1、1医学影像成像原理 试题库李月卿第三章 CT 成像一、专业名词解释与翻译1窗口技术：window technology是显示数字图像的一种重要方法。即选择适当的窗宽和窗位来观察图像，使病变部位明显地显示出来。2窗宽：window width，WW表示数字图像所显示信号强度值的范围。(图像显示过程中代表所显示信号强度值的范围。)3窗位：window level，WL又称窗水平，是图像显示过程中代表图像灰阶的中心位置。(放大的灰度范围的平均值，所放大灰度范围的灰度中心值，即显示器所显示的中心CT 值。)4投影：projection检测器接收透过受检层面后出射的 X 线束的强度（I）称为投影。 （C
2、T 扫描装置扫描完一个层面后，获得一个方向上的一组吸收系数之和的数值与 X 线束扫描位置的曲线，这个曲线称作 X 线束经被测人体吸收后在该方向上的投影，投影上各点数值称为投影值。 ）5CT 值：computed tomography numberCT 影像中每个像素所对应的物质对 X 线线性平均衰减量大小的表示。以水的衰减系数作为基准，CT 值定义为将人体被测组织的吸收系数 与水x的吸收系数 的相对值，用公式表示为：wKCTx值6采集时间：acquisition time即成像时间或扫描时间，指获取一幅图像所花费的时间。7半程扫描时间：half-scan time是指 X 线管扫描移动角度在
3、210240时的扫描时间。8全程扫描：full-scan是指为了获取比较高质量的 CT 图像进行 360的扫描。9最大密度投影：maximum intensity projection，MIP是将径线所通过的容积组织或物体中每个像素的最大强度值进行投影，最大强度代表最大 CT 值，故一般称为最大密度投影。10最小密度投影：minimum intensity projection，MinIP是在某一平面方向上对所选取的三维组织层块中的最小密度进行投影重建图像。11空间分辨力：spatial resolution是指在某物体间对 X 线吸收具有高的差异、形成高对比的条件下，鉴别其微细结构的能力。1
4、2对比度分辨力：contrast resolution是在 ROI 内观察细节与背景之间具有低对比度时，将一定大小的细节部分从背景中鉴别出来的能力。13密度分辨力：density resolution分辨人体组织密度差异的能力(分辨人体内组织2密度细小的变化的能力)。14多层螺旋 CT：multislice CT，MSCT多层面螺旋 CT 机 X 线管旋转一圈可以同时获得多幅图像，检测器在 Z 轴方向的数目已从一排增加到几排直至几十排，又称多排检测器CT（multirow detector CT）。二、问答题1简述 CT 成像原理，并画图说明(10 分) 。答：在 CT 成像中物体对 X 线的
5、吸收起主要作用，在一均匀物体中，X 线的衰减服从指数规律。在X 线穿透人体器官或组织时，由于人体器官或组织是由多种物质成分和不同的密度构成的，所以各点对 X 线的吸收系数是不同的。将沿着 X 线束通过的物体分割成许多小单元体（体素） ，令每个体素的厚度相等(l) 。设 l 足够小，使得每个体素均匀，每个体素的吸收系数为常值，如果 X线的入射强度 I0、透射强度 I 和物体体素的厚度l 均为已知，沿着 X 线通过路径上的吸收系数之和 1 2 n 就可计算出来。为了建立 CT 图像，必须先求出每个体素的吸收系数 1、 2、 3n。为求出 n 个吸收系数，需要建立如上式那样 n 个或 n 个以上的独
6、立方程。CT 成像装置从不同方向上进行多次扫描，来获取足够的数据建立求解吸收系数的方程。吸收系数是一个物理量，它是 CT 影像中每个像素所对应的物质对 X 线线性平均衰减量大小的表示。实际应用中均以水的衰减系数为基准，故 CT 值定义为将人体被测组织的吸收系数 i 与水的吸收系数 w 的相对值表示：10iCT再将图像面上各像素的 CT 值转换为灰度，就得到图像面上的灰度分布，就是 CT 影像。CT 图像的本质是衰减系数 成像。通过计算机对获取的投影值进行一定的算法处理，可求解出各个体素的衰减系数值，获得衰减系数值的二维分布（衰减系数矩阵） 。再按 CT 值的定义，把各个体素的衰减系数值转换为对
7、应像素的 CT值，得到 CT 值的二维分布（ CT 值矩阵） 。然后，图像面上各像素的 CT 值转换为灰度，就得到图像面上的灰度分布，此灰度分布就是 CT 影像。2简述 CT 成像技术的物理原理，并画图说明（10 分） 。评分标准：(1)吸收系数、CT 值、灰度 各 2 分；(2)图 每个 2 分。答：在 CT 成像中物体对 X 线的吸收起主要作用，在一均匀物体中，X 线的衰减服从指数规律。在X 线穿透人体器官或组织时，由于人体器官或组织是由多种物质成分和不同的密度构成的，所以各点对 X 线的吸收系数是不同的。将沿着 X 线束通过的物体分割成许多小单元体（体素） ，令每个体素的厚度相等(l)。
8、设 l 足够小，使得每个体素均匀，每个体素的吸收系数为常值，如果 X线的入射强度 I0、透射强度 I 和体素的厚度 l 均为已知，沿着 X 线通过路径上的吸收系数之和1 2 n 就可计算出来。为了建立 CT 图像，必须先求出每个体素的吸收系数 1、 2、 3 n 。为求出 n 个吸收系数，需要建立如上式那样 n 个或 n 个以上的独立方程。因此，CT 成像装置要从不同方向上进行多次扫描，来获取足够的数据建立求解吸收系3数的方程。吸收系数是一个物理量，CT 影像中每个像素所对应的物质对 X 线线性平均衰减量大小的表示。实际应用中，均以水的衰减系数为基准，故CT 值定义为将人体被测组织的吸收系数
9、i 与水的吸收系数 w 的相对值，用公式表示为： 10iCT再将图像面上各像素的 CT 值转换为灰度，就得到图像面上的灰度分布，就是 CT 影像。3简述常规 CT 扫描方式 (10 分) 。评分标准：五种扫描方式及解释每种 2 分。答：(1)单束平移-旋转方式： 扫描装置由一个 X线管和一个检测器组成，X 线束被准直成笔直单线束形式，X 线管和检测器围绕受检体作同步平移-旋转（T-R ）扫描运动。这种扫描首先进行同步平移直线扫描，平移扫描完一个指定层面后，同步扫描系统转过一个角度，然后再对同一指定层面进行同步平移直线扫描。如此进行下去，直到扫描系统旋转到与初始位置成 180角为止。(2)窄扇形
10、束平移-旋转方式： 扫描装置由一个 X 线管和 630 个检测器组成同步扫描系统。此种扫描进行时，X 线管发出一张角为 315的扇形 X 线束，630 个检测器同时采样，并采用 T-R 扫描方式。由于一次 X 线投照的扇形束同时被多个检测器检测，故一次扫描能同时获取多个扫描数据，这样就可以减少每个方向上平移的次数和增大扫描系统每次旋转的角度，使扫描采样的速度加快，从而使重建图像的速度加快。(3)宽扇形束旋转-旋转方式： 扫描装置由一个 X 线管和 250700 个检测器（检测器阵列）组成，后者排成一个彼此无空隙的、可在扫描架内滑动的紧密圆弧形。X 线管发出张角为30 40，能覆盖整个受检体的宽
11、扇形线束。(4)宽扇形束静止-旋转扫描方式： 扫描装置由一个 X 线管和 6002000 个检测器组成。这些检测器在扫描架内排列成固定静止的检测器环，X 线管发出 3050 宽扇形 X 线束进行旋转扫描。静止-旋转扫描方式又分为两种，一种是 X线管旋转轨道设置在固定检测器圆环内的普通 S-R 方式；另一种是将 X 线管旋转轨道设置在检测器环外的章动-旋转（N-R）扫描方式。(5)电子束扫描：第五代 CT 扫描方式，也称超高速扫描。电子束 CT 由一个特殊制造的大型钟形 X 线管、一组 864 个固定检测器阵列和一个采样、整理、数据显示的计算机系统构成。大型的 X 线管内从电子枪发射出的电子束经
12、过两次磁偏转高速的撞击在 X 线管的很大的圆环形靶上，产生不同方位的扇形 X 线束，通过适当的准直器后投照在受检体上。扇形束透射受检体后被衰减的 X 线束再投照在静止的检测器环上，便可检出来自不同方位上的投影值。4用四个体素（设 ，1， ， ）矩阵，叙述 CT 反234投影法图像重建方法及缺点(10 分) 。答：反投影法是利用投影数值近似地复制出吸收系数的二维分布。它的基本原理是将所测得的投影值按其原路径平均地分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，从而推断出原图像。对四体素矩阵作40o、45 o、90 o、135 o 投影（扫描） ，再将投影值反投回原矩阵的对应位置（扫描
13、过的各个体素）上，即可将原矩阵中的四体素的特征参数 值解出，其过程如下图所示。5用四个体素（设 ， ， ，21463）矩阵，叙述 CT 反投影法图像重建方法84及缺点 (10 分)。评分标准：反投影法文字叙述： 4 分；图 示 ： 4 分；缺 点 ： 2 分。答：反投影法是利用投影数值近似地复制出吸收系数的二维分布。它的基本原理是将所测得的投影值按其原路径平均地分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，从而推断出原图像。对四体素矩阵作0o、45 o、90 o、135 o 投影（扫描） ，再将投影值反投回原矩阵的对应位置上，即可将原矩阵中的四体素的特征参数 值解出，其过程如下图
14、所示。缺点：产生图像的边缘失锐，反投影图像会出现图像的伪影。7简述 CT 图像重建方法并分析其利蔽 (15 分) 。评分标准：4 种方法各 2 分，利蔽分析 2 分。答：（1）反投影法（总和法）：是利用投影数值近似地复制出吸收系数的二维分布。它的基本原理是将所测得的投影值按其原路径平均地分配到每一点上，各个方向上投影值反投影后，在影像处进行叠加，从而推断出原图像。正方形物体反投影法重建的物体图像不是正方形，变成了“星”状物，中心处吸收系数 值最大，离中心越远 值越低，产生图像的边缘失锐。反投影法会造成影像边缘的不清晰。如果在一均匀的组织密度内，存在吸收系数极不均匀的部分时，反投影图像会出现图像
15、的伪影。（2）傅里叶变换重建方法：对于每次测得的投影数据先作一维傅里叶变换，根据中心切片定理，可将此变换结果看成二维频域中同样角度下过原点的直线上的值。在不同投影角度下所得的一维变换函数可在频域中构成完整的二维傅里叶变换函数，将此二维变换函数进行逆变换，就得到了所要求的空间域中的密度函数。傅里叶变换的方法重建图像时，投影函数的一维傅里叶变换在频域中表现为极坐标的形式，把极坐标形式的数据通过插补运算转换为直角坐标形式的数据时，计算的工作量比较大。此外，在极坐标形式的频域数据中，离原点较远的频率较高的部分数据比较稀疏，当这些位置上的数据转换到直角坐标下时，需经过插补，这将引入一定程度的误差。也就是
16、在重建的图像中，高频分量可能会有较明显的失真。（3）滤波反投影重建方法：采用先修正、再反投影的做法，得到原始的密度函数。滤波反投影重建图像的基本做法是：在某一投影角下取得投影函数（一维函数）后，对其作滤波处理，得到一个经过修正的投影函数。然后再将此修正5后的投影函数作反投影运算，得出所需的密度函数。滤波反投影法在实现图像重建时，只需作一维的傅里叶变换。由于避免了费时的二维傅里叶变换，滤波反投影法明显地缩短了图像重建的时间。（4）卷积反投影法：卷积反投影函数可写成卷积的形式，表明在频域中所作的滤波运算可以等效地在时域中用卷积运算来完成。将投影函数 g(R)与| |的逆傅里叶变换式进行卷积，同样可
17、以得到所需要的修正过的反投影函数 。这)(Rg种用卷积方法修正投影函数，然后再作反投影重建图像的方法称为卷积反投影法。卷积函数的选择是卷积反投影方法中的关键问题。在实际的系统中选择卷积函数时还要考虑到许多其他的因素，包括系统的带宽、SNR 与分辨力等。三、选择题1CT 的全称，正确的是（B）A、计算机扫描摄影B、计算机体层摄影C、计算机辅助断层摄影D、计算机横断面体层扫描E、计算机横断面轴向体层摄影2CT 诞生的年份是（D）A、1895 年B、1967 年C、1971 年D、1972 年E、1979 年3CT 的发明人是（D）A、考迈克B、莱德雷C、安博若斯D、亨斯菲尔德E、维廉康拉德伦琴4C
18、T 与传统 X 线检查相比，相同点是（C ）A、成像原理B、成像方式C、成像能源D、图像显示E、检查方法5与 X 线体层摄影比较，CT 最主要的优点是（E）A、采用激光相机拍照B、病人摆位置较简便C、X 线辐射剂量较小D、可使用对比剂增强E、无层面外组织结构干扰重叠6CT 与常规 X 线检查相比，突出的特点是（C）A、曝光时间短B、空间分辨力高C、密度分辨力高D、病变定位定性明确E、适于全身各部位检查7与传统 X 线体层相比，CT 的主要优点是（C）A、伪影减少B、病人剂量减少C、对比分辨率改善D、空间分辨率提高E、图像采集速度快68CT 的主要优点是（A）A、密度分辨率高B、可作三维重组C、
19、射线剂量较常规 X 线少D、主要用于人体任何部位的检查E、定位、定性准确性高于 MRI 检查9与屏-片摄影相比，CT 利用 X 线的成像方式是（A）A、衰减射线转换成数字信号后成像B、利用衰减射线直接曝光成像C、衰减射线转换成可见光后成像D、利用衰减射线产生的荧光成像E、利用衰减射线转换成电信号成像B 型题A、空间分辨率高B、单幅图像的表面剂量低C、单幅图像的球管热量低D、低对比度分辨率高E、指定层面冠状面成像10与屏-片摄影相比，CT 检查（D ）11与屏-片摄影相比，常规体层摄影（ E）A、CormackB、Computed TomographyC、AmbroseD、McRobertE、H
20、oundfield12CT 发明者获得的奖项名称（ D）13CT 图像重建理论研究学者（ A）14CT 的英文全称（B）A、无层面外结构干扰的断面图像B、空间分辨率高C、采用可见光成像D、CT 成像的优点E、内脏观察显示直观15成像源对人体无损伤（C ）16屏-片摄影的优点（B）A、胶片B、线圈C、探测器D、数字图像E、模拟图像17CT 的成像介质（C）18CT 的成像方式（D）19屏-片摄影的成像方式（ E）20CT 扫描图像密度分辨率高的主要原因是（E）A、使用了高频发生器B、采用了大功率的 X 线管C、由计算机进行图像重建D、原发射线经过有效滤过E、射线束准直精确散射线少21CT 的成像
21、原理主要是利用了（ B）A、探测器的光电转换功能B、物质对 X 线的吸收衰减C、模数转换器的转换功能D、计算机的图像重建速度E、激光相机的成像性能22CT 成像的物理基础是（ A）A、X 线的吸收衰减B、计算机图像重建C、像素的分布与大小7D、原始扫描数据的比值E、图像的灰度和矩阵大小23下述与 CT 成像过程有关的叙述是（ 3）（BDE）A、日常质量控制扫描程序B、阵列处理机的图像重建C、防止球管老化的升温扫描D、数据采集系统进行模数转换E、探测器将 X 射线转换为可见光24计算 CT 值的公式是根据（ B）A、水的质量衰减系数B、水的线性衰减系数C、水的电子密度D、水的质量密度E、水的分子
22、成份25关于 CT 值的叙述，错误 的是（D）A、CT 值又称为 CT 数B、CT 值不是一个绝对值C、CT 值的表示单位是 HUD、CT 值随入射 X 线量的大小变化E、CT 值是重建图像中的一个像素值26CT 检查技术，表示病变密度大小的是（ D）A、照片测试密度B、照片透光度C、照片阻光率D、CT 值E、亮度值27关于 CT 值的叙述，错误 的是（D）A、CT 值又称为 CT 数B、CT 值的单位是 HUC、CT 值不是一个绝对值D、CT 值随 mAs 大小变化E、CT 值是重建图像中的一个像素值28空气的线衰减系数是（A ）A、0B、1C、10D、100E、100029CT 值定义公式
23、中的常数（ k）应该是（B ）A、500B、1000C、2000D、1000E、+100030CT 值的单位是（B）A、KWB、HUC、WD、LE、CM31水的 CT 值通常是（C）A、1000HUB、500HUC、0HUD、500HUE、1000HU答案：32CT 值为“0”时，其建立依据是（A ）A、水8B、空气C、脂肪D、致密骨E、软组织33CT 值为“0”的物质是（E）A、软组织B、致密骨C、空气D、脂肪E、水34CT 值主要与下述那一项有关（ E）A、原子序数B、氢浓度C、物质密度D、光学密度E、X 线的线性衰减系数35计算 CT 值的公式是根据（ B）A、水的质量衰减系数B、水的线
24、性衰减系数C、水的电子密度D、水的质量密度E、水的分子成份36亨斯菲尔德 CT 值标尺的范围是（ D）A、30711001B、40951001C、20002000D、10001000E、50050037根据亨斯菲尔德 CT 值标尺的规定，脑灰、白质吸收系数差为（E）A、20B、10C、5D、1E、0.538显示器所表现的亮度信号等级差别称（C ）A、窗宽B、窗位C、灰阶D、视野E、CT 值标度39像素的亮度与 CT 值有关， CT 值增加（B）A、图像的亮度降低B、图像的亮度增加C、图像的亮度不变D、图像先亮后暗E、图像变灰40CT 值增加，图像亮度的变化是（ B）A、降低B、增加C、不变D、
25、变灰E、先亮后暗41CT 图像中从白到黑的灰度影像，称为（ D）A、密度分辨率高B、空间分辨率高C、窗宽窗位D、灰阶E、噪声42关于 CT 扫描架的叙述， 错误的是（E ）9A、转动部分装有 X 线管B、检测器及其相关部件在转动部分C、扫描架内分为固定部分和转动部分D、低压滑环方式的高压发生器进入转动部分E、X 线管散热油循环泵与热交换器在固定部分43关于 CT 扫描架的叙述， 错误的是（E ）A、扫描架中间开有扫描孔B、固定部分设转动驱动装置C、转动驱动装置有皮带方式D、有线性电机直接驱动方式E、磁悬浮使扫描架没有轴承44关于 CT 扫描床面的叙述， 错误的是（C）A、要较少吸收 X 线B、
26、不能含金属材料C、可以有边框D、有较大承重能力E、用于输送病人进入扫描孔45关于 CT 扫描特点的阐述， 错误的是（D）A、CT 密度分辨率比 MRI 低B、CT 扫描可获取断面图像C、层厚与 CT 密度分辨率有关D、CT 空间分辨率比常规 X 线摄影高E、CT 密度分辨率比常规 X 线检查高46下述关于 CT 扫描数据采集基本部件的叙述，正确的是（C）A、激光相机，X 线球管B、探测器阵列，计算机C、探测器阵列，X 线球管D、数据采集系统，计算机E、高频发生器，探测器47数据采集系统（DAS）的主要部件是（B ）A、探测器B、模/数转换器C、逻辑放大器D、输入/输出系统E、信号传送系统48数
27、据采集系统的物理位置是位于（D ）A、球管与病人之间B、病人与探测器之间C、球管与探测器之间D、探测器与计算机之间E、计算机与显示屏之间49最早期 CT（第一代）扫描时间长的主要原因是（E）A、球管功率太小B、计算机速度慢C、病人体型较胖D、采用了 220 伏电压E、束窄 X 线，需多次平移50扫描架是双方向旋转扫描的 CT 是（A）A、非螺旋 CTB、螺旋 CTC、ECTD、热 CTE、多层 CT51CT 扫描使用较高的千伏值的优点是（ 3）（BCE）A、减轻高压发生器的负载B、降低骨骼软组织对比度差C、减少光子的吸收衰减系数D、提高 X 射线的辐射总量增10E、增加穿透率，提高射线利用率5
28、2能用于心脏及大血管检查的专用 CT 是（D）A、普通 CTB、螺旋 CTC、滑环 CTD、电子束 CTE、多层螺旋 CT53CT 扫描时 X 射线管发出的是（E）A、 射线B、散射线C、一束 射线D、混合能谱射线E、近似单一能谱射线54X 射线通过病人后，透射线强度与原射线的关系，正确的是（A）A、指数衰减关系B、线性衰减关系C、与距离平方成正比D、康普顿散射效应关系E、透射线强度是原射线强度的一半55在 CT 中，X 射线通过病人后的衰减定律是（E）A、对数衰减定律B、Raymond 定律C、Hu 衰减定律D、线性衰减定律E、Lambert Beer 定律56下述与射线衰减关系最小的条件是（A ）A、空气厚薄B、原子序数大小C、物体内行进距离D、光子能量高低E、组织密度大小57下述 X 入射线的字母表示方法，正确的是（E）A、dB、e -C、lnD、dXE、I 058关于像素的叙述，正确的是（E）A、像素就是体素B、探测器阵列中的一个单元C、图像重建中的一个容积素D、图像灰阶标尺中的一个刻度E、二维图像中的一个基本单元59CT 扫描中，像素尺寸与矩阵大小的关系是（A）A、成反比B、成正比C、函数关系D、对数关系E、指数关系60FOV 为 24cm 时，如使用 512 矩阵成像，所得像素大小约是（B）A、0.25mmB、0.5mmC、0.75mmD、1.09mmE、1.25mm
