X线机基础课件

医用X射线基本知识东营市人民医院赵运13176622826）2015年5月第一部分影像学三阶段常规影像学模拟图像(ConventionalImaging)

现代影像学数字、断层图像(ModernMedicalImaging)

分子影像学解剖、功能融合图像(MolecularImaging)第一部分：基本知识X射线的产生与特性X射线的医学应用影响X射线成像质量的主要因素1.伦琴的伟大功绩：看不见的光----X射线的发现德国物理学家威廉·康拉德·伦琴出生于1845年。1893年他是德国维尔茨堡大学的教授兼物理研究所的所长，1894年出任该大学校长。十九世纪末，阴极射线研究是物理学的热门课题。在德国维尔茨堡大学工作的伦琴也对这个问题十分感兴趣，一直在从事阴极射线的实验工作。1895年11月为了研究阴极射线的特性，他把放电管用黑纸包裹得很严。当时，房间一片漆黑。在给阴极放电管接上高压电源进行实验中，伦琴意外地发现，在不超过一米远的小桌上，有一块亚铂氰化钡做成的荧光屏发出闪光。一切断电源，荧光就立即消失，这使他感到非常惊奇。经过反反复复的研究，伦琴最终确信：这是一种具有穿透性的、新的、还没有被认识的辐射。由于这种辐射的神秘性质还没有被认识，因此，伦琴按照“数学中未知量一般确定为X”的习惯称之为“X射线”。1895年12月22日，他邀请夫人来到实验室，将夫人的手拍成为第一张人手的X射线照片（图1）。照片上可以看到伦琴夫人手的骨骼，手指上的结婚戒指也非常清楚。发展历史伦琴发现X射线的第一应用就是用于医学诊断。这是世界第一代X射线诊断机。由德国Philips公司研制生产。世界上第一支X射线管也诞生在该公司。2.X射线产生的必备条件灯丝发射出热运动电子群电子群在高压电场作用下加速高速运动的电子群撞击靶材料电子群撞击靶面交换能量，产生X并释放出大量的热。X光管总成与限束筒高压箱部分与灯丝电源控制面板部分X光管部分限束筒⑵X射线机的基本结构与各部作用灯丝与灯丝电流控制：电流流过灯丝时，灯丝发热，产生热运动的自由电子。高压系统：形成高压电场，给电子加速。靶：高速运动的电子撞击靶，交换能量，产生X射线冷却系统：冷却电子打靶时产生的热量。3.X射线的产生示意图X射线管的结构固定阳极的X射线管旋转阳极的X射线管核物理基本知识(选1)1.物质的基本结构:按照唯物主义观点,物质是无限可分的。原子核与轨道电子根据原子模型:原子是由原子核与核外轨道电子组成。原子核带正电，轨道电子带负电，并且根据核电场和轨道电子的结合能有规律地排列在各个壳层。当被外加电场加速的电子轰击靶材料，高速运动的电子接近靶的原子核时，由于带负电的电子受到靶材料原子核的正电场吸引而改变运动方向。电子在改变运动方向的同时损失能量而减速。电子损失的能量直接以X射线的形式释放出。特征X（标识X）产生示意图⑴X射线的能谱特性有最小波长（与kVp有关）：

最小波长λmin的计算：单位为：1nm能谱分布特性与过滤条件（固有过滤和附加过滤）有关；X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成；⑵X射线的质（X射线的穿透力）X射线的能量特性常用半值层HVL表示。a.半值层HVL定义：使某一能量的初始X射线的量减小到一半时，所穿过某种均匀材料的厚度叫做半值层。（也有叫半价层）诊断水平HVL测量常使用mmAl表示。治疗水平HVL测量采用mmCu表示。半值层HVL与激发电压kV、固有过滤fT和附加过滤fA有关。b.半值层（HVL）的测量L1L2A0测量条件：1.L1=L2；即半值层片放在焦点与探测器中间；2.L2≥10cm；即半值层片放在距离探测器前大于10cm的位置。焦点S探测器D过滤片f总过滤与半值层对应关系曲线

⑷能量、剂量与总过滤的关系总过滤越厚半值层HVL越大，能谱分布越窄，等效能量越高。但最大能量点（或最小波长λmin）不变。过滤越厚对X射线的吸收、减弱越厉害。测量到的剂量值越小。6.影响X射线产生的主要因素曝光量Px（剂量）与下列因素有关：式中：

比发射率灯丝电流激发电压与纹波靶材料靶角总过滤，固有过滤+附加过滤距离的反平方关系曝光时间*重要说明关于剂量的说明：度量X射线的量是什么？1.能量表述：激发电压kV、最小波长λmin、半值层HVL2.剂量表述：（有强度、R量等说法）照射量X、空气比释动能Ka伦琴R已经淘汰不能再用什么叫剂量剂量是来自医学的一个术语。是从吃一剂药的数量来的。剂量这一术语在目前唯一正确的应用是作为吸收剂量的简称。这是由于X射线被发现后，立即被应用于医学诊断和治疗的缘故。二.医用诊断X射线机的分类与基本组成1.X射线机最基本的结构最原始的X射线机（一）、医用诊断X射线机的分类

1按结构分：携带式移动式固定式

2.按照功用分类1223456（二）、医用X诊断机的基本结构不论何种医用X射线诊断机，不论其功用如何强大，基本结构不外乎下面几个单元：X射线管及其总成限束筒（限束器、光阑）高压发生器及其控制单元灯丝电流控制单元曝光时间控制单元图像接收与记录部分1.X射线管总成（球管总成）X射线管总成高压接头出射窗3.X射线诊断影像系统的构成X射线产生和焦点部分图像生成系统：荧光屏、胶片、CR成像板（IP板）、DR成像板、图像增强器（影像增强器）图像处理系统：洗片机、激光打印机、CR的激光扫描系统、DR成像处理系统、图像处理软件图像显示系统：显示器、图像记录系统：胶片、激光打印机、焦点附加过滤固有过滤辐射质（穿透力）胶片成像荧光屏（或CR、DR探测器）图象增强器CCD或图像转换系统图像显示系统常规平面成像X射线诊断系统示意图辐射野激光打印机或硬拷贝系统X射线机几乎覆盖所有临床应用拍片床床旁机CR牙科全景照相乳腺机C形臂胃肠机牙科CT线骨密度扫描仪DSADRCT断层机PET-CT牙科机透视机便携式透视机X射线的医学应用X射线的医学应用主要用于对疾病的影像诊断。还有少量的X射线浅表的治疗。如：皮肤美容、疤痕的治疗、适用的浅表病变。1.X射线诊断是医学影像学的

重要内容常规诊断透视和拍片数字化诊断技术推动CR、DR的发展计算机断层扫描成像（CT）与高速螺旋CT动态扫描成像（心脏动态扫描）数字减影成像DSA与心导管介入治疗目前列入世界十大医疗科技前沿技术的分子影像学与图像引导的精密立体定位治疗技术等成为医学诊断、治疗的重要手段。2.X射线诊断技术的核心是

影像质量图像是医生判断疾病发生的重要根据。图像应该真实反映受检者体内的器官特征图像应该在临床医学可以接受的限度下表征出疾病的现象设备的技术特性应满足临床医学的要求医生应能正确发挥设备应有的技术特性归结成一点：使在患者受到X射线最小伤害的前提下，得到最佳的诊断图像。X射线诊断可提供结构形态学图像，核医学成像和PET-CT可提供器官功能图像。三、

影响图像质量的

主要因素1.影响图像质量的主要因素：影响X射线曝光量P的几个因素：

空气比释动能率、灯丝电流、曝光时间影响射线质（穿透力）的有：

激发电压kV、总过滤f与半值层（HVL）影响焦点特性的有：焦点大小和焦点是否发散影响图像探测的因素：探测器的尺寸、动态范围、信/噪比图像处理算法与探测系统失真激光相机与洗相过程A.影响曝光量的因素曝光不足图像不清晰曝光过量图像太黑影响因素：mA;mAs;sB.影响穿透力的因素激发电压kV、总过滤f与半值层（HVL）射线穿不透人体时，图像细节无法辨别。射线能量过高，反差加大，图像细节也无法辨别。C.影响焦点特性的有：焦点大小和焦点是否发散

焦点的形成示意图焦点对成像质量的影响可以得到的结论：投照条件一定情况下焦点大，模糊区大，图像不清晰，图像轮廓难以确定。焦点小，模糊区小，图像清晰，图像轮廓容易确定。几何不清晰度的概念焦点尺寸一定时，被观察点距胶片越远，放大倍数越大，由于模糊区也随之增大，图像越不清晰。焦点发散使得模糊区变大变多D.影响图像探测的因素

探测器的尺寸、动态范围、信/噪比胶片的颗粒度、胶片的灰雾度、胶片黑度与曝光量的关系曲线；（正确的曝光范围应该在曲线的直线段内）E.探测系统与图像处理算法失真图像增强器的特性(图象畸变、视场不均匀等)坏点与探测器损坏图像处理算法（数据丢失、畸变、散射修正、混叠分析等）63

图像例证：64图像例证2002年起用到07年还在用的AGFA软板65坏点实例F.激光相机与洗相过程激光相机的问题成为图像质量的重要因素。数据丢失、畸变等；洗相的过程：温度、药液浓度、药液洁净度、清洗液、胶辊等；

本部分完小节：X射线产生的基本要素与X光机的主要组成X射线的主要特性X射线成像系统的基本组成影响图像质量的主要因素一.1X射线产生的必备条件灯丝发射出热运动电子群电子群在高压电场作用下加速高速运动的电子群撞击靶材料电子群撞击靶面交换能量，产生X并释放出大量的热。1、X射线系统原理图图1:X射线产生的原理系统图图中：T1----高压发生器；T2----灯丝电源；K----灯丝；

A----阳极，靶；高压发生器灯丝电源X射线管X射线2、X射线机的基本结构与各部作用灯丝与灯丝电流控制：电流流过灯丝时，灯丝发热，产生热运动的自由电子。高压系统：提供高压电场，给电子加速。靶：高速运动的电子撞击靶，交换能量，产生X射线冷却系统：冷却电子打靶时产生的热量。二.X射线的主要特性连续谱，可以穿透物质；具有光的特性：反射、散射、干涉、衍射等；具有实物粒子的特性(波-粒二相性)；可以引起光化学反应；和物质相互作用时，使某些物质产生荧光；和物质相互作用时，交换能量可以使某些物质电离、产生热量等；对人体有害可以引起生物效应。半值层定义与表示方法半值层与kV、固有过滤、附加过滤有关焦点附加过滤固有过滤辐射质（穿透力）胶片成像荧光屏（或CR、DR探测器）图象增强器CCD或图像转换系统图