单元总览

医学成像

CIE A-Level 物理学· 5 分钟阅读 📊 n/a

1. 单元概览

本单元对每种成像方式都采用统一的讲解结构：我们会介绍信号如何产生、如何与人体组织相互作用、最终图像如何形成，以及其临床应用的相对优势和局限性。内容从电离辐射类技术（X射线、CT扫描）开始，接着是基于声波的超声成像，最后是基于放射性药物的核医学成像。

在整个单元中，你会把已经学过的核心物理概念（衰减、波的反射、放射性衰变）与考试中经常考查的实际临床应用联系起来。

本单元分为四个子主题，每个子主题对应一种主要成像方式：

介绍X射线的产生、衰减、图像探测以及影响图像质量的因素。

★★⏱ 12 min

解释计算机断层扫描如何通过多个X射线投影构建三维断层图像。

★★★⏱ 10 min

介绍超声的产生、声阻抗、反射，以及用于诊断的A型扫描和B型扫描。

★★★⏱ 15 min

解释使用放射性药物对器官功能成像的伽马相机和PET扫描技术。

★★★★⏱ 12 min

错误做法:

混淆X射线衰减和超声对比度的产生原理

原因:

X射线对比度来自不同组织的吸收率差异，而超声对比度来自组织边界处的阻抗差异

正确做法:

记住X射线依赖衰减，而超声依赖阻抗不匹配处的反射

错误做法:

混淆CT扫描和核医学成像

原因:

CT使用外部X射线源对身体结构成像，而核医学使用体内放射性药物对功能成像

正确做法:

CT = 外部X射线 = 结构成像；核医学 = 内部放射源 = 功能成像

概念/公式	关键说明
$I = I_{0} e^{- μx}$	衰减系数为 $μ$ 的X射线穿过厚度 $x$ 后的强度
$x_{1/2} = \frac{l n 2}{μ}$	X射线衰减的半值层厚度
$Z = ρ c$	声阻抗等于密度乘以声速
$\frac{I _{r}}{I _{0}} = \frac{( Z _{2} - Z _{1} ) ^{2}}{( Z _{2} + Z _{1} ) ^{2}}$	组织边界处反射的超声强度占比
PET成像	使用正电子发射放射性核素，探测湮灭产生的511 keV伽马光子

你可以从学习X射线成像的基础开始本单元，X射线成像是最古老、应用最广泛的医学成像技术。完成本单元所有四个子主题后，你就可以进入CIE A-Level物理大纲的下一单元学习了。