醫(yī)學(xué)成像技術(shù)第3章X射線成像技術(shù)

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1、第3章X射線成像技術(shù)3.1電離輻射的基本知識(shí)3.1.1電離與電離輻射3.1.2常用的輻射單位(1)照射量及其單位它是衡量X射線或γ射線對(duì)空氣的電離本領(lǐng)的一個(gè)量，定義為：X或γ射線在空氣中產(chǎn)生同一符號(hào)的離子的總電荷絕對(duì)值Q對(duì)空氣質(zhì)量m的微商，即(2)吸收劑量它描述每單位質(zhì)量的被照介質(zhì)所吸收的平均輻射能量，其定義為單位為Gy：另一單位為rad：(3)劑量當(dāng)量在生物系統(tǒng)中，相同的吸收劑量未必產(chǎn)生相同程度的生物效應(yīng)，為了比較不同類型輻射引起的生物效應(yīng)，引入一個(gè)能反應(yīng)特定類型輻射引起的線質(zhì)因數(shù)(品質(zhì)因數(shù))Q，將D×Q后就可用同一尺度來比較不同類型輻射所造成的生物效應(yīng)的嚴(yán)重程度，記D×Q=H，H稱為劑

2、量當(dāng)量，即單位為希沃特：另一單位為雷姆：因Q與輻射引起的電離密度有關(guān)，規(guī)定γ輻射的Q=1，其他類型輻射的Q值見表3.1。3.1.3興輻射的生物效應(yīng)3.1.4電離輻射的防護(hù)3.2X射線的物理基礎(chǔ)3.2.1X射線的產(chǎn)生(1)連續(xù)輻射當(dāng)用X射線管產(chǎn)生X射線時(shí)，X射線光子的能量取決于管電壓V的大小，且有如下關(guān)系：式中νmax——電磁波最大頻率。X射線的波長(zhǎng)為式中C——光速；e——電子電荷；h——普朗克常數(shù)。若波長(zhǎng)單位為(10-8cm)，其他量取相應(yīng)單位制代入（2）特性輻射（標(biāo)識(shí)輻射）3.2.2X射線的基本特性（1）物理特性①穿透作用：②熒光作用：③電離作用：圖3.1X射線譜示意圖（2）化學(xué)特性①感

3、光作用：②脫水作用（著色作用）（3）X射線通過物質(zhì)，因被物質(zhì)吸收會(huì)產(chǎn)生各種效應(yīng)（能量轉(zhuǎn)移）①光電效應(yīng)②康普頓散射③電子對(duì)的產(chǎn)生3.2.3X射線的量與質(zhì)3.2.4實(shí)用X射線的產(chǎn)生條件①具有一個(gè)電子源（陰極）：用以發(fā)射電子。②具有一個(gè)受電子轟擊而輻射X射線的物質(zhì)稱為陽極或靶。③為加速電子，在陽、陰極之間加上較高的電壓，使電子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被加速，獲得電場(chǎng)能。④為使高速電子在加速過程中不受氣體分子阻擋而損耗能量，同時(shí)保護(hù)陽極不被氧化，陰極及靶內(nèi)必須處于機(jī)械強(qiáng)度較高的抽真空的X射線管內(nèi)。3.2.5X射線對(duì)人體的穿透能力3.3X射線診斷設(shè)備3.3.1概述3.3.2X射線機(jī)的分類（1）X射線管1）X射

4、線管的陰極2）X射線管的陽極X射線機(jī)的電路結(jié)構(gòu)必須滿足X射線管的下列要求：①供給一個(gè)較低的但可以變化的燈絲電壓，使燈絲受熱而發(fā)射電子，同時(shí)可任意改變燈絲加熱溫度，也即要有可以改變管電流的裝置。②供給一個(gè)很高的且可變的管電壓，使燈絲電子以高速撞擊陽極而發(fā)射X射線，同時(shí)可任意改變其穿透力，即要有管壓可變的裝置。圖3.2X射線管基本原理圖圖3.3陰極和陽極結(jié)構(gòu)示意圖③有一個(gè)能控制且可以任意選擇的X射線發(fā)射時(shí)間的裝置，使X射線管電壓，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)接通或斷開，即要有可控制X射線曝光時(shí)間的裝置。（2）高壓整流電路及中頻高壓發(fā)生器3.4X射線機(jī)的常用診斷設(shè)備（1）遮光器（控制原發(fā)射線）（2）集光筒（遮線

5、筒）（3）濾線器3.5X射線透視3.5.1X射線透視3.5.2熒光屏3.5.3X射線影像增強(qiáng)器3.5.4醫(yī)用X射線電視（1）工作原理框圖（2）醫(yī)用X射線電視的優(yōu)點(diǎn)①亮度高，使X射線透視擺脫了暗室操作。②X射線的劑量低，透視所需劑量?jī)H為一般熒光屏透視所需劑量的1/10左右。③提高了影像的清晰度，由于劑量低，有可能使用更小焦點(diǎn)的X射線管。圖3.4影像增強(qiáng)器④可供多人同時(shí)觀察，擴(kuò)大會(huì)診和教學(xué)效果。⑤便于傳遞、錄像和圖像的信息處理。圖3.5醫(yī)用X射線電視工作原理框圖⑥便于實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)，使觀察者完全避免了X射線輻照。⑦便于進(jìn)行動(dòng)態(tài)記錄和觀察。3.6普通X射線攝影3.6.1普通X射線攝影3.6.2X

6、射線膠片3.6.3暗室技術(shù)①顯影：②定影：③水洗和干燥：圖3.6膠片結(jié)構(gòu)圖3.6.4增感屏①金屬增感屏：②熒光增感屏：③金屬熒光增感屏：3.7X射線特殊檢查技術(shù)3.7.1X射線造影檢查3.7.2靜電X射線攝影3.7.3常規(guī)X射線斷層攝影圖3.7干板攝影原理框圖圖3.8常規(guī)X射線斷層攝影原理圖3.8X射線計(jì)算機(jī)斷層成像（X-CT）3.8.1概述3.8.2普通X射線攝影與X-CT的比較3.8.3X-CT基本原理（1）物理基礎(chǔ)1）吸收與散射2）射束硬化3）X射線束的衰減①單色X射線束對(duì)于僅具有單一能量的X射線束，其透過吸收體后的衰減滿足式中I0——入射光強(qiáng)；I——透射光強(qiáng)；x——吸收體厚度；μ—

7、—衰減系數(shù)。②多色X射線束對(duì)于含有能量（E1，E2，…，En）的多色X射線束，其透過吸收體后的衰減滿足對(duì)于低能量X光而言，其衰減系數(shù)μ（EK）較大。4）衰減系數(shù)μ和CT值μ的測(cè)量是有基準(zhǔn)的。由于人體內(nèi)大部分軟組織是由水組成的，故以水為基準(zhǔn)（H（水）=0）。CT測(cè)量的μ值滿足式中，H是Hounsfield（CT發(fā)明者之一）的字頭。一般取H（空氣）=-1000，H（骨骼）=1000。影響CT值的因素ρ主要是吸收體密度ρ1（即