医用放射线设备概论

上海医疗器械高等专科学校第三章诊断用X线机第一节工频X线机第二节中、高频X线机第三节医用X线电视系统第四节诊断用X线机上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校我国X线机产业1952年10月我国研制出第一台200毫安医用X线机。是医疗单位必需的常规设备。目前，国内主要生产企业20多家，年生产各种规格机组约6500台。北京万东医疗装备股份有限公司、西南医用设备厂等几家，产品产量之和占全国70%。上海医疗器械高等专科学校第一节工频X线机按高压变压器的工作频率可将诊断用X线机分为工频X线机（50Hz）中频X线机（400~20kHz）高频X线机（20kHz）工频X线机分为常规X线机和程控X线机。上海医疗器械高等专科学校常规X线机的整流方式可分为自整流、单相全波整流、三相全波整流和倍压整流。自整流X线机多为10~50mA的小型Ｘ线机，多见于乡镇医院。单相全波整流Ｘ线机多为100~500mA的中、大型Ｘ线机。三相全波整流Ｘ线机多为500mA以上的大型Ｘ线机。倍压整流Ｘ线机多用于电容冲放电Ｘ线机。上海医疗器械高等专科学校（一）单相全波整流Ｘ线机结构简单、成本低，能满足一般医学临床需求。具有透视、普通摄影、滤线器摄影、点片摄影和直线体层摄影等功能，并可根据需要配置Ｘ线电视系统以及立式滤线器摄影架。电压波动范围为10％上海医疗器械高等专科学校主要特点采用kV、mA、曝光时间三参数自由调节；三参数容量保护电路，以保证Ｘ线管一次摄影不超过该管的最大允许容量；曝光准备时间1.2s；自检功能：Ｘ线管旋转阳极的启动、运转及灯丝加热回路都有保护电路，当出现旋转阳极不能启动运转、灯丝加热不正常等故障时，曝光不能进行，以保护Ｘ线管。上海医疗器械高等专科学校（二）三相全波整流Ｘ线机特点是：输出kV波形平稳，产生的软Ｘ线少，产生Ｘ线量的效率高，有利于短时间曝光的动态摄影。上海医疗器械高等专科学校主要特点kV波形脉动率小－3.4%；最短曝光时间3ms；自动曝光装置，以获得最佳曝光条件；电源电压自动调整；自动图像亮度控制装置，以使透视图像亮度不随被检部位厚度、密度的变化而变化。上海医疗器械高等专科学校程控Ｘ线机由单片机控制的工频Ｘ线机。采用了计算机控制技术，机器的自动化程度高；kV、mA、曝光时间三参量控制更精确；透视、摄影条件设定全自动化，液晶数字显示；用户操作简单、方便；可方便进行人体各部位的检查。上海医疗器械高等专科学校主要特点双重监测：旋转阳极启动和运转，灯丝加热受保护电路和单片机双重监测；选择mA的同时可以确定焦点，随着mA的选择，同时进行大、小焦点的切换；容量保护：用kV、mA、s/100三参量自由选配的工作方式，根据Ｘ线管的容量，当所用摄影条件高于规定值时，蜂鸣器响，曝光无法进行；连续透视时间不超过５分钟。上海医疗器械高等专科学校第二节中、高频Ｘ线机工频Ｘ线机的缺点：（１）体积重量大；（２）输出波形脉动率高、Ｘ线剂量不稳定、软Ｘ射线成分较多；（３）曝光参量的准确性和重复性较差。为解决这些问题，将直流逆变技术引入Ｘ线机中，使高压发生器的工作电源由工频提高到中频，甚至高频。上海医疗器械高等专科学校工频X线机的局限性结构笨重、自动化程度低500mAX线机的高压发生器和操作控制台上海医疗器械高等专科学校工频X线机的局限性防护水平低、图像质量差KVT(s)1000.010.020.030.04040不稳定的X射线软X射线上海医疗器械高等专科学校工频X线机的局限性曝光参数精度低–KV与mA是相互关联的，依靠KV补偿和空间电荷补偿的方法，曝光精度仍然很低–曝光时间精度难以控制–变压器的剩磁现象、电感性限制了最短的曝光时间以及对电路的冲击上海医疗器械高等专科学校中、高频Ｘ线机的特点病人的皮肤剂量低：高压发生器输出波形近似于恒定直流，脉动率非常低，输出Ｘ线的单色性和高能性大大提高，病人皮肤剂量大为降低；成像质量高：从Ｘ线成像原理可知，连续线谱的Ｘ线，物质对其吸收不遵守指数规律，射线通过物质后，不仅有光子数量的减少，而且还有光子能量的变化，成像质量较差；而单能窄束Ｘ线，物质对其吸收遵守指数规律，射线透过物体后，只有光子数量的减少，没有光子能量的变化，这对提高成像质量非常有利；上海医疗器械高等专科学校输出剂量大：因中、高频机属恒定直流曝光，故在胶片获得同样黑化度的情况下，中、高频机的mAs值是工频机的60%；实时控制：曝光过程中可对kV和mA进行实时控制，使每次曝光输出量都保持基本一致，而工频机很难做到；可实现超短时曝光；高压变压器体积小、重量轻（便携式、移动式Ｘ线机）上海医疗器械高等专科学校体积大大缩小、重量减轻（便携式、移动式Ｘ线机）变压器初级线圈的匝数和铁芯截面积的乘积与初级电压和电源频率之间的关系为：NS=E/4.44fB上海医疗器械高等专科学校便于智能化计算机控制可实现自动化控制技术智能控制技术操作控制台上海医疗器械高等专科学校第三节医用Ｘ线电视系统X-TV是将TV技术应用于医学领域的结果，是20世纪50年代X线影像增强器诞生后的产物。X-TV将X线透视影像通过影像增强、TV摄像和放大处理后，在X-TV监视器上显示。上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校X-TV的优点影像亮度高改暗室工作环境为明室环境，使一些需在透视监视下的手术得以实施；由于增强器和电子电路具有放大作用，进行同样的诊断操作，X线剂量可减少7～10倍；由于X线剂量减少，延长了X线管的工作寿命，并可采用微焦点，使图像更清晰；上海医疗器械高等专科学校影像清晰电视图像质量远远优于荧光屏图像，有利于病变的早期发现；医生和病人受照剂量小可实现隔室遥控操作，医生完全脱离X线的伤害；影像可远距离传送并可录像保存电视图像信号可以被存储、传输和做后期处理，便于供教学和会诊使用。上海医疗器械高等专科学校X-TV系统构成X-TV由影像增强器和X线闭路TV系统构成。X-TV系统上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校X-TV工作原理穿过病人的透射X线（X线影像）照射到影像增强器的输入屏上，获得亮度较弱的荧光影像，再经影像增强器后在输出屏上获得一个尺寸缩小的、亮度比输入屏上亮数千乃至数万倍的荧光影像，被摄像系统摄取，合成全电视信号并显示。X-TV工作原理上海医疗器械高等专科学校影像增强器上海医疗器械高等专科学校电影或电视录像上海医疗器械高等专科学校影像增强器的组成输入窗：X线的入射窗口（玻璃或薄金属板）闪烁晶体：将X线图像转换成荧光影像（兰光）光电阴极：一层极薄的光电发射膜，受光照射时逸出光电子电极：阳极阴极之间加直流高压，对光电子起加速作用；栅极加直流电压，对电子起聚焦作用上海医疗器械高等专科学校输出荧光屏：在玻璃基板上涂一层PtO荧光粉，其上敷铝膜，高速电子可穿透铝膜达到荧光粉层使其发出荧光，铝膜可防止光的反向传播输出窗：由玻璃或光纤面板制成，摄像头可摄取此窗口上的荧光影像管壳：大型真空器件上海医疗器械高等专科学校X-TV工作中，几个转换过程用影像增强器实现X线影像与荧光影像的转换；摄像管进行光电转换，将传输到摄像管输入屏上的荧光影像转换成电信号；显示器进行电光转换，将电信号转换为荧光影像。上海医疗器械高等专科学校影像增强管使用注意事项不透视时，增强管输入屏应避免接受较强的光线照射，否则会缩短其使用寿命；不允许强Ｘ线或强光线从光学系统进入增强管的输出屏，否则会影响输出屏的寿命；影像增强管对磁场很敏感，应置于外界磁场很小的环境中使用，周围不能放置磁性物体。上海医疗器械高等专科学校应用能看到人体内部的实时情况：血管造影成像；消化道钡餐造影；手术室里的实时监控；放疗监控；气囊血管成形术。上海医疗器械高等专科学校一个心脏病人的例子心血导管插入术上海医疗器械高等专科学校EliotT.Stearns，55岁，一家财经杂志的负责人；父亲死于心脏病，过去15年以来一直在服用控制血压和胆固醇的药物；每天抽两包烟，体重超重60磅，偶尔剧烈运动；近六个月，Stearns先生上楼梯常感觉胸闷；即使是晚上躺在床上，这种压迫感也很明显；某天晚上，他感到胸口极度疼痛，伴随着左臂和下颚强烈疼痛，同时感觉恶心，并大量出汗；病人概况上海医疗器械高等专科学校急诊医生给Stearns先生做心电图，显示心肌有问题；血液中含有某种酶——也说明心肌缺损；治疗：带上氧罩以提高血液中氧的浓度，试图挽救即将窒息的心肌；服用药物以分解部分血栓；硝化甘油：稀释血液，使其更好的流动；吗啡：缓解痛苦；Stearns先生在心脏重症监护室（coronaryintensivecareunit，CCU）呆了5天，经历了反复的胸痛；诊断与初步治疗上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校心脏导管插入术在X-TV的导航下，导管从腹股沟动脉进入，到达主动脉，接近心脏，进入冠状动脉；注入含碘的造影剂，显示血管情况；气囊血管成形术：导管深入到阻塞处，顶端气球里装有水与造影剂的混合物，期望拓宽通道；手术效果不好；上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校含有造影剂的血管上海医疗器械高等专科学校服用受体阻滞药减慢心跳；阿司匹林打通血管，以防再次发生心脏病或因脑部血管阻塞引起的中风；六个月后，Stearns先生仍不能工作，因为稍微劳累就会引起心绞痛，减轻了60磅，戒掉抽烟，接受心脏搭桥手术；上海医疗器械高等专科学校心脏搭桥手术心脏停止，用机械泵代替心脏起搏；用腿部的一根静脉血管代替原来的冠状动脉；三个月后，Stearns先生回到办公室；继续服用阿司匹林控制血压和胆固醇，不再抽烟，适量运动，减轻工作压力，参与心理疗法，服用抗抑郁剂；一段时间以后，他感到明显的放松，愉快。上海医疗器械高等专科学校影像增强器的输出若细节比较重要，增强管的输出可接到静态摄像机上；对于心脏研究，可接到电影摄像机上。上海医疗器械高等专科学校发展趋势Solid-state图像接收器能直接将X射线图像转换为电信号非晶态的硅或硒，具有很好的电性能和机械性能使用这种材料的新技术将替代影像增强管和摄像机提供更好的分辨率、较少的视频噪声，用于数字影像技术上海医疗器械高等专科学校第四节诊断用Ｘ线机诊断用X线机利用X线透过人体后强度的差异而形成各种影像（荧光、照片、TV影像等）。通用X线机有：胃肠X线机、普通摄影X线机。专用X线机有：血管造影X线机、乳腺摄影X线机、床边X线机、牙科X线机等。上海医疗器械高等专科学校诊断用X线机的组成上海医疗器械高等专科学校上海医疗器械高等专科学校胃肠X线机主要用于胃肠等消化道疾病的检查、胸部呼吸系统的检查等。在胃肠疾病检查中，如果找到了病灶，就会要求立即拍片摄影，这一过程叫点片摄影。上海医疗器械高等专科学校透视–在低剂量X线照射下，通过荧光屏或影像增强电视系统来观察人体内部组织结构的X线装置。–分为荧光屏透视和X-TV透视点片摄影胃肠X线机上海医疗器械高等专科学校荧光屏透视多采用隔室（暗室）。隔室透视装置是在荧光屏平面上建一具有X线防护功能的隔壁，荧光屏的观察面朝向暗室，供医生观察，X线管和病人都在明室。上海医疗器械高等专科学校荧光屏结构图隔室透视示意图上海医疗器械高等专科学校透视X线机上海医疗器械高等专科学校X-TV式透视由X-TV取代荧光屏，使影像亮度得到明显提高，透视由暗室转为明室，方便了病人和医生。上海医疗器械高等专科学校遥控立式透视X线机影像增强器电视系统原理上海医疗器械高等专科学校诊视床结构诊视床上海医疗器械高等专科学校遥控床将X-TV和诊视床合理组合，具有普通诊视床的各项功能，并全部实现遥控。床身起落、转动、床面伸缩、点片架的三维运动和锁止，都采用电动控制。多配有无暗盒点片架，一次可装入50张或更多胶片，在为多名病人检查过程中，医生不需要频繁进入检查室，从而完全脱离了X线现场，改善了工作条件，提高了工作效率。分床上X线管式和床下X线管式两种。上海医疗器械高等专