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1、放射影像学基础,.,概论,放射影像学是现代医学科学中的一个重要科目，特别是在临床应用中，对很多疾病的诊断都起着决定性的作用。X线检查方法在放射影像学中的一个极重要的环节。因此，为了做好放射影像学和使它获得更大的发展，必须充分掌握有关X线的基础知识、检查方法和操作技术，才能得到优良的检查效果，使其发挥最大的诊断作用。 X线常规检查法包括透视和摄影两种。透视不仅为病变提供了很多诊断资料，而且所费不多，并可以进行动态观察。摄影能发现更多的有诊断意义的征象，并留有长久记录。在某些部位用常规检查法不能达到预期目的时，可运用一些特殊方法检查，或利用某种造影剂作造影检查，而能获得更优良的诊断效果。,X线的基
2、础知识,X线的发现与历史 1895年德国物理学家威康拉德伦琴（W.C.Rontgen）在做阴极射线管实验时，观察到管外几十厘米远的荧光板有荧光现象产生，照相底片也能感光，当伦琴把手放在阴极射线管与荧光屏之间时，在荧光屏上有模糊的手骨影像，手的轮廓也隐约可见。当时对这种射线的性质一无所知，便借用数学上的未知数“X”来代表，给它起名X射线。后来人们为了纪念伦琴的功绩，又称之为伦琴射线。,X线的基础知识,X线的发生及其产生的作用 当高能量电子流突然受到阻碍时，如轰击某些特殊物质（重金属），就会产生X线，它能够对部分物体有穿透性，能够使某些材料发出可见光（荧光材料），使胶片感光，能够使物质原子产生电离
3、和辐射，产生生物效应。而X光机设计思想就是综合运用了这些特点得到人体内部的信息。,X线的基础知识,X线的波长及其应用 X其实同可见光、红外线、紫外线、无线电波本质一样，都是电磁波，只是波长不同，医疗诊断用X线的波长大约在0.010.5（3.110810nm）相当管电压40-150kv时产生的X线，能量很大，穿透性很强。 当管电压较高时产生的X线波长较短，能量较高（俗称硬X射线），形成的影像对比度较低，但层次丰富，适合胸腹部摄影。 当管电压较低时产生的X线波长较长，能量较低（俗称软X射线），形成的影像对比度较高，适合于较薄的软组织，如乳腺检查。,名称,软,硬,医用X线机基本原理,医用X线机X光发
4、生原理 X线管灯丝加热后，产生自由电子并云集在阴极附近。当升压变压器向X线管两极提供高压电时，阴极与阳极间的电势差陡增，处于活跃状态的自由电子，受强有力的吸引，使成束的电子，以高速由阴极向阳极行进，撞击阳极铼钨合金靶面，此时，发生了能量转换，其中约1%以下的能量形成了X线，其余99%以上则转换为热能。 X线的能量（X线的质）由加在灯丝两端的电压所决定，即所谓的“管电压”（kV值），而一段时间内总的X线能量（即放射剂量）由通过灯丝的电流（即管电流，mA值）和X线发生持续的时间二者乘积决定，即所谓mAs值,医用X线机基本原理,医用X线机成像原理 当X光由靶面发出通过有铅叶组成的束光器后投照到人体之
5、上，被人体不均匀吸收后在影像采集系统上形成强弱不一的信号。通过不同的方式形成影像，应用于临床诊断,X线成像原理基础,经过人体后，不均匀分布的X线强度，透过介质转换为二维分布的荧光强度，这一介质最常用的即为增感屏胶片系统。 不均匀的X线照射在暗盒内在增感屏上，使之发出强弱不等的荧光，照射胶片乳剂膜形成潜影银颗粒的分布，经过显影、定影等化学处理后成为透亮度不一的胶片。,可见光,增感屏,增感屏,透过胶片的X线致使反面的增感屏 产生的荧光效应所发出的可见光,暗盒,X线成像原理基础,在透视的情况下，目前普遍采用影像增强器和CCD系统 不均匀的X线照射在影像增强器在输入屏上，使之发出强弱不等的荧光，通过增
6、强器内的电子线圈和光学系统来增强和聚焦，最终在输出屏上形成成比例的较强的可见光图像，再由CCD系统转换为电信号。,影像增强器,CCD,X线成像原理基础,X线穿透低密度组织（如含气体的肺组织）时，被吸收少，剩余X线多，摄影时使X线胶片感光多，经光化学反应还原的金属银也多，故X线胶片呈黑影；而透视时使荧光屏所生荧光多，故荧光屏上也就明亮。高密度组织（如骨骼）则恰相反。,X线成像原理基础,病理变化也可使人体组织密度发生改变。例如，肺结核病变可在原属低密度的肺组织内产生中等密度的纤维性改变和高密度的钙化灶。在胸片上，于肺影的背景上出现代表病变的白影。因此，不同组织密度的病理变化可产生相应的病理X线影像
7、。,X线成像原理基础,人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一致。其厚与薄的部分，或分界明确，或逐渐移行。厚的部分，吸收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反，因此，X线投影可有图所示不同表现。在X线片和荧屏上显示出的黑白对比和明暗差别以及由黑到白和由明到暗，其界线呈比较分明或渐次移行，都是与它们厚度间的差异相关的。图中的几种情况，在正常结构和病理改变中都有这种例子。,X线成像原理基础,X线影像学基础,对比度X线照射物体时，如果透过物体两部分的线量强度不同，就产生了X线对比度 影响影像对比度的因素： 1.人体组织的原子序数 2.人体组织的密度 3.人体厚度 4.X线的质（kV） 另外造影术以及X线
8、的散射效应都有一定影响,X线影像学基础,密度为可见光透过照片阴影的透明度，也即为X线照片的黑化度 影响影像密度的因素 1.X线的量（mAs）：正比 2.X线的质（kV）：平方正比 3.焦片距：平方反比 4.定显影的条件 其他如增感屏、胶片的种类和率线设备的运用等都有一定的影响,X线影像学基础,清晰度（锐利度）清晰度是阴影轮廓的鲜明度和对比度，也就是不同组织边界的清晰程度。 影响影像清晰度的因素 1.有效焦点的大小 2.焦-片距 3.被照部位与胶片的距离 4.储片夹的应用 5.增感屏的接触 6.曝光时间 其他如被照肢体的运动等因素也有一定影响,X线影像学基础,失真度影像对原物体原来的形态大小有所
9、改变。绝对无失真的影像是不存在的。 影响影像失真度的因素 1.焦-片距 2.肢体与胶片的距离 3.焦点的大小 4.中心线的角度,X线影像学基础,焦点大小的概念 X线管阳极的焦点并非为一个点，而是一个很小的面积，X线管焦点的实际大小与投射在胶片上的大小有所不同，X线管阳极靶面接受电子撞击的面积称实际焦点，投射在相面上不同方位观察到的焦点的投影面积称有效焦点。 一般所指的焦点的尺寸就是指X线管靶面下垂直方向上的有效焦点。,X线影像学基础,有效焦点的大小，也可依照X线方位的不同而有所差异，近阳极端的有效焦点小，近阴极端的有效焦点大，X线量也是阴极端多于阳极端，此即称为X线管阳极端效应。,阳极侧,阴极
10、侧,X线影像学基础,依照光学原理，有效焦点越小，所得的影像越清晰，反之，如果有效焦点越大，投影时所产生的半影（晕影）也越大。因此影像的边缘就越模糊。所以当实际应用时，在不影响X线负荷的原则下，应尽量采用小焦点投照，藉以提高照片的清晰度。,焦点,物体,本影,本影,半影,半影,半影,大焦点,小焦点,X线影像学基础,同大焦点形成半影的原理相似，焦片距及肢片距对影像的清晰度和失真程度也有影响。所以在不影响摄影的前提下，应该尽量加大焦片距，缩小肢片距。,焦点,物体,本影,半影,焦点,物体,本影,半影,X线影像学基础,散射线的产生 由于人体不同组织对X线的吸收方式不同，产生了部分反向前进和侧向前进的散射线
11、，使X线强度减弱，对比度受到损害。 散射线的抑制 1.运用缩光器的吸收焦点外的X线。 2.将照射野缩小到尽可能小的地步，来减少产生X线的被照肢体。 3.通过应用滤线栅的方法来进一步排除散射线。,骨,骨,软组织,100,100,10,5,10,10+5,5+5,10+5,X线对比度,胶片 R=3,照片对比度,Kx=0.5,Kx=0.67,K=0.9,K=0.52,不考虑散射因素,考虑散射因素,K=RlgKx,X线影像学基础,滤线栅的构造与原理 滤线栅用平行或按一定斜率排列的薄铅条夹持在一定间隔的铝或胶木板之间。 根据薄铅条的斜率，聚焦式滤线栅都有各自的焦距，当X线管的焦点位与滤线栅焦距的允许范围
12、之间时，除了碰到铅条上的散射X线被吸收，其余X线因于铅条倾角相平行而通过到达胶片。 理想的滤线栅应该能全部吸收掉散射线，而原发X线又能全部通过，既不增加患者的曝光量，又使影像对比度得到改善。,原发射线,散射线,铅条,胶片,X线影像学基础,常规应用的滤线栅一般都为聚焦式，滤线栅的铅条延长线聚焦与一直线 这一直线到滤线栅的垂直距离为滤线栅的焦距 f X线球管所在位置不一定要恰好在滤线栅的焦距上，只要在ff范围内原发X线损失在40%以内，就可以在胶片上获得满足诊断所需要的影像,f,f,f,X线影像学基础,AEC （自动曝光控制）通过电离室来探测穿过人体之后到达成像系统的剂量大小来控制摄影的效果。（一
13、点技术） 电离室是AEC系统的重要组成部分之一。 电离室分为气体和固体两种，通常气体电离室运用于普通摄影，固体探测器（电离室）多运用于高精度的特殊摄影（如乳腺摄影），并由此两个技术衍生出线扫描DR和非晶硒DR X线穿过人体和成像系统之后，到达电离室，电离室中的惰性气体发生电离，在探测回路形成电势并被转换成电信号，通过这个信号来控制高压发生器的通断，由此控制整个系统的成像剂量。,电离室分布,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,+,X线影像学基础,ABC （自动亮度控制）通过光电二极管或光电倍增管来探测影像增强器输出光线的强度来控制透视的效果。（零点技术） 光电二极管或光电倍增管是AB
14、C系统的重要组成部分之一。 X线经过影像增强器之后，到达光电二极管或光电倍增管，光电二极管或光电倍增管将光线强度转换成强弱不同的电信号，通过这个电信号来控制高压发生器的KV和MA，由此控制整个系统的成像剂量。,影像增强器输出窗,CCD,光电二极管或光电倍增管,X线影像学基础,摄影效果与曝光条件的关系 根据实验，照片获得效果有以下相应公式： E=KVQ 其中K为常数，V为管电压（kV），Q为管电流量（mAs），指数a=m+m+m m代表由于被检体的吸收而引起的变化 m 代表由于荧光物质的吸收而引起的变化 m 代表由于荧光物质发光效率引起的变化,X线影像学基础,主要曝光条件 1.焦片距（FFD）：
15、一般胸部摄影用180CM以上的FFD，其他部位用100CM左右的FFD。 2.管电流（mA） 3.曝光时间（s） 4.管电压（kV） 这三者参数的设定虽有一个科学的计算方法但较为复杂，不同X光机不同时期的参数变化较大，临床常应用随机附的曝光参数表，或者根据技师的经验和习惯设定参数,X线机的分类,医用X光机安其使用目的，可分为诊断和治疗两大类。（本次仅对诊断用X光机进行讨论） 按结构形式分类 携带式 移动式 固定式,X线机的分类,按输出功率分类 小型：指管电流在50mA以下，最高管电压为90kV的X线机 中型：指管电流在100400mA，最高管电压为100或125kV的X线机 大型：指管电流在500mA以上，最高管电压为125或150kV的X线机,X线机的分类,按使用范围分类 综合性X线机： 是指具有透视和摄影等多种功能，适合多种疾患的检查的X光机，常用的X光机多属此类。 专用X光机： 是指为了适应某些专科疾病的检查而设计的X光机，并配有专科疾患检查的各种辅助装置。 如：齿科X线机 乳腺钼靶X线机 胸部透视专用机 骨科专用C型臂 心血管专用C型臂 等,X线机的基本组成结构,诊断用X线设备是把不同的控制装置、高压发生装置、X线管装置及外围设备等，按照临床诊
