医疗放射基础知识

1、医疗放射基础知识医疗放射基础知识主讲人： 目 录 放射科常见设备 X射线基础知识 X射线发生装置 X射线采集装置放射科常见设备 放射科常见设备CTMRIDR悬吊DR落地平床式DRUC臂DR 放射科常见设备 放射科常见设备数字胃肠机 乳腺机 放射科常见设备移动DR 放射科常见设备胶片打印机CR X射线基础知识 X光的发现问题：X光是什么？伦琴于1895年发现 X 射线，他因此于1901年获第一个诺贝尔物理学奖金，这一发现使医学发生了革命。 X光的发现 伦琴：这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线 本质：它是一种波长极短、能量很大的电磁波 X光的性质一.物理特性 穿透-透视/摄影 荧光-荧光屏/增

2、感屏 电离-损伤/治疗二.化学特性 感光-摄片检查三.生物特性 使机体发生不同程度的生理、病理和生化改变 医学上X射线按硬度分类实际应用中：名 称管电压(kV)最短波长(nm)主 要 用 途极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线52020100100250250以上0.250.0620.0620.0120.0120.0050.005以下软组织摄影、表皮治疗透视和照相较深组织治疗深部组织治疗X射线的医学应用一、治 疗X射线通过人体组织能产生电离作用、康普顿散射及生成正负电子对等过程，诱发一系列生物效应。组织细胞分裂旺盛是癌细胞的特征，因此用X射线照射可以抑制它的生长或使它坏死。各种细胞对X射线的敏

3、感性是不一样的，因此放射治疗方案的设计就显得尤为重要，不仅要根据肿瘤位置及细胞种类计算出给予病人肿瘤的照射量，还要及时测定和调节治疗设备输出的射线量。1. X射线治疗癌症的机制X射线工作的人员要注意防护（3）X射线刀 是电子直线加速器与旋转、平移控制系统及靶点定位系统相结合的装置。2. 用于治疗的X射线设备（1）普通治疗机 与常规摄影X射线机的结构基本相同，只是X射线管采用了大焦点。由于产生的X光子能量较低，所以常用来治疗皮肤肿瘤。（2）电子直线加速器 利用微波电场加速电子，电子获得较高能量后打在靶上，从而得到高能X射线。电子直线加速器可用于全身各个组织、器官的肿瘤治疗。高能X射线围绕肿瘤靶点

4、作270 360 的旋转，在靶区形成多个非共面的聚焦照射弧，使X射线从各个不同方向聚集于靶点，以获得最大的辐射量。“X射线刀”可用于全身各器官、组织肿瘤的放射治疗。X射线的医学应用二、诊 断1. 常规透视和摄影 X射线常规透视、摄影、X-CT以及数字减影血管造影技术是医学影像诊断中应用最普遍的检查手段。（1）原理 由于体内不同组织或脏器对X射线的吸收本领不同，因此强度均匀的X射线透过人体不同部位后的强度呈不均匀分布，将透过人体后的X射线投射到荧光屏上，就可以显示出明暗不同的荧光像。X射线的医学应用 人体某些脏器或病灶对X射线的吸收本领与周围组织相差很少，在荧光屏或照片上不能显示出来。一种解决的

5、办法就是给这些脏器或组织注入衰减系数较大或较小的物质来增加它和周围组织的对比。在作关节检查时，可以在关节腔内注入密度很小的空气，然后用X射线透视或摄影，从而显示出关节周围的结构。（3）数字化X射线成像技术被普遍使用，实现了对图像的储存、处理、显示和传输。（2）造影剂检查消化道时，让受检者吞服吸收系数很高的“钡盐”(即硫酸钡)，使它陆续通过食管和胃肠，并同时进行X射线透视或摄影，就可以把这些脏器显示出来。X射线的医学应用X射线的医学应用2. 用于诊断的X射线设备主要用途设备名称基本功能透视胃肠机以胃肠造影为主兼容一些特殊部位的造影以及摄影点片；还可进行外周血管的介入治疗。DSA检查血管病变摄影常

6、规DR常规拍片移动DR主要用于床边摄影检查数字乳腺机检查乳腺病变 X射线发生装置X光机整体介绍12435（1）X线管（球管）（2）限束器 （3）诊断床 （4）滤线栅 （5）平板探测器（6）高压发生器（图中未体现） X射线发生装置高压发生器高压发生器：为X射线管提供高压和电流 工频50Hz（电网频率） 逆变技术 中高频 ：几千至100KHz 高频：25KHz以上 X射线发生装置高压发生器国外生产厂家： 加拿大 CPI （6万） EMD（7万以上） 日 本 岛津 西班牙 Sedecal（5-6万） 中国: 北京万东、广西俊龙（3-4万） 南宁一举 X射线发生装置高压发生器 功率 最大管电流 20K

7、W 200mA 30KW 300mA 50KW 500mA 65KW 800mA 80KW 1000mA 100KW 1250mA提供电力给球管以及控制mA Kv Sec变化发展趋势：高频化、全数字化、智能化 X射线发生装置球管 X射线发生装置球管X光的产生原理 吸收性能低于玻璃，可辐射出大量X射线 阳极靶定子玻璃球管旋转阳极X线球管工作示意图 旋转阳极：瞬时负载功率大、清晰度高 X射线发生装置球管固定阳极靶：钨靶 熔点高、蒸发率低、散热性 旋转阳极靶：铼钨合金靶散热性好、龟裂机会减少 特殊阳极靶：钼靶（乳腺-软X射线）焦点小低管电压（最高60-80KV）大管电流 常用参数管电压（Kv）： 加

8、于X射线管两级间的电压值管电流（mA）： 某一管电压和曝光时间内的电流平均值功率 （kw）: 单次曝光时所能承受的最大光电流与管电压的乘积热容量（HU）： 阳极热容量代表X射线管芯的承受能力，焦点（0.61.2）的热容量不需要太大，200khu，300khu，400khu等比较合理；焦点（0.30.8）的热容量必须要很大才行，最少也得600,700以上才比较合理 一般的X射线管，热容量都在300KHU X射线发生装置球管实际焦点与有效焦点实际焦点：电子流在靶面上的撞击面积，大小和灯丝 的形状有关。长灯丝-大焦点，短灯丝-小焦点焦点愈小，X射线透视或照相时所成的像愈清晰。一般，诊断用的X射线管采

9、用小焦点， 治疗用的X射线管采用大焦点。虽然电子撞击在靶上的面积较大，但X射线却像是从较小的面积上发射出来。有效焦点一般X射线管的阳极靶面均作成斜面，钨靶为一矩形。实际焦点的投影面积就叫做有效焦点。目前常用为双焦点：0.6/1.2mmX-ray的质： 是指X射线的穿透能力，它取决射线的波长。通过调整电压kVp 可以改变X射线的波长亦即改变射线的穿透能力X-ray的量： 表示单位时间内通过与射线垂直方向上的单位面积的光子数的多少。由球管灯丝的电子数决定,调整球管的灯丝电流和曝光时间可以改变射线的量,通常用mAs表示拍小孩：低KV，高电流、短时间拍老人：正常KV，大剂量，长时间X线的质与量 X射线

10、发生装置球管球管故障及原因球管故障故障现象故障原因1.灯丝开路或半开路表现为曝光时有高压加上，但是无管电流或电流不稳定灯丝已达到使用寿命球管使用条件偏高2.管芯真空度下降 （高压打火） 或管芯玻壳破损根据主机机型不同，表现为开机显示电流过大或曝光过载报警靶面受损除球管自身寿命原因外，主要还是机器控制部份因素造成，一般为长期处于工作条件过高管壳破裂除机械碰撞外，应从另外两个方面考虑，球管预热不足或球管超负荷使用，球管长期处于过热状态3.射线量不足在MAKV S 及预热时间正确情况下， 所显示图像密度不足， 有时候伴随对比度（穿透） 不够阳极靶面出现龟裂；阳极靶面烧伤；管芯松动4.旋转阳极不转设备

11、预备状态听不到旋转阳极正常运转声旋转阳极定子线圈损坏（开路或短路），旋转阳极转子卡死或轴承磨损后间隙过大5.管套内高压打火发生时严重的会中止工作， 报警显示过载（这和球管管芯漏气有相似之处， 需仔细鉴定），轻微的机器能正常工作， 但图像中有干扰线并伴有从球管内发出的“啪 啪” 高压打火声绝缘油老化出现碳化；管套内绝缘材料老化管套内有残余气体；管套内有漏气现象6.管套漏油球管外有滲油痕迹， 严重时会引起套内放电密封件老化；窗口有裂纹；管座高压击穿 X射线发生装置球管知名厂家： 美国Varian；日本Toshiba；德国Siemens；荷兰Philips 价格5W左右国内厂家： 万东、东软、俊龙、

12、远志等 热容量及使用次数与国外产品存在一定差距 价格7K10K 束光器(限束器)一种安装在x线管输出窗前方的机电型光学装置，内有可调间隙的铅板控制x线适当照射视野减少散射线指示照射视野中心主要作用是：X射线采集成像装置(探测器)胶片时代的X光机CR时代的X光机CCD-DR时代的X光机（过渡时期）DR时代的X光机X光机的发展X光机的发展目标1、用极少的X射线剂量和极短的时间得到高清图像2、患者和医生减少射线辐射伤害 X射线收集装置胶片（拍片机）胶片时代的X光机暗盒灯箱读片+报告 普通拍片(屏-胶系统)工作流程简介X 光室拍片片库存档登记洗片X射线收集装置胶片（拍片机） X射线收集装置胶片（拍片机

13、）胶片时代的特点1.盲拍（废片率高）2.不能进行后处理3.图片清晰度不高，空间分辨率低4.药水冲洗，污染环境5.劳动强度大，操作频繁6.需要建片库，存储空间大，容易丢失7.X射线剂量大8.耗费时间长，拍片效率低（22分钟） X射线收集装置IP板（CR）问题：CR是什么？回答：Computed Radiography 计算机成像问题：IP板是谁发明的？回答：由1974年日本富士公司的 高野正雄研制 1981年在布鲁塞尔的国际放射学会 年会上富士公司推出CR产品 X射线收集装置IP板（CR） IP板的成像原理什么是光激励发光（PSL）？什么是辉尽性荧光物质？IP中的成像层内含有氟卤化钡晶体，该晶体

14、即为辉尽性荧光物质。 激光扫描仪IP板X射线收集装置IP板（CR）登记室IP板CR控制台相机X 光室拍片扫描仪CR工作流程医师图像工作站（储存、调阅、报告） X射线收集装置IP板（CR）主要CR厂家盲拍（废片率高）未解决不能进行后处理已解决图片清晰度不高，空间分辨率1.4lp/mm空间分辨率达到2.5lp/mm药水冲洗，污染环境已解决劳动强度大，操作频繁未解决需要建片库，存储空间大，容易丢失已解决X射线剂量大X射线剂量减小耗费时间长，拍片效率低（22分钟）有所降低（8分钟） 胶片 CR X射线收集装置IP板（CR）X射线收集装置CCD（CCD-DR）过渡时期的CCD DR问题：什么是CCD?回

15、答：Charge Coupled Device 电荷耦合器件 半导体，能把光学影像转为数字信号时间：20世纪80年代 X射线收集装置CCD（CCD-DR）CCD成像原理 CsI：将不可见光转化为可见光 X射线收集装置CCD（CCD-DR） 国外： 加拿大IDC、德国IMIX、法国斯达福、 瑞士SWISSRAY 中国： 深圳安健、中科美仑、杭州美诺瓦、TCL（原国药恒瑞美联）主要CCD DR厂家 X射线收集装置CCD（CCD-DR）优点可连续拍片一次成像、数字成像有碘化铯图层（把不可见光转化为可见光）分辨率达2.4-2.8lp/mm缺点几何失真-伪像，不被主流医院认可剂量大于平板40%温度一冷一

16、热镜头易模糊寿命短（两年）、故障高、导致质量差CCD成像优劣 X射线收集装置平板探测器（DR）问题：什么是DR?回答：Digital Radiography数字化X射线摄影特点：用平板探测器取代IP板 研制于上个世纪末优点：空间分辨率高、X射线照射量低、 图像质量好、成像时间短登记DR控制台相机DR室拍片医师图像工作站（储存、调阅、报告）DR工作流程非晶硒平板探测器成像原理非晶硒把X射线转化为电信号TFT阵列把电信号转化为数字信号并传输到计算机TFT阵列非晶硒平板的致命伤1）非晶硒平板对温度非常敏感2）温度高于40度会结晶3）温度低于零下5度会起层4）一旦出现上述问题不可逆非晶硅平板探测器的成

17、像原理1.闪烁体涂层把不可见光转化为可见光2.非晶硅把可见光转化为电信号3.TFT阵列把电信号转化为数字信号并传输给计算机类型成像原理优点缺点非晶硅型平板探测器（碘化铯、氧化钆）X线先经荧光介质材料转换成可见光，再由光敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟电信号经A/D转换成数字信号1、转换效率高；2、动态范围广； 3、空间分辨率高； 4、在低分辨率区X线吸收率高（原因是其原子序数高于非硒）； 5、环境适应性强。1、高剂量时DQE不如非晶硒型； 2、因有荧光转换层故存在轻微散射效应； 3、锐利度相对略低于非晶硒型。非晶硒型平板探测器光导半导体直接将接收的X线光子转换成电荷，再由（TFT）薄

18、膜晶体管阵列将电信号读出并数字化。1、转换效率高； 2、动态范围广； 3、空间分辨率高； 4、锐利度好；1、对X线吸收率低，在低剂量条件下图像质量 不能很好的保证，而加大X线剂量，不但加大病源射线吸收，且对X光系统要求过高。 2、硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性差。 非晶硅与非晶硒的对比非晶硅与非晶硒的对比 对比项目/名称非晶硒非晶硅成像方式直接成像间接成像物理特性操作温度：10度30度储存温度：10度40度操作温度：5度40度储存温度：-20度70度辅助控温装置外部：风冷、水冷内部：散热装置无 X射线收集装置平板探测器（DR）平板探测器厂家非晶硒韩国DR-TECH、北京德润特、美国H

19、ologic 非晶硅TRIXELL、 GE、瓦里安（Varian）、佳能、东芝、富士、奕瑞、康众、新医科技决定DR图像质量的标准空间分辨率：是指图像中可辨认的临界物体空间最小极限的几何长度，影像学 中是指在某物体间对X线吸收具有高的差异、形成高对比的条件下，鉴别其细微结构的能力。即1mm范围内能看清多少对像素。通常用单位长度内包含可分辨的黑白“线对”数表示（lp/mm）。图像分辨率可用分辨率测试卡直接测出。但空间分辨率的提高不是无限的，其与探测器对X线光子的检测灵敏度、动态范围、信噪比等有密切关系。-决定细节空间分辨率=1000/像素尺寸*2密度分辨率：能区分不同组织密度的能力，密度分辨率能够

20、区分开的密度差别程度以%表示, 是指图像上每两个相临像素点的黑白对比关系-不同组织的关系空间分辨率与密度分辨率0密度分辨率空间分辨率相关名词解释DQE-量子探测效率。是指成像系统中输出信号(信噪比平方)与输入信号(信噪比平方)之比。可以解释为成像系统中有效量子的利用率。DQE值越高(最高值为1，即100利用)，有效量子利用率高，输出信息也就越高，实际是不可能DQE=S2MFT2/NSPXCS：信号平均强度；MTF：调制传递函数；X：X线曝光强度；NPS：系统噪声功率谱；C：X线量子系数MTF-调制传递函数。MTF=输出图像的对比度/输入图像的对比度因为输出图像的对比度总小于输入图像的对比度，所以MTF值介于01之间。调制传递函数可用于表示光学系统的特征，MTF越大，表示系统的成像质量越好。S/N-信噪比。指一个电子设备或者电子系统中信号与噪声的比例。相关名词解析动态范围动态范围是衡量探测器性能的一个关键指标。是指探测器能够线性地探测出X线入射剂量的变化，其最低剂量与最高剂量之比。假如，DR 探测器能线性地探测出剂量变化最低值是 1Gy，剂量低于 1Gy 时输出都是 0；能探测的最高值是 10mGy，剂量再高输出也是相同；那么两输入剂量高低之比是 1Gy：10mGy1：10000，为该探测器的动态范围。动态范围大，密度分辨率高，是DR系统优于传统放射影像系统最重要的特点，其可得