《医学影像物理学》章后习题参考答案

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1、第一章X射线物理1-2影响X射线管有效焦点大小的因素有哪些?答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。1-3在X射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.SxlO'ms4,求连续X射线谱的最短波长和相应的最大光子能量答：此题的思路是由动能公式”求出电子的最大动能，此能量也是最大叫=/叫二71-v~/c~=911xiQ-31_1052xiQ_3()kgJl—(1/2)2入亠=0.0169nmhvmax的光子能量，从而求岀最短波长。但当速度可与光速c=3xlO8ms-'相比较时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公

2、式求出运动屮电子的质量詁心十m2苗。心廿尸"El(TS73.8keVMO0.5cm的铝将单能X射线强度衰减到46.7%,试求该光子束的HVL.答：此题是衰减规律的简单应用。根据衰减规律I=I。严，可知：46.7%Z0=,从而求得线性衰减系数“=1.523cm'1再根据半价层HVL与线性衰减系数“的关系：HVL-ju=0.693,得:HVL=0.455cmAl1-11质量衰减系数、质能转移系数和质能吸收系数三者间的区别和联系怎样？答：X射线光子与吸收物质发生相互作用吋，一般情况下，光子的一部分能量以散射辐射的方式从吸收体中辐射掉，另

3、一部分转化为高速电了或止电了的动能。质量衰减系数出表示入射X射线与物质相互作用的总概率，它包括所冇可P能发生的相互作用的概率之和。质能转移系数鱼表示相互作用过程中光子能量P转移给带电粒子的那部分份额的总和。不过，由于光核反应及其它一些过程的发生概率很小，因而带电粒了的能量主要来口光电效应、康普顿效应和电了对效应三个主要过程。传递给带电粒子的能量，其中又有一部分转移成韧致辐射。质能吸收系数如表示扣除韧致辐射后，光了交给带电粒了的能量用于造成电离、激P发，从而真止被物质吸收的那部分能量所占的份额。在数量上它们之间的关系为：“/r_.E

4、(r“c”_Z£.Ee”pphvpphvM3X射线在物质中的衰减规律/=I.e-/a的适用条件是什么？答：I=%严的适用条件是：单能、窄束、均匀物质。1-14若空气中各组分的质量百分比为氮75%,氧23.2%,氮1.3%,试计算在能量为20keV光子作用下，空气的质量衰减系数。已知氮、氧、氨的质量衰减系数分别为0・36、0.587、和&31（n?.kg」）。答：根据混合物或化合物的质量衰减系数公式：£=》（£）,£来计算。PiP空气的质量衰减系数为：=0.36X0.75+0.587X0.232+8.31X0.013=0.514(m

5、2/kg)第二章X射线影像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杲程度。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Z间耍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岀。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

6、质量弟，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。1-10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，但其线度比模糊度人，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

7、可见与不可见结构间的边界有影响。图像噪声增大，就如同一幅原木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。2-16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、有效原子序数冇关，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了序数无关，与X射线光了的能量略有关系，与物质的每克电子数冇关（但因除

8、氮外其它所冇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屮,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