X线成像原理.ppt

普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材医学影像检查技术医学影像检查技术第一章 X线摄影条件学习目标 1掌握X线感光效应基本概念、影响X线感光效应的主要感光因素及其相互关系；掌握制定X线摄影条件表的基础理论知识；掌握CR、DR曝光条件的制定和应用方法；掌握优质X线照片的基本标准，并能在实际工作中加以灵活运用。2熟悉“摄影条件规范化”方法和“自动曝光仪”的应用；熟悉数字化X线摄影条件的基础理论知识。3.了解影像噪声的形成因素。X线管焦点及X线量分布一、一、X线管的焦点线管的焦点实际焦点：实际焦点：灯丝发射的电子经聚焦后在阳极灯丝发射的电子经聚焦后在阳极靶面上的撞击面积称实际焦点。靶面上的撞击面积称实际焦点。有效焦点：有效焦点：实际焦点在实际焦点在X线管长轴垂直方向线管长轴垂直方向的投影称有效焦点。的投影称有效焦点。用一块厚为1mm的铅板，在上面加工6排平行、大小相等、间距相等的针孔，并将此铅板置于焦点和胶片正中，用适当的条件曝光，便可得到一张多个焦点针孔像的照片。二、二、X线量分布特点线量分布特点 在垂直在垂直X 线管长轴方向上，近线管长轴方向上，近阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦点大；在点大；在X 线管短轴方向上效焦点大线管短轴方向上效焦点大小相等。小相等。因此根据因此根据X线量分布的特点，在线量分布的特点，在摄影使应注意将肢体厚度大的组织置摄影使应注意将肢体厚度大的组织置于阴极端，而将需重点观察的细致结于阴极端，而将需重点观察的细致结构组织及厚度小的部位尽可能置于阳构组织及厚度小的部位尽可能置于阳极端。极端。三、X线束（一）、中心线：（一）、中心线：X线束中心的那一条射线，线束中心的那一条射线，代表射入被检者身体的投照方向。代表射入被检者身体的投照方向。（二）、（二）、X线束照射野：线束照射野：X线束入射于肢体线束入射于肢体曝光面积的大小。曝光面积的大小。（三）、斜射线：（三）、斜射线：X线束中心线以外的线束中心线以外的X 线线称斜射线。称斜射线。X线照片影像一、一、X线照片影像的传递与形成线照片影像的传递与形成（一）（一）、X线影像的形成线影像的形成 X线管不均质人体组织屏片系线管不均质人体组织屏片系统、影像增强器统、影像增强器后处理后处理X线照片线照片影像。影像。（二）X线影像信息传递 1、X线照射不均匀密度和不等原子的肢体后，带有强度不均匀的X线信息。2、将不均匀的X线强度分布，通过接受介质（增感屏-胶片系统、荧光屏、影像增强系统、电影等）转成二维图像。3、借助观片灯投影到视网膜。4、通过视网膜形成视觉图像。5、传给人脑综合分析，做出评价或诊断。二、X线影像的观察方法最常用观察方法：X线透视和X线摄影优点和缺点(概论）正像和负像：透视下荧光亮的部分，表示被检肢体吸收X线量少而透过的X线多，如肺及脂肪等；荧光暗的部分表示被检肢体吸收X线量多而透过的X线少，如骨骼、钡剂等，这种荧光图像的影像成为“正像”。X线摄影照片在观片灯观察透过可见光影像与荧光屏上的影像恰恰相反，称为“负像”。X线照片影像的密度X线照片的光学密度也称为黑化度,是指曝光后的胶片经显影加工后照片的黑化程度。X线照片为有一定灰阶的黑白影像。照片未被物体遮挡而被X线直接照射的部分最黑；而被高密度物体遮挡，X线被大量吸收的部分最白。影响照片密度的因素(一)X线照射量(mAs)照片的密度与X线照射量成正比。(二)X线管电压(KV)照片的密度与X线管电压(KV)的n次方成正比。(三)摄影距离(FFD)照片的密度与摄影距离的平方成反比。(四)增感屏-胶片系统 照片的密度与增感率成正比。(五)被照体的厚度、密度 照片的密度与被照体的厚度、密度成反比。(六)照片的后处理技术X线影像的对比度X线照片对比度的概念对比度：是指x线照片相邻影像的密度差，亦称为光学对比度。对比度的三个其他要素：（1）x线对比度（2）胶片对比度（3）照片对比度影响照片对比度的因素（一）照片因素胶片对比度、增感屏-胶片组合、照片后处理技术（二）射线因素x 线质（kv）的影响、x 线(mAs)的影响、灰雾对照片对比度的影响（三）被照体本身因素原子序数、密度、厚度 第一节感光效应及其影响因素感光效应感光效应：X线通过人体被检部位后，使感光系统（屏片系统、探测器等光电转换系统）感应有效X线，并由此产生诊断所需的影像效果。感光因素感光因素：所有与感光效应有关的因素。X线摄影感光效应与感光因素之间的关系：E=k（VnItSfZ）/（r2BDa）e-d V:管电压 n:管电压指数 I:管电流 t:曝光时间 S:胶片感光度或成像因数 f:增感屏的增减率 Z:靶物质原子序数 r:摄影距离 B:滤线栅曝光量倍数 D:射野的面积 e:自然对数底 :组织X线吸收系数 d:被检部位的厚度 k:其余相对固定不变的感光因素常数1.相对次要的因素和比较重要的因素相对次要的因素和比较重要的因素 管电压是最重要的因素2.相对固定的因素与经常变动的因素相对固定的因素与经常变动的因素 管电压、管电流、曝光时间、焦-片 是根据病变情况需要经常变动的因素，常称为“X线摄影条件”。为此，感光效应公式可简写成：E=k（VnIt）/r2 在影响感光效应的各种感光因素中，若某些因素发生变化，那么其他因素应作相应调整，以确保所需的感光效应基本不变。一、管电压与管电流量 1.感光效应与管电压的n次方成正比，反映了管电压在摄影中的重要作用。2.管电压越高，X线穿透力越强，因此照片密度增加，照片层次丰富（信息量较大），但照片对比度较小。3.根据临床需要和肢体部位组织成份、厚薄等因素来选用管电压。一、管电压与管电流量4.根据不同的年龄段、不同的病理情况，在X线摄影时对管电压与管电流量 进行恰当的调整。5.管电压和管电流量的关系和调整，可用下式来表示并互易：E=KVnQ=KVnmAs 式中Q代表管电流量，mA代表管电流，s代表曝光时间。二、摄影距离 1.焦点至胶片探测器的距离，简称为焦-片距（focus-film distance；FFD），即摄影距离。2.在感光量计算公式中FFD就是r。在摄影的有效范围内，胶片上得到的感光量与FFD平方成反比。3.摄影距离r和管电流量Q之间的关系，可用下式来表示：Q2=r22Q1/r12 式中的Q1代表原管电流量mAs，r1代表原来的FFD，Q2代表新管电流量mAs，r2代表新FFD。三、成像探测器1.成像探测器 X线到达探测器后，通过一定处理能形成二维的数字矩阵，或形成二维的连续的密度值（灰度值），经过图像处理和显像处理可获得可见影像。2.模拟探测器 屏-片系统；数字探测器IP和FPD。3.屏-片系统因增感屏与胶片种类不同，对感光效应公式的E值影响较大；IP和FPD因种类和结构不同，对感光效应公式的E值影响也较大。四、滤线栅和照射野的应用（一）滤线栅的应用（一）滤线栅的应用1.作用 减少到达胶片的散射线。2.滤线栅的曝光系数B B=It/It 同一性能的滤线栅的B值越小越好 B值在26之间。3.栅比R 栅条高度与栅条间距之间的比 栅比越大，其吸收散射线的能力越强。管电压越高，滤线栅的栅比应越大。散射线及其消除散射线的产生：原发X线经过被照体后由两部分组成，一部分为反映被照体信息的有用射线，另一部分为方向不定的，波长比原发射线长的散乱线，称之为散射线。影响散射线含有率的因素（1）管电压的变化散射线含有率随管电压的升高而加大。（2）被照厚度被照厚度产生的散射线对照片影像效果的影响，要比管电压产生的影响大的多。（3）照射野大小是产生散射线的最主要因素。当照射野增大时，散射线含有率大幅度增加。散射线对照片对比度的影响散射线对照片对比度的影响当散射线较多时，照片对比度明显下降。当散射线较多时，照片对比度明显下降。骨骨100m100m10 5 10 10+515Kx=0.5Kx=0.67K=0.9Kx=0.522X线对比线对比度度胶片对比度胶片对比度肌肉肌肉散射线为散射线为5 mR胶胶片片310 5+5照片上的对比度损失为照片上的对比度损失为42%散射线的减少和消除散射线的减少和消除 1、散射线的抑制选用遮线筒或缩光器来改变照射野的大小。用铝板制作的多层遮线器2、散射线的消除（1）滤线栅法：滤线栅是直接吸收散射线最有效的设备，与遮线器）滤线栅法：滤线栅是直接吸收散射线最有效的设备，与遮线器并用效果更好。并用效果更好。滤线栅的构造：一般用0.050.1cm的薄铅条，夹持在间隔为0.15-0.35mm铅或胶木板之中。遮滤线栅的分类：1）：平行式遮线栅 2）：聚焦式遮线栅 3）：交叉式遮线栅 4）：运动式遮线器滤线栅的几何特征 栅比（R）：滤线栅铅条高度与铅条高度之比。即：R=h/D栅密度（n）：指在滤线栅表面上单位面积内铅条的数目。即n=1/（d+D）铅容积（P）：在滤线栅表面上，单位面积中铅的体积。即：P=ndh滤线栅焦距（f0)和焦栅距离界限（f1f2）。滤线栅的工作原理：原发射线透过铅条之间，滤线栅的工作原理：原发射线透过铅条之间，散射线不能透过铅条。散射线不能透过铅条。滤线栅的切割效应滤线栅的切割效应（2 2）空气间隙法：是利用空气可吸收能量较低的）空气间隙法：是利用空气可吸收能量较低的X X线线及及X X线衰减与距离的平方成反比的规律，在增加肢片线衰减与距离的平方成反比的规律，在增加肢片距后，减少到达胶片散射线量的方法。距后，减少到达胶片散射线量的方法。四、滤线栅和照射野的应用4.注意事项(1)使用聚焦式滤线栅时，不宜将滤线栅反置。(2)中心线应对准滤线栅中线，左右偏移不超过3cm。(3)使用聚焦式滤线栅时，焦点至滤线栅的距离应在允许的范围内。(4)在倾斜X线管时，倾斜方向只能与铅条排列方向相平行。(5)在使用调速活动式滤线栅时，应调好其运动速度。四、滤线栅和照射野的应用（二）照射野的应用（二）照射野的应用 被照体是一个散射体，被照体厚度越大，照射野越大，被检体产生的散射线就越多。X线摄影时，应将X线的照射野减少到能容下被照部位的最小程度。五、其他（一）屏（一）屏-片体系片体系1.屏-片匹配 增感屏光谱与胶片感色性的匹配 增感屏的增感率（S）：Q2=S1Q1/S2 （Q：管电流量）2.相对感度 增感率为40的CaWO4中速增感屏，在某管电压下设其增感率为基准数，其他增感屏的增感率与它的比率五、其他（二）显影液性能（二）显影液性能1.显影液性能主要取决于溶液的配方、PH值和温度。2.高浓度配方、高PH值、高液温显影效果好。