第六章 医学影像设备(1-2)

1、东南大学医学院附属南京同仁医院东南大学医学院附属南京同仁医院 医学影像科医学影像科 徐柏林徐柏QQ26353997515951011256 QQ263539975东南大学医学院附属南京同仁医院东南大学医学院附属南京同仁医院 医学影像科医学影像科 徐柏林徐柏QQ263539975一、构成一、构成X线发生装置（主机）、辅助装置线发生装置（主机）、辅助装置第一节第一节 诊断诊断X线装置线装置X线发生装置线发生装置医用诊断医用诊断X线机线机X线管线管控制器控制器高压发生器高压发生器X线管专用支架线管专用支架专用诊视床专用诊视床滤线器滤线器影像装置影像

2、装置诊断专用装置诊断专用装置图图6-1-1医用诊断医用诊断X线机的系统构成线机的系统构成二、分类二、分类（一）按主电路工作方式分类（一）按主电路工作方式分类工频直接升压式、逆变式、电容充放电式工频直接升压式、逆变式、电容充放电式（二）按用途分类（二）按用途分类1.摄影专用机：摄影专用机：3050kW 拍片机（摄影床、摄影架、拍片机（摄影床、摄影架、X线管支架）线管支架）2.胃肠专用机：胃肠专用机： 5080kW 胃肠机（诊视床、影像增胃肠机（诊视床、影像增强电视）强电视）3.心血管专用机心血管专用机:80100kW 大大C臂机（导管床、影像臂机（导管床、影像增强电视）增强电视）第一节第一节 诊

3、断诊断X线装置线装置第一节第一节 诊断诊断X线装置线装置工频直接升压式工频直接升压式摄影专用机摄影专用机逆变式逆变式胃肠专用机胃肠专用机电容充放电式电容充放电式床边机床边机心血管专用机心血管专用机:80100kW 大大C臂机（导管床、影像增臂机（导管床、影像增强电视）强电视）第一节第一节 诊断诊断X线装置线装置二、分类二、分类（二）按用途分类（二）按用途分类4.泌尿专用机：泌尿专用机： 3050kW5.床边摄影专用机：床边摄影专用机：1030kW 床边机床边机6.手术手术X线机：线机：35kW C臂机臂机7.乳腺专用机乳腺专用机: 35kW 钼靶机钼靶机8.口腔专用机口腔专用机: 25kW 牙

4、片机牙片机 颌面全景机颌面全景机9.9.放疗模拟定位机放疗模拟定位机: : 3050kW 模拟定位机模拟定位机第一节第一节 诊断诊断X线装置线装置第一节第一节 诊断诊断X线装置线装置泌尿专用机泌尿专用机床边摄影专用机床边摄影专用机手术手术X线机线机第一节第一节 诊断诊断X线装置线装置乳腺专用机乳腺专用机口腔专用机口腔专用机放疗模拟定位机放疗模拟定位机一、一、X线管的结构线管的结构（一）固定阳极（一）固定阳极X线管线管 1.阳极阳极 ：阳极头、阳极帽、阳极柄阳极头、阳极帽、阳极柄靶面：钨；靶面：钨；阳极倾角（阳极倾角（1720）：与实际焦点、有效焦点、负荷）：与实际焦点、有效焦点、负荷功率成正比

5、。功率成正比。 X线发生效率线发生效率 = X线能量线能量/阴极射线能量阴极射线能量 = kVZ k:常数常数1.110-9；V:管电压；管电压；Z: 原子序数（钨原子序数（钨74）2.阴极：阴极：灯丝（钨）、集射罩：发射电子、聚焦。灯丝（钨）、集射罩：发射电子、聚焦。3.管壳：管壳：玻璃真空密封、固定玻璃真空密封、固定第二节第二节 X线管线管第二节第二节 X线管线管固定阳极固定阳极X线管线管 管壳管壳阴极阴极管壳管壳阳极阳极 阴极阴极阳极阳极第二节第二节 X线管线管固定阳极固定阳极X线管线管 一、一、X线管的结构线管的结构（二）旋转阳极（二）旋转阳极X线管线管 1.阳极结构：阳极结构：钨制盘

6、形，圆形环带，高速旋转，散热；钨制盘形，圆形环带，高速旋转，散热；焦点小，功率大。焦点小，功率大。 转子（轴承：固体金属润滑剂：银、铅、二氧化转子（轴承：固体金属润滑剂：银、铅、二氧化钼）在管壳内，定子在管壳外；阳极电位接轴承支架。钼）在管壳内，定子在管壳外；阳极电位接轴承支架。 靶盘：钨、铼钨合金、钼基或石墨基铼钨合金。靶盘：钨、铼钨合金、钼基或石墨基铼钨合金。2.旋转速度：旋转速度：X线管负荷功率与转速有关：线管负荷功率与转速有关：常速：常速：50Hz，3000rpm；高速：；高速：150Hz，9000rpm。3.阳极启动：阳极启动：启动电路有保护功能；启动阳极达到规启动电路有保护功能；启

7、动阳极达到规定转速才能曝光（定转速才能曝光（3000转转/分）。分）。第二节第二节 X线管线管第二节第二节 X线管线管旋转阳极旋转阳极X线管线管第二节第二节 X线管线管旋转阳极旋转阳极X线管线管第二节第二节 X线管线管二、二、X线管的分类线管的分类（一）按阳极形式分类（一）按阳极形式分类固定阳极固定阳极X线管、旋转阳极线管、旋转阳极X线管线管（二）按管壳材料分类（二）按管壳材料分类 1. 玻璃壳玻璃壳X线管：硅酸、硼酸（硬质玻璃）线管：硅酸、硼酸（硬质玻璃） 2.金属金属X线管：金属管壳接地，电极陶瓷绝缘，线管：金属管壳接地，电极陶瓷绝缘，X线线窗口镶嵌易透窗口镶嵌易透X线金属（灯丝温度高，输

8、出功率大）线金属（灯丝温度高，输出功率大）（三）特殊（三）特殊X线管线管 1.栅控栅控X线管：增加栅极，电位状态控制线管：增加栅极，电位状态控制X线的产生；线的产生； 2.软组织摄影用软组织摄影用X线管：钼靶、钼铑靶（乳腺）线管：钼靶、钼铑靶（乳腺） 3.大容量大容量X线管：心血管专用机、线管：心血管专用机、CT机（机（8MHU）;加大阳极热容量，提高阳极散热率。加大阳极热容量，提高阳极散热率。第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数（一）容量（一）容量Pa = kVEIa1000kWPa：X线管的容量线管的容量 kVE：管电压的有效值：管电压的有效值Ia：管电压的有效值

9、：管电压的有效值 kW：容量单位：容量单位 1. X线管的代表容量线管的代表容量固定阳极固定阳极X线管线管 ： 单相全波整流单相全波整流/曝光时间曝光时间1Sec时的最大负荷；时的最大负荷；旋转阳极旋转阳极X线管：线管： 三相六管全波整流三相六管全波整流/曝光时间曝光时间0.1Sec时的最大负荷；时的最大负荷；第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数（一）容量（一）容量2. 瞬间负荷瞬间负荷 在不同在不同kV、mA下，一次曝光所能持续的时间。下，一次曝光所能持续的时间。 X线管的瞬间最大负荷表格或曲线；与整流方式线管的瞬间最大负荷表格或曲线；与整流方式有关。有关。 代表容

10、量：代表容量：X线管在特定曝光时间下的线管在特定曝光时间下的瞬间负荷瞬间负荷。3. 连续负荷连续负荷 限定连续使用的最大负荷，给出连续使用的最大限定连续使用的最大负荷，给出连续使用的最大功率，或在限定管电压下最大可以使用的管电流。功率，或在限定管电压下最大可以使用的管电流。第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数（二）阳极热容量（二）阳极热容量 X线管连续使用下阳极的热量积累的最大允许值，线管连续使用下阳极的热量积累的最大允许值，以焦耳（以焦耳（J）或热单位（）或热单位（HU）表示。）表示。 1J = 1kV（有效值）（有效值）1mA（有效值）（有效值）1s1HU = =

11、 1kV（峰值）（峰值）1mA（平均值）（平均值）1s单相全波整流、高压电缆单相全波整流、高压电缆 6M 、管电流、管电流10mA时或时或三相六波整流：三相六波整流：HU = kVmAs1.35三相十二波整流：三相十二波整流：HU = kVmAs1.41电容充放电发生器：电容充放电发生器：HU = 0.7C（V12-V22） （V1:放电前管电压，放电前管电压，V2:放电后管电压）放电后管电压）第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数（三）散热率（三）散热率 1. X线管的最大散热率：线管的最大散热率：当阳极热容量达到最大、单当阳极热容量达到最大、单位时间内传到给周围介质

12、的位时间内传到给周围介质的 热量值，即热量值，即X线管承受连续线管承受连续负荷的能力。单位是负荷的能力。单位是W或或HU/s，1W = 1.41HU/s。连续允许负荷（透视）的计算连续允许负荷（透视）的计算管电流（管电流（mA）=最大散热效率（最大散热效率（HU/s）管电压管电压1.35 考虑管电压的脉动因素，其结果乘以安全因数考虑管电压的脉动因素，其结果乘以安全因数0.95为连续使用管电流的允许值。为连续使用管电流的允许值。如：三相六脉冲：如：三相六脉冲：500HU/s1.35100kV=3.7mA 3.7mA0.95 3.5mA第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数

13、（四）最高管电压（四）最高管电压 允许加入允许加入X线管两极间的最高管电压峰值，单位线管两极间的最高管电压峰值，单位kVp。（五）最大灯丝电流（五）最大灯丝电流 灯丝加热电流决定管电流。灯丝加热电流决定管电流。（六）焦点（六）焦点1.实际焦点：实际焦点：发射电子经聚焦发射电子经聚焦后在阳极靶面上的实际撞击面后在阳极靶面上的实际撞击面积。积。2.有效焦点：有效焦点：实际焦点在空间实际焦点在空间各个方向上的投影。各个方向上的投影。第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数（六）焦点（六）焦点3.主副焦点主副焦点主焦点：主焦点：从灯丝正面发射出的电子所形成的焦点；从灯丝正面发射出

14、的电子所形成的焦点；副焦点：副焦点：从灯丝侧面发射出的电子所形成的焦点。从灯丝侧面发射出的电子所形成的焦点。4.焦点特性焦点特性 较大管电流、较低管电压时，有效焦点有变大倾向；较大管电流、较低管电压时，有效焦点有变大倾向； 管电压一定时，管电流增加，焦点膨胀程度也增加；管电压一定时，管电流增加，焦点膨胀程度也增加； 管电流一定时，管电压增加，焦点膨胀程度则下降。管电流一定时，管电压增加，焦点膨胀程度则下降。第二节第二节 X线管线管三、三、X线管的技术参数线管的技术参数（七）结构参数（七）结构参数 重量、外形尺寸、阳极靶面倾角、有效焦点尺寸、管重量、外形尺寸、阳极靶面倾角、有效焦点尺寸、管壁的滤

15、过当量、阳极转速、最大允许工作温度。壁的滤过当量、阳极转速、最大允许工作温度。（八）（八）X线管的使用线管的使用 应参照应参照X线管的各种技术参数，在安全范围内使用；线管的各种技术参数，在安全范围内使用； 应注意连续曝光的间隔，保证阳极有充分散热时间；应注意连续曝光的间隔，保证阳极有充分散热时间； 应对长时间未曝光的应对长时间未曝光的X线管进行老化训练（预热），线管进行老化训练（预热），以提高管内的真空度；以提高管内的真空度； 老化训练：从低管电压、低管电流、短时间开始曝光，老化训练：从低管电压、低管电流、短时间开始曝光，并逐渐分别增加管电压和增加管电流及延长曝光时间。并逐渐分别增加管电压和增

16、加管电流及延长曝光时间。第二节第二节 X线管线管四、四、X线管的特性线管的特性1.阳极特性曲线阳极特性曲线 灯丝加热电压在某灯丝加热电压在某一定值时，管电压与一定值时，管电压与管电流的关系曲线，管电流的关系曲线，即即Ia Ua曲线。曲线。 随着管电压的增加，随着管电压的增加，管电流增加，到达一管电流增加，到达一定管电压后管电流基定管电压后管电流基本趋于稳定。本趋于稳定。第二节第二节 X线管线管阳极特性曲线阳极特性曲线四、四、X线管的特性线管的特性2.空间电荷空间电荷 由于空间电荷的存在，由于空间电荷的存在，X线管的实际阳极特性曲线管的实际阳极特性曲线严重偏离理论曲线。线严重偏离理论曲线。灯丝侧

17、面的电子受到一定灯丝侧面的电子受到一定阻力；灯丝后面的电子在阻力；灯丝后面的电子在较低管电压时不易形成管电流，在灯丝侧后方形成空较低管电压时不易形成管电流，在灯丝侧后方形成空间电荷间电荷 ，随着管电压的升高才能飞向阳极。，随着管电压的升高才能飞向阳极。 空间电荷的存在，会使管电流随着管电压变化，不空间电荷的存在，会使管电流随着管电压变化，不易调控，需在灯丝电路中加入空间电荷补偿电路，当易调控，需在灯丝电路中加入空间电荷补偿电路，当管电压升高时适当降低灯丝电压，使管电流保持稳定。管电压升高时适当降低灯丝电压，使管电流保持稳定。第二节第二节 X线管线管空间电荷空间电荷四、四、X线管的特性线管的特性

18、3.灯丝发射特性曲线灯丝发射特性曲线 灯丝发射特性是指灯丝发射特性是指在不同管电压下，管在不同管电压下，管电流与灯丝电流的关电流与灯丝电流的关系。系。 在管电流一定的情在管电流一定的情况下，管电压越高，况下，管电压越高，灯丝电流越低；在灯灯丝电流越低；在灯丝电流一定时，管电丝电流一定时，管电压越高，管电流就越高。压越高，管电流就越高。第二节第二节 X线管线管灯丝发射特性曲线灯丝发射特性曲线五、五、X线管组件线管组件 X线管在使用中要考虑线管在使用中要考虑防辐射、防电击、散热防辐射、防电击、散热等。等。（一）管套（一）管套 由由金属外壳金属外壳结构和附着于其内壁的结构和附着于其内壁的铅防护层铅防护层构成。构成。有阳极和阴极两个有阳极和阴极两个电缆插座电缆插座，有凹形有机玻璃，有凹形有机玻璃窗口窗口供供X线输出。线输出。 固有滤过：固有