一、课程简介

医学影像物理学(Physics of medicine imaging)是医学影像专业(本科)的专业基础课程, 主要讲解X射线成像、磁共振成像、放射性核素成像、超声波成像的物理学原理。它将为学生奠定有关医学影像的物理基础，为学生的图像诊断提供物理学依据。其主要任务是：使学生通过本课程的学习,在已有的数学、物理学、电子学理论知识的基础上,较系统地掌握地掌握医学影像物理的基本理论、基本知识,为专业课的学习及以后的工作打下良好的基础。

 医学影像物理学课程总时数为36学时，其中理论讲授36学时，第6学期上课，为限定选修课，学分2.0。

二、课程目标

（一）基本理论知识

绪 论

普通X射线影像

数字化X射线成像技术

X射线计算机体层成像（X-CT）

磁共振成像

放射性核素显像

超声波成像

（二）基本技能

初步认识X射线成像、磁共振成像、放射性核素成像、超声波成像；通过医学影像物理学理论课程的学习，为后继课程打下良好基础，为图像诊断提供物理学依据。

（三）基本素质

通过理论知识的讲授加强对学生抽象与逻辑思维能力的培养；强调理论与实际相结合；在教学过程中，要注意培养学生的自学能力，分析问题和解决问题的能力，课后应给予学生一定数量的习题作业，并介绍一些课外参考书。

三、学时分配

四、理论教学目标与内容

理论讲授部分的学习要求分为三个方面：1.要求学生掌握的内容；2.要求学生熟悉的内容；3.要求学生了解的内容。掌握内容要求学生深入全面领会贯通这些知识，并能熟练地联系实际加以运用，做到牢固掌握；熟悉的内容要求学生深刻理解，并能加以运用；了解的内容，要求学生应知道其要点，学到有关知识。

第一单元 绪论

目标

1.熟悉医学影像物理学的研究对象和医学影像物理学与现代医学的关系；

2.了解：①对医学影像物理学课有一个正确的认识；②本课的学习规律。

内容

1.详细讲解：X射线影像，DSA,X-CT,MRI,SPECT,PET,超声波成像与现代医学的关系。

2.一般介绍：①医学影像技术发展概况、医学影像成像技术与医学影像诊断的关系；②医学影像物理学课程的学习方法。

第二单元 普通X射线影像

目标

1.掌握：①X射线管的电特性；②掌握X射线透视、X射线摄影与特殊X射线摄影的基本原理。

2.熟悉：①X射线在人体组织中的衰减规律；②评价医学影像质量的参数；③影响X射线影像质量的因素。

3.了解：①X射线辐射场的空间分布；②了解X射线在介质中的衰减。

内容

1.重点阐述：①X射线管的结构、X射线管的电特性、X射线的产生、连续X射线射线、标识X射线、X射线管的焦点、X射线管的容量；②X射线透视、影像增强器、X射线电视系统；③普通X射线摄影、X射线胶片、潜影、灰度、透射率、曝光量、增感屏、滤线器；④软X射线摄影、高千伏X射线摄影、体层摄影、X射线造影、造影剂、胃肠透视点片摄影。

2.详细讲解：①X射线的物理特性、X射线的强度、X射线的硬度、X射线的滤过与硬化；②X射线辐射场的角分布。

3.一般介绍：①作用概率、作用截面、光电效应、康普顿散射、电子对效应、扩散衰减、线衰减系数、质量衰减系数、混合物和化合物的质量衰减系数、化合物的有效原子序数、连续能谱X射线的衰减规律、X射线在人体组织内的衰减；②对比度、对比度分辨力、模糊、空间分辨力、噪声、伪影、畸变、影响X射线影像质量的因素。

第三单元 数字化X射线成像技术

目标

1.掌握：①数字图像基础知识；②数字X射线成像技术的基本原理。

2.熟悉数字X射线影像的优点与不足。

3.了解数字图像处理基本知识。

内容

1.重点阐述：①模拟图像、像素、数字图像、图像矩阵、灰度级、抽样、量化；②图像处理、图像增强、图像恢复、空域、频域、对比度增强、灰度变换直方图调整、图像平滑、邻域平均法、低通滤波法、图像锐化、高通滤波、伪彩色显示、代数运算；③减影、数字减影血管造影、时间减影、能量减影、混合减影、参数性成像。

2.详细讲解：①视频摄像机、数字胃肠点片；②扫描投影放射摄影、点扫描摄影、线扫描摄影、光激励发光、光激励发光物质发光特性、成像板、计算机X射线摄影、激光照相机、直接X射线摄影探测器、平板探测器。

3.一般介绍：①数字化X射线成像技术与传统X射线摄影的比较；②图像存档与传输系统、计算机辅助诊断。

第四单元 Ｘ射线计算机体层成像（X-CT）

目标

1.掌握X-CT成像的基本原理。

2.熟悉：①X-CT扫描方式；②X-CT的图像后处理技术。

3.了解：①X-CT图像的质量控制；②了解X-CT现状与展望。

内容

1.重点阐述：①体层、体素、扫描、投影、投影函数、图像重建的数学基础、反投影法、滤波反投影法、CT值；②X-CT扫描方式、螺旋CT、滑环扫描技术、电子束扫描；③窗口技术、窗位、窗宽。

2.详细讲解高对比度分辨力、低对比度分辨力、均匀度、X-CT的伪像。

3.一般介绍X-CT展望。

第五单元 磁共振成像

目标

1.掌握：①核磁共振的基本概念；②自旋回波、反转恢复、部分饱和序列；③空间位置编码的物理思想、磁共振成像的基本原理。

2.熟悉：①磁共振影像诊断的物理学依据；②磁共振造影技术。

3.了解：①快速脉冲序列；②核磁共振波谱分析；③磁共振影像质量监控、磁共振成像技术进展。

内容

1.重点阐述：①角动量、角动量定理、旋进、电子轨道角动量、自旋、磁矩、核自旋磁矩、水分子磁矩；②磁场中原子能级分裂、核磁共振、磁化强度、射频脉冲、弛豫过程、自由感应衰减信号、横向弛豫、纵向弛豫、横向弛豫时间、纵向弛豫时间、弛豫时间的物理学意义与生物学意义、化学位移、磁共振波谱分析；③自旋回波序列、加权图像、多回波脉冲序列、部分饱和序列、反转恢复序列、多自旋回波脉冲、梯度回波序列；④梯度磁场、选层、频率编码、相位编码、空间编码、傅立叶变换、体层图像重建时间。

2.详细讲解飞越时间、流入性增强、位相效应、磁共振造影技术。

3.一般介绍磁共振影像质量监控、磁共振成像技术进展。

第六单元 放射性核素显像

目标

1.掌握：①放射性核素的基本性质；②放射性核素成像的基本原理。

2.熟悉：①放射性核素的衰变规律；②放射性计数的统计规律。

3.了解放射性核素发生器原理。

内容

1.重点阐述：①放射性核素显像的技术特点、核素示踪技术、放射性制剂；②核素分类、核力、质量亏损、结合能、比结合能、最后一个核子的结合能、原子核能级；③衰变常数、半衰期、平均寿命、放射性衰变规律、放射性活度、递次衰变规律、暂时平衡、长期平衡、不成平衡、放射平衡；④母核核素、子体核素、母牛、核素发生器中的平衡、子核提取、放射性核素发生器的类型及构造；⑤g照相机的原理、g照相机的性能指标、g照相机的质量控制；⑥单光子发射型计算机断层原理、单光子发射型计算机断层的质量控制；⑦正电子发射型计算机断层。

2.详细讲解：①统计涨落、放射性计数的统计规律、放射性计数的质量控制；②准直器、准直器的特性参数；③闪烁体、光学收集系统、光电倍增管、闪烁计数器、脉冲幅度甄别器。

3.一般介绍自准直符合计数、正电子发射型计算机断层的发展趋势。

第七单元 超声波成像

目标

1.掌握：①超声传播特性；②A、B、M型超声成像的基本原理。

2.熟悉：①超声伪像形成的原因、伪像分类与识别；②超声影像的质量评估、超声影像的局限性。

3.了解：①超声波在介质中的衰减规律、超声场；②多普勒超声诊断仪的基本原理。

内容

1.重点阐述：①超声、波形转换、脉冲宽度、脉冲重复周期、脉冲重复频率、间歇期占空因子、峰值功率、平均功率；②声压、声强、声阻抗、声强级、声压级、声压的反射与透射系数、声强的反射与透射系数、全反射、声衍射、声散射、声影、声干涉、驻波、声束传播过程中的能量守恒；③A型超声显示、M型超声显示、B型超声显示、幅度调制、辉度调制、超声扫描、数字扫描变换器、横向分辨力、纵向分辨力、声像图的特征、超声伪像形成的原因、伪像分类与识别。

2.详细讲解：①声衰减、扩散衰减、吸收衰减、超声与物质的相互作用、安全剂量；②压电效应、单晶片探头、超声场轴线上的声压分布、超声场的角分布声束的聚焦；③超声成像的物理假定、时间增益补偿、检波、抑制、视频放大；④多普勒效应、多普勒超声信号的采集与处理、距离选通、采样容积、连续多普勒超声测量仪、脉冲多普勒超声测量仪、高频脉冲重复频率多普勒超声测量仪。

3.一般介绍：①多普勒频谱特征、频谱分析方法、频谱显示技术；②血流定量计算的流体力学基础、血流指数、心脏功能参数计算；③自相关技术、血流彩色显示、彩超原理、彩超图像特点、彩超的局限性、彩超伪像。

五、措施与评价

（一）措施

1.以教学目标的要求和教学大纲来指导教学的各个环节（包括备课、授课、实验、考试等），教师应根据教学目标的要求进行教学活动。

2. 理论课讲授内容应把教材的先进性、科学性、实用性结合起来，尽可能作到深入浅出、循序渐进。适当组织课堂讨论，逐步开展专题讲座，充分应用计算机多媒体教学手段，以利于开拓学生的视野，激发学生的学习兴趣。

3.利用学习通平台进行影像物理学微课教学，尝试PBL、PI（同伴）教学法、翻转课堂颠倒教室等先进教学手段。

4.加强课外辅导，指定参考资料，注意培养同学的自学能力、独立思考和独立解决问题的能力及科学思维能力。

5.定期召开学生座谈会，师生交流教学信息，根据反馈情况，进一步改进教学工作，努力提高教学质量。

（二）评价

1.授课质量评价

按教务处制定的“教师教学质量评价表”，由学生和教研室予以评定。

2.学生成绩评价

依据教学大纲进行期末理论考试。学科满分100分，理论成绩和平时成绩分别占80％、20％。

编写修订 刘东华