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1、医学影像成像原理,第二章模拟x线成像,陈 凝 江苏建康职业学院 曹 琰 山东医学高等专科学校,第一节 模拟X线成像的基本条件 第二节 X线胶片的感光与冲洗原理 第三节 模拟X线影像的形成与传递 第四节 X线照片影像形成及其影响因素,学习目标,1.掌握 X线管焦点的概念和特性；医用X线胶片的结构和特性；增感屏的基本结构和特性；X线胶片的感光原理；X线照片影像密度；X线照片影像对比度；X线照片影像锐利度；X线照片影像颗粒度及X线照片影像失真度；消除散射线的方法。 2.熟悉 X线成像性能的主要参量；X线束的特点；X线胶片的冲洗原理；X线摄影及X线透视的特点；X线影像的传递过程；散射线对照片的影响；滤
2、线栅的主要性能参量。 3.了解 扁平颗粒技术；照片颗粒度的测量方法。,第一节 模拟X线成像的基本条件,一、模拟X线成像的信息载体,（一）X线束,1X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尖的锥形射线束。 2X线束的量与质：X线束的能量是对感光系统产生感光效应的根本因素。它取决于X线光子的数量以及单个光子的能量大小。,（1）X线的量：决定X线的量多少的是管电流量。即曝光所用的管电流值与曝光时间的乘积，记做mAs。 （2）X线的质：X线的质是用来描述单个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，X线束的总能量也就越大。,摄影用X线束示意图,3X线束的能量分布
3、X线束在照射野内的线量分布是不均匀的。,（二）X线管焦点 1X线管焦点的概念 X线管焦点是X线的发生区域。焦点的大小、形状及线量是X线管焦点成像性能的主要参量之一，与成像系统的成像性能有密切关系。,（1）实际焦点： 实际焦点是指灯丝发射的电子经聚焦后在X线管阳极靶面上的撞击面积。 （2）有效焦点和有效焦点标称值 有效焦点是指阳极靶面与X线管长轴的垂直面所构成的夹角。 有效焦点标称值表示有效焦点的大小，其值是指有效焦点或实际焦点宽度上的尺寸。,实际焦点与有效焦点示意图,（3）主焦点与副焦点 从灯丝正面发射出的电子先发散后会聚撞击阳极靶面形成主焦点； 从灯丝侧方发射的电子先发散后会聚再发散撞击阳极
4、靶面形成副焦点； 主焦点与副焦点共同形成实际焦点。,主、副焦点形成示意图,2X线管焦点的特性 包括焦点的方位特性、焦点的阳极效应以及焦点面上的线量分布。 （1）焦点的方位特性：在平行于X线管的长轴方向的照射野内，近阳极侧有效焦点小，近阴极侧有效焦点大，这一现象被称为焦点的方位特性。,焦点的方位特性示意图,（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，近阳极侧X线量少，近阴极侧的X线量多，最大值在110处，分布是非对称性的。这一现象被称为X线管的阳极效应。在X线管的短轴方向上，X线量的分布基本上是对称相等。,X线量的空间分布（长轴）,X线量的
5、空间分布（短轴）,（3）焦点面上的线量分布 从焦点像上可以看出焦点面上的密度分布是不均匀的：沿焦点宽方向（X线管短轴方向）用密度计扫描得出两端密度高、中间密度低的双峰分布曲线；沿焦点长方向（X线管长轴方向）用密度计扫描得出两端密度低、中间密度高的单峰分布曲线。,X线管短轴方向上焦点像 线量分布（双峰）,X线管长轴方向上焦点像 线量分布（单峰）,3焦点的测试：两种方法 （1）针孔照相设备成像法：适用于尺寸在0.3以上的焦点测试。 （2）狭缝照相设备成像法：狭缝照相装置的材料可用钨、铼钨合金、铂铱合金或金铂合金等材料制成。,4焦点主要成像性能参量 （1）焦点的大小 焦点是一个有一定面积的发光源。由
6、于X线影像是由物体吸收X线后产生的本影和几何原因形成的半影共同组成的。焦点尺寸越大则半影越大，影像表现越模糊。,（2）焦点的极限分辨力：焦点的极限分辨力（R）是在规定测量条件下不能成像的最小空间频率值，以每毫米中能够分辨出的线对数（LP/mm）来表示。 X线管焦点小、焦点面上的线量分布为单峰时，R值大；反之，在X线管焦点大、焦点面上的线量分布为多峰时，R值就小；R值大时成像性能好。,（3）焦点的散焦值(B)： 是描述X线管焦点的极限分辨力R随着负荷条件的改变而相对变化的量，又称晕值。 当管电压一定，随管电流增大，焦点的尺寸变大。当管电流不变时，焦点增涨随管电压的上升而减小。,（4）焦点的调制传
7、递函数： 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。 MTF域值范围：MTF的最大值为1，最小值为0，即0MTF1。,二模拟X线成像的信息源 1.X线成像的信息源为受检的人体。 2.人体中有骨骼、肌肉、脂肪、空气等各种组织结构。 3.X线在透过人体时，主要发生光电效应和康普顿效应两种作用形式的衰减。,三模拟X线成像的信息接收器 透视的信息接收器是荧光屏或影像增强系统。荧光颗粒在X线的激发下产生不同的荧光强度形成透视影像。 模拟X线成像的信息接收器是屏-片系统。屏-片系统由增感屏与X线胶片系统组合而成。屏-片系统使胶片感光形成潜影，通过冲洗处理形成照片影像。,（一）医用
8、X线胶片 1.种类 (1)直接摄影用X线胶片 1）感绿胶片：是一种配合发绿色荧光的增感屏使用的正色胶片，其吸收光谱的峰值为550nm。感绿胶片的最大特点是，在与发绿色荧光的稀土增感屏组合下感度可高达1200，能使被照体X线的接受剂量大幅度减少。,T颗粒胶片：将卤化银颗粒切割成扁平状，以预期的方式系统地排列，并在乳剂中加入防止交叠效应的染料，从而增加了影像的清晰度。 普通正色胶片：是一种配合发绿色荧光增感屏使用的正色胶片，与T颗粒胶片的不同之处在于卤化银乳剂仍是传统颗粒。此类胶片已被相对应的T颗粒胶片取代。,乳腺摄影用正色胶片：是一种作为乳腺摄影用最佳选择的胶片。以高对比度为主要特点，其产品类型
9、主要有高分辨力、高感度、单层或双层乳剂等。 高清晰度摄影用正色胶片：是一种高分辨力、高对比度胶片，特别适于要求提供高清晰的图像，显示组织微细结构信息的四肢摄影。,2）感蓝胶片：是配合发蓝色荧光的增感屏使用的胶片，因感光乳剂的固有感色是以蓝色为主，所以不添加感色剂，故此类胶片也称色盲片。其吸收光谱的峰值为420 nm。,标准感度胶片：是标准感度的通用型胶片。适用于大部分的一般摄影，性能适中，低灰雾、高对比，可使骨骼、空气和对比剂之间对比度增强。可以和各种发蓝紫色荧光的增感屏匹配，可同时适用于手工冲洗和自动冲洗。 大宽容度胶片：是一种专为一般摄影中要求具有宽容范围的部位而设计的胶片。其特点是感蓝、
10、中速、对比度相对较低，但可呈现出一个大宽容的密度范围，摄影条件可因此有较大的通融性，适用于胸部及腹部摄影。,(2)激光打印及热敏成像胶片 1)激光胶片：属于银盐材料，其对可见光敏感；用于记录激光扫描图像。按激光种类分为红外线激光胶片和氦氖激光胶片两种。 2)热敏胶片：属于非银盐材料，其对可见光不敏感。常使用碳黑材料，用于干式打印方式。可在明室下操作。,（3）多幅相机胶片 多幅相机胶片亦称CRT记录图像，适用于CT、MRI、DSA、ECT、超声等图像技术的记录。其特点是能摄取显示器屏幕影像，单面涂布感光乳剂，背面涂有防光晕层以减小荧光物质造成的模糊，成像清晰、细腻。,（4）影像增强器记录胶片 1
11、)荧光电影胶片：用于摄取动态荧光电影图像。由于心脏血管放射学的发展，对荧光电影成像技术的要求更加广泛和严格。因此相应的胶片既需要有很高的感光度，又要有颗粒细腻的特点。 2)荧光屏图像及荧光缩影胶片：用于荧光屏下的（点片）摄影或体检荧光缩影。,2.结构 (1)医用银盐感光胶片：其结构主要由保护层、感光乳剂层、片基及附加层构成。 1)保护层：在乳剂层的表面涂有一层韧性很强的明胶，防止质地柔软的乳剂层受到机械损伤，予以保护。 2)感光乳剂层：主要由卤化银和明胶组成。,卤化银是胶片产生影像的核心，从胶片制作到曝光、冲洗都是围绕着它进行的。它是以微晶体状态存在，其感光作用是以每个晶体为单位进行的，胶片记
12、录下来的影像效果，是千千万万个微小卤化银晶体感光效应的总和。溴化银晶体结构如下：,溴化银晶体结构,明胶是由动物骨皮精选提炼而成。 卤化银均不溶于水，不能直接涂布于片基上。 明胶使卤化银晶体处于永久性的悬浮状态，互不接触，并能均匀涂布在片基上。 卤化银加入明胶后呈淡黄色的乳状物，所以称之为“乳剂”。,明胶使用的作用如下： 提高感光乳剂的感光度 起保护性胶体作用 吸水膨胀后具有多孔性 具有热熔冷凝性 具有很强的粘性 明胶参与坚膜作用,色素：有机染料，调节胶片的吸收光谱范围。 感蓝胶片：不含有色素，又称色盲片。 感绿胶片： 对荧光体发出的绿色光最敏感，需要在胶片乳剂中加色素（如碳菁），使乳剂的吸收峰
13、值移向绿色波长（550 nm）范围来提高感光度。,色素对胶片吸收光谱的调节,3）片基： 是一种具有透明、柔软特性和一定机械强度的塑料薄膜，是乳剂层的支持体。 选择片基材料要考虑其相关性能： 光学性能 物理性能 化学性能 制造适宜性。 片基根据所采用的材料不同，可分为硝酸纤维素片基、醋酸纤维素片基和聚酯片基三类。其中聚酯片基（又称涤纶片基）是目前最常用的。,4）附加层：包括底层和防光晕层。 底层又称结合层。片基表面有憎水性，不易与亲水的乳剂层粘连，防光晕层又称防反射层。,3医用X线胶片的感光特性及测定 （1）感光材料的照相性能 ：感光性能 物理性能 成像性能 （2）胶片特性曲线 ：描绘曝光量与所
14、产生的密度之间关系的一条曲线，可以表示出感光材料的感光特性。 胶片特性曲线由足部、直线部、肩部和反转部组成。,X线胶片特性曲线,足部：特性曲线开始的部分，走行近似与横坐标平行，密度的上升与曝光量不成正比。感光材料对曝光量开始产生反应的这一点称为初感点。 直线部：光学密度与曝光量的增加成正比，曲线沿一定的斜率直线上升。它在整个特性曲线中是曝光正确的部分，也是X线摄影力求利用的部分。 肩部：肩部的光学密度随曝光量的增加而增加，但不成正比，照片影像上显示为曝光过度。 反转部：随曝光量的增加，光学密度反而下降，影像密度呈现逆转。,本底灰雾（最小密度）：感光材料未经曝光，而在显影加工后部分被还原的银所产
15、生的密度，称为本底灰雾或最小密度。它由片基灰雾和乳剂灰雾组合而成。 片基灰雾是指感光材料不经显影，直接在定影中处理，将卤化银全部溶解之后的密度。,乳剂灰雾是指乳剂制作中，为谋求一定的感度而产生的接近于显影中心程度的感光中心。这种较大的感光中心称为灰雾中心，灰雾度的大小取决于乳剂中灰雾中心的量。乳剂灰雾可由本底灰雾减去片基灰雾得到。 感光度（S）：是指感光材料对光作用的响应程度，也即感光材料达到一定密度值所需曝光量的倒数。医用X线胶片感光度定义为，产生密度1.0所需曝光量的倒数。,胶片的相对感度,反差系数（值）：亦称对比度系数。是指特性曲线直线部分的斜率。 最大密度（Dmax）：对感光材料来说，
16、密度上升到一定程度时，不再因曝光量的增加而上升，此时的密度值称为最大密度。 宽容度（L）：是指特性曲线上直线部分在横坐标上的投影，表示正确曝光量的范围。,X线胶片的宽容度,（3）感光测定 1）定义：是一种表示感光材料所接受的曝光量，同由此产生的密度之间关系的定量测定方法。 2）应用：胶片特性进行测定、显影液性能的测定、冲洗机因素的测定、增感屏感度的测定、X线物理特性对影像影响的测定等。,3）感光测定的方法： 时间阶段曝光法 铝梯定量测定法（自举法） 距离法,铝梯法特性曲线的制作,距离法感光测定示意图,（二）增感屏 1种类 （1）钨酸钙屏：其荧光体为钨酸钙（CaWO4），发射光谱主要在350nm560nm之间，峰值在420nm左右，与感蓝片组合使用。 （2）稀土增感屏：其荧光体是一种由稀土元素组成的“赋活型”荧光体。,稀土增感屏又分两类 氟氯化钡/铕屏：发光光谱在蓝紫色光区（峰值420nm），需匹配感蓝胶片组合使用。 硫氧化钆/铽屏：发光光谱在黄绿色光区（峰值550nm），需匹配感绿胶片组合使用。,（3）特殊增感屏 1）超清晰型增感屏：适用于远端四肢关节摄影，观察微细的骨纹理影像。
