医学影像设备学第3章诊断x线机

医学影像设备学医学影像设备学 第三章第三章 诊断诊断X X线机线机 重点难点 vX线机的基本结构和各部分作用 vX线机的用途与分类 v机械装置与辅助装置的结构及作用 vF78-型X线机的电路构成 v程控X线机的主要构成 v高频X线机的主要构成 v电视系统的结构 第一节第一节 概述概述 目录 第一节 概述 一、组成 电源 X线 诊断用X线机由主机和外围设备组成。主机也称为X线发生 装置，由X线管装置、高压发生装置、控制装置等构成。其 主要任务是：产生X线并控制X线的“质”、“量”和“曝 光时间”。 控制 装置 高压发 生装置 X线管 装 置 机械装置与 辅助装置 第一节 概述 二、发展历程 第一节 概述 三、分类 第一节 概述 四、胃肠X线机 主要用于胃肠道的透视和点片摄影，亦可兼作其他部位的 透视和摄影，如胸透、胸部摄影及特殊造影等。 （一）透视 X线透视：利用人体各组织对X线具有不同的吸收作用而实 现的一种检查方法。 诊视床：主要用于透视和点片摄影过程中承载受检者。分 为一般诊视床、双支点诊视床、遥控床和摇篮床。 第一节 概述 一般诊视床双支点滑块式诊视床 第一节 概述 遥控床 床下X线管式遥控床床下X线管式遥控床 第一节 概述 摇篮床 第一节 概述 四、胃肠X线机 （二）点片摄影 医生对透视检查过程中发现的病灶及其周围组织所进行的摄影，用 于适时记录有诊断价值的图像。 p 点片架：透视和点片摄影时用于承载胶片的机械装置。 p 点片架的结构：由主框架、X线检测器安装框、储片区、送片系 统、控制盒 、滤线器、遮线器、压迫器、防咳板和防护裙等组 成。 p 点片架的分类：根据暗盒的不同，分为有暗盒式和无暗盒式。 第一节 概述 有暗盒式点片架 第一节 概述 无暗盒式传盒机构传片示意图 第一节 概述 五、摄影X线机 v 概念 1.摄影X线机：利用X线检测器（胶片、IP板、平板探测器） 检测穿过人体被检部位后的X线，以获得被检部位永久性影像 的设备。摄影X线机具有一般摄影、滤线器摄影、立位摄影、 体层摄影等功能。 2.一般摄影：X线通过受检者后直接到达X线探测器而获得影 像的方法，多用于较薄的部位或诊断要求不高的摄影； 3.滤线器摄影：X线通过受检者后先经过滤线器，将散射线“ 过滤”掉，然后再照射到X线探测器以获得影像的方法。 第一节 概述 五、摄影X线机 v 附属装置 pX线管支持装置：用于在X线摄影时把X线管组件夹持固定 在一定位置，使X线管以一定距离和角度对摄影接受介质 （胶片、IP暗盒，平板检测器等）进行曝光，并保证摄影 时X线管处于稳定状态。分落地式、悬吊式和C形臂式。 p遮线器：称为缩光器，安装在X线管管套的窗口位置，用 来遮去不必要的原发射线，控制X线照射野的大小和形状 ，减少受检者受照剂量和提高图像清晰度。 p滤线器：用于滤除散射线，提高照片对比度，其主要组件 是滤线栅。 第一节 概述 天地轨式双地轨式 落地式：立柱是落地式X线管头支持装置的主体，为方筒形、钢板结 构，且顶端设有滑轮。又分地轨式、摄影平床一体化式。 摄影平床一体化式 （一）X线管支持装置 第一节 概述 悬吊式：由固定纵向天轨、 移动横轨（滑车架）、滑车 、伸缩架、横臂、控制盒和X 线管组件等组成， 天轨被固定在天花板上或专 用过梁上，移动横轨带着伸 缩吊架，可在固定天轨上做 纵向和水平运动，伸缩吊架 本身的竖向伸缩，为保证X线 管组件位置角度确定后的稳 定性，上述所有运动均有锁 止机构固定。 第一节 概述 C形臂式：一端装X线管头和遮线器，另一端装影像转换和记录装置。 第一节 概述 (二)遮线器 1.原理 利用可调空隙的铅板，遮去 由窗口射出的不必要的原发射线，从 而控制了X线束的大小，改变实际使 用的X线照射野。 2.基本结构 遮线器根据其结构形式 不同可分为不同类型，如遮线板、遮 线筒、活动遮线器、多层遮线器以及 可变圆形照射野遮线器等。 第一节 概述 （二）遮线器 （1）遮线板：遮线板是在管套窗口附加一块开有一定尺寸的方或圆形口的铅 板，铅板开口中心以X线中心线为中心。 （2）遮线筒：由铁板制成圆柱形、圆锥形或方锥形，内壁附有铅板。 （3）活动遮线器：由可调间距、正交排列、连续安置，且能开闭的两组铅板 组成。 （4）多层遮线器：由几组遮线板组成的遮线器，同一方向的多对遮线板工作 时同步活动，只是它们到焦点的距离不同，活动幅度也不同。 （5）可变圆形照射野遮线器：具有类似照相机光圈的虹膜结构，但都是铅质 叶片，能有效吸收不必要的原发射线。 第一节 概述 （三）滤线器 1.滤线栅也称滤线栅板或滤线板，按结构特点分为聚焦栅、 平行栅和交叉栅。 2.聚焦滤线栅结构：外观为一厚48mm的平板，其内部结 构为许多薄铅条向焦排列。相邻两铅条间用易被X线穿透的 物质填充定位，并黏合到一起。填充物可以是木、纸或铝片 等。上下再用薄铝板封装而成。 3.聚焦滤线栅规格：滤线栅的规格主要有焦距（F0)、栅比 （R)和栅密度（N）。 第一节 概述 1）焦距：也称半径，即焦点到滤 线栅中心的垂直距离。 2）栅比：即铅条高度与相邻铅条 间隙之比， R=b/a。 3）栅密度：即每厘米宽度范围内 所排列铅条的数目或单位距离内 的铅条数。 思考：栅比栅密度对吸收散射线的影响？ 滤线栅的结构 3.聚焦滤线栅规格 第一节 概述 五、摄影X线机 （四）滤线器摄影床：使用活动滤线器摄影时，受检者肢 体不能置于滤线栅板上。实用的方式是将滤线器安装在专 用检查床下方。 （1）卧式滤线器摄影床 ：有固定床面和活动床面两 种。 （2）立位滤线器摄影架：有些部位摄影需要受检者 取立位，又需要使用滤线器，如胸部摄影。 （3）对置支架 ：对置支架能兼用于垂直位和水平位 滤线器摄影，可以方便的在两种位置间转换。 第一节 概述 五、摄影X线机 （五）纵向体层摄影装置：体层 摄影使用了运动产生模糊这一 基本原理，使指定层在曝光中 与X线管、接受介质保持相对 静止关系，能得到其清晰影像 。指定层外组织与X线管、接 受介质有相对运动，影像被模 糊。 体层摄影工作原理示意图 第一节 概述 六、其他专用X线机（自学） （一）牙科X线机 （二）口腔全景摄影X线机 （三）乳腺摄影X线机 （四）床边X线机 （五）手术用X线机 （六）放射治疗模拟定位机 第一节 概述 七、成像辅助装置 （一）发展历史：按成像技术可划分为视频多幅照相（Mulit Video Camera）、湿式激光打印（Wet Laser Printing） 和干式打印（Dry Printing）技术。 （二）干式激光打印机： 1.主要特点 ：数字化、图像放大（或缩小）技术、自动窗口技 术、多幅照相、始终保持标准的图像密度。 2. 结构：由控制板、片盒、供片滚动轴、激光成像组件、热鼓 显像组件、机壳等组成 3.工作原理 第一节 概述 干式激光打印机结构、工作流程与工作原理 第一节 概述 激光相机性能参数 (1)打印速度：决定打印机工作能力大小，高速打印意味着大吞 吐量。 (2)首次打印时间：打印机从待机状态到打印第一张胶片完成时 间。 (3)打印像素直径：指打印输出图像的单像素大小，代表图像打 印的精度，打印的像素直径越小，打印的图像精度越高。 (4)打印分辨率：指打印机在每英寸长度范围内能打印的点数 ，即每英寸长度范围内的像素个数，用DPI（Dots per inch)表示。DPI值越大，说明图像精度越细。 (5)打印灰阶度：指单个像素在黑白影像上的色调深浅的等级 ，代表了输出图像像素点由最暗到最亮之间不同亮度的层次 级别。中间层级越多，所能够呈现的画面效果也就越细腻 第二节 工频X线机 一、常规X线机 二、程控X线机 第二节 工频X线机 一、常规X线机 （一）单相全波整流X线机 F78-型X线机电路构成 第二节 工频X线机 二、程控X线机 FSK302-1A型程控X线机的电路框图 小结 1. X线机基本结构和各部分能作用 2. 发展历程 3. 分类 4.胃肠X线机 5.摄影X线机 6.其他专用X线机 7.成像辅助装置 8.工频X线机 9.程控X线机 第三节 高频X线机 第三节 高频X线机 一、概述 （一）主要特点 1.中高频X线机的定义 2.主要特点 可提高X线质量 可增加输出剂量 可进行实时控制 可减小体积重量 可实现短时曝光 可向智能化发展 工频 电源 整流 电路 主逆 变 高压 发生 器 X 线 管 灯丝 逆变 主逆变 触 发 灯丝逆 变触发 服务 开关 计算机 阳极 启动 键盘、 显示 曝光 控制 自动 曝光 自动 亮度 第三节 高频X线机 （二）工作原理 1.电源逆变的过程 2.计算机控制的KV 闭环控制过程 3.计算机控制的MA 闭环控制过程 第三节 高频X线机 二、直流逆变电源 （一）直流电源 小型中频机可直接用蓄电池供电 220V单相交流电源整流后变为直流电源 15kW以下的中频机一般使用220V单相交流电源，经整 流后转换成直流电源。 15kW以上的中频机多采用380V三相交流电源, 经三相桥 式整流、滤波后转换成直流电源。 （二）桥式逆变 第三节 高频X线机 逆变过程： v 时间t1：K1、K2闭合，K3、K4 断开 ，电流为i1，Z上电压为E； v 时间t2：K1、K2断开，K3、K4断开， 电流为0，Z上电压为0； v 时间t3：K3、K4闭合，K1、K2断开， 电流为i2，Z上电压为-E； v 时间t4：K3、K4断开，K1、K2断开， 电流为0，Z上电压为0； 逆变负载波形： 第三节 高频X线机 第四节第四节 医用X线电视系统 （一）概述 （二）影像增强器 （三）电视基础 （四）CCD摄像机 （五）自动亮度控制 （六）医用显示器 第四节 医用X线电视系统 一、概述 （一）构成 1I.I 它是将X线影像转换为荧光影像的器件。 2摄像头 是将荧光影像转换为视频电信号的装置。 3电视控制器 它对电视图像信号进行控制、处理。 4监视器 它是影像显示器件。其主要作用是进行电光 变换。 5自动亮度控制装置 它是使监视器图像亮度稳定的自 动控制装置。 第四节 医用X线电视系统 （二）基本工作原理 穿过病人的透射X线（X线图像）照射到I.I的输入屏上， 获得亮度较弱的荧光影像，再经I.I增强后在输出屏上获 得一个尺寸缩小的、亮度比输入屏上的亮度强数千倍， 乃至上万倍的荧光影像。输出屏上的荧光影像经光学系 统传输和校正后，被摄像管摄取，从摄像管输出的视频 电流信号经预放器放大、控制器进行图像信号控制、处 理和放大后获得全电视信号，输送到监视器，在监视器 荧光屏上显示X线透视图像。 第四节 医用X线电视系统 X-TV工作原理示意图 二、影像增强器 （一）结构与工作原理 （二）增强管的主要技术参数 第四节 医用X线电视系统 （一）结构与工作原理 1.结构 输入窗 闪烁体 光电阴极 电极 输出荧光屏 输出窗 管壳 第四节 医用X线电视系统 2.工作原理 X线穿过人体被检部位后，由于被检部位各组织的密 度、厚度不同，对X线的吸收程度亦不一样，因而形 成一个强度受密度、厚度调制的X线图像。输入屏将X 线图像转换成亮度很低的荧光图像，该荧光图像使光 电阴极激发出光电子，获得光电子数目多少不同的光 电子图像。光电子在阳极和阴极之间直流高压的加速 及栅极聚焦电位的聚焦下，高速轰击到输出屏上，在 输出屏上可获得缩小了几十分之一的、亮度比普通荧 光屏强数千倍乃至上万倍的荧光图像。 第四节 医用X线电视系统 （二）增强管的主要技术参数 1. 转换系数 是衡量X线增强管转变效率高低的一个物 理量。它的定义为输出屏亮度和输入屏接受的X线剂量 率之比。 2. 分辨率 是衡量增强管分解图像细节能力的物理量。 以每厘米能区分的线对数来表示分辨率的大小，单位为 LP/cm。 分辨率的测量可用专门的线对卡。每厘米可分辨的线对 数越多，分辨率就越高，输出的图像就越清楚。 3. 对比度 是体现增强管输出图像反差强弱的物理量。 通常情况下，对比度越高，增强管输出图像所包含的层 次就越多。 第四节 医用X线电视系统 三、电视基础 （一）摄像与显像基础 （二）扫描原理 第四节 医用X线电视系统 （一）摄像与显像基础 1.人眼的视觉特性 （1）视觉惰性 （2）相对视敏函数 （3）视觉范围 （4）对比度 （5）分辨率 第四节 医用X线电视系统 2. 图像的摄取与显像 （1）图像的构成：一幅图像由很多灰度不同的点构成。这种构成图像的点称为 像素。 （2）摄像与显像原理 1）同时制摄像与显像：同时制信号传输时，摄像屏像素组aXn、Ym与 显像屏像素组bXn、Ym共有nm个通道同时传输信息。 2）分时制摄像与显像：K1和K2是同步联动电子开关，在分时制信号传输时， 摄像屏像素组aXn、Ym与显像屏像素组bXn、Ym同一时刻只有一个通道传 输信息，一幅图像的信息是分时逐点依次传输的。逐点依次产生图像信号的过程 或将图像信号逐点依次转换为图像的过程称为扫描。扫描的作用是把图像变换成 图像信号（电压信号或电流信号），或将图像信号转变为图像。 第四节 医用X线电视系统 同时制传送 第四节 医用X线电视系统 分时制传送 （二）扫描原理 l. 扫描 扫描是光电信号或电光信号的转换，是把一幅图 像分解或组合的过程。在摄像机上，扫描是把一幅图像分 解成按像素横向排列的一条条扫描线，在监视器（终端） 上，扫描是把按像素横向排列的一条条扫描线组合成图像 。图像分解的扫描是一个光电信号转换的过程。在这个过 程中，将图像不同亮度的像素（按一定规律排列）转换成 电信号，即图像信号。 第四节 医用X线电视系统 （二）扫描原理 2.扫描方式 扫描方式可分为逐行扫描和隔行扫描。这两种方式 在闭路电视中均有使用。 （1）逐行扫描：一行紧跟一行的扫描方式称为逐行扫描 （2）隔行扫描：是将一帧图像分成两场扫描，第一场仅扫描光 栅的奇数行，第二场仅扫描光栅的偶数行 3.扫描的同步 扫描的同步是指摄像端与显像端的扫描点几何位 置应一一对应。扫描的同步在电视中具有重要的意义。 若扫描不同步，图像就无法正确重显。 第四节 医用X线电视系统 第四节 医用X线电视系统 逐行扫描轨迹隔行扫描轨迹 四、CCD摄像机 （一）结构 CCD摄像器件由光电转换、电荷存储、电荷转移及信号输出等部分构成。 （二）工作原理 1.光电转换和储存 常见的光电转换器件有MOS电容器型和光敏二极管型两大 类 2. 电荷转移 由于CCD是由一系列MOS电容或光敏二极管经紧密排列而构成 的器件，而且都做在同一衬底上，衬底材料为P型或N型硅。 3. 信号输出 CCD摄像器件以电荷耦合方式工作，而所需要的视频信号是电 压（或电流）。输出部分的任务就是在保证输出信号信噪比及带宽的情况下 将信号电荷变换为信号电压（或电流）。 第四节 医用X线电视系统 四、CCD摄像机 （三）性能参数 1.光谱响应 2. 分辨率 3. 暗电流 4. 灵敏度 5. 动态范围 （四）高清晰CCD摄像机的发展 第四节 医用X线电视系统 五、自动亮度控制 （一）必要性 由于病人被检部位的变化，被检部位的厚度、密度亦相应发生变化 ，使I.I输出屏上的荧光影像亮度差异很大，最终导致监视器显示的 图像亮度不稳定，不利于图像观察，影响诊断效果 。 （二）种类 1视频信号取样取整个视窗的亮度平均值；取视窗中心一定 范围的亮度平均值； 2光电倍增管取样 已被淘汰 第四节 医用X线电视系统 （三）方法 1自动kV控制 2自动mA控制 3自动kV、自动mA双重控制 4自动光阑控制 第四节 医用X线电视系统 六、医用显示器 （一）分类 1.按结构分类 医用显示器从结构上划分，主要有CRT显示器、LCD 和医用影像投影仪三种。 2. 按外观分类 按外观分类可分为直画面的“竖屏”显示器，横画面 43的“横屏”显示器和横画面169的“宽屏”显示器三种。 3. 按扫描线数分类 可分为1K（一幅图像的扫描线数为1000行）、 1.5K、2K等三种显示器。 4. 按像素数分类 可分为1MP、2MP、3MP、5MP等四种显示器。 5. 按输出接口及显示器数量分类 可分为单头单屏、双头双屏、四头 四屏、八头八屏（用于会诊读片）。“头”表示显卡的视频接头。 6. 按用途分类 可划分为诊断级、浏览级、教学级等三种显示器。 第四节 医用X线电视系统 （二）主要技术参数 1.亮度 人眼进行图像分辨的主要参数为：物体与背景 的亮度差及人眼辨别细节的能力（即视觉灵敏度）。 2.清晰度 可用有效电视线数来衡量。 3.分辨率 包括密度分辨率及空间分辨率。 4.灰阶 又称为灰度等级，电视图像中，从最亮到最暗 ，可以分辨的亮暗层次的多少称为灰阶。 第四节 医用X线电视系