课程编号：07140090
英文名称：Imaging Physics
学 分：3
学 时：56
课程类别：专业平台课程
面向对象：医学影像技术专业学生
教学单位：医学院影像医学与核医学学科
修读学期：第2学期
一、教学任务
医学影像物理学是医学影像学有关专业的一门专业基础课。它的任务是使学生了解有关现代医学影像的物理基础，为给解析图像中包含的生物信息、评估与控制图像质量作理论上的准备。
二、教学目标
1．专业知识方面：学习用于医学成像各类辐射的产生、性能和特点，辐射与物质、人体组织相互作用的物理机制。
2．专业能力方面：培养必要的实践技能，为学习本专业后继课程以及将来从事影像诊断与放射治疗等工作奠定必要的物理学理论基础。
3．综合能力方面：养成独立思考的学习习惯，学会综合运用理论知识分析问题、解决问题，积极实践动手，培养创新能力和科研素养。
三、教学内容
（一）物质结构及其性质
1．目的要求
（1）掌握核外电子结构、原子核组成
（2）熟悉玻尔的原子模型、原子核结合能
2．教学内容
（1）原子核及核外结构：原子、原子核、核外结构
（2）原子能级
（3）能量和辐射：概述、能量、辐射、电磁波谱
3．教学组织形式：多媒体课堂教学
4．重点和难点
重点：原子能级与辐射
难点：结合能、能级与辐射
（二）核医学物理
1．目的要求
（1）了解医用放射性核素的来源
（2）熟悉原子核反应的概念
（3）掌握原子核的基本性质、核衰变的类型与规律
2．教学内容
（1）原子核的基本性质：原子核的组成和质量、核素及分类、原子核的稳定性
（2）原子核衰变的类型：α衰变、β衰变、γ衰变、衰变纲图
（3）原子核衰变的宏观规律：放射性指数衰变规律、核衰变有关的物理量、递次衰变、放射平衡、放射性计数的统计规律
（4）原子核反应：核反应的一般概念、中子及分类、中子核反应
（5）医用放射性核素的来源：反应堆生产放射性核素、回旋加速器生产医用放射性核素、放射性核素发生器生产医用放射性核素
3．教学组织形式：多媒体课堂教学 实验教学 自主学习
4．重点和难点
重点：核素及分类、平均结合能、原子核衰变、衰变规律、核反应一般概念
难点：质量亏损、衰变纲图、递次衰变、子核反应
（三）X射线的基本性质
1．目的要求
（1）掌握X射线产生的物理过程
（2）掌握X射线的基本特性
（3）熟悉X射线强度的描述及影响因素，了解空间分布特点
2．教学内容
（1）X射线的产生：X射线的产生条件，X射线管结构、焦点，X射线的产生机制
（2）X射线的基本特性：物理、化学和生物效应
（3）X射线强度：概念，量与质，强度的影响因素，阳极效应
3．教学组织形式：多媒体课堂教学 实验教学
4．重点和难点
重点：X射线管、连续X射线和特征X射线的特性、X射线的强度
难点：有效焦点、X射线能谱、辐射场的空间分布
（四）X射线与物质的相互作用
1．目的要求
（1）掌握衰减系数，X射线与物质相互作用的主要形式
（2）了解能量转移系数和能量吸收系数，了解X射线与物质作用的其他形式和各种效应发生的相对机率
2．教学内容
（1）相互作用过程及其描述：相互作用过程，作用系数
（2）主要作用过程：光电效应，康普顿效应，电子对效应的作用过程及发生概率，对影像质量和受检者的影响
（3）其他相互作用过程：相干散射、光核反应，各种效应的相对重要性
3．教学组织形式：多媒体课堂教学 自主学习
4．重点和难点
重点：衰减系数、主要作用过程
难点：作用截面
（五）X射线在物质中的衰减
1．目的要求
（1）掌握X射线在物质中的衰减规律
（2）熟悉X射线在人体内的衰减特点
2．教学内容
（1）X射线在物质中的衰减：衰减的两个方面，单能X射线的衰减规律，连续X射线的衰减特点，固有滤过，附加滤过
（2）X射线在人体内的衰减：人体的物质组成，混合物和化合物的质量衰减系数与有效原子序数，人体内的衰减特点
3．教学组织形式：多媒体课堂教学
4．重点和难点
重点：单能X射线和连续X射线的衰减
难点：宽束X射线的衰减、非均匀物质中的衰减
（六）超声波物理
1．目的要求
（1）了解超声场的概念
（2）熟悉超声在人体中的传播特性
（3）掌握超声波的基本性质
2．教学内容
（1）超声波的基本性质：超声波的分类、产生机制、声速、声压、声强与声阻抗
（2）超声场：圆形单晶片声源的超声场、声束的聚焦
（3）声波在介质中的传播特性：超声波的反射与透射、衍射与散射、声波在介质中的衰减规律
（4）多普勒效应：声波的多普勒效应、多普勒频移的数学表示
3．教学组织形式：多媒体课堂教学 实验教学 自主学习
4．重点和难点
重点：超声波的产生机制、声速、声压、声强与声阻抗、超声场近场区声压分布、反射和折射、多普勒效应
难点：超声场、多普勒频移
（七）磁共振物理
1．目的要求
（1）掌握磁共振的基本概念
（2）熟悉磁共振图像透信息的产生
2．教学内容
（1）发生磁共振的基本条件：原子核的自旋与磁矩、静磁场、射频脉冲
（2）磁共振图像的信号：相位的概念、自旋质子弛豫、自由感应衰减信号
3．教学组织形式：多媒体课堂教学 实验教学
4．重点和难点
重点：原子核的自旋、磁矩、磁共振现象、弛豫现象及规律
难点：核磁矩、射频场、弛豫规律
（八）实践教学环节及基本要求
实验一 X射线管、X射线机构造与机房
（一）实验目的和原理
（1）掌握X射线管的结构，进一步理解X射线的产生原理。
（2）了解X射线机的大体结构，知道控制台面板上各开关和旋钮的功能。
（3）了解X射线机本身及机房内的设施情况。
（二）实验内容
（1）各种X射线管结构。
（2）X射线机的整体结构，包括供电电源、控制台、高压发生器、X射线管头组装体、机械装置和各种辅助设备等。
（3）X射线机控制台面板上务开关及旋钮的功能和使用方法。
（4）机房及机房内的设施。
（三）实验主要仪器设备及材料
X射线管、X线机、其它辅助设施
实验二 放射性测量
（一）实验目的和原理
（1）了解原子核放射性测量原理及剂量仪的使用方法。
（2）掌握γ射线的测量方法。
（3）了解γ射线在空气中的衰减规律。
（二）实验内容
（1）熟悉仪器的原理、调试安装。
（2）本底和放射源测试，数据处理。
（三）实验主要仪器设备及材料
便携式X-γ剂量率仪、计算机
实验三 A型超声诊断仪测量应用
（一）实验目的和原理
（1）熟悉A型超声诊断仪的基本原理。
（2）掌握测距原理，学会测量介质的声阻抗。
（3）加深理解超声波及其传播特性。
（二）实验内容
（1）测量距离。
（2）测量物体厚度。
（3）测量声速、声阻抗。
（4）数据处理。
（三）实验主要仪器设备及材料
计算机、A超应用程序
实验四 测量横向弛豫时间
（一）实验目的和原理
（1）掌握90°脉冲、180°脉冲的含义。
（2）熟悉自旋回波序列的调试方法。
（3）掌握测量样品横向弛豫时间的方法。
（二）实验内容
（1）观察熟悉仪器、连接情况和测量原理。
（2）测量采集数据及处理。
（三）实验主要仪器设备及材料
磁共振成像教学仪、计算机
四、学时分配
总学时56学时，其中理论40学时，实践16学时
建议自主学习3小时。
学时分配如下：
教学内容
| 理论学时
| 实验学时
| 合计
|
物质结构及其性质
| 4
|
| 4
|
核医学物理
| 6
| 4
| 10
|
X射线的基本性质
| 8
| 4
| 12
|
X射线与物质的相互作用
| 6
|
| 6
|
X射线在介质中的衰减
| 4
|
| 4
|
超声波物理
| 6
| 4
| 10
|
磁共振物理
| 6
| 4
| 10
|
合计
| 40
| 16
| 56
|
序号
| 实验名称
| 学时
| 实验要求
| 实验类型
|
1
| X射线管、X射线机构造与机房
| 4
| 必修
| 验证
|
2
| 放射性测量
| 4
| 必修
| 验证
|
3
| A型超声诊断仪测量应用
| 4
| 必修
| 验证
|
4
| 测量横向弛豫时间
| 4
| 必修
| 验证
|
自主学习内容
| 建议时间
|
医用放射性核素的来源
| 1
|
X射线与物质的其他相互作用过程
| 1
|
超声波的衍射与散射
| 1
|
合计
|
|
五、学业评价和课程考核
理论为闭卷考试，实验为实验报告和实验能力；总评成绩为＝期末考试75%＋平时作业10%＋实验15%。
六、教学反馈
书面反馈与口头反馈相结合、个别反馈与集体反馈相结合，其中集体反馈4次。
七、教材与教学参考资料
教 材：吉强，洪洋主编．医学影像物理学．北京：人民卫生出版社．2011年3月
教学参考资料：
[1]王鹏程主编．放射物理与防护．北京：人民卫生出版社．2009年5月
[2]余建明主编．放射物理与防护．北京：高等教育出版社．2005年11月
八、说明
执笔人：冯国鑫 学科主任：夏国园 教学院长：朱小芳 院长：郭航远
