医学影像原理

张龙志,X线成像的基本理论知识、投照设备的使用及其日常维护,2,X线成像的基本理论知识,X线的发现 1895年11月8日德国物理学家威康.伦琴在做真空阴极管放电试验时，使附近一块涂有铂氰化鋇的纸板发出了荧光。当时阴极管是用黑纸包着的，因此他肯定有一种性质不明的新的射线从用黑纸包着的阴极管中发生出来而使铂氰化鋇的纸板发生了荧光。1896年1月23日，伦琴在德国物理医学会上正式宣布了这次伟大的发现以及有关这种射线的性质，并将这种射线命名为X射线。还当众展示了用这种射线拍摄的第一张手的照片。科学家们为纪念伦琴的成就就把这种射线命名为伦琴射线。,X线成像的基本理论知识,X线的产生X线是在真空条件下，高速运行的电子群撞击到金属原子内部，使原子核外轨道电子发生跃迁现象而放射的一种能。它的产生必须具备以下三个条件：1、自由活动的电子群；2、必须在真空条件下电子群才能高速运行；3、应具备适当物质作为靶面来阻止高速电子，使其转变为X线能。为了使能产生波长短能量大的X线，宜用原子序数高的元素鎢做靶。为产生以上三个条件，又必须具备有两项基本设备，即X线管和高压发生装置。,X线成像的基本理论知识,近代X线管为高度真空的阴极管，管之一端为鎢制的灯丝，灯丝加热后其表面产生热电子群，管之另一端为鎢制斜面靶面，当撞击到靶面而突然受阻时，电子群所具有的动能99.8%转化为热能，仅有0.2%形成X线。,X线成像的基本理论知识,3、X线的特性： （1）.穿透性 （2）.荧光性 （3）.感光作用 （4）.生物效应 （5）.电离作用,X线成像的基本理论知识,一、穿透性 X线波长很短，对物质有很强的穿透能力。二、荧光性 X线是肉眼看不到的。当它照射到铂氰化鋇、鎢酸钙、硫化锌镉和碘化纳等荧光物质上，能使荧光物质产生光线。透视就利用这种原理。三、感光作用 X线和普通光线一样可使感光材料感光，经X线照射的感光胶片乳剂中的溴化银放出银离子形成潜影，经显影和定影处理后就可看到有影像的X光胶片。四、生物效应 机体经X线照射后，可使组织细胞和体液受损发生一系列变化，这就是生物效应，医学上根据这种特性用于X线治疗。五、电离作用 物质受到X线照射时，出现正负离子，可形成电离电流，可用来测量X线量的多少。,X线成像的基本理论知识,X线成像的基本理论知识 X线之所以能使人体在荧屏上或胶片上形成影像，一方面是基于X线的特性，即其穿透性、荧光效应和摄影效应；另一方面是基于人体组织有密度和厚度的差别。由于存在这种差别，当X线透过人体各种不同组织结构时，它被吸收的程度不同，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线上就形成黑白对比不同的影像。,X线成像的基本理论知识,因此，X线影像的形成，应具备以下三个基本条件：首先，第一，X线应具有一定的穿透力，这样才能穿透照射的组织结构；第二，被穿透的组织结构，必须存在着密度和厚度的差异，这样，在穿透过程中被吸收后剩余下来的X线量，才会是有差别的；第三，这个有差别的剩余X线，仍是不可见的，还必须经过显像这一过程，例如经X线片、荧屏或电视屏显示才能获得具有黑白对比、层次差异的X线影像。,X线成像的基本理论知识,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。人体组织结构的密度可归纳为三类：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、结缔组织以及体内液体等；低密度的有脂肪组织以及存在于呼吸道、胃肠道、鼻窦和乳突内的气体等。 当强度均匀的X线穿透厚度相等的不同密度组织结构时，由于吸收程度不同，在X线片上或荧屏上显出具有黑白（或明暗）对比、层次差异的X线影像。 在人体结构中，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。,X线成像的基本理论知识,X线穿透低密度组织时，被吸收少，剩余X线多，使X线胶片感光多，经光化学反应还原的金属银也多，故X线胶片呈黑影；使荧光屏所生荧光多，故荧光屏上也就明亮。高密度组织则恰相反。,X线成像的基本理论知识,病理变化也可使人体组织密度发生改变。例如，肺结核病变可在原属低密度的肺组织内产生中等密度的纤维性改变和高密度的钙化灶。在胸片上，于肺影的背景上出现代表病变的白影。因此，不同组织密度的病理变化可产生相应的病理X线影像。,X线成像的基本理论知识,人体组织结构和器官形态不同，厚度也不一致。其厚与薄的部分，或分界明确，或逐渐移行。厚的部分，吸收X线多，透过的X线少，薄的部分则相反，因此，X线投影可有不同表现。在X线片和荧屏上显示出的黑白对比和明暗差别以及由黑到白和由明到暗，其界线呈比较分明或渐次移行，都是与它们厚度间的差异相关的。,X线成像的基本理论知识,A.X线透过梯形体时，厚的部分，X线吸收多，透过的少，照片上呈白影，薄的部分相反，呈黑影。白影与黑影间界限分明。荧光屏上，则恰好相反 B.X线透过三角形体时，其吸收及成影与梯形体情况相似，但黑白影是逐步过渡的，无清楚界限。荧光屏所见相反 C.X线透过管状体时，其外周部分，X线吸收多，透过的少，呈白影，其中间部分呈黑影，白影与黑影间分界较为清楚。荧光屏所见相反,X线成像的基本理论知识,由此可见，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。应当指出，密度与厚度在成像中所起的作用要看哪一个占优势。例如，在胸部，肋骨密度高但厚度小，而心脏大血管密度虽低，但厚度大，因而心脏大血管的影像反而比肋骨影像白。同样，胸腔大量积液的密度为中等，但因厚度大，所以其影像也比肋骨影像为白。需要指出，人体组织结构的密度与X线片上的影像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线片上所示影像的黑白。,X线成像的基本理论知识,但是物质密度与其本身的比重成正比，物质的密度高，比重大，吸收的X线量多，影像在照片上呈白影。反之，物质的密度低，比重小，吸收的X线量少，影像在照片上呈黑影。 因此，照片上的白影与黑影，虽然也与物体的厚度有关，但却可反映物质密度的高低。在术语中，通常用密度的高与低表达影像的白与黑。例如用高密度、中等密度和低密度分别表达白影、灰影和黑影，并表示物质密度。人体组织密度发生改变时，则用密度增高或密度减低来表达影像的白影与黑影。,投照设备的使用及其日常维护,投照设备的使用及其日常维护一、对投照设备主要部件的认识,投照设备的使用及其日常维护,第一章.医用X线机概述,投照设备的使用及其日常维护,1.医用X线机的组成及分类（1）.医用X线机的组成 A、X的发生的装置：控制器、高压发生器、X线管头 。 B、X线机的辅助装置：天轨、地轨、摄影床、珍视床、增强器、摄影机、监视器等。 （2）.医用X线机的分类 A、诊断用X机：固定、移动、小型、中型、大型 B、治疗用X线机,投照设备的使用及其日常维护,2.医用X线机的临床检查方法应用（1）.普通检查.：透视、摄影(普通、胃肠、体层)。 （2）.特殊检查 ：间接摄影、高千伏摄影、软X线摄影（3）.造影检查,投照设备的使用及其日常维护,3.医用X线机的发展史（1）.气体X线管.（1895-1912）（2）.固定阳极X线管（1912-1927）（3）.旋转阳极X线管 （1929）（4）.影像增强器与X线电视（1952）（5）.X线计算机体层扫描装置（1972）（6）.数字化时代（1980）,投照设备的使用及其日常维护,第二章 医用X线管,21,投照设备的使用及其日常维护,1、固定阳极X线管（1）X线管的构造 A、阳极头 B、阴极 C、玻璃壳（2）X线管的焦点 A、实际焦点 B、有效焦点2、旋转阳极X线管 A、靶面 B、转子3、X线管套（1）固定套（2）旋转阳极套（3）组合机头,22,投照设备的使用及其日常维护,4、X线管的特性与规格（1）特性：阳极特性曲线、灯丝发射特性曲线（2）构造参数（3）电参数,23,投照设备的使用及其日常维护,5、X线管的检验和使用（1）X线管的检验： A、外观 B、冷高压试验 C、灯丝加热试验 D、电性能试验（2）X线管的使用 A、X线管的高压训练：新X线管或闲置三个月不用的X线管，使用时应进行训练。 B、日常使用与维护：防震动、注意曝光间隔、观察窗口、辉光、听声音,24,投照设备的使用及其日常维护,第三章 高压发生装置,25,投照设备的使用及其日常维护,高压发生器高压发生器的组成: 高压变压器、X线管灯丝加热变压器、高压整流器、高压交换闸、高压插头和高压插座等元器件。,26,投照设备的使用及其日常维护,高压发生器的作用A、把自耦变压器输入的交流电压升高数百倍，再经整流，为X线管提供产生X线所需的直流高压？（管电压）。B、把X线管灯丝初级电路输入的交流电压降低，为X线管灯丝提供加热电压。C、如配有两只以上X线管，还要完成管电压和灯丝加热电压的切换。,27,投照设备的使用及其日常维护,一、高压变压器 高压变压器的结构： （1）铁心 （2）初级绕组 （3）次级绕组,28,投照设备的使用及其日常维护,高压变压器的特点：（1）高压变压器次级中心点接地（2）输出电压高（3）设计容量小于最高输出容量（4）体积小重量轻,29,投照设备的使用及其日常维护,高压变压器的常见故障：（1）高压对地击穿或两线之间高压击穿（2）高压变压器次级线圈局部短路（3）高压变压器次级线圈断路,30,投照设备的使用及其日常维护,二、灯丝加热变压器 1、结构 ：铁心、初级绕组、次级绕组 2、特点：次级绕组电位很高、次级输出电压低、次级电流较大 3、常见故障：次级和初级短路和断路,31,投照设备的使用及其日常维护,三、高压整流元件 1、常用高压整流元件 ：高压硅整流器 2、高压整流元件的常见故障：断路和击穿,32,投照设备的使用及其日常维护,四、高压电缆1、作用 ：将高压发生装置产生的高压输送到X管的两端，同时把灯丝加热电压输送到X线管的阴极。2、结构：导电芯线、高压绝缘层、半导体层、金属屏蔽层、保护层 3、高压插头与插座 4、常见故障：电缆及插头击穿、芯线短路和断路,33,投照设备的使用及其日常维护,五、高压交换闸,34,投照设备的使用及其日常维护,六、常用的绝缘材料1、变压器油2、其他绝缘材料：电容器纸及其它塑料成分,35,投照设备的使用及其日常维护,第四章、控制台及低压单元部件,36,投照设备的使用及其日常维护,控制台 （1）控制台的作用:根据选择的曝光条件来控制X线的发生和停止。（2）组成 a、台面：开关、调节器、选择器、仪表、过载显示器 b、台内：各种元部件和电路板、自耦变压器和稳压器、空间电荷抵偿变压器、接触器、继电器等。,37,投照设备的使用及其日常维护,谐振式磁饱和稳压器空间电荷抵偿变压器接触器与继电器,38,投照设备的使用及其日常维护,常用的控制开关：（1）按钮开关 （2）组合开关 （3）手开关 （4）脚开关 （5）微动开关 （6）琴键式开关 （7）转换开关与刷形开关,39,投照设备的使用及其日常维护,限时器：（1）作用：是控制时间的装置（2）种类：机械限时器、晶体管限时器、集成电路限时器（3）常见故障：无X线产生、曝光时间不准等。,40,投照设备的使用及其日常维护,延时器：（1）作用： A、再爆光前使旋转阳极迅速启动，在旋转未到达额定转速前不能进行曝光。 B、在延时时间内开始加热灯丝 C、透视与摄影的切换（2）种类：膨胀式和晶体管式（3）常见故障：延时变短或变长,41,投照设备的使用及其日常维护,常用仪表：（1）电源电压表与千伏表（2）毫安与毫安秒表,42,投照设备的使用及其日常维护,第五章、机械辅助装置,43,投照设备的使用及其日常维护,X线管头支持装置（1）功能：保持器在一定的高度范围内，以一定距离和角度对胶片进行曝光，并保证摄影时X线管处于稳定状态。（2）种类 ：A、立柱式支持装置 B、悬吊式支持装置 C 、C形臂支持装置（3）使用注意事项：要轻，注意解锁，固定。,44,投照设备的使用及其日常维护,滤线器A.滤线器的作用：为减少散乱线或二次射线，提高影像质量的装置。B.滤线栅C.滤线器的种类：分固定与活动D.使用注意事项：应放人体与胶片之间、X线中心倾斜时按铅条方向，不能横向、适当加大曝光条件。,45,投照设备的使用及其日常维护,遮线器（也称缩光器、准直器）（1）遮线器的功能及原理：在X线检查中遮去不必要的原发射线，控制照射野的形状和大小，同时对照射野中心进行指示。（2）遮线器的种类及应用：遮线板式、活动式、多层式、手动式、电动式。,46,投照设备的使用及其日常维护,透视装置与诊视床（1）透视装置 ：透视是利用X线的穿透作用进行疾病诊断的方法。透视装置是供医生透视患者，以观察体内疾病的设备。（2）诊视床：与透视装置往往是一体化。 （3）透视装置与诊视床的常见故障：多是床面床身不能完成有关动作。,47,投照设备的使用及其日常维护,适时摄影装置 （1）适时摄影的功能：又称点片装置或胃肠点片装置，是把透视中认为病症最具代表性时刻和方位抓拍下来的装置。 （2）适时摄影装置的结构：荧光屏、送片系统、控制盘、点片分隔选择器、附属机件 （3）适时摄影装置的常见故障：机械装置及控制开关失灵。,48,投照设备的使用及其日常维护,投照设备的使用及其日常维护二、X线机的使用与维护,49,投照设备的使用及其日常维护,X线机是精密医疗设备，正确使用和维护X线机，对延长其使用寿命和充分发挥其效能有着重要意义。因此，使用者不仅对X线机的结构、性能、特点等应熟悉，而且在使用中严格遵守机器的操作规程，经常维护保养。,50,投照设备的使用及其日常维护,第一章、X线机的正确使用,51,投照设备的使用及其日常维护,使用原则1、详细阅读机器的说明书，熟悉机器的性能、规格及特点， 严格遵守操作规程，做到正确操作。2、使用过程中操作要谨慎仔细，用力要均衡，不可粗枝大 叶。3、严禁过载使用，并避免不必要的曝光试验。,52,投照设备的使用及其日常维护,操作原则1.检查电源电压是否符合机器要求，过高或过低应停止使用。2.检查控制台各个仪表、调节器、转换开关是否在正常位置。各调节器应常在最低位置或零位，透视摄影转换闸应常在透视位，各仪表指针应指零位。3.机器通电后，调节电源电压调节器，使电压表指在标准点，将机器预热。4.根据工作需求，进行技术选择。5.透视时踩下脚闸或按床上透视按钮，并调节透视毫安。如果是摄影，可按下手闸曝光或按下手闸后在松手曝光。,53,投照设备的使用及其日常维护,第二章、X线机的日常维护,54,投照设备的使用及其日常维护,维护要点1.要经常检查控制台面的各调节钮是否松动，以防止移位，导致操作不 准确。2.在透视曝光时，禁止调节电源电压。正在摄影曝光不允许调动任何调节 器。3.曝光时，应注视台面仪表的动作情况，细听各电器部件的工作声音有 无异常，以便及时发现故障。4.机器使用前应有一定的预热时间，然后在曝光。5.每日工作完毕应关闭机器电源，切断机器总电源。6.机器经任何维修后，应建立机器维修档案，以供日后参考。,55,投照设备的使用及其日常维护,日常维护1.谨慎操作，防止剧烈震动。（1）移动控制台时，动作要轻，避免震动，防止机件受损。（2）荧光屏移动要轻缓，避免碰撞。（3）高压电缆的弯曲弧度不能过小，否则容易引起橡胶龟裂。应避免电缆与油类、有害气体接触和被紫外线照射，以免橡胶变质而缩短寿命。（4）诊视床的滤线器应放在床的下端位并固定，避免床直立时因重力关系引起猛烈撞击。（5）当移动立柱上的X线管头时，应将有关旋钮或电磁铁固定器松开，并避免连线牵拉过紧而损害。,56,投照设备的使用及其日常维护,2.保持机房干燥，避免机件受潮而造成漏电、生锈等故障。机器各部件不能用湿布擦抹，若天气潮湿时，可加强通风并进行干燥，下班时，门窗要关闭，避免有风雨时机器受潮。,57,投照设备的使用及其日常维护,3.做好清洁处理，防止灰尘沉积，应养成保持X线机清洁的习惯，并形成制度，机械部分的活动部件应擦拭干净后加润滑油。机器使用完毕应用布套将重要部分遮盖，防止灰尘沉积。荧光屏须用黑红布套套好，避免荧光纸因长期光照而衰老。,58,投照设备的使用及其日常维护,4.机房防鼠至关重要，否则老鼠咬断电线，造成机器不能正常工作。,59,投照设备的使用及其日常维护,5.安全检查应形成制度。（1）定期检查接地装置是否良好。（2）立柱、诊视床、平衡装置的钢丝绳，使用已久而磨损严重的，应及时更换。（3）高压插头与插座之间的填充剂，应定期更换，高压电缆的金属网应定期检查保持良好接地。（4）诊视