線機原理構(gòu)造與維修.ppt

X線機原理及維修教學課件 適應畢業(yè)生就業(yè)形勢的需求 三個主要的就業(yè)方向 我國醫(yī)用放射設(shè)備企業(yè)協(xié)會及系統(tǒng)外從事影像設(shè)備生產(chǎn)的國營和民營企業(yè)所需要的生產(chǎn)制造 技術(shù)管理等工程技術(shù)人員 醫(yī)療衛(wèi)生部門的各級醫(yī)院所需要醫(yī)學影像設(shè)備操作 管理和維修的醫(yī)技人員 醫(yī)療設(shè)備特別是影像設(shè)備的經(jīng)銷單位的營銷和售后服務(wù) 包括安裝 調(diào)試和維修 技術(shù)人員 第一章醫(yī)學影像設(shè)備學概論 第一節(jié)醫(yī)學影像設(shè)備的發(fā)展簡史第二節(jié)醫(yī)學影像設(shè)備的分類 第一節(jié)醫(yī)學影像設(shè)備的發(fā)展簡史 一常規(guī)X線機 1895年11月8日 德國物理學家倫琴 WithelmConradRoentgen 1845 1923 發(fā)現(xiàn)X線 1896年 德國西門子公司研制出世界上第一只X線管 20世紀10 20年代 出現(xiàn)了常規(guī)X線機 X線管 高壓變壓器和相關(guān)的儀器 設(shè)備以及人工對比劑的不斷開發(fā)利用 尤其是體層裝置 影像增強器 連續(xù)攝影 快速換片機 高壓注射器 電視 電影和錄像記錄系統(tǒng)的應用到20世紀60年代中 末期 已形成了較完整的學科體系 稱為影像設(shè)備學 右圖為1896年倫琴首次拍攝到他妻子手的X線照片 其無名指上戴著一枚戒指 電磁波譜 二 CT1972年 英國工程師漢斯菲爾德 G N Hounsfield 研制成功世界上第一臺用于顱腦的X線計算機體層攝影 x raycomputedtomography X CT 設(shè)備 簡稱為X CT或CT設(shè)備 漢斯菲爾德還研制出英國第一臺晶體管電子計算機CT設(shè)備是橫斷面體層 無前后影像重疊 不受層面上下組織的干擾 同時由于密度分辨力顯著提高 能分辨出0 1 0 5 X線衰減系數(shù)的差異 比傳統(tǒng)的X線檢查高10 20倍 還能以數(shù)字形式 CT值 作定量分析 科馬克X線掃描進行圖像重建 并提出了精確的數(shù)學推算方法 近30年來 CT設(shè)備的更新速度極快 掃描時間由最初的幾分鐘向亞秒級發(fā)展 圖像快速重建時間最快的已達0 75s 512 512矩陣 空間分辨力也提高到0 1mm 北京協(xié)和醫(yī)院引進西門子公司64層螺旋CT 最高分辨率 最快掃描 最低輻射 最大信息量全身血管及臟器無創(chuàng)性檢查 平板探測器CT設(shè)備目前尚在開發(fā)階段 一旦技術(shù)成熟 從機器設(shè)計 信息模式 成像速度 射線劑量到運行成本都會有根本性的改變 將會引起CT設(shè)備的又一次革命 三 MRI設(shè)備20世紀80年代初 magneticresonanceimaging MRI 設(shè)備 簡稱為MRI設(shè)備 1 它是一種新的非電離輻射式醫(yī)學成像設(shè)備 直接攝取橫 冠 矢狀層面和斜位等不同體位的體層圖像 這是它優(yōu)于CT設(shè)備的特點之一 2 它能夠從人體分子內(nèi)部反映出人體器官失常和早期病變 能將人體組織中有關(guān)化學結(jié)構(gòu)的信息反映出來 疾病的早期診斷效果有極大的優(yōu)越性 CT不能夠提供人體器官的生理狀態(tài)信息 當病變組織與周圍正常組織的吸收系數(shù)相同時 就無法提供有價值的信息 只有當病變發(fā)展到改變了器官形態(tài) 也更為精確 3 MRI設(shè)備已廣泛用于全身各系統(tǒng) 其中以中樞神經(jīng) 心血管系統(tǒng) 肢體關(guān)節(jié)和盆腔等效果最好 4 2003年彼得 曼斯菲爾德與保羅 勞特布爾由于在磁共振方面的杰出成績而獲得諾貝爾生理學和醫(yī)學獎 萬東公司 日立單柱開放 中場超導 0 7T 開放型MRI設(shè)備進一步普及 它便于開展介入操作和檢查中監(jiān)護病人 克服了幽閉恐懼病人和不合作病人應用MRI檢查的限制 四數(shù)字減影血管造影 digitalsubtractionangiography DSA 計算機X線攝影 computedradiography CR 和數(shù)字攝影 digitalradiography DR 是20世紀80年代 90年代開發(fā)的數(shù)字X線機 前者具有少創(chuàng) 實時成像 對比分辨力高 安全 簡便等特點 后者具有減少曝光量等優(yōu)點 更重要的是可作為數(shù)字化圖像納入圖像存儲與傳輸系統(tǒng) picturearchivingandcommunicationsystems PACS 五超聲成像 核醫(yī)學設(shè)備20世紀50年代和60年代 超聲成像 ultrasonography USG 設(shè)備和相繼出現(xiàn) 當時在醫(yī)學上的應用往往各成系統(tǒng) 1972年X CT設(shè)備的開發(fā) 使醫(yī)學影像設(shè)備進入了一個以計算機和體層成像相結(jié)合 以圖像重建為基礎(chǔ)的新階段 70年代末80年代初 超聲CT ultrasonicCT UCT 放射性核素CT和數(shù)字X線機逐步興起 并應用于臨床 盡管這些設(shè)備的成像參數(shù) 診斷原理和檢查方法各不相同 但其結(jié)果都是形成某種影像 并依此進行診斷 六介入放射學自20世紀60年代興起 于70年代中期逐步應用于臨床 近年來尤以介入治療設(shè)備進展迅速 具有安全 簡便 經(jīng)濟等特點 90年代倍受人們青睞的立體定向放射外科學設(shè)備 由于它可以不作開顱手術(shù)而治療一些腦疾患 很受歡迎 介入放射學設(shè)備與立體定向放射外科學設(shè)備 都是通過醫(yī)學影像設(shè)備來引導或定位的 所以也屬于醫(yī)學影像設(shè)備的范疇 綜上所述 多種類型的醫(yī)學影像診斷設(shè)備與醫(yī)學影像治療設(shè)備相結(jié)合 共同構(gòu)成了現(xiàn)代醫(yī)學影像設(shè)備體系 第二節(jié)醫(yī)學影像設(shè)備的分類 現(xiàn)代醫(yī)學影像設(shè)備可分為兩大類 醫(yī)學影像診斷設(shè)備 醫(yī)學影像治療設(shè)備 一 影像診斷設(shè)備 X線設(shè)備 常規(guī)X線設(shè)備 數(shù)字X線設(shè)備 X CT設(shè)備 MRI設(shè)備 超聲設(shè)備 核醫(yī)學設(shè)備 熱成像設(shè)備 光學成像設(shè)備 醫(yī)用內(nèi)鏡 二 治療用設(shè)備1 介入放射學設(shè)備2 立體定向放射外科學設(shè)備 一 X線設(shè)備X線設(shè)備通過測量穿透人體的X線來實現(xiàn)人體成像 X線成像反映的是人體組織的密度變化 顯示的是臟器的形態(tài) 而對臟器功能和動態(tài)方面的檢測較差 此類設(shè)備主要有常規(guī)X線機 數(shù)字X線機和X CT設(shè)備等 以X線作為醫(yī)學影像信息的載體 出于兩方面的考慮 即分辨力和衰減系數(shù) 從分辨力來看 為了獲得有價值的影像 輻射波長應小于5 10 11m 另一方面 當輻射波通過人體時 應呈現(xiàn)衰減特性 若衰減過大 則透射人體的輻射波微弱 當測量透射人體的輻射波時 由于噪聲的存在 很可能導致測量結(jié)果無意義 反之 若輻射波透射人體時幾乎無衰減 則因無法精確的測量衰減部分而失效 在X線設(shè)備中 屏 片組合分辨力較高 但它得到的是人體不同深度組織信息疊加在一起的二維圖像 所以病變的深度很難確定 且對軟組織分辨不佳 數(shù)字X線機使用曝光量寬容度大 可獲得數(shù)字化影像 便于進行圖像的后處理 且擴大了診斷范圍 利于胃腸和心臟等部位的檢查 X CT影像的空間分辨力可小于0 5mm 能分辨組織的密度差別可達到0 5 它利用橫斷面呈像 解決了影像重疊問題 可確定受檢臟器的位置 大小和形態(tài)變化 二 MRI設(shè)備MRI設(shè)備通過測量構(gòu)成人體組織中某些元素的原子核的磁共振信號 實現(xiàn)人體成像 在MRI影像上可顯示軟組織 肌肉 肌腱 脂肪 韌帶 神經(jīng) 血管等 此外 它還有一些特殊的優(yōu)點 MRI剖面的定位完全是通過調(diào)節(jié)磁場 用電子方式確定的 因此能完全自由地按照要求選擇層面 MRI對軟組織的對比度比X CT優(yōu)越 能非常清楚地顯示腦灰質(zhì)與白質(zhì) MR信號含有較豐富的有關(guān)受檢體生理 生化特性的信息 而X CT只能提供密度測量值 MRI無電離輻射 目前 尚未見到MR對人體危害的報道 MRI的缺點 成像時間較長 植入金屬的病人 特別是植入心臟起搏器的病人 不能進行MRI檢查 設(shè)備購置與運行的費用較高 總之 MRI設(shè)備可作任意方向的體層檢查 能反映人體分子水平的生理 生化等方面的功能特性 對某些疾病 如腫瘤 可作早期或超早期診斷 是一種很有發(fā)展前途和潛力的高技術(shù)設(shè)備 三 診斷用超聲設(shè)備診斷用超聲設(shè)備分為利用超聲 ultrasound US 回波的USG設(shè)備和利用US透射的超聲CT ultrasonographyCT UCT 兩大類 USG設(shè)備 根據(jù)其顯示方式不同 可以分為A型 幅度顯示 B型 切面顯示 C型 亮度顯示 M型 運動顯示 P型 平面目標顯示 等 目前 醫(yī)院中用的最多的是B型USG設(shè)備 俗稱B超 UCT所需掃描時間較長 且分辨力低 有待于進一步改進與提高 但由于它是一種無損傷和非侵入式的診斷設(shè)備 因此將來可能成為主要的影像診斷設(shè)備 X線成像與US成像是當前用得最為普遍的兩種檢查方法 但對人體有無危害是它們之間的一個重要區(qū)別 就X線來說 盡管現(xiàn)在已經(jīng)顯著地降低了診斷用劑量 但其危害性仍不容忽視 實踐表明 它將導致癌癥 白血癥和白內(nèi)障等疾病的發(fā)病率增加 而從現(xiàn)有資料來看 目前診斷用US劑量還未有使受檢者發(fā)生不良反應的報道 四 核醫(yī)學設(shè)備核醫(yī)學設(shè)備通過測量人體某一器官 或組織 對標記有放射性核素藥物的選擇性吸收 儲聚和排泄等代謝功能 實現(xiàn)人體功能成像 主要有 相機 單光子發(fā)射型CT singlephotonemissionCT SPECT 和正電子發(fā)射型CT positiveemissionCT PET 五 熱成像設(shè)備所有物體都會發(fā)出紅外線能量 物體越熱 其分子就愈加活躍 它所發(fā)出來的紅外線能量也就越多 熱成像設(shè)備通過測量體表的紅外信號和體內(nèi)的微波信號實現(xiàn)人體成像 紅外輻射能量與溫度有關(guān) 因此又可以說 熱成像就是利用溫度信息成像 舉例 慧眼HW 05人體溫度紅外熱圖像儀 在華中科技大學研制成功 可在1秒鐘的瞬間 立即顯示人體熱圖像和最高體表溫度 溫度分辨率可達到0 06 甚至牙痛等局部發(fā)熱的癥狀也能顯像 同濟大學 應用紅外熱像儀開發(fā)出了一種非血糖值測量的對糖尿病人代謝功能進行評估的新方法 該方法可以在健康人體檢中應用 篩選出糖尿病發(fā)病的高危險人群 從而可以進行糖尿病發(fā)病的早期預報 這是目前用其他方法還不能實現(xiàn)的 醫(yī)用熱成像設(shè)備一般包括紅外成像 紅外照相 紅外攝像和光機掃描成像等 六 醫(yī)用內(nèi)鏡前述各種醫(yī)學影像設(shè)備雖然在某種程度上能顯示出人體的內(nèi)部組織形態(tài) 但這種顯示是間接的 非直觀的 真正能做到直觀的儀器 目前唯有內(nèi)鏡 利用光學內(nèi)鏡 能使人眼直接看到人體內(nèi)臟器官的組織形態(tài) 從而提高了診斷的準確性 內(nèi)鏡的診療優(yōu)勢 已成為醫(yī)學界的共識 醫(yī)用內(nèi)鏡的種類很多 目前臨床上用得最多的是光導纖維內(nèi)鏡 纖鏡 而最有發(fā)展?jié)摿Φ氖请娮觾?nèi)鏡 二 治療用設(shè)備 一 介入放射學設(shè)備所謂介入放射學 interventionalradiology 系統(tǒng) 就是借助高精度計算機化的影像儀器的觀察 通過導管深入體內(nèi) 對疾病直接進行診斷與治療的一種新型設(shè)備與技術(shù) 特點 創(chuàng)傷小 痛苦少 療程短 療效高 即微創(chuàng) 簡便 安全 有效和并發(fā)癥少 用途 一 血管類一 診斷性造影把導管引入血管進行造影 顯示病變部位 進行定性 定位診斷 適應范圍甚廣 如各種良 惡性腫瘤的診斷 血管畸形 二 灌注藥物治療1 止血選擇性血管內(nèi)注入血管收縮劑控制出血 主要用于消化道出血及外傷性出血 化療將導管選擇性插入供應腫瘤的血管 灌注抗癌藥物 到達腫瘤區(qū)內(nèi)的藥物濃度比靜脈給藥要高的多 抗癌作用明顯增強 栓塞療法二 非血管類 醫(yī)學影像設(shè)備的導向是完成介入治療的關(guān)鍵 這需要一套由機械 儀器儀表 計算機 光學儀器等多種儀器組成的大型精密儀器設(shè)備系統(tǒng) 特別是影像技術(shù)與計算機結(jié)合的DSA 它能實時地向醫(yī)生提供導管導向的位置 局部循環(huán)結(jié)構(gòu) 栓塞或擴張的效果等有關(guān)介入診療的信息 因而具有極大的優(yōu)越性 介入放射學系統(tǒng)的另一重要組成部分 是介入診療用導管及其附件 一個性能良好的介入性導管應具備以下條件 硬度適宜及適合診療的幾何造型 彈性和柔韌性 扭力順應性 為減小扭力順應性 管壁置入金屬網(wǎng) 形狀具有記憶性 血液與組織相容性 高溫高壓消毒或化學消毒 可進行放射性跟蹤 管壁光滑 管腔滿足流量壓力的要求 摩擦系數(shù)適宜 介入性導管 根據(jù)用途可分為兩類 即診斷用導管和治療用導管及其附件 前者包括心血管 腦血管造影導管 肝 腎 胰 脾等內(nèi)臟器官用導管十余種 這種導管要有一定耐壓性和滿足大流量的要求 15 25ml s 后者如消化道治療導管 腫瘤化療用導管 射頻消融導管 溶栓導管 二尖辮球囊擴張導管等 其附件有血管內(nèi)支架 自膨脹型 球囊膨脹型 形狀記憶型 導絲 引導導管用 等 二 立體定向放射外科學設(shè)備 定義 立體定向放射外科 stereotacticradiosugery SRS 或稱立體定向放射治療 stereotacticradiotherapy SRT 它是利用現(xiàn)代X CT設(shè)備 MRI設(shè)備或DSA設(shè)備 加上立體定向頭架裝置對顱內(nèi)病變區(qū)做高精度定位 經(jīng)過專用治療計劃系統(tǒng) 具有三維顯示和計算功能的計算機 做出最優(yōu)化治療計劃 運用邊緣尖銳的小截面光子束 MV級 以等中心照射方式聚焦于病變區(qū) 位于等中心處 按治療計劃作單平面或多個非共面的單次或多次劑量照射 由于照射野邊緣劑量下降很陡 就像用刀切一樣 所以 用 射線時稱為 刀 用X線時稱為X 刀 硬件 包括四部分 1 高精度診斷立體定位系統(tǒng) 2 計算機三維治療計劃系統(tǒng) 確定照射范圍 劑量 次數(shù) 時間等 3 電氣控制系統(tǒng) 包括操作臺 電控柜 電機等 4 治療系統(tǒng) 包括輻射源裝置 直線加速器和鈷源 機架 三維治療床等 伽馬刀是一種無形的刀 源 刀的主體結(jié)構(gòu)是一個半球形金屬屏蔽系統(tǒng) 其中排列著201個60Co源 每個60Co源均有雙重不銹鋼屏蔽 它所發(fā)出的 射線經(jīng)準直校正后 形成一個狹光束 聚焦于半球的中心 準直分為內(nèi)外兩層 外準直與60Co源一起固定于主機內(nèi) 內(nèi)準直為半球形頭盔 X 刀與 刀相似 只不過其主機是常用的電子直線加速器 以它作為產(chǎn)生X線的放射源 刀 X 刀定位病人須戴上立體定向頭架通過X CT設(shè)備 MRI設(shè)備或DSA設(shè)備進行定位