X影像基本要素讲课课件

1、四川大学华西医院放射科,X线影像形成的要素,构成照片影像的五大要素： 密度、对比度、锐利度、颗粒度及失真度。,密度,光密度的定义： 照片的光密度是透明性胶片的暗度或不透明度，也称照片黑化度，密度值常用D(Density)表示。普通X线照片的密度是通过X线对胶片曝光后，再通过化学处理（显影、定影）而形成。 光密度是胶片乳剂膜在光（X光和荧光）的作用下致黑的程度。,光密度与曝光量的关系,曝光胶片经化学处理（显影、定影）处理后，被还原的银颗粒（黑色）以一定的厚度固定在照片上，银颗粒对光线起吸收和阻挡作用。 曝光量越大，被还原的银颗粒越多，阻挡光线的能力越大，照片就越黑；反之，曝光量小，显示出较灰的影

2、像。,光密度的测量与量化,光密度用透光率(T)和阻光率(O)来表达，增大照片光密度即减少了光的透过率，光密度与光的透过率之间为指数关系。,透光率,透光率是照片上某处的透光程度。在数值上等于透过光线强度与入射光线强度之比，用符号“T”表示： 透过光线强度 I T = = 入射光线强度 I。 T值的定义蜮：0 T 1,阻光率,阻光率是指照片上阻挡光线能力的大小。在数值上等于透光率的倒数，用符号“O”表示: 1 I。 O = = T I O的定义域为：1 O a.,照片的光学密度,照片的光学密度D为照片阻光率的常用对 数值表示 I。 D =lg I,光密度值的测定,光密度值的测定一般采用光密度仪或显

3、微密度计两类。 光密度仪测定范围是照片上的点密度，密度计孔径1 3mm，结果显示为某点的密度。 显微密度计测定范围是照片上的沿直线扫描的密度。显微密度计孔径5 20um，结果显示为密度曲线。,密度评价(Assessing Density),照片上显示的人体组织结构（可视能力）涉及到用人眼观察图像是否能显示出组织结构的细节。密度是组成细节可视能力的照片特性中的一个（密度、对比度）。 适合人眼观察的密度范围0.25-2.0。,密度与感光效应的关系,X线通过照片的密度变化来反映其强度的变化。而密度是胶片对感光效应的记录。 密度与X线曝光的关系可通过感光效应公式表达。感光效应公式基本包含了与X线强度有

4、关的因素。,感光效应的表达式,照片密度随着感光效应的增加而增加！,影响密度变化的因素,1、控制因素 毫安秒(milliampereSeconds)是密度的主要控制因素。 2、影响因素 A. 仟伏 B. X线发生器 C. 焦点 D. 阳极跟端效应 E. 距离 F. 滤片 G.解剖部位 H.滤线器 J.胶片化学处理,毫安秒值（milliampere-seconds）,在正常的X线曝光范围内，密度与X线曝光量成比例关系。 X线曝光量增加，照片密度加大。 比较特殊的一种情况是互易律失效，当X线曝光持续时间很短(10s)时，密度与mAs控制的X线曝光强度不成比例。,仟伏（Kilovoltage）,仟伏以

5、两种方式改变图像密度。 1、仟伏控制能量 2、仟伏控制散射线产生的数量,理论与临床,理论上，能引起密度可视性变化的最小改变量是3%的mAs的变化。但这只是绝对的、分开的密度分析法。观察复杂的临床影像时，这种百分比是不能办到的。 临床对X线影像的认识已证明，能产生影像可视性密度改变的X线曝光量应有2030% mAs的差异。,百分之十五的法则,在30150 kVP 范围内，管电压指数n值介于2.04.5之间，并且n值具有随管电压的升高而降低。 因此，使用低电压技术时,管电压对照片密度的影响要大于高电压技术。 由于摄片常用的管电压在60100kVP之间，有一种简单的调节kV值来补偿密度变化的方法，称

6、为百分之十五的法则，即采用变化kV值15%的方法来维持密度。增加15%的kV可使影像密度加倍，减少15%的kV可使影像密度减少一半。,高压发生器,X线高压发生器的工作频率是影响图像密度的另一个重要因素，由于球管发射光谱的光子的总数受工作频率控制，高压发生器的工作频率和波形将改变发射能量。 例如，单相、双脉冲波形的平均光子能量比三相、12脉冲(312P)波形所发射的高能量光子明显减少。因而导致了密度下降。,工作频率改变X线强度,摄影距离,X线强度与距离的平方呈反比，随距离的增大，X线的强度下降，从而影响到照片的密度减低。 密度平方反比定律：,滤过,1，固有滤过:指X线机组件本身的滤过， 包括X线

7、管的管壁、绝缘油层、窗口的 滤过板。固有滤过一般用铝当量表示， 铝当量约2mm Al。 2，附加滤过: 指为改变原发X线平均强度 或部分强度而附加的滤过形式。例如， 附加铜片、异性滤过板等。,滤过作用改变X线强度,其他影响因素,焦点 阳极效应 ，D较大的一侧-阴极 ，D较小的一侧-阳极,其他影响因素,X线限束,降低影像总密度,其他影响因素,屏-片组合 屏-片组合构成的相对感光速度(RS)数是改变照片密度最有效的参数。其相对感光速度(RS)数每增加100，要保持同样的影像密度，X线曝光量就降低一倍。,解剖部位及病理情况,1，衰减: 影响因素：,组织厚度,原子序数Z,密度 ,解剖部位及病理情况,2

8、，人体基本组织结构:,气体,脂肪,肌肉,气体 脂肪肌肉 骨骼,解剖部位及病理情况,3，病理因素: 组织厚度和组织成分的改变,解剖部位及病理情况,3，病理因素: 组织厚度和组织成分的改变,滤线栅 (grids),滤线栅的作用是吸收能对胶片产生附加密度的散射线。滤线栅的结构、排列方式和材质决定滤线栅的工作效率。,暗室处理技术,X线照片的暗室化学处理技术能明显改变影像密度。主要因素有显影液配方、显影液浓度、显影温度、冲洗时间、药液的老化等。,对比度（contrast）,对比度的定义： X线照片影像形成的基础是密度。而对比度是影像形成的根本。对比度是组成照片可视细节的两个要素之一，是两个相邻密度之间的

9、差异。对比度既能对两个密度之间的差异比率或平均值进行数字式的评价，也包括照片所能记录的全部密度改变情况。,对比度类型,1，客观对比度（物体对比度） 2，主观对比度（X 线对比度） 3，胶片对比度（特性曲线） 4，照片对比度（光学对比度） 5，人工对比度,对比度的描述,1、客观对比度： 客观物体的物理特性（密度、厚度）或化学特性（原子序数）的差异形成。 人体的结构和不同的组织器官是在三维空间中，由不同的物质种类，按不同的排列和组合方式有机的构成。这些组合差异使X线通过人体后产生不同的变化。客观对比度是影像形成的基础。,产生对比度物质的物理特性,X线对比度,X线在到达受检者之前不具备任何医学信号，

10、它是一束强度大致均匀的射线。 X线透过物体，经过人体的吸收后形成X射线强度上的不均匀分布，这种在成像区域内照射量的差异，即称为X线对比度。此时，X线对比度(主观对比度)已形成了X线信息影像。,X线对比度的形成,胶片对比度,X线对比度(X线信息影像) 屏/片系统 可见影像 X线胶片有不同的对比度。它取决于胶片特性曲线的斜率。用增感屏/胶片系统作为介质，把X线对比度的比率进行放大，经过显影处理后，转变为X线照片的光密度差异。 荧光透视系统用碘化铯/光电转换作为介质。通过光电倍增管将信号放大，经过处理后，转变为X线电视的光强度差异。,X线照片对比度,照片对比度： 最后形成的X线照片在本质上是由不同的

11、密度差异构成，但X线照片的观察必须通过阅片灯的透射进行。阅片灯的可见光强度均匀的投射在照片上，由于X线照片上组织影像的密度差，使透过照片的光强度产生差异，这种差异即是人眼所能观察到的组织影像的密度差，从影像诊断学的角度认识，这是最终形成的X线影像结果。 照片对比度有高对比度影像和低对比度影像之分。,X线照片对比度,高对比度影像：影像上相邻组织的密度差较大。如肋骨照片。 在可视密度范围内可分辨的灰阶数少，不易显示组织密度的细微改变。,X线照片对比度,低对比度影像：影像上相邻组织的密度差较小。如高kV胸片。 在可视密度范围内可分辨的灰阶数较多，易显示组织密度的细微改变。 密度差异小，异常表现不显著

12、。,人工对比度,引入对比剂 高原子序数(碘/钡) 低原子序数(空气),对比度的标度（Scale of contrast）,注意: 1，在影像的可视密度范围内，人眼对密度的分辨能力不一样。 2，计算机的出现，对比度被量化。即：物理的（Physical）和可视的（ Visible ）,对比度的标度（Scale of contrast）,物理的（Physical）：是指由图像接受器记录的总的密度值的范围。它是最大的对比度，是在射线经过物体后可代表的强度的最准确的表示。 可视的（Visible）：是在一幅图像上能由人眼观察到的密度的总范围，它是物理对比度的一部分，组成了诊断用的信息。,影响影像对比度的

13、因素,1.被照体因素 A.原子序数（骨骼、软组织） B.密度 C.厚度,影响影像对比度的因素,2.射线因素 A.线质（低kV，高对比度；高kV，低对比度） B.滤片 C.线量（mAs） D.滤线器,影响影像对比度的因素,3.照片因素 A.增感屏(高反差/低反差) B.胶片对比度 C.冲洗技术 D.观片灯,评价对比度,1，评价照片对比度主要考虑照片的兴趣区。 2，人眼对亮和暗的光强度分辨能力是有限的。一 般人眼能观察到照片的最低密度区是0.2，最 高为2.5 (人眼的最佳视力范围：0.22.0)。 3，在照片对比度较大或较小的时候，可采用可变 光阅片灯或高亮度阅片灯（30006000CD/m2）

14、 或白炽灯。,记录细节(Recorded detail),X线影像影像的一个重要特征是具有显示人体解剖结构细节的能力。 ，影像的清晰度：指图像能显示更多细节和具有清晰边缘，它控制可视细节。取决于分辨率、模糊度、噪声。 ，影像的失真度：组织结构在大小、形态上的歪曲，成像在解剖部位的大小、形态的歪曲。它取决于影像放大失真或形态失真。,影像分辨力,分辨力指成像系统区分或分开（分辨）互相靠近的物体的能力。 一个特定成像过程的分辨力取决于模糊度。分辨力的测量工具主要有线对测试模板和星形测试模板。 分辨力的评价方法有mm和调制转换函数（）。,线对测试模板,2星模测试卡照片图和测试曲线,影像模糊度,焦点模糊

15、 其他模糊源 1.焦点尺寸1.接收器模糊 2.焦点增长 2.移动模糊 3.强度分布 3.复合模糊 4.焦点阳极角度,背景模糊分布,影像噪声,影像噪声产生于图像噪声和量子噪声 1.量子噪声特性 产生量子噪声的原因主要是X线束的量子结构。量子噪声的大小与标准偏差成正比。标准偏差表示光子数的变化。量子噪声与接收器曝光的平方根成反比。 mAs SNR,小儿高kV、低mAs 乳腺低kV、高mAs,影像噪声,2.屏/片系统的噪声特性 a.增感屏实际吸收光子的密集程度。 b.转换效率。 C.增加感光度,失真(Distortion),影像失真主要有大小失真和形态失真 放大失真；放大失真受摄影距离的控制， 放大

16、率(magnification) 式中，M为放大率，S为影像大小；G为物体大小；为焦-片距离（SID = SOD + OID），为肢-片距离（OID），为焦-物距（SOD）。,成像系统的三个基本距离和它们的相互关系,形态失真,形态失真是对被检查结构的实际形态的一种不相等的放大歪曲，形态失真是物体的投影图像从实际位置位移（伸长或缩短）。形态失真的主要形成原因有： 1.X线源与图像接收器的排列位置关系。 2.X线视场的投影夹角关系。,X线投影方向产生的重叠失真,影响形态失真因素,1.X线准直（Alignment） 校正球管中心射线： *球管中心的偏离（中心线的错位） *不正确的摆位。 *中心射线偏

17、离胶片,2.X线中心定位,中心射线应同时垂直于解剖部位和图像接收器。 任何偏离中心线上的结构将因射线锥型光束特性而发生失真，离中心射线越远，失真越大。,X线视场投影夹角关系产生的失真,.中心线的倾角（Angnlation）,中心射线正确的定位是垂直于解剖部位和图像接收器。当有部位重叠时，中心线的倾角就是最有用的工具，提供一种能分开重叠组织结构的投照方法。涉及到球管从正常的垂直于图像接收器的位置上移动的方向和程度。 *方向球管倾角的常见方向是纵向的。 *度数是描述角度准确数字的方法。 球管倾斜后改变了SID，放大率会因此而改变。所以要补偿。,排列位置关系不适当的形状失真,斜射线的利用,球管从垂直

18、方向摄影，锥型光束在球管长轴方向有对称的倾角，一般情况下会造成解剖部位的失真，有些情况就利用了这类失真的优点。,散射线与对比度,1.散射线的产生： A.穿透人体时产生的康普顿效应 B.和人体发生相互作用，变向无规律。 C.KV越高，产生的散射线量越大。 D.散射线是软射线。 E.散射线的主要影响是降低照片的对比度,散射线的产生,临床照片中影响散射线的因素,1.散射线随KV的增大而增加。 2.患者是散射源，散射随被照体的厚度、体积、密度的增加而增加 3.散射随照射野的增大而增加,减小散射线的方法,1.减小照射野 一般照射野仅比载体尺寸增10%20% 2.滤过板 3.空气间隙法-肢片距 4.滤线栅,滤线栅的结构,滤线器由一系列不透X线的条状物和可透过X线的填充条状物交替排列而构成 基本结构： 不透X线的条状物：铅 可透X线的填充物：铝,滤线栅模式与类型,模式： 1.线性滤线栅（临床常用，能调整球管角度） 2.十字滤线栅，滤线作用更强，不能调整球管角度。 类型： 1.聚焦式滤线栅。 2.平行式滤线栅。,聚焦式滤线栅的结构示意图,平行式滤线栅：铅条相互平行，铅条可以是一个方向或者交叉成直角排列（交叉栅或十字滤线栅）