照射的视野定位。
2集光筒：
与遮光器作用相同，主要差异是照射视野不可调节。
3滤线器：
直接减少续发射线。
4原发X射线λ越短（管电压越高），强度越大（管电流越大），散射线越多，受到散射的面积越大越厚，对照片质量的影响也越严重。
12.X射线透视：
利用各组织器官对X射线的吸收不同。
①优点：
方便、简单、便宜。
局限：
被检者和医生不可避免地要接受X射线剂量；
不能留下客观记载；
所观察的影像是经两次影像转换的，较细微解剖结构影像变得模糊不清，甚至观察不到。
②影像增强器：
增强荧光屏上光点的亮度。
意义在于使间接摄影及电视观察成为可能。
产生亮度增益的原因：
由于电子在静电场中被加速，增加了能量使输出屏能激发更多的可见光子，产生了通量增益；
由于输出屏尺寸小于输入屏，从而增加了光密度，产生了缩小增益。
总亮度增益等于两者之积。
③医用X射线电视：
对信噪比和分辨率的要求比一般电视高；
对成像具有良好的调制
传递函数。
13.普通X射线摄影：
①与X射线透视的区别：
不能直接在现场观察，需在暗室进行显影、定影处理；
形成的影像与透视影像的明暗恰好相反。
如透视影像在荧光屏上骨骼是暗的，而摄影胶片上骨骼是明亮的。
②合格的X射线照片的条件：
照片能表示出足够的能为肉眼识别的适当密度；
具有能分辨出X射线吸收差异的适当对比度；
能反映被照体细节，保持良好的明锐度；
能保持被照体的原有形态，具有较小的失真度；
摄影部位的质量、位置选择符合临床要求。
14.X射线造影检查：
引入造影剂，认为造成器官与周围组织的密度、原子序数上的差异。
15.静电X射线摄影：
操作简便、速度快，不消耗银。
16.常规X射线断层摄影：
①必须满足的3个条件：
X射线管的焦点与胶片必须作方向相反的匀速运动；
X射线管的焦点、金属杆的支点及胶片中心三者始终在同一直线上；
X射线管焦点到支点的距离与支点到胶片中心的距离比值恒定不变。
②直线式常规X射线断层摄影工作原理：
如图示，在曝光时间内，X线源沿水平方向由S1→S2，同时底片由左→右，水平地保持一定速度移动，由图可见，需要研究的剖面如果和轴心在同一水平面上，那么P在胶片上的像点位置就始终不变，同一剖面另一像点R的位置始终处于胶片左端1/5长度的位置，但不在此剖面的Q点，在胶片上的像点却占据从胶片的右端到左端的位置上，即Q的像点比P像点模糊得多，这样就可在胶片上获得PR剖面的清晰断面影像
证明：
两支点在同一剖面上∵S1→S2
S1P/S1P1=PR/P1R1=S2P/S2P2=PR/P2R2
∴R1P1=R2P2且P1、P2在胶片中心位置不变
∴R点的影像即R1R2位置也不变，即可获得清晰的断层图像。
17.X-CT与普通X射线摄影比较：
18.X-CT原理：
让一束X射线透射待研究物体，同时使这个X射线源相对待测物体旋转，得
到不同角度的投影像。
每个投影像透视物体各片层信息的综合。
在利用计算机将这些综
合信息的数据加以分析，得到每一片层的数据。
最后将这些数据分别加以重建，即得到
每层的图像。
19.X-CT图像重建：
①空间分辨率：
只区分距离很近的两微小体的能力。
它主要取决于探测器尺寸的大小，尺寸越小，空间分辨率越高。
②反映物质密度差异大小的能力。
③空间分辨率、密度分辨率、噪声以及X射线剂量相互制约。
20.X-CT扫描装置的扫描方式：
①单束扫描：
单光源、单探测器，两者同步直线扫描，并在旋转1800后，完成扫描。
特点：
散射引起的噪声小，采集数据时间长，旋转期间不采集数据。
②窄角扇束扫描：
采用扇形X射线束和多个检测器，平移加旋转进行数据采集。
特点：
数据采集时间长，采集是间断进行的。
③广角扇束扫描：
单X射线管和扇形线管、多个探测器，旋转采集数据。
连续数据采集、射线源和检测器不用平移，采集速度慢。
4扇束扫描：
多个检测器组成固定的环形检测器阵列，单X射线管在检测阵列内侧圆周旋转运动。
数据采集时，检测器及电子线路不必旋转，采集速度慢。
5态空间重建机：
半圆形的X射线管阵列及对应的检测阵列，完全排除了机械运动。
数据采集速度快，能形成连续的动态影像。
21.X射线成像的发展历程：
①第一阶段（1895-1949）,自动化程度低，只能在暗室操作，影像重叠，了解人体组织宏观变异。
②第二阶段（20世纪50年代-70年代）,影像增强器、闭路电视系统与X射线机配套使用。
③第三阶段（20世纪70年代后）,X射线设备进入计算机时代,消除了影像冲的,提高了密度分辨率。
22.X射线成像的两大技术突破：
影像增强器应用于X射线透视；
1972年X-CT在美国问世。
第四章：
核磁共振成像技术
1.原子核的自旋与磁矩：
①陀螺的进动：
高速自转陀螺，其顶点着地，它在绕自转轴高速转动的同时，其自转轴还绕垂直轴旋转，前者叫自转，后者叫进动。
进动原因：
因其自转时角动量L始终受到一个与L垂直的重力矩M=r·
mg，M⊥g,M⊥r,因此M作用下dL⊥L，于是L的方向连续改变，L的失端就绕OZ为中心轴做圆周运动，也即OZ’轴绕OZ转动，即出现了陀螺的进动。
只要角动量受到一个与之垂直的力矩作用，则角动量就要产生进动，表现为角动量矢端沿一圆周运动。
②原子核的自旋：
自旋量子数不为0（质量数为奇数或质量数为偶数而质子数为奇数）的核才能自旋。
自旋角动量L（因I是量化值，故L也是量化值，不连续）：
③原子核的磁矩：
核磁矩μ与自旋角动量L成正比，即
γ为核的磁旋比，是核的特征常数，与核的运动无关。
2.自旋核在静磁场中的行为：
将具有自旋的原子核置于磁场中，自旋核角动量在磁场中受到力矩的作用进行定向排列。
从量子力学的观点即为空间量子化，它与自旋量子数I有关，共有2I＋l个取向。
3.核磁共振现象：
每一个自旋不为零的原子核都有相应的磁矩，如果能级分裂是核自旋磁矩
受外磁场作用而产生的，则分裂成的塞曼能级之间的共振吸收跃迁称为NMR，该跃迁仅发
生在核自旋基态能级分裂成的相邻子能级之间。
实质：
共振吸收
4.共振条件：
拉莫尔方程：
共振频率与外加磁场强度成正比
5.产生NMR的原理：
①从宏观上看：
在射频作用下，使M0偏离B0，表现为θ增大，磁矩在射频中吸能，在B0中势能增大的过程。
②从微观上看：
是核自旋基态在B0作用下发生能级塞曼分裂，核不断从射频中吸能hv，从低能级到高能级，发生自旋翻转的共振吸收。
6.核磁共振可测参数：
①弛豫时间常数：
弛豫过程：
核群体从不平衡的状态向平衡态恢复的过程。
完全恢复：
Mz＝M0，Mxy＝0。
该过程是系统释放能量的过程。
数学描述：
假设Mz与Mxy向平衡态恢复的速度同它们偏离平衡的程度成正比，即
解得
T1：
纵向弛豫时间常数。
是描述纵向弛豫过程快慢程度的一个特征量，描述了自旋返回平衡态的时间。
它与核所处的位置、环境及运动状态有关。
不同物质的晶格不同，T1就不同。
T2：
横向弛豫时间常数。
描述静磁矩M的横向恢复快慢程度的一个特征量。
与物质内部磁场有关。
内部磁场较弱，T2较长。
②自由感应衰减信号（FIDS）：
由于Mxy在x-y平面上的转动，会使穿过线圈的磁感应
强度通量发生改变，于是在线圈两端产生一个很小的，并逐渐衰减的感应电动势，
这种电动势称为自由感应衰减信号。
其强度按指数规律衰减，衰减速度由T1、T2决定，还与所在区域核自旋密度有关，FIDS的出现是产生核磁共振吸收的标志。
7.T2测量的自旋回波法：
消除主磁场不均匀对T2测量的影响
所加的脉冲序列为90°
-TI-180°
-（TR-TI）-90°
在900脉冲后，发射一个1800脉冲，就构成自旋回波序列图。
1800脉冲的作用，使得顺序产生的信号强度不再取决于外磁场的不均匀性，而只取决于T2，即物质内部场消除了磁场不均匀的影响。
8.T1的测量：
①反向恢复法：
180°
脉冲使M0转到-z方向，Mz由-M0→M0进入纵向弛豫，Mxy不变，不能检测到MRI信号，为此在Mz的恢复期。
加一90°
脉冲后。
MTI1>
0，则被转到x（y）正向，这时可观察FIDS最初幅值。
②饱和恢复法：
第一个90°
脉冲作用后，FIDS其起始值决定于M0。
第二个90°
脉冲作用后，FIDS其起始值决定于TR内纵向弛豫恢复状态。
9．X-CT与MRI的比较：
X-CT不足：
①空间分辨率低；
②电离辐射伤害；
③只能提供单一参数的静态解剖图像；
④只能给出水平剖面图像。
MRI的优点：
①可随意选择层面获取任意剖面图；
②MRI可提供三个特征参数，质子密度，T1、T2可探测体内化学性质；
③MRI对人体无伤害；
④不引入造影剂就可清晰显示脑白质、脑灰质，可观测血管阻塞、血栓或动脉硬化病人及血流分布情况。
10.MRI成像原理：
把某些原子核置于静磁场B中，会发生塞曼分裂。
在与B垂直方向，引入某一确定射频脉冲的旋转磁场。
当射频频率等于核的共振频率时，该核就吸收此能量而产生能级跃迁，将ω=ωN的射频脉冲加到平衡态的自旋核上，造成M0的偏移。
当射频撤消后，该偏移会在接收线圈上感应出FIDS，其强度初始值与ρ成正比，且通过驰豫过程随时间减少，ρ，T1，T2的不同权重的组合可产生不同的MR图像重现。
11.非投影重建方法：
线扫描和多线扫描成像法
12.MRI独特的医学成像特点：
①MR图像是多参数的：
T1、T2三者可分别成像，也可某两个参数结合成像。
②T1、T2成像可在活体上直接观察细胞活动的生化蓝图，得到整个体内功能和代谢过
程等生化领域的信息，用于鉴别组织的病变。
13.MRI存在问题：
①成像速度不够快；
②不能对骨组织结构进行研究；
③不能像X-CT那样可在图像上做定量诊断；
④对某些人不能作MRI检查，如装有假肢，体内有金属片者，心脏起搏器的携带者也禁止MRI，因其在射频作用下失灵；
⑤变化的梯度场可能会在人体内感应出低频mv级电压，这会造成肌肉的损伤，严重者会造成室颤或中风。
第五章：
核医学成像技术
1.核医学诊断特点：
①反映人体内的生理、生化过程；
②反映组织的功能状态；
③可显示动态图像；
④是一种方便、基本上无损的诊断方法。
2.放射性核素：
凡原子核处于不稳定状态，会自发地变为另一种核素，并放出射线的核素。
3.核衰变：
放射性核素自发地发生结构及能量状态的改变，并发出射线并转变为另一种核素
的过程。
α衰变（发射α射线）β衰变（发射β射线）
β+衰变（当原子核中有一质子变为种子，且放出一正电子01e的衰变）
γ衰变（原子核由高能态向低能态跃迁时，释放出γ光子）
4.递次衰变规律：
不稳定的原子核衰变后生产的子核，如仍具放射性，则子核在产生以后立即按自己的衰变方式、规律进行衰变，如子核衰变后产生的又一代子核也仍具放射性，则这一代子核也立即开始衰变，这样一代一代衰变下去，直到生成稳定的核素为止。
不再是简单的指数衰减规律，任一代的变化都既与自身衰变常数有关，又与前面各代的衰变常数有关。
5.放射平衡：
①暂时平衡:
若母核半衰期T1不是很大，且T1>
T2，t足够大，e-（λ2-λ1）t<
<
1，子核B将按母核A的衰变规律变化，这时子核B和母核A的数目都减少，它们之间却保持固定的比例。
②长期平衡：
只要母核半衰期比子核长得多T1>
>
T2，且在观测时间内，母核数变化极少，则子核数及活度就会达到饱和，子、母核的活度相等。
6.医用放射性核素的要求：
①子核素的半衰期不应过长；
②母核素应易制造，其半衰期要尽
量长；
③从母核素中分离子核素的方法要求迅速简便、高产额；
④要对放射性核素用铅加以屏蔽，且子核素应为无载体的。
7.放射性核素发射器的基本原理：
遵循放射性核素的递次衰变和放射平衡规律。
8.核反应：
入射核+靶核→复合核→剩余核+发射粒子的过程。
9.粒子加速器：
在两个半圆形的偏转磁场中受磁场产生的向心力做匀速圆周运动，在两个偏转磁场间隙中受交变的电场加速。
10.核医学成像技术：
向人体注射放射性示踪剂，使带有放射性核的示踪原子进入要成像的组织，然后测量反射性核在人体内的分布来成像。
具体分为两类：
①放射性示踪剂具有稳定的γ射线，此类系统成为单光子计数系统，可形成平面投影像。
②采用具有正电子发射能力的示踪剂，称湮灭重合检测或PET。
11.同位素显像原理：
将核素或核素标记的化合物引入被检体内，而核素发射的γ射线可穿
过检测器而在体外被检测到，然后在体外对其产生的γ射线逐点扫描、探测、记录放射
性在体内的分布情况，形成闪烁图。
12.准直器：
进行空间定位。
避免受检体上各点发出的γ射线导致闪烁图混乱的情况。
13.γ照相机：
出像速度快，不仅可拍静态图像，也可以对脏器进行动态分析。
①工作原理：
②组成：
探头（准直器、闪烁晶体、光导、光电倍增管、定位电阻矩阵网络）；
电子系统；
显示装置。
③光电倍增管：
将微弱的光成比例地转换为较大电脉冲的一种器件。
要求电压稳定，能量分辨率高，光电阴极均匀性好。
5
位电阻矩阵网络：
如14号光电管X-,X+,Y-,Y+对应的电阻值分别为5.49,3.17，6.81,3.32，
则X14=X+-X-=3.17-5.49=-2.25<
0
Y14=Y+-Y-=3.32-6.81=-4.51<
14.SPECT：
需要使用准直器。
①原理：
采用富中子的放射性核素，在其发生β-衰变的同时会发生γ衰变，发射一个γ光子。
然后在体外通过对γ光子的强度进行检测进行成像。
②与X-CT比较：
SPECT图像反应的是核密度飞分布，与X-CT相比空间分辨率低，在反应器官的解剖图像上能力差，但在反应正常组织和病变组织的功能差异上比X-CT优越。
如在诊断肝癌、肝血管瘤方面大大优于X-CT。
15.PET：
使用与生命密切相关的同位素，揭示人体内部组织的功能及新陈代谢情况，研究人
体生理、生化的代谢。
无需使用准直器。
1原理：
采用乏中子的放射性核素，当一个质子转变成中子时放出一个正电子，正电子再与电子碰撞而湮灭，发射出2个能量为0.511MeV的γ光子按几乎成180°
的相反方向传播。
再在体外对γ光子强度进行检测，重建体内以选定平面上的辐射强度分布，得到所需的细胞组织的生化图。
2与X-CT比较：
PET不仅具有X-CT的特点，还能对人体各脏器的功能、代谢、基因等方面的异常变化进行定量分析，从而做出病症的评估。
3制约空间分辨率的原因：
产生的γ光子对的传播不是严格的成180°
反向传播的；
正电子的产生到发射湮灭现象，正电子已经有一段传播距离。
16.SPECT与PET比较：
SPECT是富中子的放射性核素发生γ衰变产生1个γ光子
PET是乏中子的放射性核素发生核反应发出正电子，再湮灭产生γ光子对。
第一章：
绪论
1.对医学成像技术做出突出贡献而获诺贝尔奖：
①1895年伦琴发现X射线，并与1901年获诺贝尔物理学奖；
②1979年Hounsfield和Cormack获诺贝尔生理与医学奖，表彰他们在X-CT投影重建上的贡献；
③1952年Bloch和Purcell获诺贝尔物理学奖，表彰他们发现了核磁共振现象；
④2003年Lauterbur和Mansfield获诺贝尔生理及医学奖，表彰他们在MRI上的贡献；
⑤1944年诺贝尔物理奖授予发现分子束磁共振的美国科学家Rabi；
⑥1991年诺贝尔化学奖单独授予瑞士科学家Ernst，表彰他对NMR波谱学实现和发展傅里叶变换、多维技术的贡献；
；
⑦
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