影像物理总结重点

成为分度因子，按CT值标尺，取k=1000，故实用定义式应表示为CT=

???w31000HU. ?w10.部分容积现象：如果划分的体素内包含有几种不同的组织成分，则该体素的衰减系数μ应取所含各种组织成分的加权平均值。于是该体素的CT值应是衰减系数μ加权平均值所对应的CT值。在这种情况下，此平均值不能准确地与各种组织成分的密度相对应，于是将可能产生部分容积现象或部分容积伪像。

11.灰度显示：①通过计算机，对获取的投影数值进行一定的算法处置，可求解出各个体素的衰减系数值②从而获取衰减系数值的二维分布（即衰减系数矩阵）③再按CT值的定义把各个体素的衰减系数值转换为对应的CT值，于是就得到了CT值的二维分布（即CT值矩阵）④此后，再把各体素（或说像素）的CT值转换图像画面上对应像素的灰度，就得到图像画面上的灰度分布。此灰度分布就是X-CT像。

12.窗口技术（CT像是灰度像，一个CT值应对应图像平面上某一级灰度。）所谓窗口技术指CT机放大或增强某段范围内灰度的技术。这个被确定为放大或增强的灰度范围叫做窗口，放大的灰度范围上下限之差叫窗宽（WW）,放大灰度范围的中心灰度值叫窗位（WL）. 窄窗宽显示的CT值范围小，每级灰阶代表的CT值跨度小，对组织或结构在密度差异之间显示的黑白对比度大，有利于对低密度组织或结构（如脑组织）的显示；反之，宽窗宽的每级灰阶代数的CT值跨度大，对组织或结构在密度差异之间显示的黑白对比度小，适用于密度差别大的组织或结构（如肺，骨质等）的显示

13.图像的放大和缩小⑴图像放大,缺点：数据缺少，图像粗糙；处理：插值法⑵图像缩小，缺点：数据增多,图像失真；处理：数据压缩。 二、传统X--CT的扫描方式

1.单束平移-旋转扫描方式（第一代CT扫描）①组成：由一个X射线管和一个检测器组成②特点：先直线平移，再旋转③缺点：射线利用率极低，扫描速度很慢，对一个断层扫描约需5min。

2.窄扇形束平移--旋转扫描方式（又称为第二代CT扫描）①组成：一个X线管，6--30个监测器②特点：窄扇形射线束，同时采样，平移--旋转扫描方式，10S左右扫完一层③缺点：运动伪影。 3.旋转--旋转扫描方式（第三代CT扫描）①组成：由一个X射线管和由250--700个检测器（或用检测器阵列）排成②特点：X射线利用率有所提高，可靠性比平移--旋转方式高，1S左右扫描一层。③缺点：要对每个相邻检测器的接受灵敏度差异进行矫正，否则由于同步旋转扫描运动会产生环形伪像。 4.静止--旋转方式：称为第四代CT扫描方式①组成：由一个X射线管和600--2000个检测器组成②优点：能较好地克服扇形束的旋转--旋转扫描方式中由于检测器之间差异所带来的环形伪影，其扫描速度同宽扇束相比也有所提高或接近。

5.电子束扫描方式：又称为第五代CT①组成：由一个特殊制造的大型X射线管和静止排列的检测器环组成。②特点：这种X射线束的旋转扫描，是有可控的电子束高速旋转，偏转，撞击靶环而产生，是非机械运动。X射线管设置在检测器环外，控制电子束进行旋转扫描的运动类似于章动--旋转扫描方式。这种机构在50---100ms的能完成2160的局部扫描，一般用于心肺等动态器官的CT检查。③优点：取消了X射线管和检测器之间的同步扫描机械运动，所以大大提高了扫描速度。 三、螺旋CT

1.供电：滑环技术 扫描：连续旋转扫描

2.螺距：相邻螺线圈沿螺线圈轴线方向（床移方向）的距离称为螺距，螺距也等于X射线管旋转一圈受检体随扫描床移动的距离。第二种定义方式：扫描架旋转一周（3600）进床距离与透过检测器的X射线束厚度的比值，是一个无量纲的量。计算式pitch=

d式中d为扫描架旋转一周进床距离。S为透s过检测器的X射线厚度。 3.层厚：是指断层的厚度。对于单层螺旋CT来说，层厚主要由准直器通道限定的X射线束宽度决定，也可理解为检测器的宽度（或有效变照宽度）。

4.螺距越小，扫描对受检体覆盖的越完全。螺距，层厚薄可提高纵向分辨力，对检出小病灶有利。 5.螺旋插值：对于任一层面，螺旋扫描轨迹仅有一点与该平面相交，其余各点均落在该平面之外，这

就需要对原始螺旋投影数据进行插值处理。常用的插值方法为线性内插法（LI），包括全扫描内插法

00

（FI）和半扫描内插法（HI），FI和HI法又分别称为360线性内插和180线性内插。 6.层厚灵敏度曲线（SSP）：是指在断层内，沿人体长轴方向对扫描X线束敏感度的分布曲线，不同的内插算法对应不同的层厚灵敏度曲线。

7.螺旋CT的主要优点：①提高了扫描速度，不会遗漏病灶，并减少运动伪影。②由于是容积扫描，在体层与体层之间没有采集数据上的遗漏，提高了图像质量。③根据需要任意回顾性重建图像，无层间隔大小的约束和重建次数的限制。④单位时间内的扫描速度提高，提高了增强CT检查时对比剂的利用率。

8.多层面螺旋CT（MSCT）：⑴特点：多排检测器，多个数据采集系统，旋转一周同时可获得2幅以上图像⑵等宽型和非等宽型检测器各有其特点：①等宽型检测器组由于检测器宽度均等，检测器的组合比较灵活，层厚改变方便。②而非等宽型检测器组则由于检测器数量少，相对应的检测器间隔少，对X射线的吸收就少些，提高了X射线利用率，可降低X射线的曝光剂量。⑶单层螺旋CT中，通过准直器后的X射线束为薄扇形，X线束厚度等于层厚。

在MSCT中，X射线的厚度等于多个层厚之和，为厚扇形X射线束（或锥形X射线束）⑷多层面CT的螺距为pitch=

d,式中d为扫描架旋转3600进床距离，s表示层厚，m表示扫描一周获得图像的层m?s数，m*s为透过检测器的X射线厚度，当m,=1时，实际上就是单层螺旋CT⑸MSCT与单层螺旋CT相比有以下优点：①提高了X射线利用率②扫描速度更快③提高了时间分辨力④提高了Z轴空间分辨力。 四、X-CT图像的质量控制

1.对比度：是CT图像表示不同物质密度差异，或对X射线透射度微小差异的量表现在图像上像素间的对比度，是它们灰度间的黑白程度的对比

2.对比度分辨力：也叫密度分辨力，它是CT像表现不同物质密度差异，或对X射线投射度微小差异的能力，对比度分辨力通常用能分辨最小对比度的数值表示。 3.检测CT机的对比度分辨力方法通常给低密度体模做CT，然后对试模的CT像进行主观的视觉评价。 4.影响对比度分辨力的因素：①X射线能量②探测器噪声③窗宽窗位

5.空间分辨力：空间分辨力系指CT像分辨两个距离很近的微小组织结构的能力，抽象的说就是CT图像分辨断层上两临近点得能力。

6.CT图像的空间分辨力主要取决于检测器有效变照宽度（传统CT与线束宽度相对应）和有效变照高度（传统CT与线束高度相对应）的大小，或者说取决于在检测器前方准直器的准直孔径。

7.检测CT的空间分辨力的方法通常用高密度体模做CT，然后对体模的CT像进行主观的视觉评价 8.图像噪声：CT噪声的定义：在均匀物质的影像中，表示给定区域的各CT值对其平均值变化的量，其量值用给定区域CT值的标准偏差表示。X-CT噪声的来源：①量子噪声②热噪声

9.X射线剂量：系指在用X射线的扫描中，投照受检体所使用的X射线的量。它决定于X射线的强度和硬度。增大X射线剂量可以减小图像噪声。

10.均匀性：是描述在断面不同位置上的同一种组织成像时，是否具有同一个平均CT值的量，它除受图像噪声影响外，还受X线束硬化影响。

11.空间分辨力、对比度分辨力、噪声、均匀度以及X射线剂量之间的相互制约关系。空间分辨里和对比度分辨力是最重要的两个评价质量的指标参数。在X射线剂量一定的条件下，不可嫩那个同时改变空间分辨里和对比度分辨力。原因：要提高空间分辨力就要减小探测器的几何尺寸，即减小体素增加体素数目，这势必造成进入探测器的光子数目减少，于是将导致量子噪声相对增大，信噪比下降和均匀性变差，从而将导致对比度分辨力下降，所以，只有在增大X射线剂量的前提下才能改善图像的质量。图像上的对比度也影响图像的空间分辨力。

12.伪像：又称伪影，它是指在重建图像过程中，所有不同类型的图像干扰和各种其他非随机干扰在图像上的表现，它对应的是受检体中根本不存在的组织或病灶的影像。

13.产生伪影的原因：①成像系统的测量误差②受检体的原因③X射线的原因④成像装置原因。 14.渐晕伪像（渐晕现象）：若受检体某一部分超出了测量断层区域，则会在图像中出现渐晕伪像，且越靠近测量区边缘所对应的图像部分表现的越严重，于是将出现均匀度误差增大。

15.周围间隙现象：如果在一个断层面内有密度不同，且与断层表面垂直的两个相邻物体存在，则有

可能不能准确测得物体边缘部分CT值。这种情况在CT图像上的表现，使两个物体分解的影响不能被清除分辨出来。此现象成为周围间隙现象。成因：扫描线束的宽度和对透射受检体后的X射线束测量的间隔以及像素大小三者之间不一致。 X射线补充

1.能量损失分为碰撞损失和辐射损失，其中碰撞损失只涉及原子的外层电子。 2.特征X射线产生条件：入射电子的动能大于靶原子的某一壳层电子的结合能。 3.获得动能的正负电子在物质中通过电离或辐射的方式损失能量，当正电子停下来是，它和一个自由电子结合而转变为两个光子，此过程为电子对湮没，两个光子能量均为0.51MEV，飞行方向相反。 4.有效原子序数是指在相同的照射下，1kg混合物或化合物与1kg单元素物质所吸收的辐射相同时，则此单元素的原子序数就称为混合物或化合物的有效原子序数。

5.直接数字化X射线摄影DDR是指在具有图像处理功能的计算机控制下，采用一维或二维的X射线探测器直接把X射线信息影像转化为数字图像信息的技术。 第三章

1.角动量： = （m ）=m( ) → 轨道角动量，矢径 与动量m 的矢量积方向为右手螺旋。自旋角动量 =J ，转动横量J与角速度 的乘积。

2.角动量定理：力矩 = ，在质点运动中有冲量定理，即 *dt=d(m ),与此对应，在转动中有角动量定理 *dt=d 。

3.旋进：也称进动，描述的是具有角动量的物体或体系在外力矩作用下，其角动量发生改变的现象。角动量的改变也包括两方面，一是大小改变，二是方向改变。旋进是角动量方向发生连续改变的现象。 4.电子的角动量与磁矩：①电子的轨道角动量： = （me ）=me( ）电流圈包围的面积与电流强度的乘积，称为磁矩。电子轨道磁矩 =- ( )=- = ， = =- ，为电子轨道磁旋比。该是表明电子轨道角动量与相应磁矩之间有线性关系。②电子的自旋运动 = * * ， 为带电粒子轨道g因子，对轨道运动电子来说 =-1，对自旋运动电子来说 =-2。

5.原子核的自旋角动量 = * ，I为原子核的自旋量子数，取整数和半整数 在静磁场方向（Z方向）的投影值 = ， =I、I-1、I-2??-I(共2I+1个) 为核自旋磁量子数。原子核的自旋量子数I的取值由原子核内部的质子数和中子数决定。①偶偶核：I=0②奇奇核：I为整数I=1、2??③奇偶核：I为半整数 I= ， ??。 6.原子核的磁矩 =r* ，r= e/2mpc为比例系数，称为磁旋比， 称g因子。 μI= = μN ，μN= 称为核磁子，作为核磁矩单位。核磁矩 有静磁场方向（Z方向）的投影值，μZ有2I+1个不同的分量，即μZ= gμN，mZ=I、I-1、I-2??-I。

7.以磁矩方面考察，水分子就相当是两个“裸露”的氢核。 8.能级劈裂 当磁性核处于静磁场中时，只能沿空间某几个特定的方向分布，加上外磁场①核绕 的旋进②核的附加能量，造成了原子核能级劈裂。RF电磁波能量刚好等于原子核能劈裂的间距→共振吸收。劈裂间距△E= BμN，该式表明：对于同一种核，在同样强度的磁场中能级分裂而言，分裂后相邻核能级之间的能量差都相等。共振吸收→hvRF= BμN，vRF= *B* * = * * *B= rIB。 9.自旋磁矩在外磁场中的旋进，磁场对μI的作用力矩 = ，旋进的角度w0=2πf0=rB0 10.磁化强度矢量：描述磁性核在磁场中的运动所表现出来的宏观特性。 = 。静磁场 ≠0时，对于 核来说，有两种不同的取向，一种是顺着磁场方向，两一种是反着磁场方向，形成两个圆锥，圆锥面上的矢线代表核磁矩的取向。顺着磁场方向的磁性核所具有的能量要低一些，而反着磁场方向的磁性核所具有的能量要高一些。高能级比低能级少。将处于热平衡状态时样品M2的大小写为M0，M0的大小与样品内自旋核的密度ρ、静磁场 的大小以及环境温度有关。

11.核磁共振、如果外界施加的电磁波能量（量子hv）正好等于不同取向的氢核之间的能量差△E，则处于低能态的氢核就会吸收电磁波能量跃迁到高能态（受激吸收）。△E=hv=r* *B0，v=r* *B0= 。要产生磁共振：①施加的电磁波频率必须和磁性核的旋进频率相同②电磁波中的磁矢量 必须垂直于 。 12. 、 、 相互垂直

13.常用的两个基本脉冲：900，1800脉冲。900，1800脉冲产生过程。

14.弛豫：向原有平衡状态恢复的过程。撤 →自由旋进→由“不平衡”状态恢复到“平衡状态”：弛豫过程。纵向弛豫：MZ逐渐恢复为M0的过程 T1。横向弛豫：Mxy逐渐恢复为M0 T2 →自由感应衰减（FID），T1，T2>>RF作用时间

（黑线代表分隔不代表除号）

15.纵向弛豫：自旋-晶格弛豫。横向弛豫：自旋-自旋弛豫。

①低温→热弛豫跃迁电磁波谱和自旋核共振频率范围相重叠部位增多→T1缩短。高温→T1缩短。② 增大→ 增大→弛豫粒子数增多→弛豫时间延长→T1值增加③T2不存在能量的释放，与磁场的关系特别大：磁场不均匀→加剧自旋核磁矩方向分散→T2明显缩短（T2*）T2比T1小一个数量级④顺磁环境，T1，T2均明显缩短。

16.不同分子中的 核有不同的共振频率 17.化学位移：在均匀的静磁场中，处于不同化学环境下的同一种自旋核会受到不同的磁场B的作用，因而会有不同的共振频率v，这种共振频率的差异称为化学位移，即△v=v-vs

18.核磁共振谱MRS：是某种自旋核的共振频率及其MR吸收信号强度变化的曲线，其横坐标表示共振频率，纵坐标表示MR吸收信号强度，MRS异常早于MRI图像异常。

19.旋进条件：在静磁场 中，磁化强度矢量M方向与B0相同，静磁场 对M的作用力矩为零。施加RF波时，其磁矢量B1与M相互垂直，产生力矩，使M绕B1旋进，旋进结果使M偏离B0方向，M在B0作用下绕B0旋进。即要有静磁场B0，使磁化强度矢量M发生偏转而与B0成夹角的B1。（这条按自己理解总结，仅供参考）

20.自由感应衰减信号与加权像结合看

21.横向弛豫 局部磁场产生原因结果 T2与T2*的关系（P83） 第四章

1.900脉冲后立即采集FID信号→质子密度加权图像。等待一段时间后→T2*加权 2.自旋回波序列（SE）：包括单回波和多回波SE序列及其变种。①单回波序列：光发射900射频脉冲，经实践t=TI后，再发射1800脉冲。TI：900与1800脉冲间隔时间,TE：回波出现时间=2TI，TR：序列重复时间。900脉冲→使磁化强度矢量M0倒向y'轴，1800脉冲→相位重聚。1800脉冲只能使由于静磁场不均匀造成的自旋去相位产生相位重聚，而由于自旋-自旋作用所致的局部磁场不均匀性是随机变化的，1800脉冲不能重聚其相位，这便是T2弛豫的持续作用。②多回波SE序列：一个Tk周期中，于900脉冲后，再以特定的时间间隔连续施加多个1800脉冲，由此产生多个自旋回波，通过频率编码以后采集信号。相继产生的回波信号幅值以T2时间常数作指数衰减，图像信噪比逐渐降低。 3.SE序列加权图像：Tk，TE决定，Tk的长度决定了纵向磁化的恢复程度，TE的长度决定了横向磁化的衰减程度。①短TE和短TR→T1加权图像。T1大的地方I值小，图像呈现弱信号；T1小的地方I值大，图像呈现强信号。②长TE和长TR→T2加权图像，若不考虑ρ，T2大的地方I值较大，图像呈强信号，T2小的地方I值小，图像呈弱信号。③短(duǎn)TE和长TR→质子密度加权图像。

4.反转恢复序列（IR):先发射1800RF脉冲，经时间TI后再加一个900脉冲。TE是回波时间，等于900脉冲过后到采集信号间的时间。T1：反转时间。运用反转序列能延长纵向弛豫时间，有利于区别T1加权像。

IRSE序列：①长TI,短TE，长TR→质子密度加权成像②中等TI，短TE，长TR→T1加权图像（能获得较大程度的T1加权）③短时反转恢复成像（STIR）：短TI，长TR→抑制脂肪的信号，若TE也取得较短的值，可呈现T1加权④流动衰减反转恢复序列（FLAIR）：长TE，长TR→T2加权，长TI,短TE→质子密度加权。（抑制合水组织（T1非常长）的高信号） 5.磁场中某点梯度为一矢量，其方向为该点场强增加率最大的方向，其大小为沿该方向的磁场增加率。如果梯度磁场沿梯度方向各处的梯度大小都相等，这样的梯度称线性梯度，对应的磁场称线性梯度场。（选用两个通电方向相反的线圈，通过调整线圈的大小，形状，电流及两线圈间距离可获得所需的梯度磁场）。梯度磁场的强度（数量级为1.0 10-4T*m-1）远低于主磁场B0(T数量级)，其叠为加于主磁场之上但不足以改变主磁场方向，只是使各处磁场大小略有不同，所以仍认为主磁场的方向就是 的方向沿着Z轴。

6.只使成像物体被选定断层的自旋核受到激励。 选层原理：垂直于断层方向的线性梯度磁场→不同层面上感受到的磁场强度不同，固而有不同的旋进频率→RF脉冲激励与其频率一致的自旋核→激励脉冲RF的频率有一定的范围，选中的一层有一定厚度→自旋核去相位→Mxy的衰减加快。若梯度一定，则RF脉冲频宽△ω越大层越厚，△ω一定时，梯度越大选层越薄。

所以常常在梯度磁场脉冲之后加入一个与其方向相反的相位重聚脉冲，使由于加梯度场而散开的相位