《模拟X线成像》PPT课件.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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。,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sin=a*b*sin减小有效焦点的方法:较小a减小b减小,长轴,短轴,3.主焦点:灯丝正面电子形成4.副焦点
5、: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=1/2d,3、焦点的调制
6、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:0MTF1。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
7、限分辨力。一般X 线焦点的散焦值B1,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
8、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 普通正色胶片-普通摄影 乳腺摄影用正色胶片-乳腺摄影专用 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:标准感度胶片-大部分一般摄影 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
9、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
10、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”。,鱼皮明胶,明胶的作用:提高感光乳剂的感光度:银胶络合物 吸卤剂起保护性胶体作用 吸水膨胀后具有多孔性 具有热熔冷凝性 具有很强的粘性 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
11、色波长(550 nm)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=10,X线胶片,胶片特性曲线足部:起始部直线部:是曝光正确的部分,力求利
12、用的部分 肩部:曝光过度 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(值):亦称对比度系数。是指特性曲线直线部分的斜率。=D2-D1/lgRE2-lgRE1,X线胶片的宽容度,宽容度(L)-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
13、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350nm560nm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
14、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
15、*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,2LANEX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
16、2AgX+光 2Ag+X2 2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
17、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:又称光学密度或黑化度,,(一)概念,是指X线胶片经过感光后,通过显影等处理在照片上形成的黑化程度,即银离子密度,用D表示。,2.光学密度的求值(1)透光率:指照片上某处的透光程度,等于透过光线强度与入射光线强度之比。,入射光I0=100,透过光I=10,X线胶片,(2)阻光率:指照片上阻挡光线能
18、力的大小。等于透光率的倒数。,(3)光学密度值:照片阻光率的对数值。,注意:观片灯下能分辨的光学密度范围 是之间,而最佳的密度范 围是之间,(二)影响照片密度的因素,1.曝光量(mAs),符合胶片特性曲线,2.管电压(kV),光学密度,照片密度的变化则与管电压的n次方成正比例。管电压的变化为40kV150kV时,n的变化从4降到2。,3.摄影距离(FFD),光学密度,X线强度的衰减与摄影距离的平方成反比。,4.增感屏,增感率,照片密度5.胶片的感光度,光学密度 6.被照体厚度及密度,光学密度7.照片冲洗因素 冲洗环境的安全性、显影液特性、显影温度及时间等因素,对照片密度的大小有较大的影响,二、
19、X线照片对比度,X线对比度(射线对比度)(Kx),胶片对比度(胶片对比度系数)(),X线照片对比度(光学对比度)(K),肢体对比度(对比度指数)(),X线照片对比度,(一)概念,2.X线对比度(又称射线对比度)(Kx),1.肢体对比度(又称对比度指数)(),=2-1,4.X线照片对比度(又称光学对比度)(K),3.胶片对比度(又称胶片对比度系数)(),K=D2-D1,四者的关系:K=D2-D1=rlgI2/I1=rlgKx=r(u2d2-u1d1)lge,(二)影响照片对比度的因素,2.射线因素,1.被照体因素,3.接收器(屏片系统)因素,4.照片冲洗处理的因素,5.照片观察的因素,(1)胶片
20、对比度系数:,胶片对比度()越高,对X线对比度的放大能力越大。,1.胶片对比度-r,影像对比度,2.X线质Kv,代表X线的穿透力,软X线摄影(软组织摄影):2540Kv,普通摄影:40100Kv,高千伏摄影(高电压摄影):100150Kv,特点:照片对比度加大,特点:照片层次丰富,kV,照片对比度,高Kv,低Kv,3.X线量,X线量:使低密度区的影像对比明显好转,4.散射线-散射线越多,照片对比度越低,定义:,是X线管发射出的原发射线穿过人体及其他物体时,产生光电效应和康普顿散射,而产生方向不定、能量较低的二次射线。,(1)散射线的危害,只能使照片发生灰雾,照 片对比度下降。增加工作人员和受检
21、者辐 射剂量,散射线含有率:散射线占胶片全部射线的比率,(2)散射线的产生 X线穿过人体及其他物体时,康普顿散射,而产生方向不定、能量较低的二次射线。,散射线含有率的影响因素:,管电压,散射线,照射野,散射线,受检体的厚度,当管电压在8090Kv以上,散射线含有率趋于平稳,当d15cm,散射线含有率随厚度增加,当d15cm,散射线含有率不再增加,当照射野达30cm30cm时,散射线含有率达饱和,散射线的抑制,散射线的消除,遮线器,滤过板,空气间隙法,滤线栅,(3)抑制和消除散射线的方法,遮线器:调节照射野,散射线的抑制:,滤过板:吸收原发射线中波长较长的无用射线,散射线的消除:,空气间隙法:利
22、用空气可吸收能量较低的X线及X线衰减与距离的平方成反比的规律。,滤线栅法:直接吸收散射线最有效的设备。,空气间隙法:,特点:“平方反比”定律,不足:原发射线能量也减少,需使用增感屏和胶片补偿,滤线栅法:,滤线栅应用原理示意图,1)滤线栅的构造:,2)滤线栅的分类:,根据构造特点分类,静止式(固定式),运动式,交叉式,按运动机能分类,聚焦式,平行式,3)滤线栅工作原理:,4)滤线栅特性:,a.栅比(R):,b.栅密度(n):,c.铅容积(P):,P=ndh,d.滤线栅的焦距(f0):,指聚焦滤线栅的倾斜铅条会聚于空中一直线到滤线栅板平面的垂直距离,焦栅距离界限(f1f2):,原射线透射值在边缘为
23、在聚焦距离上的透射值的60%时允许焦点距离聚焦入射面的最低f1和最高f2的范围。,e.曝光量倍数(B)(滤线栅因子):不使用滤线栅的全射线强度与使用滤线栅的全射线强度的比值。,5)滤线栅的切割效应:滤线栅铅条对X线原射线的吸收作用。,聚焦式滤线栅倒置,侧向倾斜(或偏离)焦栅距,偏离焦栅距,双重偏离,6)使用滤线栅的注意事项:,使用聚焦式滤线栅时,不能将滤线栅倒置X线中心线要对准滤线栅中线,左右偏差不超过3cm倾斜X线管时,倾斜方向只能与铅条排列方向平行使用聚焦式滤线栅时,焦点至滤线栅的距离要在允许的焦栅距离界限f1f2范围内使用调速运动滤线栅时,要调好与曝光时间相适应的运动速度,一般运动时间应
24、长于曝光时间的五分之一,5.增感屏-增感率,对比度,使用增感屏减少X线的量,6.照片冲洗处理的因素,适当提高显影液的PH值,温度,加入适量的抑制剂,采取动态显影可以提高照片对比度。,7.照片观察的因素,观片灯的亮度、颜色及照片观察的环境照度都影响照片对比度的观察效果。,三、X线照片层次定义:照片局部范围内组织结构微小的密度差或对比度的显示能力。,(二)影响照片层次的因素 照片层次与照片对比度两者相互制约,照片的对比度大,层次就不丰富;反之,照片层次丰富。1.高千伏摄影 120kV以上管电压的摄影。损失对比度的同时,丰富照片层次2.软X线摄影 40kV以下管电压的摄影。对比度良好,层次清晰,四、
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