医学影像物理.习题(精简版)(3)

2019-02-15 15:43

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。

2-17 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

分析: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

2-18 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影像,而X-CT图像是数字化的断层图像。 2-19 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。

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)。

2-20 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?di?i=p 。

2-21 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。

2-22 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。

2-23 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?的数值。

图2-11 习题2-23图 解:分三步

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

0°,45°,或为90°,或为135°)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)。

图2-12 习题2-23解答 2-24 何谓CT值? 它与衰减系数?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?w作为基准,若某种物质的平均衰减系数为?,则其对应的CT值由下式给出

CT = k

???w ?wCT值的标尺按空气的CT值=-1 000HU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?w为能量是73keV的X射线在水中的衰减系数,?w =19m-1。式中k称为分度因子,按CT值标尺,取k=1 000,故实用的定义式应表为

CT =

???w×1000 HU ?w2-25 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。

2-26 请简述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?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。

2-27 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:把放大或增强的灰度范围的上限以上增强为完全白,下限以下压缩为完全黑,结果就增强了观察灰度范围的对比度。

窗宽指窗口的数值范围,它等于放大或增强的灰度范围的上下限灰度值之差,用CT值表示则为:

窗宽=CTmax- CTmin ;

窗宽取得宽的优点是不易丢失图像数据,不丢失信息,表现在图像上就是不丢失结构(对应组织结构);缺点是对比度差。

窗位指放大或增强的灰度范围的中心灰度值,用CT值表示则为: 窗位=

CTmax?CTmin

2窗位取得高或低(同窗位取得标准相比)都易是图像数据丢失,表现在图像上都是丢失图像结构,窗位取得高图像偏白,窗位取得低图像偏黑。

2-28 观察脑组织时,一般取窗宽为120HU,窗位为35HU,试估计脑组织的CT值范围。

解:由于 窗宽=CTmax- CTmin =120HU 窗位=

CTmax?CTmin=35HU

2可解得CTmax = 95 HU,CTmin =-25HU,可见脑组织的CT值范围约为-25HU~95 HU。

2-29 螺旋扫描同传统扫描有何不同?

答:与传统CT第一个不同点是螺旋CT对X射线管的供电方式。螺旋CT因采用了滑环技术,对X射线管供电方式采用的是:电刷与滑环平行,作可滑动的接触式连接,不再使用电缆线供电。

第二个不同点是与传统CT的扫描方式不同。螺旋CT采集数据的扫描方式是X射线管由传统CT的往复旋转运动改为向一个方向围绕受检体连续旋转扫描,受检体(检查床)同时向一个方向连续匀速移动通过扫描野,因此,X射线管相对于受检体的运动在受检体的外周划过一圆柱面螺旋线形轨迹。扫描过程中没有扫描的暂停时间(X射线管复位花费的时间),可进行连续的动态扫描,故解决了传统扫描时的层隔问题。其优点主要有二,一是提高了扫描速度,单次屏气就可以完成整个检查部位的扫描,且减少了运动伪像;二是由于可以进行薄层扫描,且在断层与断层之间没有采集数据上的遗漏,所以可提供容积数据,由此可使在重建中有许多新的选择,如三维重建、各种方式各个角度的重建、各种回顾性重建等。

2-30 何谓螺旋数据? 何谓螺旋插值? MSCT为什么要进行螺旋插值? 螺旋内插方式有哪些?

答:螺旋CT扫描采集数据的过程中因受检体随扫描床的不断移动,故使采集到的数据不是取自对同一断层扫描的采集结果,这些不是取自同一断层的采样数据称为螺旋数据。

在螺旋CT的重建中,必须安排螺旋圈间采样数据的内插,用以合成平面(即同一断层内的)采样数据,以补充欲重建图像所对应的同一断层内的采样值。 所以要这样做的原因是:由传统的重建理论知,为重建一幅断层图像而使用的采样数据, 必须是取自对同一断层扫描的结果(传统CT的采集数据就是对同一断层扫描获取的,并据此重建一幅断层图像);而螺旋CT扫描采集数据的过程中因受检体随扫描床的不断移动,故使采集到的数据不是取自对同一断层扫描的螺旋数据,螺旋CT扫描数据采集点的空间位置不断离开起始点所在的断层。

为了得到同一断层的数据并据此来重建一幅断层图像,就必须根据不是取自同一断层的螺旋实测采样值,通过某种计算即所谓的内插算法来获取重建所需要的属于同一断层内的采样数据(即这些为了重建同一断层图像所需要的采样数据, 并非象传统CT那样是由真实的扫描过程所采集到的,而是通过插值算法求出来的)。螺旋内插分为线性内插和非线性内插。线性内插分为360°线性内插和称为标准型的180°线性内插。非线性内插有清晰内插和超清晰内插等。最常用的是180°线性内插。完成螺旋插值运算功能的部件叫螺旋内插器。


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