发布时间 : 星期六 文章《医学影像物理学》1-9章课后习题答案更新完毕开始阅读
像。
组成骨骼元素的原子序数高、物质密度大，吸收X射线多，因此有很高的图像对比度。
具有生命力的肺与离体肺，虽然在组织结构上是相同的，但具有活力的肺组织内充满了空气。气体与血液、肌肉相比，X射线的吸收率为千分之一，反映在照片上就形成了高对比度的影像。
考虑到离体肺组织内空气的流失，因而不可能形成良好对比的影像。
消化道内虽含有气体、液体等，但在普通平片上得不到满意的显影，只能显出其外形，不能显示其内腔，所以必须通过对比剂，才能形成良好的图像对比度。
高千伏摄影时，由于X射线能量较大，光电吸收减少，所以照片的图像对比度均偏低 正确答案：A、B、D、E
2-7 客观对比度、图像对比度与成像系统的对比度分辨力三者之间存在怎样的关系？
答：客观对比度也称物理对比度，为物体各部分（被检者的组织器官）的密度、原子序数及厚度的差异程度。客观对比度的存在是医学成像最根本的物理基础。
图像对比度是可见图像中灰度、光密度或颜色的差异程度，是图像的最基本特征。
一个物体要形成可见的图像对比度，它与周围背景之间要存在一定的客观对比度，当某种物理因子作用物体后，能够形成一定的主观对比度，被成像系统的探测器检测出。如果客观对比度较小，成像系统的对比度分辨力低，则所得的图像对比度小，图像质量差，所以图像对比度的形成取决于客观对比度、主观对比度与成像系统的对比度分辨力。 2-8 可通过哪些方法形成主观对比度？
答：广义上讲主观对比度是某种物理因子（如X射线、超声波、射频电磁波、放射性核素等）与物体（人体）相互作用后所表现出的特征变化，或物体（人体）自身某种物理因子表现出的特征（如温度的分布），形成了某种物理因子对比度。当强度均匀的X射线投照到人体，由于人体存在客观对比度（人体各种组织、器官的密度、原子序数及厚度的差异），对X射线衰减不同，使透射出人体的X射线的强度分布发生了变化，形成X射线对比度。由于声遇到声阻抗不同的界面时，会产生反射，且在声阻抗差别越大的界面，声的反射越强，当强度均匀的超声波投照到人体，由于人体组织声阻抗的差别，不同的界面对超声波的反射不同，从而形成反映组织差异的超声对比度；利用多普勒效应，探测投射到流动血液上超声波频率的变化，则可形成另外一种超声对比度反映血流情况。人体不同的部位、组织温度有所不同，其红外辐射可形成红外对比度。引入体内的放射性核素会因参与体内物质的输运、集聚、代谢，而在空间有特定的分布，由此其衰变时发出的射线（如γ射线）便会形成放射性活度对比度。人体中能够产生核磁共振的自旋核（如1H）分布及所处的状态不同，当用静磁场、射频场激励这些自旋核，使其发生核磁共振时，它们所产生的核磁共振信号特性便会有所不同，从而形成核磁共振信号对比度。人体不同组织的电特性不同，给人体施加特定的电场，可形成电流对比度、电压对比度和阻抗对比度等。 2-9 图像的模糊度与哪些因素有关？
答：理想情况下，物体内每一个小物点的像应为一个边缘清晰的小点。但实际上，每个小物点的像均有不同程度的扩展，变得模糊（失锐）了。通常用小物点的模糊图像的线度表示物点图像的模糊程度，称为模糊度。
图像的模糊度与成像系统的空间分辨力有很大关系。成像系统的空间分辨力是成像系统区分或分开相互靠近的物体的能力，以单位距离（毫米或厘米）内可分辨线对（一个白线条与一个黑线条组成一个线对）的数目来表示，单位为LP/mm（或LP/cm），显然单位距离内可分辨的线对数越多，成像系统的空间分辨力越高，所得图像的模糊度越小。由于成像系统的对比度分辨力对成像系统的空间分辨力的有影响，所以也会对图像的模糊度产生影响。
2-10 图像对比度、细节可见度、噪声三者之间有怎样的关系？
答：细节可见度与图像对比度有关。图像对比度高，细节可见度高；图像对比度低，细节可见度低。 细节可见度减小的程度与细节结构的大小及图像的模糊度、图像对比度有关，当模糊度较低时，对于较大的物体，其图像对比度的减小，不会影响到细节可见度；如果物体较小，但其线度比模糊度大，则图像对比度的减小一般不会影响可见度；而当细节的线度接近或小于模糊度时，图像对比度的降低，会对细节可见度产生明显的影响。
噪声对图像中可见与不可见结构间的边界有影响。图像噪声增大，就如同一幅原本清晰的画面被蒙上了一层雾，降低了图像对比度，并减小细节可见度。在大多数医学成像系统中，噪声对低对比度结构的影响最明显，因为它们已接近结构可见度的阈值。图像对比度增大会增加噪声的可见度。 2-11 作为被照体本身，有哪些因素影响图像对比度
A．原子序数 B．形状 C．密度 D．厚度
答：原子序数越高，因光电效应产生的吸收就越多，X射线对比度就越大。骨骼由含高原子序数的钙、磷等元素构成，所以骨骼比肌肉、脂肪能吸收更多的X射线，在彼此间可形成较高的图像对比度。被照体的形状与图像对比度无关。组织密度越大，对X射线吸收越多，因此，密度差别大的组织也可以形成较明显的图像对比度。人体除骨骼外，其他组织的密度大致相同，只有肺是例外，具有生命力的肺是充满气体的组织，由于气体与血液、肌肉相比，X射线的吸收率为千分之一，可形成较高的图像对比度。
在原子序数、密度相同的情况下，图像对比度的形成取决于被照体的厚度差异。 正确答案：A、C、D 2-12 X射线光子统计涨落的照片记录称为
A. 图像斑点 B. 屏结构斑点 C. 胶片结构斑点 D. 增感率
答：因增感屏荧光颗粒大小不等、分布不均匀等增感屏自身结构因素所形成的斑点为屏结构斑点；因胶片感光颗粒大小不等、分布不均匀等胶片自身结构因素所形成的斑点为胶片结构斑点。
在产生同样的照片图像对比度条件下，使用增感屏与不使用增感屏所需X射线照射量的比称为增感率。 图像（照片）的斑点现象主要由X射线的量子斑点和结构斑点形成，其中X射线的量子斑点起主要作用。
正确答案：A
2-13 下列说法哪项是正确的
A．每个像素的信息包括在图像矩阵中的位置和灰度值
B．数字图像是在空间坐标上和灰度值上离散化了的模拟图像 C．像素的大小决定了图像的细节可见度
D．像素的数目与灰度级数越大，图像越模糊 答：一幅图像可以用点函数f（x，y，z，，t）的集合表示，其中f表示该点的明暗程度；（x，y，z）表示像点的空间位置，在二维图像中像点的空间位置与z无关；t表示时间，静止图像与t无关。一幅静止的二维图可表示为：
G=f（x，y）
坐标（x，y）决定了像点的空间位置，G代表像点的明暗程度（灰度）。
若G、x、y的值是任意实数，则是模拟图像；若G、x、y的值是离散的整数，则是数字图像。
描述一幅图像需要的像素量是由每个像素的大小和整个图像的尺寸决定的。当一幅图像的尺寸一定，若减少构成图像的像素数量，则每个像素的尺寸就会增大，则图像模糊，可观察到的原始图像细节较少，图像的细节可见度低；反之，则可观察到的图像细节就比较多，图像的细节可见度高。
正确答案：A、B、C 2-14 指出下列说法中正确者
A．同一窗口技术不能使不同密度的影像都得到满意的显示效果
B．同一窗口技术能使不同密度的影像都得到满意的显示效果 C．窗宽灰度值范围以外的影像分别显示黑色或白色影像 D．窗位是指显示图像的灰度值范围
答：窗口技术中的窗宽是指感兴趣区图像准备调整的灰度值范围，窗位是对应准备调整的灰度值范围中心值。窗口技术只能使特定密度区域（窗宽范围内）的影像得到较满意的显示效果。
正确答案：A、C
2-15 普通人眼只能分辨16个灰度级，即从白到黑（或从黑到白）分16个灰度级，对应16个灰度值（如0~15），人眼能够分清相邻两个灰度级的差别，如果从白到黑（或从黑到白）灰度级大于16，普通人眼便分辨不出相邻两个灰度级的差别了。监视器显示的灰度级通常是256，灰度值为0~255，如果某一组织的灰度值为50，其周围其它组织结构的灰度值为40~60，通过窗口技术处理（线性灰度变换），增强低对比度图像的细节，若要使人眼能分辨出其与周围的其它组织结构，则窗宽应不低于多少？
答：在全灰标内（从全黑到全白），监视器显示的灰度级通常是256，灰度值为0~255，普通人眼若按只能分辨16个灰度级计算，即灰度值相差16的两个像素才能被人眼所分辨。考虑到数字图像中灰度值取正整数，故与窗位（灰度值50）相临的灰度值分别为51与49，若要能被人眼与窗位区分开，则需分别将灰度值变为56（增大15个灰度值）与34（减小15个灰度值），如此整个周围其它组织结构的灰度值范围则变为40-15~60+15，即25~75，要将此范围的组织结构都显示出来，则窗宽应不低于75-25=50（灰度值）。 2-16 造影检查的目的是
A．增加器官组织的密度 C．增加器官组织的自然对比度
B．降低器官组织的密度 D．增加器官组织的人工对比度
答：将某种对比剂引入欲检查的器官内或其周围，形成物质密度差异，以人工方式增大客观对比度，使器官与周围组织的图像对比度增大，进而显示出器官的形态或功能的方法称为造影。
正确答案：D 2-17 为什么通过能量减影可分别显示软组织或骨的图像？
答：光电效应的发生概率与X射线光子的能量、物质的密度、有效原子序数有关，是钙、骨骼、碘造影剂等高密度物质衰减X射线光子能量的主要方式；而康普顿效应的发生概率与物质有效原子序数无关，与X射线光子的能量略有关系，与物质的每克电子数有关（但因除氢外其它所有物质的每克电子数均十分接近，故所有物质康普顿质量衰减系数几乎相同）。
医学影像诊断X射线摄片所使用的X射线束，在穿过人体组织的过程中，主要因发生光电效应和康普顿效应而衰减，常规X射线摄影照片所得到的图像中包含这两种衰减效应的综合信息。能量减影摄影照片利用骨与软组织对不同能量X射线的衰减方式不同（不同有效原子序数物质发生光电效应的差别会在对不同能量X射线的衰减变化中更强烈地反映出来），及康普顿效应的产生在很大范围内与入射X射线的能量
无关，可忽略不计的特点，将两种效应的信息进行分离，选择性去除骨或软组织的衰减信息，便可得到分离的软组织像或骨像。
2-18 图像储存和传输系统（PACS）主要功能包括
A．高质量、高速度、大容量地储存影像 B．高质量、高速度地传输影像 C．利用网络技术，实现影像资料共享
D．直接产生数字图像
答：图像储存和传输系统（PACS）是把医学影像学范畴的各种数字化信息施行存档、提取、处理和传输的计算机系统。
正确答案：A、B、C
第三章 X射线计算机断层成像（X-CT）
3-1 普通X射线摄影像与X-CT图像最大不同之处是什么?
答：普通X射线摄影像是重叠的模拟像，而X-CT图像是数字化的断层图像。 3-2 何谓体层或断层? 何谓体素和像素? 在重建中二者有什么关系?
答：体层或断层是指在人体上欲重建CT像的薄层。
体素是人体中欲重建CT像断层上的小体积元，是人为划分的，是采集（或获取）成像参数（衰减系数值）的最小体积元（实际中是扫描野进行划分）；像素是构成图像的最小单元，是人为在重建平面上划分的，其数值是构成CT图像数据的最小单元。要注意的是CT图像的像素和工业上的像素不是同一个概念。
体素和像素的关系是二者一一对应。按重建的思想是体素的坐标位置和成像参数值被对应的像素表现（坐标位置对应、衰减系数值以灰度的形式显示在CT图像上）。 3-3 何谓扫描? 扫描有哪些方式? 何谓投影?
答：所谓扫描系指在CT的重建中使用的采集数据的物理技术，具体言之就是以不同的方式，沿不同的角度，按一顶的次序用X射线对受检体进行投照的过程称为扫描。
扫描方式从总体上说有平移扫描和旋转扫描两种。扫描的目的是为了采集足够的重建数据。 所谓投影的本意系指透射物体后的光投照在屏上所得之影。若物体完全透明，透射光强等于投照光强，则影是完全亮的；若物体半透明, 透射光强小于投照光强，则影是半明半暗；若物体完全不透明，透射光强等于零，则影是完全暗的。按此种考虑，所谓投影的本质就是透射光的强度。
对重建CT像过程中投影p的直接含义就是透射人体后的X射线强度，即书中X射线透射一串非均匀介质（或人体）后的出射X射线的强度In ，即p =In 。广义之，这个投影p又是由In 决定的书中表述的
?d?=p 。
ii3-4 请写出射线束透射下列非均匀介质后广义下的投影值（见书中习题3-4图）。
答案：(a)17；(b)
??i?1n?7i
3-5 何谓层厚? 它与哪些因素有关?
答：层厚的本意系指断层的厚度。对于传统CT和单螺旋CT通常层厚由X线束在扫描野中心处扫描断层的有效厚度决定，这个厚度一般用扫描野中心处层厚灵敏度曲线的半高宽表示。影响层厚的因素有准直器的准直孔径，检测器的有效受照宽度（尤其是MSCT），内插算法等。以横断面为例，凡是影响在断层内外沿人体长轴方向的X射线能量分布情况的因素都将影响层厚的有效厚度。 3-6 什么是重建中的反投影法？CT的重建中，为何要用滤波反投影法?
答：重建中的反投影法，系指把投影沿扫描路径的反方向将所得投影值反投回到各个体素中去的一种重建算法。反投影法又称总和法，它几乎是各CT生产厂家实际采用的唯一的算法。
为克服反投影法重建产生的边缘失锐伪像，所以要对投影进行滤波后再进行反投影，这样可以消除重建的边缘失锐伪像。
3-7 现有四体素阵列且在四个方向上的反投影值已填写在各个体素中，如图所示，试求四个体素的成像
参数μ的数值。
解：分
第一步求和：每个体素在全部各个方向上的反投影值分别求总和，分别为20、26、23、29； 第二步减基数：基数=成像参数总和=任一投影方向 (对本题而言或为0o,45o,或为90o,或诶135o)上
投影值总和，如下 基数=任一方向上投影值总和
=5+9=2+7+5=6+8=4+7+3=14
由各像素值总和20、26、23、29分别减基数14求得各体素为 6、12、9、15
第三步化简：把各体素值6、12、9、15化成相对最简数(用3约)。
三步
求和
20 26 减基数
6 9 12 15 化简
2 3 4 5 23 29 3-8 何谓CT值? 它与衰减系数μ的数值有什么关系?
答：按相对于水的衰减计算出来的衰减系数的相对值被称为CT值。国标对CT值的定义为：CT值是CT影像中每个像素所对应的物质对X射线线性平均衰减量大小的表示。实际中，均以水的衰减系数μw作为基准，若某种物质的平均衰减系数为μ，则其对应的CT值由下式给出
CT = k
???w?w
CT值的标尺按空气的CT值=-1000HU和水的CT值=0HU作为两个固定值标定,这样标定的根据是因空气和水的CT值几乎不受X线能量影响。CT值的单位为“亨，HU” ，规定μw为能量是73keV的X射线在水中的衰减系数，μw =19m。式中k称为分度因子，按CT值标尺，取k=1000，故实用的定义式应表为 CT =
-1
???w?w×1000 HU
3-9 何谓准直器? 准直器有什么作用?
答：准直器系指在X-CT扫描中限定X线束的装置，用铅制成。如传统X-CT中准直器的准直通道可限定X线束的束宽和束高。准直器的基本作用有两条，一是限定并准直X线束，二是吸收散射线。 3-10 请你简述X-CT重建过程（以传统CT为例）。
答：一是划分体素和像素；二是扫描并采集足够的投影数据；三是采用一定的算法处理投影数据，求解出各体素的成像参数值（即衰减系数）获取μ分布，并转为对应的CT值分布；四是把CT值转为与体素对应的像素的灰度，即把CT值分布转为图像画面上的灰度分布，此灰度分布就是CT像。
3-11 何谓窗口技术? 什么叫窗宽? 窗宽取得宽或窄，对图像有什么影响?什么叫窗位? 窗位取得高或低，对图像有什么影响?
答：所谓窗口技术系指CT机放大或增强某段灰度范围内对比度的技术。把观察组织器官所对应的CT值范围确定为放大或增强的灰度范围，这个放大或增强的灰度范围叫做窗口。具体做法是：把放大或