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1、X线成像基本原理线成像基本原理1一、概述一、概述 1895年年11月月8日，德国物理学家伦琴在进日，德国物理学家伦琴在进行阴极管放电实验时偶尔发现了具有很高能行阴极管放电实验时偶尔发现了具有很高能量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使量，肉眼看不见，但能穿透不同物质，能使荧光物质发光的射线。荧光物质发光的射线。因为当时对这种射线的性质不了解，因因为当时对这种射线的性质不了解，因此称之为此称之为X射线。为纪念发现者，后来也称为射线。为纪念发现者，后来也称为伦琴射线，现简称伦琴射线，现简称X线。线。2 伦伦 琴琴 世界上第一张世界上第一张X线片线片3二、二、X线的产生线的产生1.产生条件产生条件电
2、子源：电子源：X线管阴极灯丝通过电流加热后释放线管阴极灯丝通过电流加热后释放 出电子。出电子。高速电子流：高速电子流：X线管阴极、阳极之间施加加速线管阴极、阳极之间施加加速高电压；高电压；X线管保持高真空。线管保持高真空。阳极靶面：高原子序数金属物质（钨、钼）。阳极靶面：高原子序数金属物质（钨、钼）。4 X 线线 管管 X 线线 管管 套套5X线阴极：灯丝、聚焦罩、阴极套等线阴极：灯丝、聚焦罩、阴极套等6X线管阳极：阳极头、阳极帽、阳极靶面等线管阳极：阳极头、阳极帽、阳极靶面等72.产生过程产生过程 X线管灯丝通过电流加热后，释放出电子。线管灯丝通过电流加热后，释放出电子。施加在施加在X线管阴
3、极、阳极两端的高电压，对电线管阴极、阳极两端的高电压，对电子加速，形成高速电子流。然后撞击到阳极子加速，形成高速电子流。然后撞击到阳极靶面，释放出靶面，释放出X线。线。X线的产生是能量转换的结果，线的产生是能量转换的结果，99%的动的动能转化为热量，能转化为热量，1%动能转化为动能转化为X线。线。8三、三、X线的性质线的性质1.X线的本质线的本质 X线的本质是一种波长很短的电磁波（近线的本质是一种波长很短的电磁波（近似于可见光），具有波粒二象性。似于可见光），具有波粒二象性。X线与物质作用时表现为粒子性。线与物质作用时表现为粒子性。X线传播过程中表现为波动性。线传播过程中表现为波动性。X线波长
4、：线波长：0.000650nm 诊断用诊断用X线波长：线波长：0.0080.031nm92.X线的性质线的性质 物理效应：穿透作用、荧光作用、电离作用物理效应：穿透作用、荧光作用、电离作用及干涉、衍射、反射与折射作用及干涉、衍射、反射与折射作用 化学效应：感光作用、着色作用化学效应：感光作用、着色作用 生物效应生物效应10（1）穿透作用）穿透作用 X线穿透一般可见光不能穿透的各种不线穿透一般可见光不能穿透的各种不同密度的物质，并在穿透过程中受到一定同密度的物质，并在穿透过程中受到一定程度的吸收即衰减。程度的吸收即衰减。X线的穿透力与线的穿透力与X线管线管电压密切相关，电压越高，所产生的电压密切
5、相关，电压越高，所产生的X线的线的波长越短，穿透力也越强。波长越短，穿透力也越强。另一方面，另一方面，X线线的穿透力还与被照体的密度和厚度相关。的穿透力还与被照体的密度和厚度相关。X线穿透性是线穿透性是X线成像的基础。线成像的基础。11（2）荧光作用）荧光作用 X线能激发荧光物质（如铂氰化钡、钨线能激发荧光物质（如铂氰化钡、钨酸钙等），使产生肉眼可见的荧光，称为酸钙等），使产生肉眼可见的荧光，称为荧光作用，是进行透视检查的基础。荧光作用，是进行透视检查的基础。12（3）感光作用）感光作用 涂有溴化银的胶片，经涂有溴化银的胶片，经X线照射后，可线照射后，可以感光，产生潜影，经显影、定影处理，以感
6、光，产生潜影，经显影、定影处理，被感光溴化银中的银离子（被感光溴化银中的银离子（Ag+）被还原成）被还原成金属银（金属银（Ag），沉淀于胶片的片基上。金），沉淀于胶片的片基上。金属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光属银的微粒，在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银，在定影及冲洗过程中，从的溴化银，在定影及冲洗过程中，从X线胶线胶片上被洗掉，在胶片上呈白色。根据金属片上被洗掉，在胶片上呈白色。根据金属银沉淀的多少，便产生黑白影像。是银沉淀的多少，便产生黑白影像。是X线摄线摄影图像获取与保存的基础。影图像获取与保存的基础。13（4）电离作用）电离作用 X线穿过机体被吸收时，将产生电离作线穿过机体被吸收时
7、，将产生电离作用，使组成物质的分子分解成正、负离子。用，使组成物质的分子分解成正、负离子。测量被照组织的电离过程可计算测量被照组织的电离过程可计算X线的照射线的照射量，通常以此作为放射剂量学的基础。量，通常以此作为放射剂量学的基础。14（5）生物效应）生物效应 X线穿透机体被吸收时，可使组织细胞线穿透机体被吸收时，可使组织细胞产生抑制、损害甚至坏死，称为产生抑制、损害甚至坏死，称为X线的生物线的生物效应。效应。X线对机体的损害程度与吸收的线对机体的损害程度与吸收的X线线的量的大小有关。的量的大小有关。X线的生物效应是放射治线的生物效应是放射治疗和放射防护的基础。疗和放射防护的基础。15四、四、
8、X线的成像线的成像 当当X线穿透人体不同的组织结构时，被吸线穿透人体不同的组织结构时，被吸收的程度就不同，所以到达荧屏或胶片的收的程度就不同，所以到达荧屏或胶片的X线线量有差异，从而在荧屏或胶片上形成明暗或量有差异，从而在荧屏或胶片上形成明暗或黑白对比不同的影像。黑白对比不同的影像。X线线人人体体转转换换介介质质X线线影影像像带有人体信息的带有人体信息的X线线161.形成形成X线影像的三个基本条件线影像的三个基本条件（1）X线具有一定的穿透力线具有一定的穿透力（2）被照体存在着密度和厚度的差异）被照体存在着密度和厚度的差异（3）通过显像介质获得）通过显像介质获得X线影像线影像 组织结构和器官的
9、密度及厚度的差组织结构和器官的密度及厚度的差 异，是异，是产生影像对比的基础，是产生影像对比的基础，是X线成像的基本条线成像的基本条件。件。171819负负 像像202.X线的采集和显示线的采集和显示21医用医用X线胶片的分类：线胶片的分类：a.普通普通X线摄影胶片线摄影胶片感蓝胶片感蓝胶片（盲色片）：吸收光谱峰值为盲色片）：吸收光谱峰值为420nm（包括：标准感度胶片、大宽容度胶片）（包括：标准感度胶片、大宽容度胶片）感绿胶片感绿胶片（正色片）：（正色片）：吸收光谱峰值为吸收光谱峰值为550nm（包括：扁平颗粒胶片、乳腺摄影用正色胶片、（包括：扁平颗粒胶片、乳腺摄影用正色胶片、高清晰度摄影用
10、胶片）高清晰度摄影用胶片）胶片结构：保护层、胶片结构：保护层、感光乳剂层感光乳剂层、底层和片基、底层和片基感光乳剂层主要有卤化银和明胶组成，常用卤感光乳剂层主要有卤化银和明胶组成，常用卤化银为化银为溴化银、碘化银溴化银、碘化银。22b.激光打印胶片激光打印胶片处理方式不同分为干式和湿式处理方式不同分为干式和湿式湿式：红外线激光胶片：湿式：红外线激光胶片：820nm；氦氖激光胶片：氦氖激光胶片：633nm干式：专机专用，尚不能通用干式：专机专用，尚不能通用 包括含银盐和不含银盐的胶片，都是单面包括含银盐和不含银盐的胶片，都是单面感光或单面影像记录，对热敏感，故统称为感光或单面影像记录，对热敏感，
11、故统称为热敏胶片。热敏胶片。23胶片的保存：胶片的保存：标准存储条件：标准存储条件：温度温度1015，湿度，湿度4060%；存放时；存放时要将胶片站立放置，严禁平放或重压；防止辐要将胶片站立放置，严禁平放或重压；防止辐射线的照射，避免胶片产生严重灰雾。射线的照射，避免胶片产生严重灰雾。特别强调，对于热敏胶片的保存，除上述特别强调，对于热敏胶片的保存，除上述要求外，保存温度严格控制在要求外，保存温度严格控制在24以下。以下。242526五、五、X线图像特点线图像特点v灰阶图像灰阶图像v重叠、放大、失真重叠、放大、失真v放映人体组织结构的解剖及病理状态放映人体组织结构的解剖及病理状态27（1）密度
12、）密度a.透光率：透过光线强度透光率：透过光线强度/入射光线强度入射光线强度 T=I/I0b.阻光率：透光率的倒数阻光率：透光率的倒数 O=1/T=I0/Ic.密密 度度:阻光率的对数值阻光率的对数值 D=LgI0/I 人眼正常能分辨的密度范围：人眼正常能分辨的密度范围：0.252.0 X线诊断照片的密度范围：线诊断照片的密度范围：0.71.528（2）对比度：照片上相邻组织影像的密度差）对比度：照片上相邻组织影像的密度差 K=D2-D1（3）模糊）模糊 a.几何模糊：几何模糊：X线束呈圆锥放射状非点状源射线，在线束呈圆锥放射状非点状源射线，在物物片距不为零时，存在几何放大，从而引片距不为零时
13、，存在几何放大，从而引起半影模糊。起半影模糊。29 人眼的模糊阈值：人眼的模糊阈值：当半影模糊当半影模糊0.2mm时，没有模糊之感。当时，没有模糊之感。当半影模糊半影模糊=0.2mm时，时，开始产生模糊之感。开始产生模糊之感。30b.运动模糊：运动模糊：X线摄影过程中，线摄影过程中，X线管、被检者、胶片线管、被检者、胶片三者之间产生运动，从而引起影像模糊。三者之间产生运动，从而引起影像模糊。造成运动模糊的原因：造成运动模糊的原因：组织脏器的生理性运动组织脏器的生理性运动 病理性运动病理性运动 被检者不合作被检者不合作31 消除运动模糊消除运动模糊的方法：的方法：加加强强X线设备的定线设备的定期检测期检测采用采用短时间曝光法短时间曝光法屏气与固定屏气与固定肢体肢体尽量缩尽量缩小肢小肢片距离片距离32（4）失真：照片影像与原物体在大小、形状及）失真：照片影像与原物体在大小、形状及位置上的差异。位置上的差异。影像失真包括：歪斜失真、放大失真、重影像失真包括：歪斜失真、放大失真、重叠失真叠失真33