線機(jī)設(shè)備ppt課件

第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1. X射線物理基礎(chǔ) 1)X射線的發(fā)現(xiàn) X線投照 德國科學(xué)家(1845-1923) Wilhelm Conrad Roentgen 1895年發(fā)現(xiàn)X線 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1.X射線物理基礎(chǔ) 1)X射線產(chǎn)生的必要條件 I.有電子源。 II.必須有空壓電場及真空條件下的電子流。 III. 必須有適當(dāng)?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(jī)設(shè)備 1. X射線物理基礎(chǔ) 2)X射線波長 特征X射線的能量: h ：普朗克常數(shù) ：X射線的頻率 ：X射線的波長 c ：光速 En1：軌道能級（外 ） En2：軌道能級（內(nèi) ） + + 特征X射線 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1. X射線物理基礎(chǔ) 2)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 ：電子電荷量 max ：X射線的頻率 min ：X射線的波長 + + 連續(xù)X射線 射線 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1. X射線物理基礎(chǔ) 2)X射線波長 X射線強(qiáng)度 X射線波長 特征X射線 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1.X射線物理基礎(chǔ) 3)X射線的基本特性 I.物理效應(yīng) 穿透作用、熒光作用、電離作用、光學(xué)作用 、熱作用 II.化學(xué)效應(yīng) 感光作用、著色作用 III. 生物效應(yīng) 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1. X射線物理基礎(chǔ) 3)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(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng);產(chǎn)生熒光。 X-Ray 可以產(chǎn)生生物效應(yīng),破壞細(xì)胞,改變基因 。 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1.X射線物理基礎(chǔ) 4)X射線的質(zhì)和量 I.X射線的三個(gè)參量： 管電壓(kVp) 管電流(mA) 曝光時(shí)間(s) X射線 陽極 陰極 燈絲 變壓器 高壓 變壓器 管電壓 管電流 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1.X射線物理基礎(chǔ) 4)X射線的質(zhì)和量 II. 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(shí)用單位為kVp。 不同質(zhì)的X射線的用途 名 稱最短波長管電壓 (kVp) 用 途濾過板材料 極軟X射線2.50.62 540軟組織攝影、表皮治療膠紙板 軟X射線0.620.1240150透視和攝影鋁 硬X射線0.120.05150250較深組織治療銅 超硬X射線0.05以下250以上深部組織治療錫、鉛 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1.X射線物理基礎(chǔ) 4)X射線的質(zhì)和量 III. X射線的量是指單位時(shí)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(shí)間t(s)的乘積來 描述。即毫安秒(mAs)。 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 1.X射線物理基礎(chǔ) 4)X射線的質(zhì)和量 IV. 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(shí)間) 決定 表明曝光總量(黑化度)。 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 2.X線機(jī)的組成 1)X-ray 發(fā)生裝置 -球管和高壓發(fā)生器 2)X-ray 接收裝置 -膠片或影像增強(qiáng)器 I.有電視信號處理系統(tǒng)- 有透視功能 II.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(jī)是利用熒光屏顯示圖像的) 3)X-ray 圖像數(shù)字化處理系統(tǒng) - 硬件及軟件處理系統(tǒng) 4)X-ray附屬裝置：病床、球管支架、防護(hù)設(shè)備等 X線機(jī)胃腸床 高壓發(fā)生器 控制臺 (包括X線控制和床的控制) 球管 束光器 影像增強(qiáng)器 攝像機(jī) 圖像 一般透視胃腸一般透視胃腸X X線機(jī)的工作過程線機(jī)的工作過程 Generator A DA D Image processor ANGIOMATIC (exposure control) Host computer Documentation 帶有圖像處理功能的透視胃腸帶有圖像處理功能的透視胃腸X X線機(jī)的工作過程線機(jī)的工作過程 影像增強(qiáng)器(I.I) 球管(Tube) 一般攝片過程一般攝片過程 X線控制操作臺 X線高壓發(fā)生裝置 病 床 暗盒 X光膠片 熒光屏透視原理熒光屏透視原理 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 3. X線球管 1)原理及參量 X射線 陽極 陰極 燈絲 變壓器 高壓 變壓器 管電壓 高速電子流 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。 陽極靶 陰極燈絲真空玻璃管 焦點(diǎn) q 焦點(diǎn)尺寸 q 熱容量 焦點(diǎn) 物體 圖像 源相距 焦 物 距 物像距 68mm 0.6/1.0mm X-Ray焦點(diǎn)- 有效焦點(diǎn)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(diǎn)可使影像清晰。 但是焦點(diǎn)越小，在焦點(diǎn)上集聚的能量越高，產(chǎn)生的 熱量也就越高。因?yàn)橹挥屑s0.5%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(dǎo)致焦點(diǎn)面熔化。 解決辦法： 雙焦點(diǎn)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(shí)使用小焦點(diǎn) 在攝影時(shí)使用大焦點(diǎn) 高 壓 正KV負(fù)KV 大焦 燈絲 小焦 燈絲 大焦燈絲 變壓器 小焦燈絲 變壓器 CL C CS 陽極 雙焦點(diǎn)技術(shù)雙焦點(diǎn)技術(shù) 旋轉(zhuǎn)陽極技術(shù)旋轉(zhuǎn)陽極技術(shù) 通過陽極旋轉(zhuǎn)來擴(kuò)大焦點(diǎn)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)。 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)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(jī)X線 機(jī)中使用水循環(huán)X線 球管 熱容量熱容量 功率 熱量 熱容量 散熱率 熱容量熱容量 功率 每次曝光 產(chǎn)生的熱量 熱容量 散熱率 球管參數(shù)舉例球管參數(shù)舉例 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 4. 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、mA控制、曝光時(shí) 間(s)控制等等。 攝影的條件范圍：60-150KV, 30-500,800,1000mA, 0.016.4S 透視的條件范圍：40-125KV, 0.1-5mA, 長時(shí)間連續(xù) KV 40 - 150 kV KW 65 - 80 kW mAs 0,5 - 800 mAs Expo. Time 1 ms - 5s 高壓控制的過程高壓控制的過程 高壓控制方式高壓控制方式 早期的 工頻控制 現(xiàn)在的 變頻控制 內(nèi)的內(nèi)容在高壓油箱(高壓發(fā)生器)內(nèi) 變頻控制電路框圖 控制V1、V4導(dǎo)通 控制V2、V3導(dǎo)通 變頻與工頻電路輸 出波形的比較 整流濾波逆變器高壓變壓器高壓整流高壓濾波 U t 交流電直流點(diǎn)低紋波直流電壓高頻電壓交流高壓 燈絲控制電路框圖(毫安控制電路) 曝光的時(shí)間控制，即曝光時(shí)間(t)的控制 曝光的時(shí)間控制是通過限時(shí)器來實(shí)現(xiàn)的，有機(jī)械式 限時(shí)器和電子式限時(shí)器。 曝光過程控制 X線機(jī)有一個(gè)曝光手閘，它的按鈕有兩檔，第一檔是 準(zhǔn)備檔按鈕(Ready)，第二檔是曝光檔按鈕(Radiography)。 病人擺 好位 調(diào)節(jié)曝光參數(shù) KV、mA、S 開始按曝光按鈕 第一檔(Ready) 燈絲加熱電路工作 旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作 操作面板上 Ready燈亮 燈絲加熱到設(shè)定值 旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值 按曝光按鈕第二 檔(Radiography) 球管上加上高壓 計(jì)時(shí)電路工作 計(jì)時(shí)器到設(shè) 定時(shí)間值 切斷高壓回路 曝光結(jié)束 松開手閘 燈絲加熱停止工作 旋轉(zhuǎn)陽極減速停止 一次曝光 完成 單鈕自動曝光過程控制單鈕自動曝光過程控制 病人擺 好位 調(diào)節(jié)曝光 參數(shù)KV 開始按曝光按鈕 第一檔(Ready) 燈絲加熱電路工作 旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作 操作面板上 Ready燈亮 燈絲加熱到設(shè)定值 旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值 按曝光按鈕第二 檔(Radiography) 球管上加上高壓 電離室工作，記 錄X射線的劑量 電離室紀(jì)錄的劑 量到達(dá)一定值 切斷高壓回路 曝光結(jié)束 松開手閘 燈絲加熱停止工作 旋轉(zhuǎn)陽極減速停止 一次曝光 完成 根據(jù)球管容量 計(jì)算出最大mA 無鈕自動曝光過程控制無鈕自動曝光過程控制 病人擺 好位 根據(jù)透視KV值 推算出攝影KV 開始按曝光按鈕 第一檔(Ready) 燈絲加熱電路工作 旋轉(zhuǎn)陽極啟動電路工作 操作面板上 Ready燈亮 燈絲加熱到設(shè)定值 旋轉(zhuǎn)陽極轉(zhuǎn)速到一定值 按曝光按鈕第二 檔(Radiography) 球管上加上高壓 電離室工作，記 錄X射線的劑量 電離室紀(jì)錄的劑 量到達(dá)一定值 切斷高壓回路 曝光結(jié)束 松開手閘 燈絲加熱停止工作 旋轉(zhuǎn)陽極減速停止 一次曝光 完成 根據(jù)球管容量 計(jì)算出最大mA 其他控制電路 X線管容量保護(hù)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(jī)) 曝光方式控制電路 球管選擇電路 透視攝影切換電路 KV補(bǔ)償電路 空間電荷補(bǔ)償電路 mA補(bǔ)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(jī)設(shè)備 5. 影像載體 影像載體有下面幾種 1)熒光屏 2)膠片 3)影像增強(qiáng)器 4)影像板(IP板) 5)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(diǎn)：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12m。 一般用多少線對每毫米來表示，國產(chǎn)膠片的分辨率 為6585線對/毫米。 膠片規(guī)格：5 7，8 10，10 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(qiáng)器 影像增強(qiáng)器原理 面積縮小增強(qiáng)，電子倍增增強(qiáng) 影像增強(qiáng)器視野：一般有5、6、7、9、12、16英寸。有些 可以實(shí)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。 灰度等級：8 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(diǎn)熒光值用光電 倍增管轉(zhuǎn)化成電信號，并記錄下來，就形成了X光 數(shù)字圖像。這就是CR(Computed Radiography ，計(jì)算機(jī)攝影)技術(shù)。 特點(diǎn)：可以在傳統(tǒng)的X線機(jī)上，利用IP板可實(shí)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(dá)3.3LP/CM 動態(tài)范圍寬 速度慢 分辨率不如常規(guī)X線機(jī) IP板讀片機(jī) 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(gè)像素點(diǎn) 分辨率：3.1LP/MM 顯示器：2K 2K 曝光間隔：6秒 第二節(jié)X線機(jī)設(shè)備 6.X-ray 圖像數(shù)字化處理系統(tǒng) - 硬件及軟件處理系統(tǒng) 1)圖像數(shù)字化的四種方式及處理過程 2)圖像數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)字減影技術(shù) 3)數(shù)字圖像的后處理軟件 4)計(jì)算機(jī)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) 掃描儀 計(jì)算機(jī) X線膠片 圖像數(shù)字化方式之二：影像增強(qiáng)器+CCD+圖像板 X線X線 影像增強(qiáng)器 計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng) 電視攝像管 CCD或真空 攝像管 電視信號處理 A/D 轉(zhuǎn)換 (圖像板) 數(shù)字信號 顯示 打印 球管 人體 圖像數(shù)字化方式之三：計(jì)算機(jī)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 Radiography) 圖像數(shù)字化產(chǎn)生的數(shù)字減影技術(shù) 20世紀(jì)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(yīng)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(xiàng)技術(shù)是在通常的血管造影過程中，運(yùn)用數(shù)字計(jì)算機(jī)工 具，取人體同一部位兩幀不同的數(shù)字圖像，進(jìn)行相減處理， 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(shí)現(xiàn)。 DR技術(shù)通過兩次短時(shí)間， 不同能量值的曝光來實(shí)現(xiàn)。 時(shí)間減影技術(shù) 將不同時(shí)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(qiáng) 圖像平滑 對比度增強(qiáng) 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(jì)算機(jī)輔助診斷(CAD，Computer-Assisted Diagnosis) 每年RSNA開幕式的大會上都會安排一個(gè)主題的學(xué)術(shù)報(bào)告，2001年開幕 式的主題學(xué)術(shù)報(bào)告為計(jì)算機(jī)輔助診斷(CAD)。 共有兩個(gè)報(bào)告分別是美國芝加哥Heber MacMahon的胸部成像的計(jì)算機(jī) 輔助診斷(Computer-assisted Diagnosis in Chest Imaging)和紐約Robert A.Schmidt的乳腺成像的計(jì)算機(jī)輔助診斷(Computer-assisted Diagnosis in Mammography)。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(yīng)用，特別是能量減影和時(shí)間減影 的應(yīng)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(kuò)大等方面。 Schmidt介紹了乳腺計(jì)算機(jī)輔助診斷，采用了計(jì)算機(jī)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(jìn)一步提高。這些 論點(diǎn)是一個(gè)重要的信號，它提示我們CAD將是人們應(yīng)該關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。 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(jìn)步，但是也還存在一定的缺點(diǎn)，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(dá)到人們的初衷，即達(dá)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-Diag