X线焦点和X线束（X线检查诊断课件）

第二章模拟X线成像第一节X线管焦点和X线束教学目的与要求：1.熟悉X线焦点的概念2.熟悉X线焦点的性能和主要参量3.掌握X线束及X线焦点的方位特性4.了解X线焦点的测试方法一、X线管焦点（一）概念1．实际焦点及主副焦点（1）实际焦点：X线管阳极靶面实际接受电子撞击的面积称之为实际焦点。X线管阴极灯丝发射的电子，在高压电场作用下向阳极靶面高速运行时，因电子间库仑斥力的存在而相互排斥产生扩散，导致焦点面积的增大。阴极灯丝置于聚焦槽内，由于聚焦槽的作用，使撞击阳极靶面的电子束聚集而缩小撞击面积。一般X线管的阴极灯丝呈螺管状，故阳极靶面上形成的电子撞击面类似于矩形。实际焦点的面积往往与X线管的功率成正比，其大小取决于聚焦槽的形状、宽度以及灯丝在聚焦槽内的位置。（2）主焦点与副焦点：从灯丝正面发射出的电子撞击阳极靶面形成主焦点；从灯丝侧方发射的电子撞击阳极靶面形成副焦点；主焦点与副焦点共同形成实际焦点。灯丝在聚焦槽内的深度越深、聚焦槽的宽度越小时聚焦作用越大，即灯丝深度大，主焦点变小，副焦点变大。理想的副焦点是处于主焦点内侧，此时热量容易被分散，焦点大小变化不大。2．有效焦点及标称值（1）有效焦点：X线管阳极靶面具有一定的倾斜角度即为阳极倾角，它是阳极靶面与X线管长轴的垂直面所构成的夹角，用α表示。一般阳极倾角为17°～20°。由于靶面的倾斜，实际焦点的投影在不同方位上的大小是不一致的，广义上说实际焦点在像面上不同方位的投影称为X线管有效焦点。通常我们把实际焦点在X线管长轴垂直方向上的投影称为X线管标称的有效焦点。有效焦点约为一矩形，其大小可用来表示。其中：为焦点的宽、为焦点的长、为阳极倾角。（2）有效焦点标称值：1982年国际电工委员会（IEC）336号出版物上阐述了用无量纲的数字来表示有效焦点的大小（如2.0、1.0、0.6等）。在规定条件下测量的与X线管有效焦点尺寸有特定比例的无量纲数值称为有效焦点标称值，其值是指有效焦点或实际焦点宽度上的尺寸，大小可进行测试。（二）焦点的测试1．针孔照相设备成像法是1962年国际放射委员会及测定委员会（ICRU）规定的方法。此方法仅适用于焦点尺寸在0.3以上的焦点测试。2．狭缝照相设备成像法根据IEC-336号出版物的要求，确定用狭缝照相设备成像方法测试焦点的大小。（1）设备要求：狭缝照相设备的材料用钨、铼钨合金、铂铱合金或金铂合金等制成。（2）测试方法：①狭缝照相设备的准直，中心线与狭缝基准线的夹角小于或等于10-3弧度；②狭缝照相设备的位置，焦-缝距不小于100mm，影像放大率在规定放大倍数的±5%内；③狭缝的方位，在测量焦点的长度时，狭缝的方向必须与X线管的长轴方向垂直；测量焦点的宽度时，狭缝的方向必须与X线管的长轴方向平行；④胶片的位置，必须与狭缝的平面平行，与X线的中心线相垂直。狭缝到胶片的距离（缝-片距）与焦点到狭缝距离（焦-缝距）的比值，为焦点的放大率（M）。（4）焦点的狭缝照片测量：测量焦点像的长和宽，按下式计算出焦点的长和宽：

因为在焦点长度方向上的线量分布是呈单峰分布，故焦点的长需乘以0.7作为修正。（三）X线管焦点成像性能主要参量主要参量包括：焦点大小、焦点的极限分辨力、焦点的增涨值和焦点的调制传递函数。1．焦点的大小（F）焦点是一个具有一定面积的发光源，X线影像是物体吸收了X线后，产生的本影和几何原因形成的半影共同组成的。焦点尺寸越大，半影越大，影像越模糊。2．焦点的极限分辨力（ω）（1）定义：焦点的极限分辨力（ω）是在规定测量条件下不能成像的最小空间频率值，一般以每毫米中能够分辨出的线对数(LP/mm)来表示。用星形测试卡测试时，在星形测试卡像面上出现第一个模糊带所对应的空间频率值：2d为不能成像时测得的模糊区的一对楔条对应的弧长。在X线管焦点小、焦点面上的线量分布为单峰时，极限分辨力值大；反之，在X线管焦点大、焦点面上的线量分布为多峰时，极限分辨力值就小，说明值ω大时成像性能好。（2）测试方法：测试设备主要采用星形测试卡。准直要求基准线与测试卡所成角度必须小于或等于10-3rad。调节焦点至测试卡和测试卡至胶片的距离，使测试卡照片的两个方向上测得的最外模糊区尺寸ZW和ZL，应大于和接近测试卡影像直径的1/3，但不得小于25mm。曝光条件应使照片的最大密度值在1.0～1.4之间。3．焦点的调制传递函数(MTF)（1）定义：焦点的调制传递函数（MTF）是描述X线管焦点这个面光源使肢体成像时，肢体组织影像再现率的函数关系。值大的焦点，成像性能好；反之，成像性能差。因此，焦点尺寸越小，值越大，成像性能就越好。（2）域值范围：其最大值为1，最小值为0，即0≤MTF≤1。MTF=1，表示成像系统的输入对比度与输出对比度相等；MTF=0，表示成像系统的输出对比度为0，即影像消失。4．焦点的增涨值（B）X线管焦点的增涨值是描述X线管焦点的极限分辨力随着负荷条件的改变而相对变化的量，又称散焦值或晕值。（2）焦点增涨的原因分析：管电流增高时，灯丝附近的电子密度较大，由于电子间的库仑斥力的作用，造成有效焦点增大的倾向，当毫安低时此倾向变小。管电压升高时，电子束向阳极靶面撞击的速度加快，该方向矢量增大，电子束向外扩散的时间较短，因此扩散的程度也较小；反之，则有足够的扩散时间，因而引起较大的焦点增涨。（一）X线束的形状：X线管发出的X线是以阳极靶面的实际焦点为锥顶的锥形射线束。中心X线：X线束中心部分的射线。中心线垂直于窗口平面，是摄影方向的代表。斜射线：X线束中除中心线外的射线。在某些特殊体位摄影时利用斜射线作为中心线摄影，以减少肢体影像的重叠。二、X线束X线束中的光子能量大小不一、波长不等，是一束混合能量的射线束。射线束中单个光子的最大能量理论上应等于所用管电压值的电子伏特数。X线管发射的X线束中强度最强波长（λmax）是最短波长的1.5倍，平均波长（λmean）是最短波长的2.5倍（二）X线束的能量谱（三）X线束的量与质:1．X线量决定X线量多少的是管电流量（mAs）。X线的量越大，感光系统的感光效应就越大。2．X线质是用来描述单个X线光子能量大小的。X线质是由管电压kV所决定的。管电压值越大单个X线光子的能量就越大，X线束的总能量也就越大。1.焦点面上的线量分布:焦点宽（X线管短轴方向）两边密度高、中间密度低的双峰分布曲线；焦点长（X线管长轴方向）两边密度低、中间密度高的单峰分布曲线。可知焦点面上的线量分布是不均匀的，线量呈单峰分布的焦点成像质量比较好。（四）X线的强度分布2．照射野的X线量分布照射野是指通过X线管窗口的X线束入射于肢体曝光面的大小。在照射野内的线量强度分布是不一样的，用一块厚为1.0mm的铅板，在上面加工几排平行的针孔，并将此铅板置于焦点和胶片正中。选用适当条件曝光，可得到一张多个焦点针孔像的照片（1）焦点的方位特性：在垂直X线管的长轴方向上，近阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦点大，这一现象被称为焦点的方位特性。在短轴方向有效焦点的大小基本对称相等。（2）焦点的阳极效应：当阳极倾角约为20°时，进行X线量的测定，其结果是在平行于X线管的长轴方向上，近阳极端X线量少，近阴极端的X线量多，最大值在110°处，分布是非对称性的。在靶平面的阳极一侧没有一次X射线。这种现象被称为X线管的阳极效应。在X线管的短轴方向上，X线量的分布大致上对称相等。因此，在摄影操作时应注意将被检体厚度大的一端或比较致密组织的一端放在阴极端，而需重点观察的细微结构组织及厚度小的部位应置于阳极端。一、X线透视X线透视是利用这些透过X线与荧光物质作用，产生可见的荧光图像。荧光亮的部分，表示被检肢体吸收X线量少而透过的X线量多。荧光暗的部分，表示被检肢体吸收X线量多而透过的X线量少。我们把这种荧光图像称为正像。第二节X线透视和X线摄影X线透视不仅可以观察人体器官的形态及活动情况，而且可以多方位观察，以便于疾病的诊断。在实际应用中，X线透视通常应用于观察胸部疾患、四肢骨折、金属异物及急腹症等。荧光屏及X线电视系统荧光屏:荧光屏式透视一般采用防护隔墙式透视，X线管与荧光屏靠机械装置同步联动，荧光屏的观察面朝向暗室，供医生观察，X线管和被检者可在明室。荧光屏透视由于荧光亮度太小，必须进行暗室操作。影像效果不可调且操作不便。X线电视系统X线电视系统主要由：1、X线影像增强器、2、光分配器3、闭路电视组成。X线影像增强器把X线影像转换成可见光影像，并使其亮度增强，与电视摄像机、监视器配接，显示透视影像。影像增强器的基本结构主要结构：增强管、管套和电源组成。核心部件为：增强管（高真空管）；输入屏；聚焦电极；加速电极；输出屏；离子泵和外壳组