第二讲-X线成像原理.docx

第二番X线成像原理*济内叁 2.1X线的特征 2.2X射畿在医学中的应用 2.3X射线成像原理 2.4X光机构造及应用范国 2.5计尊机X线最影（CR） 2.6亶按数字化X线接影系统（DR） 2.7数字裱影血管造影系统（DSA）幻灯片8 1895年11月8日，国物理学家伦琴在做其空管、高压、放电实验时，发现了X射微或称X线,并用于一床的折和体内异物的诊断.1896年，国西门子公司研制出世界上第一支X线球管20世纪1020年代，出现了常短X线机.20世纪60年代中、末期形成了较完整的放射母断或放射学（EdioIogy）学科体系. X线的本质I电磁射 常用X线怪断设备，X线机、数字X线霰影设冬（DSA、3、DR）2.1X线的特征波长入O(m)a,III1.IIIII1.II1.IIIIIIIOrJfi电波,(红外姐T野外第一X射(Y统猊可见光T1.卜一医用X豺统姒段.电法波诺图幻灯片102.1X线的特征X射线在电磁射中的特点属于育频率、波长短的财线X射线的频率的在3×1016-3X1020Hz之间，波长妁在Ig1.O3三Zf1.JX场熔断常用的X线波长范值为0.0080.031na幻灯片112.1X线的特征1.X射线的波粒二象性X射德同时具有波动性和M性，统称为波粒二象性.XIrt1.在传播时，它的波动性占主导地位，具有频率和波长，且有干超、衍射、恻i、反射、折射等现象发生.X射线在与物朋相互作用时，它的粒子特性占主导地位，具有质量、能量和动量,幻灯片122.1X线的特征.2.X射线与物朋间的相互作用(6点)(I)X射线的穿透作用.其贯穿本的妻弼与物项的性质有关/(m).1.I(A廿.IM3MHz-“II1.1.3GHzIII3THzIII3PHzIIIIIII1.I3X10».3X1.必JXio12.3X1063XIM3X1皿易透性组织.中等透射性组织J不易透射性组织气体结缔组织，骨骼脂肪组织肌肉组织一牙齿软骨，体内金属异物J血液,，幻灯片132.1X线的特征3.1.1X线的特征2.XIf线与物质间的相互作用（2） X射线的荧光作用.X射线是肉看不见的，但当它照射某些物质时，如、帕拿化便、疏化蜂、物苗等，循够使这些物质的!（子处于激发而，当它们回到基力时就能够发出烫光，这类物质称灵光物质.医学中透视用的费光屏、X射线接影用的增感解、影像增强暮中的入房和出屏都是利用英光特性做成的.（3） X射线的电离作用.X射线显体不带电，但具有足3.常用的辐射单位（1）原射量及单位它是IHtX射域或r射及对空，的电离本的一个公，定义为，X射战或r射畿在空气中产生统一符号的离子的总电荷笫对值Q对空气商量m的微商,即*其单位是伦琴（R）.照Im只能用于X射线或r射线对空气的效应，而我们更关心X射蛾或射线对人体"的效应，因此，引入吸收剂量来描述被照介质吸收射能量的大小.能的X光子健撞击原子中轨道电子，使之脱JMC子产生一次电K电育作用也是X射线握伤和治疗的根底.幻灯片143.1 X线的特征2. X1.f线与物质间的相互作用（4）X射线的m作用.X射线被物质吸收，维大局部终都将变为翁的，使物体漫升.（5） X射裁的化学效应（感光作用和着色作用）.X射线能使多种物质发生光化学反哺.例如，X射畿能使照相底片感光.（6） X射线的生物效应.生物炮纲般一定的X射线照射，会产生电离和激发，便如密受到畏伤、抑制、死亡如1过遗传变异影响下一代，这种现1.称为X射微的生物效应.这个特性可充分应用在肿痛放射治疗中.幻灯片】5ydQX=dm幻灯片162.1X线的椅征 (2)吸收剂fit 它是描述将单位质量的被照介质所吸收的平均辐射能量, 其定义为： 第位是戈(Gy): 另一单位是拉在(rad):IGy=1J1.kfi1rad=1OoeZX/g=0.017.?=0.0IGy幻灯片172.1 X线的特征 (3)剂业当汆 由于辅时类型不同,即使同一物精吸收相同的剂量，引起的变化却不等同。为了比拟不同幅射引起的生物效应,引入一个能反响特定类型相射所造成的生物效应的产或程度的物理量剂盘当量 剂量当量是吸收剂鬓与辐射的品质因子的乘枳： 弟位是希沃特： 人的正常辐射剂量：年均剂量50mSvH=OXQSv=Gy×Q2.2 X钱在医学中的应用 （一）X射线诊断 X1.rtI应用于医学惨断，主要依据X射线的，透作用、差异吸收、感光作用和荧光作用. 由于X射线穿过人体时，受到不同程度的吸收，如*1»吸收的X射线量比肌肉吸收的H多，那么通过人体后的X射线量It不一样，这样便携带了人体各部密度分布的信息,在荧光屏上JA餐影放片上引起的烫光作用或感光作用的聋国就有较大差舁，因而在黄光屏上宾K影放片上（经过J1.彩、定彩）将显示出不同密度的阴影. 根据阴影浓淡的比照，结合临床表现、化验结果和病理性断，IP可判断人体某一局部是否正常.于是，X射线母斯技术便成了世界上早应用的非假伤性的内脏检查技术.幻灯片192.2 X线在医学中的应用 （二）X射线治疗 XIm应用于治疗，主要依据其生物效应，应用不同倦量的XIm对人体病灶局部的细廊&R进行照射时，即可使被IR射的细质&R受到破坏或押利，从而到达对某些换病，特别是肿痛的治疗目的. （三）X射线防护 在利用X射线的同时，人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力障碍，白血病等射线伤害的问JR,为防止X射线对人体的伤害，必燮R取相应的防护指嫌.以上构成了X射线应用于麽学方面的三大环节一母斯、治疗和瞅幻灯片202.3 X射线成像JK理当高速带电粒子撞击物质受阻而突拗例时，能够产生X射线.医学影像珍断所用的X纹产生设备是X线管（X-raytube,球管）.1. X射线的产生X射H的产生需要的根本条件是，（1）有方速运动的电子（2）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（况），用来阻止电子的运动，可以将电子的动能转变为X射线光子的第幻灯片212.3X射线成像JK理X射线的产生装主要包括三局部：X射线管、商压电M及低压电源，如下图.幻灯片222.3X射线成”理2. X射线人体成像使用X射线对人体进行照射，并对透过人体的X射线信息进行棘、转换，井使之成为可见的影像，IP为X射线人体成像.(I)X射线影像的形成当一束强度大致均匀的X射线按照到人体上时，X射线一局都被吸收和敛射，另一Ji密透过人体沿原方向传搭.由于人体各浒3R、暮曾在密度、厚度等方面存在差异，对按照在其上的X1.f线的吸虹各不相同,从而使透过人体的X射线墓度分布发生变化并携带人体信息,终形成X射线信息影假.X1.m侑息影像不能为人眼识别，须通过一定的采集、转换、显示不及将X射战墓度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可见的X射线影像.幻灯片232.3X射线成像原理人体不!密度编织与X级成像的关系人体中喜度蛆织人体低：W-定度蛆织匕，J脂肪美咀织，、t，i，t»»，¾人体高牙农度组织齿等组织aIiatyVVyX线胶片11黄厕幻灯片242.3X射触成像JK理人体不同厚度组织与X线成像的关系密度和厚度的蛋鼻是产生影像比黑的根底，是X及成像的根本条件幻灯片252.3X射线成像JK理2. X射续人体成像(2) X射线的采集与显示医用X1.rtft胶片医用X射线段片的主要特性是朦光，即接受光曝并产生化学反看，形成潜影(Iasntiage).检1对有潜影的皎片处理(暗室处理：显影、足彩等)使胶片上的潜影转变为可见的不同灰度(gray)分布像.胶片感光层中的卤化银复原成金属银残留在成片上，形成由金属保号域坦成的黑色影像.人体粗飒的物质密度充，那么吸收X射线多，在Xim照片上呈白影I反之，如果&R的物质密度低，那么吸收X射线少，在X射线隔片上呈IK彩.幻灯片262.3X射线成像夙理2. X射线人体成像(2) X射线的采集与显示4感解医用X射线增密屏为荧光增感屏，其M原理为增感屏上的荧光物质受到XaMk发后，发出局被段片所接收的黄光，从而地则X射线皎片的感光作用.主襄目的是：在实际X射线提影中，仅有不到Km的X的及光子能直接初R片吸收形成潜影，纳大局部X射畿光子穿透皎片，得不到有效的利用.因此雷要利用一种地序方法来增加X射线对胶片的光，以罐烟舞彩时间，降低X射线的寤射剂常采用的地面tik是在暗盒中将皎片夹在两片墙序展(intensifyingscreen)之间，然后进行光幻灯片272.3X1.f线成偏属理2. X射线人体成像(2) X射线的采集与显示X射触电视系毓X射线电视系统主要包括X射线影像强号、光学图像分配系统、含和K1.t机与监视的闭路视Iii原筑与助电子设备.X射线影像增强管是影值增强叁的核心部件.幻灯片282.4 X光机构造及应用低BI诺鼎X光机原理幻灯片292.5 X光机构造及应用范围衡盘图像效果之四要素： Density(黑化度)-ms Contrast(比照反)-kVp Sharpness(i*f-motion,几何参数 Distortion(失真度)-位置,角度 X射线波长与影片上比照度之关系 在X-ray穿透过病人，其穿透率主要和病人组织结构及X射战波长有关。短波长X-ray(highk')能属较高，穿透性好,造成在影片上较低之比照度(Iacontrast).长波长X-ray1.owkV)能量较低，较易被人体所吸收，穿透性较差，而在影片上比照度较高(Highcontrast).幻灯片302.4X光机构埴及应用范围 1.便携式X光机 2,医用便携式X光机 3、工业检测X光机幻灯片312.4X光机构造及应用低国 医疗X光机适用范的 X线胸部透视、介入谬断、拍片、目肠道锲餐透视、气WI双重造影、检查用肠道疾病、检查大肠疾病、检查泌尿系疾病、胆道“T”型管道影、检杏IH胆系情况、关节和骨骼检查等.幻灯片322.3计算机X线猿影(CR)计算机X(CoaputedRadiography,CB)是将X线透过人体后的侑息记录在成林(IaeeP1.ate,IP)上，经读取装读取后，由计算机以敷字化图像信息的形式储存，再经过敷字/模粗(D/A)转换4»W效字化信息转换成图像的忸织密度(灰度)信息，量后在费光屏上显示.其中，成像板是CR成像技术的知.幻灯片332.5计尊机X线接影(CR)1 .成像板(IP)成像板(IP)是使用一种含有微I(Eu2+)的俄氟澳化合物结晶M作而成能晚采集(记录)影像信息的体，可以代普X线胶片并重复使用2-3万次.当透过人体的X线照射到IP板上时可以使IP板感光并形成相影以记录X线影像信息.成像板的构电(1)外衰保护层.(2)霹反性黄光体层.(3)基板(支持体)(4)反面保护层.保护层下涂层保护层幻灯片342.5计零机X线接影(CR)2. CR系统成像的根本过程(1)影像信息的采集(2)影像信息的读取与ImX融影相比拟，CR的优点是，宽容度大，筌影条件舄选押.可降低按照财:，CR可在IP获取信息的便底上自动调节放大增益，大，度地设少X线光鱼,降低病人的更射才(伤.影像清度较普通片商.对影像可进行后处理，对光缺乏或过度的胶片可进行后期补救.可进行图像传、存储由于激光扫描仪可以对IP上的残留信号进行消影处理，IP板可重复使用2-3万次.幻灯片352.5 计算机XtMK彩(CR)黑光器光电倍增管计算机图像处理系统2.6 宣按数字化XiMK影系统(DR)直接致字化X财戡霰影(Digita1.Radiography,DR)是在具有图像处理功能的计算凯控制下,采用TaM二俭的X射线操IM1.直接把X射线信息影像转化为数字图像信息的技术.当前DR设备主要采用二平板X射线探旗1»(f1.atpne1.detector,FPD),包括；(1)非晶方磴平板探浦每先经内球发光IK体转换成可见光，再转换为数字信号(2)率晶制8平板探那事.将X健直接转换成数字信号幻灯片38幻灯片392.7 宣接数字化X线影系统(DR)(3)DR与CR成像技术的比拟比较项目CRDR成像僚感X射线间接转排利用IP板作为X射线抬洪号，成像环节较多X射线直接腾横,直接创建有鼓字格式的图像，成像环节少工作效率与DR相比嫩作复杂，工作效率低光时间可比CR更短，工作效率更高图像分辨率存在先学散射，使国像横胤，降低了田像分辨率,时间分辨率较差无光学散射而引起的图像横氟，其清晰度主要由像素尺寸大小决定，比CR系统有更好的空间分萧军和对比良，图像层次丰富、影像边缴税利清晰，细微语构表现出包.成像质量更高X射线剂量Ift由于提高了X线光子转化效率<D<JE).使射线的剂量更任幻灯片402.7数字!峥血管周影第歧(DSA)DSA即数字”管造影系统，为放射科各类血管造影及介入治疗的专用设备，是与计1»1相结合的血管造影技术，读技术可得到除去HK软坦细影像的钝血管影便，从而更1»现熔断管疾病和介入治疗.DSA数字!姓血管造影系统具有以下特点：实时成像I即每个光序列终止，立即得到"图像，可实时指导诊断与治疗.提杳了密度分辨率，DSA可使1三直径小血管和3»直径肿,染色减少造影剂用，新型造影剂的IB向性更好，动力示ME性清*,且平安无毒副作用.各种管处理功能.为介入手术导航提供了可率的保证.突出微小密度差.可育清显示微小血管循环状方图像.减少皎片用一高清喉的数字图像完全取代了成片图像，降低本俵，凌少环境污染.幻灯片412.7数字求影血管造影系统(DSA)目It应用DSA可以开展如心血管、神短、蜉吸、消化、骨修、泌尿、妇科等涉及床各科各JK线灿检查与治疗的高难度技术工程.如肝、“、头殖部、知腔等肿痛介入治疗，心脏大血管介入治疗，如冠状动脉造影术、JK脉内支架直接入术、冠状动除内溶检术、地R式心脏复率除器植入术，全脑治疗造影术、椎体成型术，大介入治疗，食管狭窄犷裱，良惠性肿痛的痛注检塞治疗、各种血管啕阴ft影等.DSA可以为广IIJe者提供更为育效、任侨、优质、平安可拿的医疗效劳.