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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E，电磁波的 频率由hE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 min ？最短波长 min 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)( )( 4.12 min nm KVUeU hc ，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：)(124.0 100 4.12 min nm eU hc ，对应的光子能量为： )(106.110100106.1 14319 max JeUh 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：sinba 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：)(10 1000 40250 1000 KW UI P 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 m ，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、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 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：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，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。