X线基本原理及成像应用

“”X线基本原理及成像应用

医学影像学的定义医学影像学(medicalimageology)是以医学影像为基础，X线、CT、MRI、PET、核医学、超声学（US）、放射治疗及介入治疗学等多学科有机结合的综合诊断学科。看得快PAT-SIMSeeingisbelievingThestructureandfunctionoflifespantenordersofmagnitudeoftimeandspacescale。andbiomedicalimagingischangingtomulti-scaleandmulti-moderevolution.X-rays(1901)Phasecontrastmicroscope(1953)Holography(1971)Computedtomography(CT)(1979)Electronmicroscope(1986)Magneticresonanceimaging(MRI)(2003)Greenfluorescentproteinprobe(2008)SuperResolutionMicroscopy(2014)Nobelprize医学影像学的发展历程第一章X线成像（一）X线的发现（二）X线的产生（三）X线的特性（四）X线成像基本原理与类型（五）X线的临床应用（六）X线检查中的防护

伦琴X线的发现者、医学影像学的奠基人1895年12月，伦琴在阴极射线管试验（物理学）时无意中发现胶卷感光第一张人体X线照片,开创了人类医学发展新篇章一门新的学科诞生：X线诊断学或放射诊断学（dingnosticradiology）（一）X线的发现（二）X射线的产生一般来说，高速行进的电子流被物质阻挡发生能量转换即可产生X线。详细说，X线是在真空管内高速行进、成束的电子流撞击钨（或钼）靶时而产生的。因此，X线发生装置，重要包括X线管、变压器和操作台X线球管X线的产生过程：真空管内高速行进的电子流轰击钨（或钼）靶时产生当时对其性质不甚理解，定名为“X”线，亦称伦琴射线X线的发生程序接通电源

降压变压器X线管灯丝加热X线管两极提供高压电自由电子受强力吸引形成电子束电子束撞击阳极钨靶原子构造X线1%热能99%产生自由电子云集在阴极附近（三）X线的特性X线是一种波长很短的电磁波。波长范围为0.0006—50nm。目前X线诊断常用的X线波长范围为0.008-0.031nm（相称于40-150KV时）。在电磁辐射谱中，居γ射线与紫外线之间，比可见光的波长要短得多，肉眼看不见。X线除具有一般电磁波物理性质外，尚有如下几方面与X线成像有关的特性:1、穿透性

2、荧光效应

3、摄影效应

4、电离效应⒈穿透性X线波长很短，具有很强的穿透力，能穿透一般可见光不能穿透的多种不一样密度的物质，并在穿透过程中受到一定程度的吸取即衰减。X线穿透性是X线成像的基础。X线球管电压：电压愈高，所产生的X线的波长愈短，穿透力也愈强；被照体的密度和厚度：密度越高、厚度越大，衰减程度越大，反之越小。穿透性的影响原因：2、荧光效应X线能激发荧光物质（如硫化锌镉及钨酸钙等），使产生肉眼可见的荧光。即X线作用于荧光物质，使波长短的X线转换成波长长的荧光，这种转换叫做荧光效应。荧光效应是进行透视检查的基础。⒊感光效应涂有溴化银的胶片，经X线照射后，可以感光，产生潜影，经显、定影处理，感光的溴化银中的银离子（Ag+）被还原成金属银（Ag），沉淀于胶片的胶膜内。此金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影及冲洗过程中，从X线胶片上被洗掉，因而显出胶片片基的透明本色。胶片颜色的黑白与X线的量成正比，根据金属银沉淀的多少，便产生了黑和白的影像。因此，摄影效应是X线图像获取与保留的基础。4、电离效应X线能使物质电离,对人体也产生电离效应，引起生物学方面的变化，即生物效应。1.治疗作用：如肿瘤组织(合理运用)2.损伤正常组织(注意防护)•穿透效应•

荧光效应•

感光效应•穿透效应•生物效应（正常组织）•穿透性•生物效应（肿瘤组织）放射诊断X线成像（透视、摄片）放射防护放射治疗X线成像特性的应用（四）X线成像基本原理X线影像的形成的三个基本条件：1、X线应具有一定的穿透力，这样才能穿透被照射的组织构造；2、被穿透的构造必须存在着密度和厚度的差异；（自然对比、人工对比）3、显像设备：例如X线片、荧光屏或电视屏幕。X线图象的形成X线不一样密度组织与x线成像的关系X线图像的特点人体组织构造的密度与X线图像上的密度是两个不一样的概念前者是指人体组织单位体积物质的质量后者则指X线图像上所示影像的黑白程度两者之间有一定的关系，即物质的密度高，比重大，吸取的X线量多，在图像上呈白影。反之，物质的密度低，比重小，吸取的X线量少，在图像上呈黑影（低密度、中等密度、高密度）三、X线成像设备X线机包括X线管及支架、变压器、操作台以及检查床等基本部件。为了保证X线摄影质量，新型X线机在摄影技术参数的选择、摄影位置的校正方面，都愈加计算机化、数字化、自动化。近30数年来，除通用型X线机以外，又开发了合用于心血管、胃肠道、泌尿系统、乳腺及介入放射、儿科、手术室等专用的X线机。X线图像特点1、影像重叠：X线图像是X线束穿透途径上各层投影互相叠加在一起的影像。能使体内某些组织构造的投影因累积增益而得到很好的显示，也可使体内另某些组织构造的投影因减弱抵消而较难或不能显示。2、图形失真：由于X线束是从X线管向人体作锥形投射，因此，将使X线影像有一定程度放大并产生伴影。伴影使X线影像的清晰度减低。

X线诊断的临床应用X线诊断用于临床已经有百年历史。尽管其他某些先进的影像检查技术，例如CT和MRI等对一部分疾病的诊断，显示出了很大的优越性，但它们并不能完全取代X线检查。某些部位的检查，例如胃肠道，骨关节及心血管，仍重要使用X线检查。X线还具有成像清晰、经济、简便等特点，因此，在国内外，X线诊断仍然是影像诊断中使用最广泛和最基本的措施。X线检查技术一般检查体层摄影、软线摄影造影检查自然对比人工对比荧光透视摄影

荧光透视（fluoroscopy）

X线摄影（radiography）1、成像清晰，对比度及清晰度均很好2、简便实用：尤其实用于密度、厚度差异较大的组织或器官。3、平面重叠成像立体感差，常需作互相垂直的两个方位摄影，例如正位及侧位；4、对功能方面的观测，不及透视以便和直接；费用比透视稍高。X

线

摄

影

体层摄影（tomography）体层摄影则可通过特殊的装置和操作获得某一选定层面上组织构造的影像，而不属于选定层面的构造则在投影过程中被模糊掉。体层摄影常用以明确平片难于显示、重迭较多和处在较深部位的病变。多用于理解病变内部构造有无破坏、空洞或钙化，边缘与否锐利以及观测选定层面的构造与病变。全景体层摄影平面体层一、X线检查

胸部透视：对胸部摄片起辅助诊断作用。

胸部摄影：体检及呼吸系统疾病诊断首选。

特殊检查：体层摄影、支气管造影，较少用，多为CT取代。胸部成像胸部摄影摄片是呼吸系统影像检查最基本的措施。肺结核病变常位于上叶后段和下叶背段。可为斑片状或大片状模糊阴影，可伴少许边缘较清的增殖小结节或纤维索条状影和小钙化灶。部分病例可见空洞或播散病灶。部分病例可见结核球形成：圆形、椭圆形阴影，大小0.5cm---4cm不等，边缘清晰，轮廓光滑，密度较高，内部常见斑点、环状钙化，结核球周围常见散在的纤维增殖性病灶，称“卫星灶”。胸部成像箭头示一种靠近左侧上纵隔的孤立性肺结节大叶性肺炎的影像体现反应了病理上的大体形态变化。X线征象的出现一般较临床症状晚。充血期：无异常或仅见病变区肺纹理增强，透光度减低或呈磨玻璃样。实变期：肺实变呈大叶性密度增高均匀一致阴影，有时在大叶内可见含气支气管影像。此期是X线的经典影像体现。消散期：大叶阴影密度减低不均匀，呈散在斑片状阴影。大叶性肺炎胸部成像胸部成像胸部成像胸部成像4.钙化(calcification)病理上属于变质性病变，受破坏的组织局部脂肪酸分解而引起酸碱度发生变化时，钙离子以磷酸钙或碳酸钙的形式沉积下来，一般发生在退变或坏死的组织内，多见于肺或淋巴结干酪样TB病灶的愈合阶段。某些肺内肿瘤组织内或囊壁也可发生钙化。两肺多发钙化除TB外还可见矽肺，骨肉瘤肺内转移、肺泡微石症等。X线特性：体现为密度很高、边缘清晰锐利，大小形状不一样的阴影可为斑点状、块状或球形肺TB或淋巴结TB钙化呈单发或多发斑点状；错构瘤的钙化呈爆米把戏等胸部成像胸部成像口腔全景摄影心脏记波摄影软X线摄影采用能发射软X线的钼靶管球，用以检查软组织，尤其是乳腺的检查。颈部成像A图是正常膝关节体现；B图X线平片显示胫骨近端外侧出现进行性关节间隙变窄和局部骨形成。膝关节成像A.B.术前术后腿部成像手部成像一般我们所说的拳击骨折指的是第四或第五掌骨颈与远端掌骨头的位移骨折，其中又以第五掌骨骨折最为常见。拳击骨折常发生于重击后，应及时行x线检查以确定骨折的角度。造影检查（contrastexamination）

人体组织构造中，有相称一部分，只依托它们自身的密度与厚度差异不能在一般检查中显示。此时，可以将高于或低于该组织构造的物质引入器官内或其周围间隙，使之产生对比以显影，此即造影检查。引入的物质称为造影剂（contrastmedia）。造影检查的应用，明显扩大了X线检查的范围高密度造影剂为原子序数高、比重大的物质。常用的有钡剂和碘剂。高密度造影剂钡剂为医用硫酸钡粉末，加水和胶配成。硫酸钡混悬液重要用于食管及胃肠造影，并可采用钡、气双重对比检查，以提高诊断质量。2．低密度造影剂为原子序数低、比重小的物质。目前应用于临床的有二氧化碳、氧气、空气等。在人体内二氧化碳吸取最快，空气吸取最慢。空气与氧气均不能直接注入血管内，以免发生气栓。可用于蛛网膜下腔、关节囊、腹腔、胸腔及软组织间隙的造影。高密度造影剂-消化道成像支气管造影

造影方式1．直接引入法：

①口服法：食管及胃肠钡餐检查；

②灌注法；钡剂灌肠，支气管造影，逆行胆管造影，

③穿刺注入法：可直接或经导管注入器官或组织内，如心血管造影，关节造影和脊髓造影等。2．间接引入法:造影剂先被引入某一特定组织或器官内，后经吸取并汇集于欲造影的某一器官内，从而使之显影。①吸取性造影：如淋巴管造影。②排泄性造影：如静脉胆道造影、静脉肾盂造影、口服法胆囊造影等。前两者是经静脉注入造影剂后，造影剂汇集于肝、肾，再排泄入胆管或泌尿道内。后者是口服造影剂后，造影剂经肠道吸取进入血循环，再到肝胆并排入胆囊内，即在蓄积过程中摄影。检查前准备及造影反应的处理

①理解患者有无造影的禁忌证，如严重心、肾疾病和过敏体质等；②作好解释工作，争取患者合作；③造影剂过敏试验，一般用1ml30%的造影剂静脉注射，观测15分钟，如出现胸闷、咳嗽、气促、恶心、呕吐和荨麻疹等，则为阳性，不适宜造影检查。但应指出，尽管无上述症状，造影中也可发生反应。因此，关键在于应有急救过敏反应的准备与能力.④作好急救准备，严重反应包括周围循环衰竭和心脏停搏、惊厥、喉水肿、肺水肿和哮喘发作等。遇此状况，应立即终止造影并进行抗休克、抗过敏和对症治疗。呼吸困难应给氧，周围循环衰竭应给去甲肾上腺素，心脏停搏则需立即进行心脏按摩。第六节：X线检查中的防护可以采用屏蔽防护和距离防护原则。屏蔽防护是指使用原子序数较高的物质，常用铅或含铅的物质，作为屏障以吸取不必要的x线。距离防护是指运用x线曝射量与距离平方成反比这一原理，通过增长x线源与人体间距离以减少曝射量。放射防护