x線機設(shè)備 ppt課件

1、第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的發(fā)現(xiàn),第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線產(chǎn)生的必要條件有電子源。必須有空壓電場及真空條件下的電子流。必須有適當?shù)淖钃跷?金屬靶面)來承受高速電子的能量，使高速電子所帶的動能轉(zhuǎn)變成X線。,,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線波長,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線波長,連續(xù)X射線的能量：,h ：普朗克常數(shù) c ：光速 V ：加速電子的電場電壓 e ：電子

2、電荷量νmax ：X射線的頻率λmin ：X射線的波長,β射線,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線波長,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的基本特性物理效應穿透作用、熒光作用、電離作用、光學作用、熱作用化學效應感光作用、著色作用生物效應,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的基本特性,X線是波長很短的電磁波。 X-Ray 是一種不可見光。 X-Ray 可以穿透物體。 X-Ray 可以使化學物質(zhì)發(fā)

3、生反應;產(chǎn)生熒光。 X-Ray 可以產(chǎn)生生物效應,破壞細胞,改變基因。,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的質(zhì)和量X射線的三個參量：管電壓(kVp)管電流(mA)曝光時間(s),第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的質(zhì)和量X射線的質(zhì)是指X射線光子能量的大小，由下面公式可以得出：所以，可以用X線管的管電壓來描述X射線的質(zhì)，其實用單位為kVp。,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的質(zhì)和量X射線的量

4、是指單位時間內(nèi)通過X射線入射方向的垂直的單位面積內(nèi)的X射線光子數(shù)的大小。通常用管電流I(mA)和曝光時間t(s)的乘積來描述。即毫安秒(mAs)。,第二節(jié)X線機設(shè)備,X射線物理基礎(chǔ)X射線的質(zhì)和量質(zhì)和量對膠片曝光的影響,X-Ray質(zhì)--- 由KV 決定，高KV質(zhì)高，低KV質(zhì)低， 代表X線的穿透力(對比度)。 X-Ray量 --- 由mA(X線量)和s(曝光時間) 決定 表明曝光總量(黑化度)。,第

5、二節(jié)X線機設(shè)備,X線機的組成X-ray 發(fā)生裝置 ---球管和高壓發(fā)生器X-ray 接收裝置 ---膠片或影像增強器有電視信號處理系統(tǒng)-- 有透視功能無電視信號處理系統(tǒng)-- 無透視功能(注：早期的透視功能X線機是利用熒光屏顯示圖像的)X-ray 圖像數(shù)字化處理系統(tǒng) ---- 硬件及軟件處理系統(tǒng)X-ray附屬裝置：病床、球管支架、防護設(shè)備等,影像增強器(I.I),球管(Tube),,,,,一般攝片過程,X線控制操作臺,X

6、線高壓發(fā)生裝置,病 床,暗盒,,X光膠片,熒光屏透視原理,第二節(jié)X線機設(shè)備,X線球管原理及參量,電子流以高速撞擊金屬靶面會產(chǎn)生X-Ray。 電子流 --- 球管陰極燈絲提供。 高速 --- 高壓發(fā)生器提供加載至球管。 金屬靶面(主要成分為鎢) --- 球管陽極。,焦點尺寸 熱容量,X-Ray焦點--- 有效焦點尺寸愈小, 影像清晰度越高，圖像銳利度越好。,半影產(chǎn)生圖像模糊,,,,,小焦點可使影像清晰。但是焦點越

7、小，在焦點上集聚的能量越高，產(chǎn)生的熱量也就越高。因為只有約0.5%的電能轉(zhuǎn)化為X射線的能量，99.5%以上的能量轉(zhuǎn)化為熱能。最終將導致焦點面熔化。解決辦法：雙焦點技術(shù)、旋轉(zhuǎn)陽極技術(shù)和水或油循環(huán)冷卻技術(shù),在透視時使用小焦點在攝影時使用大焦點,雙焦點技術(shù),旋轉(zhuǎn)陽極技術(shù),通過陽極旋轉(zhuǎn)來擴大焦點面積，提高球管的散熱率，從而提高球管的功率。,旋轉(zhuǎn)陽極球管,旋轉(zhuǎn)速率有2700rpm、8500rpm(3倍頻)，甚至16000rpm(6倍頻)。

8、,N=120f / P(rpm)P為定子極數(shù)，一般為2極,旋轉(zhuǎn)陽極球管的靶面,水或油循環(huán)冷卻技術(shù),真空 油,,,在CT中使用油循環(huán)X線管在心血管造影機X線機中使用水循環(huán)X線球管,熱容量,功率,熱量,熱容量,散熱率,熱容量,功率,每次曝光產(chǎn)生的熱量,熱容量,散熱率,球管參數(shù)舉例,第二節(jié)X線機設(shè)備,高壓發(fā)生裝置 組成高壓發(fā)生器：包括高壓變壓器、燈絲變壓器、高壓整流硅堆、高壓交換閘參量控制臺：KV控制、m

9、A控制、曝光時間(s)控制等等。,攝影的條件范圍：60---150KV, 30---500,800,1000mA, 0.01—6.4S,透視的條件范圍：40---125KV, 0.1---5mA, 長時間連續(xù),KV 40 - 150 kVKW 65 - 80 kW mAs 0,5 - 800 mAsExpo. Time 1 ms - 5s,,,

10、,高壓控制的過程,高壓控制方式,早期的工頻控制,現(xiàn)在的變頻控制,變頻控制電路框圖,控制V1、V4導通,控制V2、V3導通,,,變頻與工頻電路輸出波形的比較,燈絲控制電路框圖(毫安控制電路),曝光的時間控制，即曝光時間(t)的控制,曝光的時間控制是通過限時器來實現(xiàn)的，有機械式限時器和電子式限時器。,曝光過程控制,X線機有一個曝光手閘，它的按鈕有兩檔，第一檔是準備檔按鈕(Ready)，第二檔是曝光檔按鈕(Radiography)。,單鈕

11、自動曝光過程控制,無鈕自動曝光過程控制,其他控制電路,X線管容量保護電路球管油溫檢測電路旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路相位檢測電路(工頻機),曝光方式控制電路球管選擇電路透視攝影切換電路,KV補償電路空間電荷補償電路mA補償電路,KV調(diào)節(jié)電路mA調(diào)節(jié)電路S選擇電路,KV測量電路mA測量電路mAS測量電路,參數(shù)顯示電路,IBS自動亮度控制電路電源電壓檢測和調(diào)整自動曝光電路,第二節(jié)X線機設(shè)備,影像載體 影像載體有下面

12、幾種熒光屏膠片影像增強器影像板(IP板)平板數(shù)字探測器,熒光屏,,材料：硫化鋅鎘，產(chǎn)生黃綠色光,特點：發(fā)光效率低，僅有十分之一的X光光子，所以必須在暗室條件下觀察。,膠片,,主要感光材料：溴化銀分辨率：分辨率的大小主要由溴化銀顆粒的大小所決定。溴化銀顆粒的大小一般為1～2μm。 一般用多少線對每毫米來表示，國產(chǎn)膠片的分辨率為65～85線對/毫米。膠片規(guī)格：5× 7，8× 10，10×

13、; 12，11× 14，12× 15，14× 14，14× 17。單位英寸。曝光后的膠片質(zhì)量參數(shù)(Page141 ～142)：照片密度對比度及層次明銳度失真度,影像增強器,,影像增強器原理,面積縮小增強，電子倍增增強,影像增強器視野：一般有5、6、7、9、12、16英寸。有些可以實現(xiàn)可變視野，如9/5英寸。圖像分辨率：每厘米多少線對表示，一般為25 ～50線對/厘米。影

14、像對比度：全黑和全白的亮度比。一般有1：6、1：12、1：15或更高?；叶鹊燃墸? ～12級。從黑到白的層次。,IBS電路(ABS電路)：圖像亮度自動穩(wěn)定系統(tǒng),影像板(IP板),材料：氟鹵化鋇(Barium Fluorohalide),原理：IP板經(jīng)X射線照射后，其內(nèi)的電子獲得能量，躍遷到高能態(tài)，由此形成了模擬影像。受照射后的IP板，經(jīng)激光掃描后，受激電子以熒光的形勢釋放出來，將IP板上的每一點熒光值用光電倍增管轉(zhuǎn)化成電信

15、號，并記錄下來，就形成了X光數(shù)字圖像。這就是CR(Computed Radiography，計算機攝影)技術(shù)。,特點：可以在傳統(tǒng)的X線機上，利用IP板可實現(xiàn)數(shù)字化X線圖像。,IP板,,靈敏度高，使曝光劑量降低分辨率高，一般可達3.3LP/CM動態(tài)范圍寬速度慢分辨率不如常規(guī)X線機,IP板讀片機,平板數(shù)字探測器(FPD,Flat Pannel Detector),材料種類：CCD探測器CMOS探測器非晶硅探測器非晶硒

16、探測器,Thin Film Transistor array薄膜晶體管陣列,,平板數(shù)字探測器的作用原理(FPD,Flat Pannel Detector),非晶硅,非晶硒,技術(shù)參數(shù)：平板尺寸：17× 17，單位英寸灰度等級：14bit像素：720萬個像素點分辨率：3.1LP/MM顯示器：2K ×2K曝光間隔：<6秒,第二節(jié)X線機設(shè)備,X-ray 圖像數(shù)字化處理系統(tǒng) ---- 硬件及軟件處理系

17、統(tǒng) 圖像數(shù)字化的四種方式及處理過程圖像數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)字減影技術(shù)數(shù)字圖像的后處理軟件計算機輔助診斷(CAD，Computer-Assisted Diagnosis),,圖像數(shù)字化方式之一：膠片掃描系統(tǒng),圖像數(shù)字化方式之二：影像增強器+CCD+圖像板,,圖像數(shù)字化方式之三：計算機攝影(CR, Computed Radiography),圖像數(shù)字化方式之四：直接數(shù)字化攝影(DR, Digital Radiogr

18、aphy),,圖像數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)字減影技術(shù),20世紀60年代出現(xiàn)過X線照片減影術(shù)(Radiography Image Subtraction)，主要用于腦血管造影。 80年代的數(shù)字減影技術(shù)主要應用于血管造影中，所以又叫數(shù)字減影血管造影技術(shù)(DSA，Digital Subtraction Angiography)。這項技術(shù)是在通常的血管造影過程中，運用數(shù)字計算機工具，取人體同一部位兩幀不同的數(shù)字圖像，進行相

19、減處理，消去兩幀圖像的相同部分，得到造影劑充盈的血管圖像。,能量減影技術(shù),CR技術(shù)通過兩塊IP板，中間插入銅過濾板來實現(xiàn)。DR技術(shù)通過兩次短時間，不同能量值的曝光來實現(xiàn)。,時間減影技術(shù),將不同時間拍攝的統(tǒng)一部位的影像相減，來判斷病灶。,數(shù)字圖像后處理軟件,窗寬窗位邊緣增強圖像平滑對比度增強圖像放大縮小圖像裁減感興趣區(qū)分析圖像壓縮連續(xù)圖像回放,計算機輔助診斷(CAD，Computer-Assisted Diagnosis

20、),每年RSNA開幕式的大會上都會安排一個主題的學術(shù)報告，2001年開幕式的主題學術(shù)報告為計算機輔助診斷(CAD)。 共有兩個報告分別是美國芝加哥Heber MacMahon的胸部成像的計算機輔助診斷(Computer-assisted Diagnosis in Chest Imaging)和紐約Robert A.Schmidt的乳腺成像的計算機輔助診斷(Computer-assisted Diagnosis in Mammogr

21、aphy)。MacMahon介紹了CAD的理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Network，ANN)和在胸部病變的應用，特別是能量減影和時間減影的應用，目前在胸部除了結(jié)節(jié)病灶外還用于肺的間質(zhì)病變、氣胸以及心臟擴大等方面。 Schmidt介紹了乳腺計算機輔助診斷，采用了計算機對乳腺癌診斷無論是敏感性或特異性均有提高。并且談到目前廣泛采用的基于膠片數(shù)字化儀的信息采集方式可以提高檢測的敏感性，對特異性也不會有明顯的

22、降低，但是假如采用了數(shù)字化乳腺攝影則將有助于診斷結(jié)果的更進一步提高。這些論點是一個重要的信號，它提示我們CAD將是人們應該關(guān)注的一個熱點。,用數(shù)字化儀來采集診斷信息，比起醫(yī)生肉眼觀察圖像已有了很大的進步，但是也還存在一定的缺點，就是其結(jié)果會受照片質(zhì)量的影響，特別是膠片處理過程中的影響。因此要達到人們的初衷，即達到診斷的目的還是有一定的距離，因此更多的是把CAD中的D-Diagnosis診斷改寫為Detection——檢測，Compute

23、r Aided Detection(計算機輔助檢測)。也就是代替人眼發(fā)現(xiàn)某些由于人眼的疲勞、疏忽等原因而遺漏的診斷信息。,第二節(jié)X線機設(shè)備,X線機附屬裝置攝片過程中的輔助裝置不同功能X線機的機械裝置防護裝置,,攝片過程中的輔助裝置,濾線器,散射線使得膠片圖像模糊，利用濾線器，可減小散射線的影響。,,材料：薄鉛條與可透X射線的物質(zhì)(樹脂等)相互間隔粘合而成分類：線型柵和格型柵平行柵和聚焦柵靜止柵和活動柵,柵比值：鉛條

24、高度與鉛條間距之比值一般為：4 ～16。柵密度：一般為40LP/CM。即每厘米有40條鉛條。,束光器,,用于限制X射線照射野的范圍，減少病人其它部位的受照射劑量。利用鉛對球管的X射線出射處的范圍進行限定。,增感屏,為了增加膠片的感光能力，縮短曝光時間，在膠片前面放置增感屏。 增感屏的材料是能在X射線照射下發(fā)出熒光的物質(zhì)，如鎢酸鈣、硫酸鋇等。 增感屏相當于移波劑，由于X光對膠片的感光能力差，所以它將

25、X光轉(zhuǎn)化為熒光，熒光的光譜正好與膠片的感光光譜一致，從而使膠片感光效率提高。 根據(jù)感應的速度增感屏可分為：低速增感屏、中速增感屏和高速增感屏。 根據(jù)產(chǎn)生的熒光波長可分為：感綠增感屏和感藍增感屏。分別與感綠膠片與感藍膠片相匹配。,不同功能X線機的機械裝置,胃腸診斷機胸片機普通拍片機心血管造影機斷層攝影機牙科專用機兒科專用機乳腺攝影機手術(shù)用X線機,防護裝置,防護衣(鉛衣)鉛帽子鉛手套鉛玻