X线成像基础理论1

会计学1X线成像基础理论101:42:24第一节X线焦点及线量分布一、X线焦点二、线量分布三、X线束第1页/共40页01:42:24一、X线管焦点

在X线成像系统中，对X线成像质量影响最大的是X线管焦点，焦点的大小除与X线机本身的设计有关外，还与焦点的的投影方位及使用的曝光条件有关。焦点的的大小是X线管成像性能的主要表征之一。第2页/共40页01:42:24（一）概念1、实际焦点及主副焦点（1）实际焦点：X线管阳极靶面实际接受电子轰击的面积称之为实际焦点。

实际焦点的面积与X线管的功率成正比，其大小取决于聚焦槽的形状、宽度以及灯丝在聚焦槽的位置。第3页/共40页01:42:24（一）概念（2）主焦点与副焦点主焦点：由灯丝较前面位置发射的电子形成的焦点，其电子密度较大。副焦点：由灯丝侧面发射出的电子形成的焦点，其电子密度较小。主副焦点形成电子轨迹第4页/共40页01:42:24X线辐射强度分布第5页/共40页01:42:24（一）概念2、有效焦点及标称值（1）有效焦点：有效焦点的大小第6页/共40页01:42:24（一）概念阳极倾角用α表示，有效焦点与实际焦点的关系是：有效焦点＝a×bsinα

其中：a为焦点的宽，b为焦点的长有效焦点：既旨实际焦点在像面上不同方位的投影。第7页/共40页01:42:24（一）概念（2）有效焦点的标称值：

1982年国际电工委员会（IEC）336号版物上阐述了用无量纲的数字来表示有效焦点的大小，如：2.0、1.0、0.6等，此数字称为有效焦点标称值。第8页/共40页01:42:24（二）焦点的测试1、针孔照相设备成像法

1962年国际放射委员会及测定委员会（ICRU）规定的方法。只适用于测试大于0.3mm焦点。2、狭缝照相设备成像法根据IEC-336呈出版物的要求，确定用狭缝照相成像方法测试焦点的大小。第9页/共40页01:42:24（二）焦点的测试（1）设备的要求材料用钨、铼钨合金、铂铱合金或金铂合金等制成。狭缝尺寸的基本要求如图：狭缝尺寸要求第10页/共40页01:42:24（二）焦点的测试（2）测试方法1）狭缝照相设备的准直：必须使X线的中心狭缝入射面的中心，中心线与狭缝基准线的夹角小于或等于10-3弧度（rad）。对准直要求第11页/共40页01:42:24（二）焦点的测试2）狭缝照相设备的位置焦点与狭缝入射面的距离要求必须大于10cm，影像放大率在规定放大倍数不超过5%。大于10cm设备位置第12页/共40页01:42:24（二）焦点的测试3）狭缝的方位在测量焦点的长度时，狭缝的方向必须与X线管长轴方向垂直；测量焦点的宽度时，狭缝的方向必须与X线管的长轴方向平行。X线管长轴球管短轴球管左右方向球管前后方向第13页/共40页01:42:24（二）焦点的测试4）胶片的位置胶片必须与狭缝的平面平行，与X线的中心线相垂直。缝-片距与焦-缝距的比值，为焦点的放大率（M）。焦点的放大必须符合下表：

焦点的标称值

放大率（M）F≤0.40.4＜F≤1.0F≥1.1M≥3M≥2M≥1第14页/共40页01:42:24（二）焦点的测试（3）曝光条件

按下表中规定选取曝光条件，分别摄取焦点在长度方向和宽度方向的照片影像，规定照片的最大密度值在1.0~1.4之间。

X线管标称电压（KV）曝光条件

管电压管电流≤7575~150150~200

标称电压标称电流的50%75KV曝光时间为0.1s50%标称电压第15页/共40页01:42:24（二）焦点的测试（4）焦点的狭缝照片测量测量出焦点像的长和宽，按下式计算出焦点的长和宽：

第16页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量

能够反应焦点成像性能的主要参量有：焦点的尺寸（F）、焦点的极限分辨率（ω）、焦点的调制传递函数（MTF）、和焦点的增涨值（B）。1、焦点的尺寸

式中，F代表焦点尺寸，b代表物-片距，a代表焦-物距。HSHab第17页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量2、焦点的极限分辨率（1）定义：ω在规定条件下，不能成像的最小空间频率。即在星形测试卡像面上出现第一个模糊带所对应的空间频率值：

ω值大时成像性能好。第18页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量（2）测试方法1）测试设备：主要是星形测试卡、摄影设备和胶片。星形测试卡：厚度为0.03mm~0.05mm，顶角必须≤0.035rad或10-3rad（约2°）,直径至少为45mm。星形测试卡第19页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量2）测试方法：拍摄星卡时，先做好准直，要求基准线与测试卡所成角度必须≤10-3rad。调节焦点至星卡（距离大于25cm）和星卡至胶片的距离,使星卡照片的两个方向上测得的最外模糊区尺寸ZW和ZL，应大于和接近影像直径1/3，但不得小于25mm.曝光负载应使显影最大密度值在1.0~1.4之间。第20页/共40页01:42:24对星卡实验要求星卡大于25cm星卡位置示意图第21页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量3）计算方法：可采用下式：

星卡模糊带测试示意图第22页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量3、焦点的调制传递函数（MTF）（1）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。（2）MTF域值范围：

MTF最大值为1，最小值为零，即：0≤MTF≤1MTF＝1，表示成像系统的输入对比度与输出对比度相等。MTF＝0，表示成像系统输出对比度为0，即影像消失。第23页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量4、焦点的增涨值（B）定义：B值是描述X线管焦点极限分辨率随负荷条件而相对变化的量，又称散焦值或晕值。（1）焦点增涨的观察以管电压、管电流分别作为参量，观察焦点尺寸的变化。如下表：表2-3第24页/共40页01:42:24焦点增涨的观察第25页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量

管电流200~1200mA管电压（KV）焦点增涨

4070%8030%12015%

管电压40KV~120KV管电流（mA）焦点增涨

20013%60055%120067%某X线管1.0焦点随管电流、管电压的变化情况A随管电流情况B随管电压情况第26页/共40页01:42:24（三）X线管焦点成像性能主要参量（2）焦点增涨的原因分析电子间库仑斥力方向矢量（3）计算：IEC阐述了这一概念，并用下式表示与计算：B＝ω50/ω100ω50表示用表2-6规定的负载因素所测得焦点的极限分辨力；ω100表示用表2-7规定负载因素所测得的焦点的极限分辨力。第27页/共40页01:42:24表2-6ω50负载因素X线管标称电压（KV）曝光条件

管电压管电流≤7575~150150~200

标称电压50%的额定管电流曝光时间0.1秒

75KV同上

50%标称电压同上第28页/共40页01:42:24表2-7ω100负载因素X线管标称电压（KV）曝光条件

管电压管电流KV≤7575＜KV≤150150＜KV≤200

标称电压在规定管电压下，曝光时间为0.1s的最大管电流

75KV同上

50%标称电压同上一般X线焦点的增涨值B≥1，焦点的增涨值B接近1时，成像性能受负荷条件的影响小。第29页/共40页01:42:24焦点增涨用针孔法摄取的焦点增涨像第30页/共40页01:42:24二、线量分布（一）焦点面上的线量分布焦点密度扫描图焦点像宽上的线量分布焦点像长上的线量分布第31页/共40页01:42:24二、线量分布（二）照射野的线量分布照射野是指通过X线窗口的X线束入射肢体曝光面的大小。在照射野上的线量分布是不一样的，用一块厚为1mm的铅板，在上面加工几排平行的针孔，并将些铅板置于焦点和胶片正中。用适当的条件进行曝光，可得到一张多个焦点针孔的照片。如图：第32页/共40页01:42:24二、线量分布（二）照射野的线量分布1、焦点的方位性在平行于X线管长轴方向上，近阳极端有效焦点小，近阴极端有效焦点大。在短轴方向，有效焦点大小对称。焦点方位特性示意图第33页/共40页01:42:24二、线量分布2、焦点的阳极效应平行于X线管长轴方向上，近阳极端X线量少，近阴极端的X线量多，线量分布是非对称性的；在X线管短轴方向上，X线量的分布基本上对称相等。X线量空间分布（长轴）X线量空间分布（短轴）第34页/共40页01:42:24三、X线束（一）X线束的形状1、照射野：通过X线管窗口的X线束入射于肢体其曝光面的大小称照射野。在摄影时将X线照射野调至与被检部位等大，一般情况下，选用的照射野边缘在暗盒边缘内1cm。活动遮线器示意图第35页/共40页01:42:24三、X线束2、中心线、斜射线中心线：X线束中心部分垂直