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1、医学X线成像及应用原理 普通X线成像： 一、线成像基本原理与设备（一）x线的产生和特性1x线的产生X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的。为此，X线发生装置主要包括X线管、变压器和操作台。x线管为一高真空的二极管，杯状的阴极内装有灯丝，阳极由呈斜面的钨靶和附属散热装置组成。变压器包括降压变压器，为向X线管灯丝提供电源，一般电压在12V以下；和升压变压器以向X线管两极提供高压电，需40kV一150kV。操作台主要为调节电压、电流和曝光时间而设置的电压表、电流表、时计和调节旋钮等。在x线管、变压器和操作台之间以电缆相连。x线的发生过程是向X线管灯丝供电、加热，在阴极附近产生自由电子，当向X
2、线管两极提供高压电时，阴极与阳极间的电势差陡增，电子以高速由阴极向阳极行进，轰击阳极钨靶而发生能量转换，其中1以下的能量转换为X线，99以上转换为热能。X线主要由X线管窗口发射，热能由散热设施散发。 2x线的特性X线属于电磁波。波长范围为ooo0650nm。用于X线成像的波长为O031一o008nm(相当于40一150kV时)。在电磁辐射谱中，居Y射线与紫外线之间，比可见光的波长短，肉眼看不见。此外，X线还具有以下几方面与X线成像和X线检查相关的特性：穿透性：X线波长短，具有强穿透力，能穿透可见光不能穿透的物体，在穿透过程中有一定程度的吸收即衰减。X线的穿透力与X线管电压密切相关，电压愈高，所
3、产生的X线波长愈短，穿透力也愈强；反之其穿透力也弱。X线穿透物体的程度与物体的密度和厚度相关。密度高，厚度大的物体吸收的多，通过的少。X线穿透性是x线成像的基础。荧光效应：X线能激发荧光物质，如硫化锌镉及钨酸钙等，使波长短的X线转换成波长长的可见荧光，这种转换叫做荧光效应。荧光效应是进行透视检查的基础。感光效应：涂有溴化银的胶片，经X线照射后，感光而产生潜影，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)，并沉积于胶片的胶膜内。此金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影过程中，从X线胶片上被清除，因而显出胶片片基的透明本色。依金属银沉积的多少，便产生了从黑至
4、白不同灰度的影像。所以，感光效应是x线摄影的基础。电离效应：X线通过任何物质都可产生电离效应。空气的电离程度与空气所吸收X线的量成正Lb，因而通过测量空气电离的程度可测X线的量。X线射入人体，也产生电离效应，可引起生物学方面的改变，即生物效应，是放射治疗的基础，也是进行X线检查时需要注意防护的原因。(二)x线成像基本原理X线之所以能使人体组织结构在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的穿透性、荧光效应和感光效应；另一方面是基于人体组织结构之间有密度和厚度的差别。当X线透过人体不同组织结构时，被吸收的程度不同，所以到达荧屏或胶片上的X线量即有差异。这样，在荧屏或X线片上就形成明暗或黑白对比不
5、同的影像。因此，X线图像的形成，是基于以下三个基本条件：首先，X线具有一定的穿透力，能穿透人体的组织结构；第二，被穿透的组织结构，存在着密度和厚度的差异，X线在穿透过程中被吸收的量不同。以致剩余下来的X线量有差别；第三，这个有差别的剩余X线，是不可见的，经过显像过程，例如用X线片显示、就能获得具有黑白对LL、层次差异的X线图像。人体组织结构是由不同元素所组成，依各种组织单位体积内各元素量总和的大小而有不同的密度。人体组织结构根据密度不同可归纳为三类：属于高密度的有骨组织和钙化灶等；中等密度的有软骨、肌肉、神经、实质器官、结缔组织以及体液等；低密度的有脂肪组织以及有气体存在的呼吸道、胃肠道、鼻窦
6、和乳突气房等。当强度均匀的X线穿透厚度相等、密度不同的组织结构时，由于吸收程度不同，而出现图12所示的情况。在X线片上(或荧屏上)显出具有黑白(或明暗)对Lb、层次差异的X线图像。例如胸部的肋骨密度高，对X线吸收多，照片上呈白影；肺部含气体，密度低，X线吸收少，照片上呈黑影；纵隔为软组织，密度为中等，对X线吸收也中等，照片上呈灰影。病变可使人体组织密度发生改变。例如，肺结核病变可在低密度的肺组织内产生中等密度的纤维化改变和高密度的钙化灶，在胸片上，于肺的黑影的背景上出现代表病变的灰影和白影。因此，组织密度不同的病变可产生相应的病理X线影像。人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一样。厚的部分，吸
7、收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反，于是在X线片和荧屏上显示出黑白对比和明暗差别的影像。所以，X线成像与组织结构和器官厚度也有关。由此可见，组织结构和器官的密度和厚度的差别，是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件。(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。影像增强电视系统(IITV)已成为x线机主要部件之一。为了保证X线摄影质量，X线机在摄影技术参数的选择、摄影位置的校正方面，多已是计算机化、数字化、自动化。为适应影像检查的需要，除通用型X线机外，还有适用于心血管、胃肠道、泌尿系统、乳腺及介入技术、儿科、手术室等专用的x线机。 二、线图像特点X线图像
8、是由从黑到白不同灰度的影像所组成，是灰阶图像。这些不同灰度的影像是以光学密度反映人体组织结构的解剖及病理状态。应当指出，人体组织结构的密度与X线图像上影像的密度是两个不同的概念。前者是指人体组织中单位体积内物质的质量，而后者则指X线图像上所显示影像的黑白。物质的密度与其本身的比重成正LL，物质的密度高，比重大，吸收的X线量多，影像在图像上呈白影。反之，物质的密度低，比重小，吸收的X线量少，影像在图像上呈黑影。因此，图像上的白影与黑影，虽然也与物体的厚度有关，但主要是反映物质密度的高低。在工作中，通常用密度的高与低表述影像的白与黑。例如用高密度、中等密度和低密度分别表述白影、灰影和黑影，并表示物
9、质密度的高低。人体组织密度发生改变时，则用密度增高或密度减低来表述影像的白影与黑影。还应指出，X线图像是x线束穿透某一部位的不同密度和厚度组织结构后的投影总和，是该穿透路径上各个结构影像相互叠加在一起的影像。例如，正位X线投影中，既有前部，又有中部和后部的组织结构。X线束是从X线管向人体作锥形投射的，因此，X线影像有一定程度的放大和使被照体原来的形状失真，并产生伴影。伴影使X线影像的清晰度减低。 三、线检查技术如前所述，人体组织结构的密度不同，这种组织结构密度上的差别，是产生X线影像对比的基础，称之为自然对比。对于缺乏自然对比的组织或器官，可人为地引入一定量的在密度上高于或低于它的物质，使之产
10、生对比，称之为人工对比。自然对比和人工对比是X线检查的基础(图l3)。(一)普通检查包括荧光透视和X线摄影。荧光透视：采用影像增强电视系统，影像亮度强，效果好。透视可转动患者体位，改变方向进行观察；可了解器官的动态变化，如心、大血管搏动、膈运动及胃肠蠕动等；操作方便；费用低；可立即得出结论。现多用于胃肠道钡剂检查。但透视的影像对比度及清晰度较差，难以观察密度差别小的病变以及密度与厚度较大的部位，例如头颅、脊柱、骨盆等。缺乏客观记录也是一个缺点。 X线摄影：对比度及清晰度均较好；不难使密度、厚度较大的部位或密度差别较小的病变显影。常需作互相垂直的两个方位摄影，例如正位及侧位。(二)特殊检查特殊检
11、查有软线摄影、体层摄影、放大摄影和荧光摄影等。自应用CT等现代成像技术以来，只有软线摄影还在应用，介绍如下。软线摄影采用能发射软x线，即长波长(平均波长为O07nm)的钥靶X线管球，常用电压为2235kV，用以检查软组织，主要是乳腺。为了提高图像分辨力，以便查出微小癌，软线摄影装备及技术有很多改进，包括乳腺钼靶体层摄影、数字乳腺摄影、乳腺数字减影血管造影并开展立体定位和立体定位针刺活检等。(三)造影检查对缺乏自然对比的结构或器官，可将密度高于或低于该结构或器官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。引入的物质称为对比剂，也称造影剂。造影检查的应用，扩大了X线检查的范围。
12、1对比剂按影像密度高低分为高密度对比剂和低密度对比剂两类。高密度对比剂为原子序数高、比重大的物质，有钡剂和碘剂。低密度对比剂为气体，已少用。钡剂为医用硫酸钡粉末，加水和胶配成不同浓度的钡混悬液。主要用于食管及胃肠造影。碘剂分有机碘和无机碘制剂两类，后者基本不用。将有机水溶性碘对比剂直接注入动脉或静脉可显示血管，用于血管造影和血管内介入技术，经肾排出，可显示肾盂及尿路，还可作CT增强检查等。水溶性碘对比剂分两型：离子型，如泛影葡胺；非离子型，如碘苯六醇、碘普罗胺和碘必乐等。离子型对比剂具有高渗性，可引起毒副反应。非离子型对比剂，具有相对低渗性、低粘度、低毒性等优点，减少了毒副反应，适用于血管造影
13、及CT增强扫描。2，造影方法有以下两种方法：直接引人：包括：口服，如食管及胃肠钡餐检查；灌注，如钡剂灌肠、逆行尿路造影及子宫输卵管造影等；穿刺注入或经导管直接注入器官或组织内，如心血管造影和脊髓造影等；间接引入：经静脉注入后，对比剂经肾排入泌尿道内，而行尿路造影。3检查前准备及造影反应的处理各种造影检查都有相应的检查前准备和注意事项，必须认真准备，以保证检查满意和患者的安全。应备好抢救药品和器械，以备急需。在对比剂中，钡剂较安全。造影反应中，以碘对比剂过敏较为常见，偶尔较严重。用碘对比剂时，要注意：了解患者有无用碘剂禁忌证，如严重心、肾疾病，甲亢和过敏体质等；作好解释工作，争取患者合作；碘剂过
14、敏试验，如阳性，不宜造影检查。但应指出，过敏试验阴性者也可发生反应。因此，应有抢救过敏反应的准备与能力；严重反应包括周围循环衰竭和心脏停搏、惊厥、喉水肿和哮喘发作等，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，周围循环衰竭应注射去甲肾上腺素，心脏停搏则需立即进行体外心脏按摩。(四).x线检查方法的选用原则x线检查方法的选用，应该在了解各种X线检查方法的适应证、禁忌证和优缺点的基础人根据临床初步诊断和诊断需要来决定。应当选择安全、简便而又经济的方法。因此，应首先用普通检查，再考虑造影检查。但也非绝对，例如胃肠检查首先就要选用钡剂造影。有时两三种检查方法都是必须的。对于可能发生反
15、应和有一定危险的检查方法，选择时更应严格掌握适应证，不可滥用，以免给患者带来损失。 四、X线诊断的临床应用X线诊断用于临床已超过百年。尽管现代影像技术，例如CT和MRI等对疾病诊断显示出很大的优越性，但并不能取代X线检查。一些部位，如胃肠道，仍主要使用X线检查。骨肌系统和胸部也多是首先应用X线检查。脑与脊髓、肝、胆、胰等的检查则主要靠现代影像学，X线检查作用小。由于X线具有成像清晰、经济、简便等优点，因此，X线诊断仍是影像诊断中使用最多和最基本的方法。 五、线检查中的防护X线检查应用很广，因此，应该重视X线检查中患者和工作人员的防护问题。x线照射人体将产生一定的生物效应。若接触的X线量超过容许辐射量，就可能产生放射反应，甚至放射损害。但是。如X线量在容许范围内，则少有影响。因此，不应对X线检查产生疑虑或恐惧，而应重视防护，如控制X线检查中的辐射量并采取有效的防护措施，合理使用x线检查，避免不必要的X线辐射，以保护患者和工作人员的健康。由于x线设备的改进，高千伏技术、影像增强技术、高速增感屏和快速X线感光胶片的使用，X线
