医用诊断X线机

《医学影像设备学》第一页，共一百三十二页。X线成像设备第二章X线发生装置第三章医用诊断X线机第四章数字化X线设备第五章X线计算机体层成像(CT)第二页，共一百三十二页。第二章X线发生装置小结X线球管高压发生器控制台产生X线：真空中高速电子流受阻结构：阴极-阳极-玻璃壳参数：焦点、热容量等工作特点：空间电荷效应使用及维护：散热高压变压器：升压、功率大、绝缘灯丝变压器：降压、绝缘高压整流器：高压交流-直流高压电缆、高压插头与插座高压交换闸*：多球管分时共用限时电路（自动控时）旋转阳极启动、保护电路X线管保护电路（容量、过压等）操作控制（条件选择等）电源电路：自动稳压灯丝加热电路：空间电荷补偿高压发生电路：通断、KV测量显示控制电路：第三页，共一百三十二页。第三章医用诊断X线机医用诊断X线机的发展史工频X线机中、高频X线机医用X线电视系统诊断用X线机简介成像辅助装置本章内容：第四页，共一百三十二页。第三章医用诊断X线机定义：指利用X线透过人体所形成的各种影像（荧光、胶片、TV等）对患者进行诊断的X线机。第五页，共一百三十二页。X射线机的发展史（1）一百多年X射线机的发展史可分为五个时期1）气体X射线管时期（1895）——主要是含气离子管产生X射线X射线能量低40---50KVX射线机控制能力差，开关控制无任何防护第六页，共一百三十二页。X射线机的发展史（2）2）热电子固定阳极X射线管时期1913年，美国物理学家柯立支发明固定阳极X射线管X射线能量增大增加防护措施第七页，共一百三十二页。X射线机的发展史（3）3）旋转阳极X射线管时期1930年旋转阳极X射线管研制成功大功率、小焦点短时间、高千伏、高毫安应用范围增大第八页，共一百三十二页。X射线机的发展史（4）4）50年代以后，影象增强及电视的问世时期特征：改变了X射线医学影象的传统显示方式电视图象取代荧光图象，扩大临床应用范围X射线机机型结构有重大变化通用机：200---500mA通用胃肠摄影机、专用机：透视专用机、胃肠专用机、手术C臂、摄影专用机。传统放射诊断学体系形成第九页，共一百三十二页。X射线机的发展史（5）5）70年代以后，计算机技术的应用和信息技术的发展，使诊断X射线机发生了一次重大的变革CT发明应用DSA的应用横向发

高频高压技术取代工频高压技术，提高了X射线机的效率和质量。第十页，共一百三十二页。X射线机技术的进一步发展（6）90年代以后X，医学影象进入数字化信息处理阶段表现为：无胶片化、数字影像PACS——RIS的发展应用

第十一页，共一百三十二页。第三章医用诊断X线机医用诊断X线机结构X线发生装置外围装置影像采集装置机械装置配套装置第十二页，共一百三十二页。医用诊断X线机的分类按结构便携式按输出功率移动式式固定式小型<50mA90KV中型100-500mA125KV大型>500mA125-150KV按功能透视摄片胃肠C臂、乳腺等专用X线机第十三页，共一百三十二页。什么是工频、高频X线机？根据高压变压器工作频率将X线机分为：工频（50Hz）中频（400Hz-20kHz）高频（>20kHz）第十四页，共一百三十二页。第一节工频X线机工频X线机常规X线机程控X线机单相全波整流三相全波整流第十五页，共一百三十二页。第十六页，共一百三十二页。工频X线机高压变压器工作频率：50HZ第十七页，共一百三十二页。（一）单相全波整流X线机机型：100-500mA的中、大型X线机。典型机型：F78-IIIA第十八页，共一百三十二页。（一）单相全波整流X线机主要技术参数1、电源：三相四线、220或380V50Hz，电源容量大于25KVA、波动<±10%、电源内阻小于0.3Ω(220V)0.8Ω（380V）2、透视：40-100KV、0.5-5A连续调节3、摄片：50-125KV、25-400mA、0.02-5s第十九页，共一百三十二页。（一）单相全波整流X线机主要特点：1、三钮控制：三参数自由选配调节2、容量保护：三参数连锁限制3、自检功能：阳极旋转启动、运转、灯丝加热回路设有保护电路。4、电路一般采用接触器、继电器控制

第二十页，共一百三十二页。（二）三相全波整流X线机主要特点：1、电源采用三相四线制，输出功率大2、最短曝光时间短3、kv波形稳定，软射线相对较少。应用：短时间动态摄影，胃肠、DSA等大型X线机第二十一页，共一百三十二页。（三）程控X线机程控X线机：采用单片机对KV、mA、S三参数及工作流程等进行编程控制。控制台的计算机化第二十二页，共一百三十二页。（三）程控X线机主要特点1、开机自检功能；2、设有故障自诊断程序；3、条件自动化(APR)；4、工作过程由程序控制；X线球管及高压发生装置与普通X线机无异。第二十三页，共一百三十二页。工频机的局限性单相全波整流—10ms—第二十四页，共一百三十二页。工频机的局限性结构笨重、自动化程度低输出波形脉动率高、剂量不稳定、软射线多曝光参量精度低（0.2s、3ms）解决：

直流逆变技术第二十五页，共一百三十二页。第二节中、高频X线机一、中、高频X线机与传统（工频）X线机的区别1、传统（工频）X线机工作频率50HZ。2、中、高频X线机是先把工频电源整流、滤波变成平滑直流，再由逆变器将直流电变成频率为几千赫兹或数十千赫兹的交流电，然后再供给变压器初级使用。第二十六页，共一百三十二页。第二节中、高频X线机什么是高频X线机？传统（工频）X线机的高压变压器初级直接使用自耦变压器输出，工作频率50HZ。中、高频X线机是先把工频电源整流、滤波变成平滑直流，再由逆变器将直流电变成频率为几千赫兹或数十千赫兹的交流电，然后再供给变压器初级使用。第二十七页，共一百三十二页。二、逆变器1、逆变器的作用

将直流电变为一定频率的交流电2、逆变器的基本工作原理

由电子频率开关控制电子振荡电路振荡（电路由储存电能的电容器C和储存磁能的电感器L组成），利用电能和磁能的不停变换，将直流电转变成交流电输出。

第二十八页，共一百三十二页。3、逆变器（直流逆变电源）结构直流电源（蓄电池或交流整流）逆变电路（LC震荡电路）逆变控制（电子开关）第二十九页，共一百三十二页。3.1、LC谐振电路第三十页，共一百三十二页。3.3电子开关（逆变控制）逆变控制通常方式有：

单端式半桥式逆变

桥式逆变第三十一页，共一百三十二页。桥式逆变P1P2第三十二页，共一百三十二页。4、中、高频X线机结构图及工作原理计算机

工频电源整流电路主逆变灯丝逆变高压发生器X线管主逆变触发灯丝逆变触发显示检查信息阳极启动曝光控制第三十三页，共一百三十二页。5、中、高频X线机电路特点

1、计算机控制电路是系统核心；2、高压及灯丝电压均采用中、高频直流逆变技术；3、高压发生器一般具有自动曝光控制功能；第三十四页，共一百三十二页。三、中、高频机的优点：1、软射线少，病人的皮肤剂量低；

2、可输出高质量的X线(单色性、高能性)，成像质量高；

3、输出剂量大（X线中高能成分多）；

第三十五页，共一百三十二页。三、中、高频机的优点：4、可进行实时控制，控制精度高；

5、高压变压器体积小、重量轻；

6、最短曝光时间短（1毫秒）；

7、输出稳定，重复性好，利于智能化发展。

第三十六页，共一百三十二页。第三十七页，共一百三十二页。休息片刻第三十八页，共一百三十二页。医用诊断X线机的分类按临床应用及功能分类透视胃肠(点片)普通摄影滤线器摄影血管造影X线机乳腺摄影牙科X线机床边X摄影胃肠X线机摄影X线机专用X线机(骨科)手术X线机第三十九页，共一百三十二页。第三节诊断用X线机简介胃肠X线机摄影X线机其它专用X线机第四十页，共一百三十二页。一、胃肠X线机基本功能：透视、点片摄影（一）透视：把穿过人体后携带组织信息的x线转换成可见光并实时显示。第四十一页，共一百三十二页。荧光屏床下X线管第四十二页，共一百三十二页。床上X线管第四十三页，共一百三十二页。第四十四页，共一百三十二页。一、胃肠X线机荧光屏透视X—TVX线电视平板探测器荧光屏荧光纸铅玻璃背板荧光效应吸收残余X线保护荧光纸检查台普通—移动X-荧光屏专用—（电动）移动人体透视（结构）I.I-TV系统(影像增强器+摄像机)诊视床岛屿床摇篮床转动角度大床下X线管床上X线管遮线器控制X线照射野第四十五页，共一百三十二页。一、胃肠X线机（二）点片摄影：透视检查过程中，对被检部位进行实时摄影，用以记录有诊断价值的X线影像。第四十六页，共一百三十二页。一、胃肠X线机点片架——点片摄影专用装置一般与X线管、X-TV系统结合成一体，同时运动。点片系统传片系统照射野分割系统曝光控制系统平衡装置外平衡内平衡复合平衡第四十七页，共一百三十二页。一、胃肠X线机储片盒（无胶片暗盒）使用胶片暗盒点片架分类无胶片、无暗盒无点片架?第四十八页，共一百三十二页。（三）数字胃肠X线机数字胃肠——利用计算机和数字化技术对透视和点片摄影影像进行数字化处理、存储、显示的数字化设备。结构特点：1、影像采集：X-TV（数字摄像）或平板探测器2、计算机进行处理控制3、X线：一般采用中、高频技术4、无复杂传片系统第四十九页，共一百三十二页。胃肠机的应用消化道造影检查泌尿系造影检查生殖系造影检查支气管、血管等造影介入治疗优势：动态观察、实时摄影缺点：透视分辨率有限、点片代价太高第五十页，共一百三十二页。第五十一页，共一百三十二页。第五十二页，共一百三十二页。影像增强器摄像机第五十三页，共一百三十二页。第四节影像增强器与X线电视系统（X-TV）影像增强器电视基础知识摄像机中心控制器自动亮度控制装置监视器X线电视系统的应用及发展第五十四页，共一百三十二页。关于荧光屏透视荧光屏亮度：0.003cd/m2(70KV2mA)满月照耀时景色亮度：0.01cd/m2

人眼正常视觉(锥状细胞工作)亮度：3—30cd/m2，分辨率为0.025mm环境亮度低于0.08cd/m2杆状细胞工作，适应时间需15分钟左右，分辨率下降到0.8mm摄像机靶面工作亮度：２－３cd/m2

第五十五页，共一百三十二页。关于荧光屏透视荧光屏透视缺点：１、暗室操作２、暗适应３、影像分辨率差，诊断信息有限４、防护差解决思路：提高亮度第五十六页，共一百三十二页。一、影像增强器影像增强器——ImageIntensifier简写：I.I作用:将穿过人体的X线影像转换成亮度较强（比普通荧光强数千至万倍）可见光影像。影像增强器——1952年飞利浦公司制造出了世界上第一支影像增强器第五十七页，共一百三十二页。第五十八页，共一百三十二页。影像增强器结构增强管外壳电源第五十九页，共一百三十二页。亮度增强？第六十页，共一百三十二页。1、影像增强管结构图第六十一页，共一百三十二页。输入窗荧光层—荧光作用光电阴极—光电转换栅极—聚焦阳极—加速电子管壳—高真空输出屏—荧光粉增强管第六十二页，共一百三十二页。2、增强管的组成增强管输入屏静电透镜输出屏管壳及离子泵输入窗—对X线吸收小薄金属板荧光层—吸收率高、荧光效率高，一般用碘化铯（CsI）光电阴极—锑化合物栅极—聚焦阳极—加速电子荧光粉薄、颗粒小、黄绿光谱（硫化锌镉）保持高真空第六十三页，共一百三十二页。3、影像增强器的工作原理透过人体的X线投射到输入屏的荧光层，X线的荧光作用使闪烁晶体发出可见荧光，光电阴极受荧光照射激发逸出电子（光电效应），电子多少与X线照射强度成正比因而形成电子影像，光电子在阳极和聚焦电极电位共同形成的电子透镜作用下加速、聚焦，然后轰击到输出屏，输出屏荧光粉将电子影像转换成亮度增强的可见光影像。第六十四页，共一百三十二页。4、影像增强器的外壳与电源外壳：电磁屏蔽、吸收X线电源：提供阳极、栅极电压，阳极电压20-30KV左右影像增强器(E5759)第六十五页，共一百三十二页。影像增强器(E5759)的电气连接图第六十六页，共一百三十二页。5、影像增强器的特性及参数（1）视野尺寸一般15－35cm(6-14”),可变视野（2）转换效率GX=输出屏亮度/输入屏X线照射率（3）亮度增益（增强因素）亮度增益＝缩小增益X能量增益第六十七页，共一百三十二页。亮度是如何增强的？（1）缩小增益（面积缩小）

增强器的输入屏面积较大，输出屏的面积较小，把较大面积上的光电子聚焦在较小面积上，使亮度得到提高。缩小增益＝输入屏有效面积/输出屏有效面积输出屏直径一般在16－22mm之间第六十八页，共一百三十二页。亮度是如何增强的？（2）流量增益（能量增益）

是指输入屏发出光子激发产生的光电子在加速电压的作用下，获得较高能量撞击到输出屏荧光层时可使之发出多个光子，此增益称为流量增益。一般增加50倍左右。第六十九页，共一百三十二页。6、影像增强器的使用注意事项1、输入屏输出屏均应避免强光照射，严禁空曝光尤其点片；2、增强管对磁场敏感，避免接近磁场；3、不宜刚开机就曝光；4、高真空、高压器件，维修、拆卸注意安全。第七十页，共一百三十二页。7、影像增强器的应用影像增强器+闭路电视系统=X线电视（X-TV）影像增强器输出屏影像亮度比普通荧光屏影像亮度高数千乃至上万倍。使得电视、电影、录像技术在x线成像领域的应用成为可能。第七十一页，共一百三十二页。休息片刻第七十二页，共一百三十二页。二、X线电视系统(X-TV)影像增强器+闭路电视系统第七十三页，共一百三十二页。闭路电视（监控）系统第七十四页，共一百三十二页。闭路电视（监控）系统摄像头视频控制处理显示设备第七十五页，共一百三十二页。二、X线电视系统X-TVX-TV结构影像增强器摄像头中心控制器显示器自动亮度控制装置X线影像转换成荧光影像荧光影像转换成视频电信号控制X线的质或量确保不同部位时监视器图像亮度稳定摄像与显示同步视频电信号转换成可见光影像第七十六页，共一百三十二页。1、X－TV式透视X线机的构成方框图第七十七页，共一百三十二页。闭路电视工作原理？

光

—

电

—光

第七十八页，共一百三十二页。（一）、电视基础知识电视：根据人眼的视觉特性，以电子信号的形式实时传送动态景像的技术。1884年，德国人P.G.尼普科夫发明了可实现机械电视的扫描盘。1897年德国人K.F.布劳恩发明了阴极射线管。1925年英国的J.L.贝尔德表演了实用的机械扫描电视。

1933年美国的V.K.兹沃赖金发明了光电摄像管，可以把光图像变成电信号，为真正的电子电视奠定了基础。1936年贝尔德电视公司在英国开始了电子方式的黑白电视广播，从此开始了电子电视的时代。第七十九页，共一百三十二页。1、视觉惰性

人的视觉对外界光刺激的响应有一定的延时。视觉的建立和消失都有一定的惰性，称为视觉惰性。第八十页，共一百三十二页。1、视觉惰性秒

第八十一页，共一百三十二页。视觉惰性的应用视觉惰性，是现代电影和电视的视觉基础。第八十二页，共一百三十二页。第八十三页，共一百三十二页。（二）、图像的摄取—摄像机图像摄取原理：

将图像分解成若干个点分别顺序传送，每个点称为像素。摄像机—把图像信号（光）转换成电信号摄像机分摄像管式和CCD摄像机第八十四页，共一百三十二页。摄像机第八十五页，共一百三十二页。结构光学系统——镜头光电转换系统——摄像管或半导体器件电路系统——视频处理电路第八十六页，共一百三十二页。（1）摄像管式摄像机物体通过镜头在靶面成像各像素处的电导因光照不同而变化电子束在靶面扫描，得到随亮度而变化的电压信号

这样，按空间分布的亮度信号就变成按时间分布的电压信号第八十七页，共一百三十二页。（2）CCD摄象机CCD由一系列光电管组成，一个光电管对应一个像素受光强的光电管产生的电荷多摄像时按一定的次序读出各光电管的电压这样，按空间分布的亮度信号就变成按时间分布的电压信号第八十八页，共一百三十二页。CCD摄像机与摄像管式相比优点：体积小、功耗低图像清晰度高质量好灵敏度高寿命长、可靠性高易于实现数字化第八十九页，共一百三十二页。（三）、中心控制器作用：摄像管输出电信号的放大、处理形成全电视信号送显示器；控制摄像与显示扫描同步。第九十页，共一百三十二页。1、扫描原理与扫描制式扫描电子束按一定的顺序偏转并轰击靶面（摄像机）或荧光屏（显示器），实现图像的分解和组合的过程。扫描方式分隔行扫描和逐行扫描我国电视的标准是一帧图象扫描625行，采用隔行扫描的方式，使一帧图象分二场扫描完成，1秒钟扫描50场，即25帧图象电脑显示器一般采用逐行扫描方式第九十一页，共一百三十二页。2、全电视信号形成全电视信号由图象信号、伴音信号、同步信号和消隐信号组成为真实再现图象，显象管的扫描必须与摄像管的扫描步调一致在全电视信号中，每一行、每一场都有一个同步信号作时间基准一行扫描到头要进入新一行扫描和一场扫描到头要进入新一场扫描时电子束要回扫，为了不显示回扫线需要加消隐信号第九十二页，共一百三十二页。（四）、图像的显示—监视器监视器作用——将视频电信号处理后转换成图像显示（电光转换）监视器一般有CRT和液晶显示器第九十三页，共一百三十二页。电视信号控制电子束的强度偏转线圈驱动电子束在荧光屏上扫描电子轰击荧光屏，使其发光，光强随电子束的强度而变化由于视觉残留，我们看到的不是一个快速移动的光点，而是一片明暗光点集成的图象荧光屏偏转线圈电子枪电视信号电子束1、阴极射线管监视器（CRT）第九十四页，共一百三十二页。第九十五页，共一百三十二页。2、液晶显示器工作原理：液晶画面像素由大规模集成液晶点阵组成，通过改变液晶体上施加电压极性和幅度，来控制液晶偏转角度大小，从而改变个像素点的通光量来显示影像。第九十六页，共一百三十二页。第九十七页，共一百三十二页。液晶显示器性能指标及应用1、可视角度2、亮度和对比度3、响应时间与CRT相比：体积小、重量轻、环保无辐射医用高分辨显示应用上亦有取代CRT的趋势第九十八页，共一百三十二页。(五)、自动亮度控制（ABC）1、自动亮度装置的作用

X－TV式透视中，使影像亮度不随被检部位的厚度、密度变化而变化。2、工作原理：由于影像亮度正比于视频信号电平，故常对视频信号电平进行取样以获得实际影像亮度的取样值。视频信号的取样一般有两种方法：①取整个视窗的亮度平均值，②取视窗中心一定范围的亮度平均值。第九十九页，共一百三十二页。①取整个视窗的亮度平均值视频信号经滤波后取出，与基准电平比较，输出送到控制调整装置，常采用自动调节KV方法（控制X线的质)使图像亮度稳定在规定的亮度范围。第一百页，共一百三十二页。X线电视的应用特点：1、影像亮度高，实现明室透视；2、降低X线剂量，医生和病人受照剂量小；3、影像清晰；4、远距离传输并可录像保存；5、视频信号经过A/D转换后，易于实现数字化。

（六）、X线电视的应用及发展第一百零一页，共一百三十二页。（六）、X线电视的应用及发展XTV发展趋势：1、高扫描线数，高清晰TV一般采用1249线2、CCD高清晰摄像机逐渐取代摄像管式摄像机3、高清晰液晶显示器逐渐取代CRT显示器4、平板探测器替代影像增强器正在发展中…第一百零二页，共一百三十二页。第一百零三页，共一百三十二页。第三章医用诊断X线机工频X线机中、高频X线机医用X线电视系统医用诊断X线机简介成像辅助装置本章内容：第一百零四页，共一百三十二页。第三节医用诊断用X线机简介胃肠X线机普通摄影X线机其它专用X线机医用诊断X线机应用及发展第一百零五页，共一百三十二页。第一百零六页，共一百三十二页。胃肠机的特点及应用临床应用：消化道、泌尿系、生殖系造影检查支气管、血管等造影及介入治疗优势：动态观察、实时摄影缺点：透视分辨率有限、设备昂贵、点片成本高结构特点：影像采集：X-TV(影像增强器)第一百零七页，共一百三十二页。胶片第一百零八页，共一百三十二页。普通摄影X线机摄影X线机：利用胶片对穿过人体后的X线成像。临床应用：影像清晰，成本低廉，在呼吸、骨骼等系统的诊断中占主导、重要的地位。第一百零九页，共一百三十二页。第一百一十页，共一百三十二页。医用诊断X线机X线发生装置外围装置影像采集装置机械装置配套装置医用诊断X线机-摄影X线机结构X线球管高压发生器控制台第一百一十一页，共一百三十二页。（一）普通摄影X线机结构X线管头支持装置摄影床*滤线栅立柱式悬吊式固定滤线器活动滤线器吸收散射线天地轨式无轨式安置病人、摆放体位摄影X线机外围装置第一百一十二页，共一百三十二页。悬吊式立柱式X线管头支持装置摄影床第一百一十三页，共一百三十二页。*关于滤线栅X线的散射线—X线关辐射的原发X穿过人体时，撞击人体组织产生向四周散射波长长的软射线也称二次射线（康普顿效应）。散射线使胶片背景灰雾，影响照片对比度影响散射线的因素：管电压(照射野、组织厚度、密度)解决：滤线栅固定滤线器活动滤线器吸收散射线第一百一十四页，共一百三十二页。（二）、特殊摄影装置胸片架（立位摄影架）——拍摄胸部X线片专用装置，也可用于颈椎等其它体位摄影。第一百一十五页，共一百三十二页。X射线体层摄影（X－raytomography）目的：将位于身体内欲观察层面的病灶突出地显示出来，而使其他深度平面组织影像模糊不清。

X线管移动方向S2S1PQF1F2P’Q1Q2P’胶片移动方向体层摄影的基本原理：第一百一十六页，共一百三十二页。（三）普通摄影X线机的应用特点影像转换介质——胶片

主要感光材料：溴化银胶片分辨率：分辨率的大小主要由溴化银颗粒的大小所决定。

溴化银颗粒的大小一般为1～2μm。一般用多少线对每毫米来表示，国产胶片的分辨率为65～85线对/毫米。胶片规格：5×7，8×10，10×12，11×14，12×15， 14×14，14×17。单位：英寸。曝光后的胶片质量参数：

照片密度

对比度及层次

锐利度

失真度第一百一十七页，共一百三十二页。普通摄影X线机（胶片）的优、劣势优势：

1、影像清晰：高对比的空间分辨率（6LP/mm以上，高档微焦点X线机可达几十LP/mm）；2、成像速度快，病人流通率高；3、应用广泛，费用低廉。第一百一十八页，共一百三十二页。普通摄影X线机的优、劣势当前普通X线机存在的主要问题：1、产生X线效率过低；2、胶片对X线的敏感度不足；摄影条件要求严格；3、胶片存档查询费时、费力、占空间、易出错；4、影像质量不稳定，受胶片、冲洗条件等诸多因素影响；5、胶片冲洗污染环境。第一百一十九页，共一百三十二页。（三）、专用X线机牙科X射线机乳腺X射线机床边摄影X射线机手术C臂X射线机介入X射线机第一百二十页，共一百三十二页。专用X线机牙科X线机——拍摄牙片专用结构特点：功率小、结构简单。第一百二十一页，共一百三十二页。（三）、专用X线机乳腺摄影X线机：亦称钼靶，主要用于女性乳腺X线摄影检查，也可用于非金属异物、血管瘤、阴囊等软组织摄影。结构特点：采用钼靶X线管KV低、软射线焦点小第一百二十二页，共一百三十二页。（三）、专用