第二章-模拟X线成像

第二章模拟X线成像学习目标掌握X线管焦点的概念和特性；医用x线胶片，增感屏的基本结构及特性；X线照片密度，X线照片对比度的概念；消除散射线的方法；照片的模糊的概念及其分类。熟悉X线摄影及X线透视的特点；X线成像性能的主要参量；X线束的特点；影响照片密度及影响照片对比度的因素；散射线对照片的影响；滤线栅的主要性能参量；x线照片的层次及其影响因素；锐利度及其影响因素；影响照片模糊的因素。了解扁平颗粒技术；X线照片影像的对比度。第一节模拟X线影像的形成与传递第二节模拟X线成像方式一、X线透视原理：利用X线的穿透性和荧光效应，在荧光屏上形成人体组织结构影像的检查方法。优点：可多角度、实时动态观察组织器官的形态和功能。不足：动态的影像不能永久保留，影像的细节不及摄影，且患者接受的辐射剂量较大。X线透视过程：X线被照体（信息源）透射线（信息载体）接收器（荧光屏）影像形成特点：肺：白灰色骨骼：黑灰色透视的荧光图像称为正像影像增强透视模拟透视接收器是荧光屏，根据穿过被照体的透射线不同，在荧光屏上产生亮暗不同的荧光影像由于荧光亮度弱，需暗室观察操作荧光透视1.荧光屏透视接收器是X线电视系统。特点：2.影像增强透视影像亮度提高，可在明室下操作，方便准确。二、X线摄影原理：应用光或其它能量来表现被照体信息状态，并以可见光学影像加以记录的一种技术优点：影像的空间分辨力高、患者受照剂量小及影像便于长期保存记录等不足：照片影像是瞬间固定的，难于动态了解脏器的变化X线摄影过程：X线被照体（信息源）透射线（信息载体）接收器（屏片系统）冲洗加工照片（影像形成）肺：黑灰色骨骼：白灰色摄影的影像称为负像特点：第三节X线影像信息载体一、X线束1.X线束的形状2、X线的中心线3.X线的强度•定义：单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的X射线能量之和使X射线强度增加的方法：1）增加管电流：使单位时间内轰击阳靶的高速电子数目增多2）增加管电压：使每个光子的能量增大（1）X线的量指X射线束的光子数。通常以X线管的管电流与X线照射时间乘积，即毫安秒来表示X线的量。（2）X线的质（硬度）描述单个X线光子能量大小决定于波长，波长愈短的X射线，光子的能量愈大，贯穿本领愈强，它的硬度就愈大。在医学上通常用管电压来衡量X射线的硬度，管电压越高，能量越大，线质越硬。nm)(24.1minkVU单个X线光子能量E=hc/波长公式二、X线管的焦点1.实际焦点：是指灯丝发射的电子经聚焦后在靶面上的瞬间轰击面积。长为a，宽为b,面积为a*b2.有效焦点：指实际焦点在X线投照方向上的投影。实际焦点在垂直于X线管长轴方向的投影有效焦点=实际焦点×sinθ=a*b*sinθ减小有效焦点的方法：1较小a2减小b3减小θ长轴短轴3.主焦点：灯丝正面电子形成4.副焦点：灯丝侧方电子形成理想情况是主焦点外侧，副焦点内侧，便于散热(二）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。（三）X线管焦点成像性能主要参量1、焦点的大小（F）焦点是一个有一定面积的发光源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--R越大，成像性能越好定义：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，用每毫米中能够分辨出的线对数（LP/mm）来表示。测试设备：主要采用星形测试卡或矩形波测试卡。R=1/2d3、焦点的调制传递函数（MTF）定义：是描述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=输入对比度/输出对比度MTF域值范围：0≤MTF≤1。MTF=1表示成像系统的输入对比度与输出对比度相等MTF=0表示成像系统的输出对比度为0，即影像消失一般说，焦点越小----MTF值越大----成像性能越好4、焦点的增涨值（B）定义：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）。某X线管1.0焦点的尺寸变化管电压（KV）管电流（毫安）焦点尺寸（长）焦点尺寸（宽）402001.952.93802001.892.611202001.912.58406002.154.04806001.952.63管电流不变，管电压增加时，焦点尺寸减小管电压不变，管电流增加时，焦点尺寸增大R50、R100分别为大小两种负载因素所测得的焦点的极限分辨力。一般X线焦点的散焦值B≥1，焦点的散焦值越接近1，成像性能受负荷条件的影响就越小。散焦值的计算长轴短轴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）（四）X线管焦点的特性1.焦点面上的线量分布2、焦点的方位性逾靠近阳极有效焦点尺寸越小注意事项：保持实际焦点中心，X线输出窗中心，投影中心三点一线。3.阳极效应在平行于X线管长轴方向，近阳极侧X线量少，近阴极侧X线量多措施：人体厚，高密度放阴极侧延长焦-片距少多第四节模拟X线成像的信息接收器模拟X线摄影的信息接收器是屏-片系统。透视的信息接收器是荧光屏或影像增强系统一、医用X线胶片（一）种类1.直接摄影用X线胶片(1）感绿胶片配合发绿色荧光的增感屏使用的正色胶片，吸收光谱550nm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分类：T颗粒胶片-卤化银切成扁平状②普通正色胶片-普通摄影③乳腺摄影用正色胶片-乳腺摄影专用④高清晰度摄影用正色胶片-四肢摄影专用(2）感蓝胶片配合发蓝色荧光的增感屏使用的胶片不添加感色剂，也称色盲片其吸收光谱的峰值为420nm分类：①标准感度胶片-大部分一般摄影②大宽容度胶片-胸部或腹部摄影2、激光打印及热敏成像胶片（1)激光胶片银盐材料，其对可见光敏感用于记录激光扫描图像分为红外线激光胶片和氦氖激光胶片两种（2)热敏胶片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、多幅相机胶片能摄取显示器屏幕影像4、影像增强器记录胶片（1)荧光电影胶片：用于摄取动态荧光电影图像（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。（二）医用X线胶片的结构1、医用银盐感光胶片1)保护层：表面涂有明胶2)感光乳剂层：主要由卤化银和明胶组成。3）片基：塑料薄膜，是乳剂层的支持体。可分为硝酸纤维素片基、醋酸纤维素片基和聚酯片基三类。其中聚酯片基是最常用的4）附加层：包括底层（结合层）和防光晕层。感光乳剂层的构成1.卤化银是胶片产生影像的核心,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：2.明胶特点：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”。明胶的作用：①提高感光乳剂的感光度：银胶络合物吸卤剂②起保护性胶体作用③吸水膨胀后具有多孔性④具有热熔冷凝性⑤具有很强的粘性⑥明胶参与坚膜作用3.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：在胶片乳剂中加色素（如碳菁），使乳剂的吸收峰值移向绿色波长（550nm）范围来提高感光度。2、医用激光胶片主要由以下几部分构成保护层乳剂层-溴化银、碘化银和明胶组成结合层片基防光晕层3、热敏胶片主要有以下几部分结构保护层热敏记录层：内有显色剂和发色剂背层：由无光层和UV吸收层组成基层保护层热敏记录层蓝或无色聚酯片基（三）医用X线胶片的感光特性及测定（1）胶片特性曲线：描绘曝光量与所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。光学密度D：乳剂层在感光及显影作用下黑化程度的物理量D=lgI0/I曝光量E：E=I*t入射光I0=100透过光I=10X线胶片胶片特性曲线①足部：起始部②直线部：是曝光正确的部分，力求利用的部分③肩部：曝光过度④反转部感光度（S）—S↑,所需曝光量越少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。反差系数（γ值）：亦称对比度系数。是指特性曲线直线部分的斜率。γ=D2-D1/lgRE2-lgRE1X线胶片的宽容度宽容度（L）-γ越大，L越小特性曲线上直线部分在横坐标上的投影，即正确曝光量的范围（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在40-400CM之间取7级（lgRE0.3）或11级（lgRE0.3）或21级（lgRE0.3）距离法感光测定示意图二、增感屏（1）荧光现象（二）增感屏的种类1、钨酸钙屏：其荧光体为钨酸钙，发射光谱主要在350nm～560nm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。2）高感度增感屏：用于全身脊柱摄影、上下肢全长摄影、血管造影等。3）乳腺摄影专用增感屏：用于乳腺摄影（三）增感屏的结构（1）保护层：高分子聚合材料制成。（2）荧光体层：主要由荧光体组成（3）基层：由树脂或聚酯塑料板制成（4）反射层或吸收层：高感度增感屏，是在基层上涂光泽明亮的无机物；高清晰型的涂吸收物质（四）增感屏的性能1.增感率定义：在照片上产生同等密度为1.0时，无屏与有屏所需照射量之比f=t0/tt0：无屏照射量；t：有屏照射量影像增感率的大小的因素：荧光体发光效率效率=X线吸收效率*荧光转换效率*荧光传递效率*匹配效率屏结构及工艺因素2.增感屏对影像效果的影响（1）影像对比度增加（2）影像清晰度降低（3）影像颗粒性变差荧光体的光扩散示意图三、屏-片系统1．扁平颗粒胶片将卤化银晶体颗粒切割成二维的扁平状并与片基平行排列加入品红染料，包绕晶体颗粒，以吸收可能产生交叠效应的荧光不同颗粒胶片对像质的影响2．LANEX稀土增感屏荧光体为发绿色荧光的硫氧化钆具有很高的X线吸收效率及荧光转换效率，可减少量子斑点的产生注意：扁平颗粒胶片应与相对应的硫氧化钆增感屏匹配第五节医用X线胶片成像原理与冲洗原理一．医用X线胶片的成像原理1．光化学反应：银盐感光材料接受光的照射后会在感光乳剂层发生感光作用2AgX+光→2Ag+X22．潜影的形成：感光胶片被曝光后，产生微量新生银原子集团。因其量少肉眼不可见，所以称之为潜影。二．医用X线胶片冲洗原理X线胶片的冲洗原理主要是指银盐感光胶片显影的原理2AgX+（显影剂）→2Ag+2HX+（显影剂氧化物）（二）医用激光胶片成像原理1.湿式激光胶片成像原理2.干式激光胶片成像原理（三）热敏胶片成像原理“微型隔离技术”（MI技术）干式热敏打印机利用热力头打印技术成像3．感光现象（1）互易律失效—曝光过度（2）间歇曝光效应（3）反转现象—胶片曲线反转部（4）静电效应—静电摩擦（5）压力效应—曝光前受压，密度加大；曝光之后受压则相反二．医用X线胶片冲洗原理X线胶片的冲洗原理主要是指银盐感光胶片显影的原理2AgX+（显影剂）→2Ag+2HX+（显影剂氧化物）第六节X线照片的影响因素优质X线照片影像必须具备的基本条件是：适当的照片密度良好的照片对比度丰富的照片层次鲜明的照片锐利度较小的照片失真度尽量少的照片颗粒度一、X线照片密度1.照片密度D：又