医学影像物理学章课后习题答案

医学影像物理学章课后习题答案Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#第一章 X 射线物理 1-1 产生X 射线需要哪些条件答：这个题目实际上把高速电子轰击靶产生X 射线这一事实在条件上予以明确。

首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于4-Pa 的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。

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⨯810，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221v m 求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而求出最短波长。

但当速度可与光速c=3⨯810ms -1相比较时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量此题的结果告诉我们，管电压为。

反过来，如果知道管电压，求电子到达阳极靶表面的电子速度时，同样需要考虑相对论效应。

1-4 下面有关连续X 射线的解释，哪些是正确的A ．连续X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B ．连续X 射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果；C ．连续X 射线的最大能量决定于管电压；D ．连续X 射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；E ．连续X 射线的质与管电流无关。

正确答案：B 、C 、E1-5 下面有关标识X 射线的解释，哪些是正确的A ．标识X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B ．标识X 射线的质与高速电子的能量有关；C ．标识X 射线的波长由跃迁电子的能级差决定；D ．滤过使标识X 射线变硬；E ．靶物质原子序数越高，标识X 射线的能量就越大。

正确答案：A 、C 、E1-6 影响X 射线能谱的因素有哪些答：电子轰击阳极靶产生的X 射线能谱的形状（归一化后）主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。

当然，通过附加滤过也可改变X 射线能谱的形状。

1-7 影响X 射线强度的因素有哪些答：X 射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过垂直于X 射线传播方向上的单位面积上的光子数量与能量乘积的总和。

可见，X 射线强度是由光子数目和光子能量两个因素决定的。

影响X 射线强度（量与质）的因素很多，主要有：增加毫安秒，X 射线的质不变、量增加，X 射线强度增加；增加管电压，X 射线的质和量均增加，X 射线强度增加；提高靶物质原子序数，X 射线的质和量均增加，X 射线强度增加；增加滤过，X 射线的质增加、但X 射线的量减少，X 射线强度减少；增加离X 射线源的距离，X 射线的质不变，X 射线的量减少，X 射线强度减少；管电压的脉动，X 射线的质和量均减少，X 射线强度减少。

1-8 原子放出X 射线前是静止的，为了保持活动不变，当它发射X 射线时，原子经历反冲。

设原子的质量是M ，X 射线的能量为h ν，试计算原子的反冲动能。

答：此题的关键在于利用X 射线的动量和能量的关系：c h p ν=。

根据动量守恒，可知：c h p M ν==v 这样，原子的反冲动能2222)(21Mc h M ν=v1-9 X 射线摄影中，光电效应和康普顿效应对影像质量和患者防护各有何利弊答：诊断放射学中的光电效应，可从利弊两个方面进行评价。

有利的方面，能产生质量好的影像，其原因是：①不产生散射线，大大减少了照片的灰雾；②可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差别，产生高对比度的X 射线照片，对提高诊断的准确性有好处。

钼靶乳腺X 射线摄影，就是利用低能X 射线在软组织中因光电吸收的明显差别产生高对比度照片的。

有害的方面是，入射X 射线通过光电效应可全部被人体吸收，增加了受检者的剂量。

从全面质量管理观点讲，应尽量减少每次X 射线检查的剂量。

康普顿效应中产生的散射线是辐射防护中必须引起注意的问题。

在X 射线诊断中，从受检者身上产生的散射线其能量与原射线相差很少，并且散射线比较对称地分布在整个空间，这个事实必须引起医生和技术人员的重视，并采取相应的防护措施。

另外，散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的对比度，但与光电效应相比受检者的剂量较低。

1-10 的铝将单能X 射线强度衰减到%, 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x e I I μ-=0，可知：μ5.000%7.46-=e I I ，从而求得线性衰减系数=μ再根据半价层HVL 与线性衰减系数μ的关系：693.0=⋅μHVL ，得：HVL = 1-11 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时，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，另一部分转化为高速电子或正电子的动能。

质量衰减系数ρμ表示入射X 射线与物质相互作用的总概率，它包括所有可能发生的相互作用的概率之和。

质能转移系数ρμtr表示相互作用过程中光子能量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，因而带电粒子的能量主要来自光电效应、康普顿效应和电子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ρμen表示扣除韧致辐射后，光子交给带电粒子的能量用于造成电离、激发，从而真正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： νρμρμh E tr tr ⋅=， νρμρμh E en en ⋅=， ρμρμtren g )1(-=1-12 已知入射光子的能量为νh , 散射角为ϕ,试求散射光子的能量。

并分析低能入射和高能入射光子在90方向上光子散射的情况。

电子的静止能量为2e c m 。

答：由能量守恒和动量守恒，可得，散射光子能量ν'h 为：α为入射光子能量h ν和电子的静止能量20c m 的比值，2e c m =。

当090=ϕ时，ανν+='1h h 。

由于αα>+)1(，故αννh h <'=，这说明，不管入射X 射线光子的能量有多高，090散射光子的能量最大不超过。

1-13 X 射线在物质中的衰减规律x e I Iμ-=0的适用条件是什么 答：x e I I μ-=0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%，氩%，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、氩的质量衰减系数分别为、、和(12kg m -⋅)。

答：根据混合物或化合物的质量衰减系数公式：∑=ii i P )(ρμρμ来计算。

空气的质量衰减系数为：=×+×+×=(m 2/kg) 第二章 X 射线影像2-1 X 射线信息影像形成的阶段是A ．X 射线透过被照体之后 射线照片冲洗之后C ．X 射线到达被照体之前D .在大脑判断之后答：X 射线到达被照体之前，不具有物体信息。

X 射线透射出被照体时，由于被照体对X 射线的吸收衰减，使透射出的X 射线强度产生不均匀分布，由此形成X 射线信息影像。

正确答案：A2-2 X 射线照片图像形成过程中，起作用的是A . X 射线的穿透作用B . X 射线的荧光作用C . 被照体对X 射线吸收衰减的差异D . X 射线的光化学作用答：由于X 射线具有穿透作用，且不同的物体（组织）对X 射线的吸收衰减不同，使透射出物体（组织）的X 射线强度分布不均匀，携带了物体（组织）的信息，当其投照到胶片上后，X 射线的光化学作用使胶片形成潜影。

但因X 射线的光化学作用使胶片形成潜影的效率较低，利用X 射线荧光作用的增感屏得到广泛使用。

在增感屏/胶片系统中，胶片潜影的形成，来自X 射线光化学作用的贡献不足10%，其余为X 射线的荧光作用使增感屏发出的荧光的贡献。

正确答案：A 、B 、C 、D2-3 关于X 射线照片图像的形成，正确的说法是A ．X 射线透过被照体之后的透射线和散射线，照射到胶片上形成照片图像B ．X 射线照片图像是X 射线被被照体吸收与散射后形成的C ．X 射线照片图像是利用了X 射线的直进性D ．X 射线胶片接受到的散射线不形成图像答：由于被照体对X 射线的吸收衰减，使透射出的X 射线强度产生不均匀分布，由此形成X 射线信息影像，散射线对透射过被照体的X 射线的强度分布规律没有影响，因此，散射线不形成影像，只能给照片带来灰雾。

正确答案：B 、C 、D2-4 关于密度的定义，正确的说法是A . 密度为胶片乳剂膜在光的作用下致黑的程度B . 密度是由胶片乳剂曝光后，经冲洗还原出来的银颗粒沉积而形成的C . 银颗粒沉积越多的地方，照片越黑，密度越高；反之亦然D . 密度值用照片阻光率的常用对数表示答：胶片感光层是感光灵敏的乳胶体薄层，在乳胶体中均匀地分布着卤化银微颗粒。

X 射线照射过的胶片，经过显影、定影后，胶片感光层中的卤化银被还原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像。

胶片变黑的程度称为照片光密度（D ）式中I 0是投照在胶片上曝光点的光强，I 是曝光点的透射光强。

I I 0越大，表示该曝光点吸收光的能力越大（阻光能力强），I I 0也被称为阻光率，胶片经冲洗还原出来的银颗粒沉积越多，照片越黑，光密度越大（高）。

正确答案：A 、B 、C 、D2-5 均匀X 射线透过被照体之后，形成的X 射线强度分布变化，称为A ．客观对比度B ．主观对比度C ．图像对比度D ．X 射线对比度答：强度均匀的X 射线投照到人体，由于人体存在客观对比度（人体各种组织、器官间天然存在的密度、原子序数及厚度的差异），对X 射线衰减不同，使透射出人体的X 射线强度分布发生了变化，这种X 线强度的差异，称为X 射线对比度（不可见的X 射线信息影像），这是一种主观对比度。

X 射线照片上相邻组织影像的光学密度差，称为图像（影像）对比度。

图像对比度依赖于被照体不同组织吸收所产生的X 射线对比度，以及胶片对X 射线对比度的放大结果。

正确答案： B 、D2-6 关于图像对比度，正确的说法是A ．为提高乳腺组织各层次的对比，应选用软X 射线B ．骨骼图像所以有很高的图像对比度，是因为组成骨骼元素的原子序数高C ．离体的肺组织图像，应具有很高的图像对比度D ．消化道必须通过对比剂，才能形成良好的图像对比度E ．高千伏摄影的照片，图像对比度均偏低答：脂肪与软组织之间的物质密度差别不大，只有应用软X 射线才能使它们显出光密度稍有不同的影像。