医用X射线机原理.doc

医用X射线机一、X射线简介1、X 射线是波长介于紫外线和射线间的电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴1895年发现，故又称伦琴射线。 2、高速的电子流(即阴极射线)突然被减速时放射出的一种穿透力很强的电磁波，用几万伏至几十万伏的高压加速电子，并使电子束轰击靶极，X射线从靶极发出。 3、波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.11埃范围内的称硬X射线，110埃范围内的称软X射线。 4、X射线具有很强的穿透力，医学上常用作透视检查，工业中用来探伤。长期受X射线辐射对人体有伤害。 二、医用X射线机的组成和分类医用上应用的原理：由于人身体各部分组成物质的不同，X光的穿透能力也有差别。反射到底片上的骨骼，其实就是没有被很好穿透的地方，肌肉比骨骼更容易穿透， 底片也更容易感受到这样的光。由于各个部分穿透的光强度不一，底片感光强度不一，导致底片上可以看到骨骼的样子。因此可以应用来对人体进行透视和摄片。 1组成：高压发生装置控制装置X 射线管机械装置与辅助装置电源基本组成分为X射线发生装置和X射线辅助设备两大部分，其组成如图1所示：图1 X射线机组成框图一台X射线机所具有的辅助设备的多少和类别，取决于X射线发生装置所具的功率和功能，主要有支持X射线管头用的机械装置、各种检查床、图像增强器等等。2分类（1）诊断机利用X射线透过人体所形成的各种影像，疾患者进行诊断的X射线机。这类机器有较多类型，图2所示为一固定式大型医用X射线机。图2 AXGP520型诊断机（2）治疗机根据X射线的生物效应，对疾患者进行治疗的X射线机。主要用于对浅表病灶的治疗，如杀死肿瘤病人病灶处的癌细胞。图3所示为一X射线深部治疗机。 图3 X射线深部治疗机三、医用X射线管1医用X射线管医用X射线管是X射线的主要元件。主要有产生热电子的阴极、产生X射线的阳极、和得到真空环境，保证电子运动不受阻挡的真空管组成。其形状如图4所示。阳极包括阳极柱、阳极罩、靶面、铜体四个部分，阴极由灯丝、集射罩组成，玻璃壳是能支撑两极同时能保持管内真空。图4 医用X射线管2X射线管的工作原理可将X射线管工作原理用下图5示意，阴极钨丝通电后，产生大量热电子，在高压电场的作用下向阳极作高速运动，打在阳极靶面上，金属靶面在吸收大部分能量的同时，激发出X射线。图5 X射线管工作原理图四、医用X射线机的电路电路组成：电源电路、高压整流电路、管电流测量电路、X射线管灯丝加热和管电流控制电路、曝光限时电路、各种保护电路和附属设备电路等等。如图6。图6 电路组成框图1电源电路电源电路将外电源引入控制台内，通过变换为各电路提供电源。以F78-II300mA为例，如图7所示。工作原理：按下AN5或AN1时，线圈JCI或者JCII得电，常开触点闭合，一方面使接触器自锁，另一方面使JC0得电，使主电路闭合，自耦变压器得工作，输出机器所需的各种大小的电源。图7 F78-II300mA电源电路2管电流测量电路工作原理：由于X射线管和高压变压器次级绕组的电流为同一电流，所以在高压变压器的中心接地处串接一电流表，可测量管电流，图中电容是防止电流表接触不良或断路带来的高压袭击。如图8所示图8 管电流测量电路3曝光限时电路工作原理：当手闸S1闭合后，继电器K1工作，然后使接触器K3接通工作，限时器得电，曝光开始；限时器到时达后，单结晶体管VU导通，使晶闸管VH导通，继电器K2得电工作，使接触器K3断电，曝光结束。由电路图可知，本电路曝光时长由调节变阻器对RC电路充电时间的调节实现的。如图9示。图9 曝光限时电路4旋转阳极控制电路工作原理：电路如图10所示，该部分由信号输入电路和开关电路组成，信号输入电路由C1C3，T1T3，R7R9，VD1VD6组成，相当于一三输入端与门。三个电感器分别代表起动电压互感器二次绕组，起动电流互感器二次绕组及X射线管灯丝电流互感器二次绕组。其余元件组成一开关电路。当接通电源时，A点电位较低，VT1和VT2均截止，K1不能得电；当摄影时，灯丝点亮，X射线管旋转阳极起动，在T1和T2上产生感应电动势，并经过串联的二极管速流后关生一较高的电压，即相当于与门的三个输入端都得到的高电位，从而使A点电位升高，使VT1导通，再使VT2导通，K1线圈得电，曝光开始；曝光结束后，再通过放电，使A点电位降低，使VT1和VT2截止，使K1失电。只要三个线圈所对应的部分有一个达不到要求，则不会曝光。同时可由熔断器进行过载保护。图10 旋转阳极控制电路五、机械辅助装置主要机械辅助装置有X线管头支持装置，检查床，各种摄影装置。1X管头支持装置主要作用：把X射线管管头固定在一定位置上，使其以一定距离和角度对胶片进行曝光。要求：有尽可能大的覆盖面积和灵活的倾斜功能以尽量减少病人的移动。分类：落地式、附着式、悬吊式落地式结构简单；附着式功能较少；悬吊式覆盖面积大，能使X射线管管头实现前后、左右、上下的三维移动，如图11所示，左边为实物图，右边为结构示意图图11 X管头支持装置2滤线器检查台滤线器：是用铅等能有效阻挡X射线的材料组成的一块挡板，因其同滤网相似的结构，它只允许正对入射的X射线通过，将其放置在X光底片的上，底片只记录通过被检查组织的射线吸收情况，其他反射线因为入射角度不对而被阻挡，不能达到底片，从而保证图象的质量。其示意图12如下：图12 滤线器工作原理图滤线器检查台：将滤线器按装在台面下方，用台子承受病人的质量。在摄影时，应保证射线中心线总是对准滤线器中心，这样才能收到较好的效果。所以专门设计了一种滤线器和X射线管一体化的对置支架，如图13所示。对置支架即是附着式的支撑装置，它能实现X线管头和滤线器的同时移动，保证射线中心线总是对准滤线器中心。图13 对置支架3诊视床是为了满足胃肠透视的需要而设计的一种专用设备，能够实现床身立卧，移动和即时摄影功能。其形状和组成示意图如图14所示。图14 诊视床六、应用前景随着科学技术的发展，各种专业用途的X射线机应运而生，如乳腺X射线机（如图15）、床边摄影X射线机（如图16）、牙科X射线机（如图17）、手术C臂X射线机（如图18）等等。 图15 乳腺X射线机 图16 床边摄影X射线机 图17 牙科X射线机 图18 手术C臂X射线机当前医用X射线机的研究主要针对提高影像质量，降低工作人员和被检查人员的照射量，实现操作和影像处理自动化。比如有一种LDRD-P型普及型低剂量直接数字化医用X射线机就具有显示图像时间快的特点，在检查病人后几秒钟内就可观察图像结果，而胶片至少10分钟（急诊情况）；并且一次照射可以了解多个部位；该射线机影像的储存变为电子化，可以很方便的通过网络实现远程会诊，而无需转送病。随着科学研究的深入，相信科研人员