X线成像设备

X线成像设备一、X线成像设备组成二、球管三、高压部件四、低压部件五、工频X线机单元电路一、X线成像设备组成1.发生装置：球管和高压发生器。2.接收装置：胶片、影像增强器或探测器。3.图像数字化处理系统：硬件和软件处理系统。4.附属装置：检查床、支架等。二、球管（一）X线球管的作用和分类1.作用（1）产生并输出X射线（2）X线设备的心脏2.分类诊断用球管和治疗用球管固定阳极球管和旋转阳极球管X线管X线管套（二）X线球管组成1.阴极：灯丝、阴极头（聚焦罩）、阴极套等2.阳极：靶面、阳极帽、阳极头、阳极柄。（固定阳极）靶面、转子、轴承、定子。（旋转阳极）3.真空玻璃管1.阴极（1）灯丝由钨制成（发射电子强、高温下不易蒸发、良好的延展性、容易加工成细丝），作用是辐射热电子。灯丝通电后，温度逐渐升高，到一定温度（2100K）后开始辐射热电子。双焦点技术：阴极配备两根长短和粗细不同的灯丝，长灯丝加热电压高，辐射电子多，形成大焦点，反之，短灯丝辐射电子少，形成小焦点。（2）阴极头（聚焦罩）对灯丝发射的电子进行聚焦。将灯丝装入一个用镍或铁镍合金制成的长方形聚焦罩中，聚焦罩具有与灯丝相同的负电位，并借其几何形状，达到聚焦目的。X线阴极：灯丝、阴极头（聚焦罩）、阴极套等2.阳极（1）固定阳极①靶面：由金属钨制成。②阳极帽：含有一定比例钨的无氧铜制成，套在阳极头上，有二个开口，正面开口对着阴极灯丝，侧面对着靶面中心的开口时向外辐射X线的出口。能吸收部分二次电子和散射线。③阳极头：由铜体构成，由于钨的导热率低，需要将靶面熔焊于导热系数大的无氧铜铜体上。④阳极柄固定阳极X线球管的靶面是静止不动的，高速运动的电子流总是轰击在靶面固定的同一位置，99%能量转换为热能。阳极柄为阳极引出部分，与阳极头相连，由紫铜制成，延伸至球管外并浸入高压绝缘油中，将靶面产生的热量导出，起到散热作用。（2）旋转阳极通过阳极旋转扩大电子轰击面积，提高球管的散热率，从而提高球管功率。①靶面：镶在钼基或石墨基上的铼钨合金靶。②转子、轴承、定子采用单相异步电动机驱动，轴承由耐热合金钢制成，银、铅等固体润滑材料润滑，配有启动、延时、降压、制动、保护电路，保证靶面高速旋转。3.真空玻璃管用来固定和支撑阴极、阳极等，并保持管内高真空，与阴极、阳极两端用合金圈过渡，使二者的膨胀系数一致，从而达到管内真空。（1*10﹣7mmHg）4.管套X线管管套是封装X线球管的特殊容器，两者合称X线管组件，具有防电击、防散射、油浸式等特点。（1）固定阳极X线管管套（2）旋转阳极X线管管套在阳极端内侧设置旋转阳极启动电机定子绕组，其引线接线柱固定在阳极端内侧封盖上。（3）组合机头将X线管、灯丝变压器、高压变压器等共同组装在一个变压器油的密封容器中。（三）X线的产生1.产生条件电子源：X线管阴极灯丝通过电流加热后释放出电子。高速电子流：X线管阴极、阳极之间施加加速高电压；X线管保持高真空。阳极靶面：高原子序数金属物质（钨、钼）。2.产生过程X线管灯丝通过电流加热后，释放出电子。施加在X线管阴极、阳极两端的高电压，对电子加速，形成高速电子流。然后撞击到阳极靶面，释放出X线。（三）球管常见故障1.阳极靶面损坏2.灯丝断路3.玻璃管壳故障4.真空度不良5.旋转阳极转子故障1.阳极靶面损坏表现为靶面出现粗糙、裂纹或凹凸不平等现象，靶面损坏后X线的输出量呈现不同程度的降低。产生原因：①容量调整不当等造成管负荷保护功能欠缺，瞬时负荷过载，阳极过热。②连续工作过久，致靶面熔化③旋转阳极X线管保护电路故障致阳极不转动或转速过低的情况下曝光，是靶面损坏④散热装置的散热性能下降等。2.X线管灯丝断路表现为无X线发生。原因：①灯丝寿命自然耗尽而断裂②灯丝加热电路故障导致加热电流过高，是灯丝烧断③X线管进气，灯丝通电后氧化烧断④X线管其他故障导致灯丝断裂3.玻璃管壳故障表现：镜面反射当管使用不当或使用日久，由于灯丝和阳极靶面的钨蒸发，在玻璃管壳内壁上积聚一层很薄的钨，成“镜子”一样的反射面。此时将导致玻璃的绝缘性能下降，造成高压放电，最终导致X线管损坏。剧烈震荡机碰撞也会导致X线管管壳破裂。4.真空度不良可能因管外进气或管内金属逸出气体所致。①轻度真空度不良表现为透视时，影像清晰度低，摄影时，影像变淡。提高管电压曝光，影像清晰度反而下降，卸下X线管窗口外部件，加高压时透过有机玻璃窗口可见轻微的淡蓝色辉光，并随管电压的增高而加强。②严重真空度不良表现为曝光时机器过载声明显，保险丝熔断，mA表指针上冲至满刻度，kV表指针大幅下跌。透视时，荧光微弱或无荧光，摄影时，出现白片。5.旋转阳极转子故障①转速降低表现：转动噪声明显增大，静转时间减少。转速降低后有可能导致曝光时靶面损坏。原因：常为转子的轴承长期转动而逐渐磨损或变形，摩擦力增加。②转子卡死是指供电电路正常，因转子本身的机械原因导致不转，该故障极少见。出现后可用高于额定电压的1—2倍电压瞬时启动来恢复转动，若无效则须更换球管。三、高压部件是X线成像设备的主要元器件。分布于高压发生器、高压电缆和X线管等组件中。作用：①产生并输出X线管所需要的直压高流。②产生并输出X线管灯丝加热所需电压。③完成多管X线机的管电压及灯丝加热电压的管位切换。1.工频高压变压器作用：将220V或380V交流电压升高到40~150kV,供X线管使用。升压变压器。结构：铁芯、初级线圈、次级线圈等组成。特点：①变压比大一般有1:2001:3001:500或1:600②连续工作负荷小，瞬间工作负荷大③浸在高压绝缘油中使用常见故障：①次级高压对地击穿高kV低mA②次级线圈局部短路低kV高mA③次级线圈断路无kV无mA*变压器异常响动：*变压器异常现象2.其它高压部件1）灯丝加热变压器特点：①具有足够的容量（灯丝工作属连续负荷工作）②初、次级线圈间绝缘良好（降压变压器）常见故障：①高压击穿灯丝熔断②断路或接触不良若断路时，灯丝不能燃亮，不产生X线。若断路点位于双焦点灯丝公用线路上，大、小灯丝同时燃亮，但亮度较暗，不能正常产生X线。2）高压整流器（高压硅整流器）常见故障：3）高压交换闸常见故障：4）高压电缆结构：由内到外芯线、高压绝缘层、半导体层（消除静电）、金属屏蔽层、保护层*使用中注意四、低压部件三、X线的性质1.X线的本质X线的本质是一种波长很短的电磁波（近似于可见光），具有波粒二象性。X线与物质作用时表现为粒子性。X线传播过程中表现为波动性。X线波长：0.0006—50nm诊断用X线波长：0.008—0.031nm2.X线的性质物理效应：穿透作用、荧光作用、电离作用及干涉、衍射、反射与折射作用化学效应：感光作用、着色作用生物效应（1）穿透作用X线穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质，并在穿透过程中受到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，电压越高，所产生的X线的波长越短，穿透力也越强。另一方面，X线的穿透力还与被照体的密度和厚度相关。X线穿透性是X线成像的基础。（2）荧光作用X线能激发荧光物质（如铂氰化钡、钨酸钙等），使产生肉眼可见的荧光，称为荧光作用，是进行透视检查的基础。（3）感光作用涂有溴化银的胶片，经X线照射后，可以感光，产生潜影，经显影、定影处理，被感光溴化银中的银离子（Ag+）被还原成金属银（Ag），沉淀于胶片的片基上。金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影及冲洗过程中，从X线胶片上被洗掉，在胶片上呈白色。根据金属银沉淀的多少，便产生黑白影像。是X线摄影图像获取与保存的基础。（4）电离作用X线穿过机体被吸收时，将产生电离作用，使组成物质的分子分解成正、负离子。测量被照组织的电离过程可计算X线的照射量，通常以此作为放射剂量学的基础。（5）生物效应X线穿透机体被吸收时，可使组织细胞产生抑制、损害甚至坏死，称为X线的生物效应。X线对机体的损害程度与吸收的X线的量的大小有关。X线的生物效应是放射治疗和放射防护的基础。四、X线的成像当X线穿透人体不同的组织结构时，被吸收的程度就不同，所以到达荧屏或胶片的X线量有差异，从而在荧屏或胶片上形成明暗或黑白对比不同的影像。X线人体转换介质X线影像带有人体信息的X线1.形成X线影像的三个基本条件（1）X线具有一定的穿透力（2）被照体存在着密度和厚度的差异（3）通过显像介质获得X线影像组织结构和器官的密度及厚度的差异，是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条件。负像2.X线的采集和显示医用X线胶片的分类：a.普通X线摄影胶片感蓝胶片（盲色片）：吸收光谱峰值为420nm（包括：标准感度胶片、大宽容度胶片）感绿胶片（正色片）：吸收光谱峰值为550nm（包括：扁平颗粒胶片、乳腺摄影用正色胶片、高清晰度摄影用胶片）胶片结构：保护层、感光乳剂层、底层和片基感光乳剂层主要有卤化银和明胶组成，常用卤化银为溴化银、碘化银。b.激光打印胶片处理方式不同分为干式和湿式湿式：红外线激光胶片：820nm；氦氖激光胶片：633nm干式：专机专用，尚不能通用包括含银盐和不含银盐的胶片，都是单面感光或单面影像记录，对热敏感，故统称为热敏胶片。胶片的保存：标准存储条件：温度10—15℃，湿度40—60%；存放时要将胶片站立放置，严禁平放或重压；防止辐射线的照射，避免胶片产生严重灰雾。特别强调，对于热敏胶片的保存，除上述要求外，保存温度严格控制在24℃以下。五、X线图像特点灰阶图像重叠、放大、失真放映人体组织结构的解剖及病理状态（1）密度a.透光率：透过光线强度/入射光线强度T=I/I0b.阻光率：透光率的倒数O=1/T=I0/Ic.密度:阻光率的对数值D=LgI0/I人眼正常能分辨的密度范围：0.25—2.0X线诊断照片的密度范围：0.7—1.5（2）对比度：照片上相邻组织影像的密度差K=D2-D1（3）模糊a.几何模糊：X线束呈圆锥放射状非点状源射线，在物—片距不为零时，存在几何放大，从而引起半影模糊。人眼的模糊阈值：当半影模糊＜0.2mm时，没有模糊之感。当半影模糊=0.2mm时，开始产生模糊之感。b.运动模糊：X线摄影过程中，X线管、被检者、胶片三者之间产生运动，从而引起影像模糊。造成运动模糊的原因：①组织脏器的生理性运动②病理性运动③被检者不合作消除运动模糊的方法：①加强X线设备的定期检测②采用短时间曝光法③屏气与固定肢体④尽量缩小肢—片距离（4）失真：照片影像与原物体在大小、形状及位置上的差异。影像失真包括：歪斜失真、放大失真、重叠失真